تستخدم حماية التيار الزائد بشكل شائع في مزود الطاقة والتحكم في المحرك

“تستخدم حماية التيار الزائد بشكل شائع في مزود الطاقة والتحكم في المحرك ، الأمر الذي يتطلب أخذ العينات الحالي.

“

تستخدم حماية التيار الزائد بشكل شائع في مزود الطاقة والتحكم في المحرك ، الأمر الذي يتطلب أخذ العينات الحالي.

في الوقت نفسه ، إذا كنت تستخدم كمبيوترًا دقيقًا أحادي الشريحة لتحقيق الحماية الحالية للكشف ، فسوف تستهلك الكثير من وقت وحدة المعالجة المركزية ، لذلك صممت وحدة حماية من التيار الزائد مع وظيفة القفل الذاتي باستخدام دائرة الأجهزة ، والتي يمكن أن تحقق الوحدات النمطية للحماية من التيار الزائد وهو مناسب للاستخدام.

تستخدم هذه الوحدة مستشعر ACS712 Hall لتجميع التيار ، والذي يمكنه تعيين قيم حماية التيار الزائد الموجبة والسالبة بشكل منفصل ، وتحويل الإخراج إلى جهد 0-3.3 فولت ، وهو مناسب لأخذ عينات DSP. أخيرًا ، يتم رسم PCB وانتجت.

01 تصميم دائرة أخذ العينات الحالية

مقارنة دوائر أخذ العينات

عادةً ما تحتوي دائرة أخذ العينات الحالية على ثلاث دوائر أخذ عينات: “أخذ عينات نهاية التيار العالي (الجهد)” ، و “أخذ عينات التيار الكهربائي المنخفض (الجهد)” و “أخذ عينات مستشعر القاعة” ، كما هو موضح في الشكل أدناه ، مما يعطي قيمة عالية ومنخفضة إنهاء نوعين من النموذج الحالي أخذ العينات.

أخذ العينات الحالية منخفضة الجانب

أخذ العينات عالية الجانب الحالية

1

يتميز استشعار التيار عالي الجانب بالخصائص التالية:

المزايا: يمكنه اكتشاف وتمييز ما إذا كان الحمل قصير الدائرة ، ولا يوجد تداخل على مستوى الأرض

العيوب: الجهد العالي للوضع المشترك ، التصميم المعقد باستخدام أجهزة منفصلة غير مخصصة ، التكلفة العالية ، والمساحة الكبيرة

2

يتميز استشعار التيار المنخفض الجانب بالخصائص التالية:

المزايا: يمكن استخدام الجهد المنخفض للوضع العام ، والمضخمات التشغيلية الشائعة منخفضة التكلفة

العيوب: التداخل على مستوى الأرض الناتج عن مقاومة الكشف الحالية ، وكلما زاد التيار ، زاد وضوح التداخل المحتمل الأرضي ، وأحيانًا يؤثر على الحمل

3

يتميز أخذ عينات مستشعر القاعة بالخصائص التالية:

المزايا: عزل إشارة أخذ العينات المناسبة لتطبيقات الطاقة العالية

العيوب: عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي

يأخذ هذا التصميم في الاعتبار النوع العام ، ويتم عزل حماية أخذ العينات الحالية للنظام بأكمله من جزء التحكم ، ويتم استخدام مستشعر تيار القاعة ACS712 لأخذ العينات الحالية.

02 تحويل إلى 0-3 فولت تصميم دائرة تكييف إشارة الإخراج

يتم تشغيل ACS712 بواسطة مصدر طاقة فردي بجهد 5 فولت ، ويكون الإخراج خطيًا جيدًا ، كما هو موضح في الشكل أدناه.

جهد الخرج ACS712 والعلاقة الحالية المكتشفة

يمكن ملاحظة أنه عندما يكون تيار الكشف 0A ، يكون جهد الخرج 2.5 فولت ، عندما يكون التيار + 5 أمبير ، يكون جهد الخرج 3.5 فولت ، وعندما يكون التيار -5 فولت ، يكون الناتج 1.5 فولت ، بخطية عالية . لكن عادةً ما يكون نطاق أخذ عينات AD لـ DSP هو 0-3.3 فولت ، والذي يحتاج إلى تعديل وتحويله إلى جهد بين 0-3.3 فولت.

(ملاحظة: نظرًا لأن op amp يتم تشغيله بواسطة مصدر طاقة واحد يبلغ 5 فولت ، فإن أمبير المرجع من السكك الحديدية إلى السكك الحديدية ، مثل LMV358 ، مطلوب.)

