अभिवादन! मैं एक इलेक्ट्रॉनिक्स डेवलपर के लिए एक बहुत ही रोचक उपयोगिता के बारे में बात करना चाहता हूं, जिसे मैं लंबे समय से अपनी पेशेवर गतिविधि में उपयोग कर रहा हूं। स्टेज डिजाइनर उपकरण टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स से पावर टीएम - "मस्तूल हेव" सेट से बिजली की आपूर्ति डिजाइनर, कन्वर्टर्स, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स। जैसा कि नाम का अर्थ है, उपयोगिता को पावर भाग (पावर चरण) के मापदंडों की गणना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और इसमें कुछ अतिरिक्त विशेषताएं भी शामिल हैं जो संबंधित समस्याओं को हल करने में मदद करती हैं।
उपयोगिता की मुख्य विशेषताएं:
- कनवर्टर के मुख्य मापदंडों की गणना;
- पैरामीटर कैलकुलेटर फीडबैक लूप «लूप कैलकुलेटर» ;
- मोसफेट ट्रांजिस्टर "एफईटी लॉस" के नुकसान की गणना ;
- संधारित्र की गणना "संधारित्र कैलक्यूलेटर" ;
- भिगोना श्रृंखला की गणना "स्नबर कैलकुलेटर" ;
- आउटपुट वोल्टेज "आउटपुट वोल्टेज स्केलिंग" के विनियमन / स्थिरीकरण सर्किट के मापदंडों की गणना ;
- कनवर्टर इकाइयों «यूनिट कनवर्टर» ।
कनवर्टर के मुख्य मापदंडों की गणना
हम कार्यक्रम शुरू करते हैं और टोपोलॉजी के इस सेट को देखते हैं:हम गणना के लिए टोपोलॉजी का चयन करते हैं। उदाहरण के लिए, मैं एक सक्रिय क्लैंप फॉरवर्ड कन्वर्टर चुनूंगा। गणना किए गए मानों के रूप में, मैंने अपने एक विकास के मापदंडों को पेश किया - एक डीआईएन रेल पर डीसी / डीसी कनवर्टर। गणना विंडो इस तरह दिखती है:यहां आप गणना के लिए इनपुट पैरामीटर सेट कर सकते हैं और परिणाम देख सकते हैं। में "डिजाइन मान" क्षेत्र, मानकों में सेट होने के लिए, "अनुशंसित मान" क्षेत्र , इस कार्यक्रम के द्वारा की सिफारिश की पैरामीटर, मान जिनमें से चयनित और में प्रवेश किया जा सकता "मान चुनें" क्षेत्र । में "परिकलित मानों" क्षेत्र, मूल्यों कार्यक्रम द्वारा गणना।इसके अलावा, पीले रंग में हाइलाइट किए गए सभी सर्किट तत्व क्लिक करने योग्य हैं। आप तत्व पर वर्तमान और वोल्टेज के आकार को देख सकते हैं, साथ ही इनपुट वोल्टेज और लोड वर्तमान के विभिन्न मूल्यों पर मुख्य पैरामीटर:गणना पर कुछ नोट:- यदि आप उन मानों को दर्ज करते हैं जो अनुशंसित लोगों से भिन्न हैं, तो परिकलित मान आवश्यक लोगों के अनुरूप नहीं हो सकते हैं, जबकि विसंगति को लाल रंग में उजागर किया गया है;
- . , «Inductance»;
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- . , : , — , , /, .
