Таблица 4.5

входной выпрямитель

выходной выпрмитеп

управление

Рис. 4.12. Базовая схема одноактного преобразователя. ИВЭП на основе ВЧП со средней точкой от 100 до 500 Вт (рис. 4.13)

- Изменения входного напряжения +10%, -20%

- К.П.Д. 7 - 80%

- диапазон импульсного регулирования, Sn,ax 0,8

- максимальный рабочий ток

уу, 1.4РВЫХ

- максимальное рабочее напряжение

выходной

выходной I выфямитель 1

- -1

ВХОДНОЙ

выпрямитель

мощный инвертор

схема управления

Рис. 4.13. Базовая схема двухтактного ВЧ преобразователя.

Vdsw - 2,0 X VBx(n,ax)

- максимальное напряжение прибора > 1,7/dsw

- рабочая частота от 20 до 200 кГц

В табл. 4.5 - характеристики ИВЭП и рекомендуемые типы приборов.

ИВЭП на основе полумостового ВЧП (100 - 500 Вт) (рис. 4.14)

- изменения Vb,: +10%. -20%

выходной выпрямитель

I I

входная

входной

выпрямитель

мощный

инвертор

- минимальное напряжение сток-исток: Vds > 1.2 Vdsw

- рабочая частота от 20 до 200 кГц.

Табл. 4.6 - характеристики ИВЭП и рекомендуемые типы приборов.

ИВЭП на основе мостового ВЧП мощностью от 0,5 до 1 кВт (рис. 4.15).

- изменения входного напряжения: +10%, -20%

- К.П.Д. 17 - 80%

- максимальный рабочий ток МДП транзистора: lyy, 1,4Рвых

- максимальное рабочее напряжение МДП-транзистора

Vdsw - VBx(n,ax) V2

- минимальное напряжение сток-исток Vds а 1,2Vdsw

- рабочая частота от 20 до 200 кГц.

В табл. 4.7 приведены характеристики ИВЭП и рекомендуемые типы приборов.

4.5. Электропривод двигателей

схема управления

Рис 4.14. Базовая cxeja полумостовогаВЧ преобразователя.

- К.П.Д. t) - 80% -- выходная регулировка S - 0,8 -- максимальный рабочий ток МДП: Iw - иРвых

- максимальное рабочее напряжение МДП:

DSW

- V,

Bx(max)

Мощные МДП-транзисторы вызывают определенный интерес в схемах управления двигателями. При зтом выявляется некоторая специфика. Это иллюстрируют три примера: управление шаговыми двигателями, высокоэффективные мосты Н-типа и однотранзисторные контролеры скоростью двигателей постоянного тока.

Использование мощных МДП-транзисторов при управлении шаговыми двигателями Шаговые двигатели используются в основном в электромеханических системах. Область применения от принтеров, систем управления гибкими дисками, многочисленных контролирующих устройств до различ-: ных цифровых контролирующих систем.

Задача контролеров шаговых двигателей состоит в управлении током I силовой обмотки двигателя по команде от внешнего устройства.

Использование мощных МДП-транзисторов и КМОП-логических схем значительно упрощает задачи управления. Здесь описываются несколько Типов схем управления шаговыми двигателями, включая преобразователь управления с к.п.д. Ы 88%.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Шаговый двигатель на постоянных магнитах состоит из нескольких постоянных магнитов, расположенных радиально на валу ротора и электромагнитов.

выходной фильтр

выходной ] выпрямитель ,

ВХОДНОЙ

выпрямт-ель

мощный жвертор

-il-9lt-

J схема управления

Puc. 4.75. Базовая схема мостового ВЧ преобразователя

прикрепленных к статору (по окружности). Простейшая конструкция шагового двигателя показана на рис. 4.16.

Полюс А Полюс в Полюс А Полюс В

Рис. 4.16. Упрощешшя конструкция шагового двигателя

Полюсы А и В электромагнитов, являясь северным полюсом, обеспечивают соответствующее положение южного полюса ротора. При изменении полярности полюса А ротор поворачивается на 90° от исходной позиции. Это будет полный шаг.

Таблица 4.6 ИВЭП на основе полумостЛого ВВЧП

Если полюс А будет выключен вместо переполю-совки, то ротор повернется на 45°, т.е. напротив полюса В, это- будет полшага Шаговые д8И1а1елиОбладают очень малыми угловыми шагами благодаря большому числу полюсов. Полюс статооа может быть изменен посредством изменения направления протекания тока в обмотке или посредством применения противоположных половинок центральной обмотки.

На рис. 4.17 показана блок-схема шагового двигателя вместе с управляющими переключателями, диода

ми и резисторами, ограничивающими ток, а также с источником питания.

