مبدلهای AC-DC

رکتیفایر ۲٫۵ کیلو وات متغیر

مهندس سعید جباری
نوشته شده توسط مهندس سعید جباری

به جرات میتوانم بگویم که پروژه رکتیفایر ۲/۵ کیلو وات متغیر جز پروژه هایی بود که توانستم کاربردهای مختلفی برای این دستگاه تعریف و در صنعت بکار ببرم. هدف اصلی در طراحی و ساخت این پروژه ایجاد ولتاژ متغیر بین بازه ۱۰ الی ۸۰ ولت DC با جریان خروجی حداکثر ۳۰ آمپر با قابلیت تنظیم جریان خروجی به عنوان منبع جریان بود. در این پروژه از توپولوژی تمام پل ( Full-Bridge Converter ) برای تبدیل انرژی و ایزولاسیون استفاده کرده بودیم. این منبع تغذیه از لحاظ فیزیکی از چهار بخش مختلف تشکیل شده بود

۱) بورد اصلی ( Main-Board )
۲) بورد کنترلی ( Oscillator Board )
۳) بورد درایور ماسفتها ( GDT Board )
۴) بورد تغذیه مدارات کنترلی و مدارات  جانبی با خروجی ۱۲ ولت ۴ آمپر ( Aux Power Supply )

بورد اصلی ( Main-Board ):

این بورد المانها و ادوات قدرت را شامل میشد. اگر بخواهیم توضیحی مختصر از ورودی تا خروجی این مبدل انرژی داشته باشیم بدین شکل خواهد بود. در ورودی این مبدل برای جلوگیری از جریان اولیه ( Inrush Current ) که بخاطر خالی بودن خازنهای ورودی بعد پل دیود ( Bulk Capacitor ) از دو عدد مقاومت ۳۳۰ اهم ۵ وات موازی استفاده کردیم این مقاومتها تا زمانی در مسیر قرار خواهند داشت که ولتاژ مورد نیاز برای استارت تغذیه ۱۲ ولت فراهم میشد. بعد از فراهم شدن تغذیه ۱۲ ولت دو عدد رله OMRON-G4A-1A که بطور موازی با مقاومتها قرار داشتند فعال میشدند و مقاومتها را برای جلوگیری از تلفات زیاد از مسیر خارج میکردند. فیلتر EMI این مدار متشکل از دو عدد خازن ۱uF-275VAC-X2 و سلف مد مشترک ۱mH بود.

بعد از فیلتر ما از دو عدد پل دیودی ۱۰۰۰ ولت ۳۵ آمپر به شماره GBPC3510 استفاده کرده بودیم که وظیفه یکسوسازی را به عهده داشتند. برای کاهش ریپل ولتاژ از ۴ عدد خازن ۶۸۰ میکروفاراد ۴۵۰ ولت کمک گرفته بودیم. برای سوئیچهای قدرت از ۸ عدد ماسفت  دو به دو موازی IRFP460 استفاده کرده بودیم که توسط بورد ترانس پالس کنترل میشد. هسته اصلی این مدار EE65 و هسته ی سلف خروجی M184-135A که یک هسته تروئید از نوع MPP بود، دیودهای خروجی ۴ عدد دیود DSEI60-06A بودند که بعد از یکسوسازی به فیلتر خروجی ( LC Filter ) وصل میشد.

بورد کنترلی ( Oscillator Board ):

کنترلر اصلی این بورد آیسی SG3525 هست که وظفیه کنترل جریان و ولتاژ خروجی را بر عهده دارد. برای داشتن ولتاژ و جریانی پایدار در خروجی از آیسی LM358 که یک Op-Amp دوبل هست استفاده کردیم. نحوه اندازه گیری و یا نمونه برداری از جریان خروجی توسط سه عدد مقاومت شنت ۳ میلی اهم دو وات انجام میگرفت. خروجی های پالس آیسی SG3525 توسط دو عدد ماسفت درایور TC4420 تقویت و به بلوک قدرت ترانس پالس وارد میشد. پروتکشنهای در نظر گرفته شده بر روی این مدار توسط مقایسه گر LM393 درایو و در صورت بروز مشکل آیسی کنترلی را Shutdown میکردند.

بورد درایور ماسفتها ( GDT Board ):

پالسهای خارج شده از بورد کنترلی که توسط TC4420 تقویت شده بودند بلوک قدرت گیت درایور را که متشکل از دو ماسفت IRFZ24N و دو ماسفت IRF9Z34N بود درایو میکردند، در این مدار ترانس پالس با آرایش H-Bridge و با یک خازن سری در مدار قرار میگرفت. نسبت دورهای اولیه به ثانویه ۱:۱ بود که شامل ۴ عدد خروجی میشد. هر خروجی به تنهایی دو ماسفت را درایو میکرد.