نظرًا لقدرة تحميل الإخراج المحدودة لـ ACS712 ، عادةً ما يتم استخدام متابع الجهد من المستوى الأول لتحسين سعة التحميل. بعد ذلك ، يتم استخدام المقاوم لتقسيم الجهد في المرحلة الأخيرة ، ثم يتم إرساله إلى محطة المقارنة في الطور ، ويتم مضاعفة التيار داخل الطور. تحتاج مقاومات تقسيم الجهد R2 و R3 إلى تقسيم الجهد من 0 إلى 5 فولت إلى جهد من 0-1.5 فولت أولاً ، وبالتالي تكون نسبة المقاومة 3: 7. تتضاعف قيمة الجهد بين 0-3 فولت في نفس نسبة المرحلة للمرحلة الأخيرة. تظهر الدائرة في الشكل أدناه:

دائرة تكييف الإخراج

محاكاة دائرة التكييف

03 مقارنة وتصميم دائرة حماية المزلاج

تتمثل النقطة الأساسية لهذا التصميم في قطع الإخراج تلقائيًا عند حدوث تيار زائد ، والحفاظ على حالة القطع. يتطلب هذا مقارنة الإشارة الحالية وإغلاق إشارة الخرج.

يأخذ هذا التصميم في الاعتبار أن قيم حماية التيار الزائد الموجبة والسالبة قد تكون مختلفة ، وعادةً ما يحتوي flip-flop على مدخلين ومخرجات ، لذلك تم تصميم دائرتي حماية لإعادة الضبط بالضغط على الزر.

تصميم مزلاج ودائرة إعادة الضبط

يوضح الشكل أدناه جزء المقارنة والإغلاق من الدائرة ، باستخدام D flip-flop 74HC74 ومقارن الجهد.

74HC74 عبارة عن فليب فليب من النوع D مزدوج مع تعيين وإعادة تعيين المسامير ، يتم تشغيله بواسطة نبضات موجبة. هنا ، يتم استخدام المرجع أمبير مباشرة كمقارن. وتجدر الإشارة إلى أن المرجع أمبير عادة ما يكون ناتج دفع وسحب ، والمقارن هو ناتج جامع مفتوح. إذا تم استبداله بمقارن ، يجب إضافة المقاوم لتحقيق “الأسلاك و”.

قارن ومزلاج مخطط الدائرة

يظهر منطق التحكم لـ 74HC74 في الجدول التالي ، منطق الجزء المظلل باللون الأصفر في الجدول الصغير المستخدم في هذا التصميم. عندما يكون التيار أقل من قيمة حماية التيار الزائد المحددة ، يكون ناتج المقارنة منخفض المستوى.

بمجرد حدوث التيار الزائد ، يكون ناتج المقارنة مرتفعًا ، ويتم إنشاء حافة صاعدة للطرف CP لـ 74HC74. يتم تثبيت المستوى العالي من بت البيانات بطرف الخرج Q ، ويخرج طرف الخرج العكسي إلى مستوى منخفض.

74HC74 مخطط منطقي

عند الضغط على زر إعادة الضبط ، يكون نشطًا عند مستوى منخفض ، ويظهر المنطق في الجزء الأخضر من الجدول ، ويكون الناتج Q منخفض المستوى ، وهو عكس المنطق أثناء الحماية.

يتم محاكاة منطق جزء التحكم أعلاه بواسطة Multisim ، حيث يتم إعطاء جميع الكميات التناظرية بواسطة مقسم المقاوم.دائرة المحاكاة على النحو التالي: R1 هو خرج التناظرية ACS712 ، R4 هي قيمة ضبط حماية التيار الزائد السالب ، و R5 هي القيمة الإيجابية لقيمة إعداد حماية التيار الزائد.

جزء التحكم المنطقي مخطط دائرة المحاكاة

إدخال إشارة التحكم الخارجي

من أجل تسهيل DSP / MCU للتحكم في المرحل ، تنفذ الدائرة التالية العملية المنطقية “OR” لإشارة التحكم وإشارات التيار الزائد. ويمكن رؤيتها من محاكاة Multisim أنه طالما أن أي مفتاح مغلق ( إلى مستوى عالٍ) ، يصبح الناتج منخفضًا.

الشكل 4-5 رسم تخطيطي منطقي لمحطة التحكم الخارجية ومحاكاة متعددة الأشكال

04 تصميم محرك الترحيل وجزء الإشارة

يوضح الشكل التالي مخطط الدائرة لمرحل القيادة P-channel MOSFET. نظرًا لقدرة إخراج الإخراج المحدودة لـ 74HC74 ، فإن تيار الإدخال والإخراج هو 20 مللي أمبير فقط ، ويتطلب التتابع عادة قدرة قيادة تزيد عن 100 مللي أمبير.

لذلك ، يمكن تحسين قدرة حمل الحمولة من خلال قيادة قناة P-channel Mosfet على النحو التالي: عندما تكون محطات SAFE + و SAFE و -SD منخفضة ، تكون محطة DRIVE عالية ، وإمكانات محطة GS في Q1 هي 0 ، ويتم إيقاف تشغيل MOSFET ؛ عندما تكون محطة DRIVE منخفضة ، يتم تشغيل MOSFET ويتم تشغيل التتابع.

رسم تخطيطي لدائرة التتابع والقيادة

نظرًا لأن قلب حديد الترحيل له تأثير استقرائي ، فإن الصمام الثنائي الموازي المضاد للعجلة مطلوب. عند إيقاف التشغيل ، يعمل الصمام الثنائي ، مما يوفر مسارًا حرًا.

مخطط دائرة جزء إشارة الحالة