Переключатели SW1-SW4 могут осуществлять изменение магнитной полярности. Диоды ограничивают выбросы напряжения из-за индуктивностей обмоток и защищают переключатели от пробоя при их выключении. На рис. 4.18 показаны положения переключателей для последовательного осуществления пошагового и полушаового управления. Таблица 4.7

ИВЭП на основе мостового ВЧП

Переключение в обратной последовательности будет изменять направление вращения двигателя.

Шаговая скорость определяет высокое значение di/dt в обмотках двигателя. Т.к. dl/dt является функцией напряжения питания, то желательно высокое питающее напряжение. Средняя величина тока в обмотках ограничивается паспортным значением двигателя. Например, серийный электрический сельсин (SLO-aYN) модели MO93-FC07 имеет ток 3,5 А на обмотку при сопротивлении обмотки 1,23 Ом на обмотку и индуктивности 7,94 мГн на обмотку. Т.о., рекомендуемое напряжение питания порядка 24 вольт, токи ограничиваются сопротивлениями 6,5 Ом мощностью 100 Вт на одну обмотку. При этом постоянный ток будет порядка 3 А, а постоянная времени L/R порядка 1 мс. Повышение напряжения питания, а следовательно и ограничивающего резистора будет понижать L/B и увеличивать шаговую скорость.

Из-за инерции .ротора шаговый двигатель может испытывать вибрации и колебания. Для уменьшения вибрации используют механические демпферы.

ПОЛНОШАГОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ

за1Щ1тные диоды

Green/White

Рис. 4.17. Упрощенный шаговый двигатель с б.чоком управления

Полношаговое управление

Р-разомкнут 3-замкнут

Полушаговое управление

Рис. 4.18. Положения переключателей.

На рис. 4.19 показан полношаговый контроллер шагового двигателя, использующий один КМОП 4-х би-

СгМп

so о

S1

1 с)

Crwtn l№i

ь ипупьсы Спо ctipohty)

СИГНАЛЫ УПРАВЛЕНИЯ

Logic Level* шгт St*nd*ra

i,s и.спае

ПСМ194 1 а Standard 16 Pin DIP

ExaxiPle tlotar i n093-FC07 tlanufacrtured Bfi Superior Electric

Z Diodtn Bl-M. 1N400Z

3 ИЗ. 10 Л10 и *

4 Н1.И2.6.5Л100и

& Integrated Circuit , 11С14Ю1 ( CMOS )

ь ei 4. ттгмое or mpi2Noe

Рис. 4.19. По.чнсяиаговый контроллер шагового двигателя.

товый регистр сдвига для правления N-канальнын мощным МДП-транзистором.

Последовательность сигналов управления соответствует рис. 4.18.

Движение по часовой стрелке осуществляется при установке правого сдвига а контрольных сигналах SC, S1: при левом сдвиге - движение против часовой стрелки. Контрольные сигналы SO, SI, а также строб-сигнал управляют шаговым движением. При запуске необходимо SO, SI - 1,1 и строб сигнал. Требуемые контрольные сигналы приведены в таблице на рис. 4.19.

Диоды 1-4 предотвращают индуктивные выбросы напряжения при выключении. На резисторе R3 создается обратное напряжение при прерывании тока при выключении. Величину R3 выбирают исходя из уровня всплеска напряжения сток-исток МДП-транзистора. Мощный МДП-транзистор очень быстро переключается, и задержка во времени включения диода вызывает всплеск напряжения сток-исток. Небольшая емкость (от 0,01 до 0,1 fiP), помещенная на обмотку двигателя, обычно снижает dv/dt и защищает сток-исток. Резисторы R1, R2 ограничивают токи в обмотках.

ПОЛНОШАГОВОЕ И ПОЛУШАГОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Black

САВига

(по ф{><ил-гу)

СЭ<ЕМА УПРАВЛЕНИЯ

mRTS 1

Схавр1е Hot or ie Superior Electric* node I n093-FC07

2 Biodee D1-D4.1IM002 or E<uivalent

3 lia.lOillOU

4 ai.Bz.e.siiioou

5 Intagratad Circuite. I1C14194 (2 Required)

6 1-04. mniziwe or nmzNoe

Puc 4.20.

Данный контроллер показан на* рис. 4.20. Опреде ленный фазовый сдаиг, как и в предыдущем примере, создается контрольными сигналами, которые формиру ются двумя схемами МС 14194 -- 8-и битовый регистр сдвига. Для полношагового управления на линию пш шага (клемма Half Step ) необходимо установить сиг нал высокого уровня. Диоды ДНД4 и резистор R3 защищают МДП-транзисторы от перенапряжения, а R1 и R2 ограничивают ток в обмотках. Сдвиг влево и вправо формируется аналогично предыдущему примеру.