بورد تغذیه ۱۲ ولت ۴ آمپر ( Aux Power Supply ):

بورد منبع تغذیه ۱۲ ولت ۴ آمپر همان بود منبع تغذیه ۲۴ ولت ۳ آمپر موجود بر روی سایت است که با محاسبه دقیق مدار فیدبک و بهینه سازی ترانس برای ولتاژ ۱۲ ولت توانستیم هم تغذیه مورد نیاز برای مدارات کنترلی و بلوک قدرت مدار ترانس پالس را فراهم کنیم و هم جهت راه اندازه فنهای خنک کننده و رله های ورودی از آن کمک بگیریم. این تغذیه در صورت قرار گرفتن در جریان حرکت هوای ایجاد شده توسط فن توانایی تحویل جریان ۴ آمپر به طور دائم کار را دارد و در غیر اینصورت بدون هیچ گونه فنی میتواند جریان ۳ آمپر را در خروجی تحویل دهد.

مشخصات فنی این منبع تغذیه به شرح زیر میباشد:

۱) بازه ولتاژ ورودی بین ۱۸۵ الی ۲۴۰ ولت AC
۲) فرکانس ورودی بین ۴۷ الی ۶۳ هرتز
۳) پافکتور > 50%
۴) راندمان > 80%
۵) ولتاژ خروجی ۱۰ الی ۸۰ ولت با قابلیت تنظیم دقیق ولتاژ خروجی با دقت ۱۵۰ میلی ولت
۶) جریان خروجی کنترل شده بین ۱ الی ۳۵ پیک و ۳۰ آمپر دائم کار
۷) Over-Current Protection
۸) Over-Voltage Protection
۹) Over-Temp Protection
۱۰) Under-Voltage Protection
۱۱) Over- Voltage Protection
۱۲) Inrush-Current Protection

از کاربردهای مهم و عملی این منبع تغذیه در صنعت میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

۱) آبکاری فلزات
۲) آنادایز آلومینیوم – Aluminum Anodizing
۳) شارژر باطریهای سیلد اسیدی – Battery Charger
۴) آبکاری طلا – Gold Plating
۵) الکترولیز – Electrolysis
۶) الکترو وینینگ – Metal Electrowinning
۷) الکتروپلاتینگ – Electro Plating
۸) محافظ کاتدی – Cathode Protection
۹) هیتر پلاسما – Plasma Heating
۱۰) تغذیه اصلی کوره های القایی – Induction Heating

در ادامه میتوانید عکسهایی از این بورد را مشاهده کنید

درباره نویسنده

مهندس سعید جباری

مهندس سعید جباری

۴ نظر

  • سلام جناب مهندس. تبریک میگم بابت کار بسیار عالی ای که انجام دادین.
    میخواستم بپرسم با توجه به توان بالای این مبدل و توپولوژی مورد استفاده، علت خاصی برای استفاده نکردن از مدارات PFC داشتین ؟
    و اینکه ببخشید، هسته ی مورد استفاده در خروجی رو از بازار داخل تهیه کردین ؟

    ممنونم از توجهتون

    • با سلام و درود
      دلیل اینکه از مدار PFC استفاده نکردم بخاطر درخواست مشتری بود. چون نمیخواست قیمت تمام شده مدار بالا بره.
      هسته سلف خروجی رو از ترکیه وارد کردم.

  • با عرض سلام و خسته نباشید و خدا قوت
    مهندس جان اینکه اسم این مدار رو گذاشتید رکتیفایر و نه منبع تغذیه و یا امثالهم چیه؟
    رکتیفایر بار معنایی خاصی رو منتقل میکنه و یا من باب اینکه در صنعت بیشتر برای این کاربرد ها لفظ رکتیفایر استفاده میشه شما هم این عنوان رو براش برگزیدید؟

    • با سلام و درود
      دلیل این کار برمیگرده به کلمات و اصطلاحاتی که در رشته ها و علوم مختلف برای منابع سوئیچینگ به کار میبرن. امثال بنده و شما دوستان عزیزی که با علم الکترونیک آشنایی داریم از ساختار کلی این نوع مدارات کاملا مطلع هستیم ولی منابع تغذیه سوئیچینگ در صنعت و علوم مهندسی مختلف با اصطلاحات دیگری مورد استفاده قرار میگیره و بخاطر این موضوع بنده هم سعی بر این دارم که این کلمات رو بشناسم و با عناوین صنعتی تاپیک پستهام رو مطرح کنم تا هم بازدید سایتم رو بالاببرم و هم مهندسان رشته های دیگر رو برای خرید محصولاتم به سمت خودم بکشم.

نظر بدهید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.