«Loop Calculator»
एक कनवर्टर की स्थिरता / गतिशीलता का विश्लेषण करने के लिए एक उपयोगिता, आयाम-आवृत्ति (एएफसी) और चरण-आवृत्ति (पीएफसी) विशेषताओं का निर्माण।में सामान्य जानकारी अनुभाग , गणना के लिए कनवर्टर के प्रारंभिक मापदंडों में प्रवेश कर रहे हैं।में "नियंत्रण Sheme" खंड , शक्ति इकाई के प्रकार और नियंत्रण मोड चुने गए हैं। उदाहरण के लिए, "VMC बक" एक हिरन कनवर्टर, वोल्टेज मोड नियंत्रण है। "सीएमसी फॉरवर्ड" - रैखिक कनवर्टर, वर्तमान नियंत्रण (वर्तमान मोड नियंत्रण)।में मुआवजा नेटवर्क खंड , सुधार सर्किट के प्रकार का चयन किया जाता है, सर्किट खुद पर क्लिक करके देखा जा सकता है COMP नेटवर्क बटन ।"सूचना प्राप्त करें"
अनुभाग में , पैरामीटर परिभाषित किए गए हैं जो विशेष रूप से लूप लाभ का निर्धारण करते हैं:- वी रैंप - PWM रैंप वोल्टेज, PWM के आयाम को देखा;
- जी मीटर - ओएस एम्पलीफायर की विशेषता / सक्रिय चालकता का ढलान एम्पलीफायर ट्रांसकंडैक्शन, ढलान सर्किट (ट्रांसम्पेडेंस एम्पलीफायर) में वर्तमान प्रतिक्रिया के साथ एम्पलीफायर का उपयोग करते समय यह पैरामीटर दिया जाता है;
- आर एस - वर्तमान अर्थ अवरोधक, वर्तमान सेंसर प्रतिरोधक का प्रतिरोध;
- ए एस - वर्तमान अर्थ एम्पलीफायर लाभ, वर्तमान लाभ;
- एक ओएल - त्रुटि एम्पलीफायर ओपन लूप लाभ, ओएस के खुले होने पर त्रुटि एम्पलीफायर का लाभ;
- GBWP — Gain-bandwidth product — ( , );
- RP/RD — Optocoupler transfer ratio, ;
- Vslope — Slope compensation voltage/slope compensation multiplier (SLM), / . .
में "घटक मान" अनुभाग, सुधार सर्किट के मापदंडों सेट कर रहे हैं। में "सुझाए गए मुआवजा मान" खंड , प्रोग्राम द्वारा प्रस्तावित सुधार सर्किट के पैरामीटर के मान सेट कर रहे हैं। में डंडे और शून्य खंड, गणना शून्य और हस्तांतरण समारोह के डंडे। "रेखांकन" अनुभाग में , आप चुन सकते हैं कि किन विशेषताओं का निर्माण करना है:- कनवर्टर का पावर सेक्शन ( "पावर स्टेज", "फेज़ पावर स्टेज" );
- त्रुटि एम्पलीफायर ( "त्रुटि एम्पलीफायर प्राप्त करें", "चरण त्रुटि एम्पलीफायर" );
- सिस्टम की पूर्ण विशेषताएं ( "कुल लाभ", "कुल चरण" );
- ओपन ओएस के साथ त्रुटि एम्पलीफायर ( "त्रुटि एम्पलीफायर प्राप्त करें (ओपन लूप)" )
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि हस्तांतरण कार्यों के निर्माण और विश्लेषण का कार्य इस उपयोगिता का उपयोग करते हुए, अपने आप में तुच्छ नहीं है। यदि मेरे पास समय है, तो मैं एक संक्षिप्त मैनुअल और उपयोग के व्यावहारिक उदाहरण के साथ एक अलग लेख लिखूंगा।MOSFET ट्रांजिस्टर "FET हानियों" के नुकसान की गणना
यह उपयोगिता आपको कनवर्टर के MOSFET ट्रांजिस्टर में स्थिर और गतिशील नुकसान का मूल्यांकन करने की अनुमति देती है। जब आप उपयोगिता को कनवर्टर की मुख्य गणना विंडो से चलाते हैं, तो प्रारंभिक डेटा (कुंजी पर धाराएं और वोल्टेज) को सामान्य डेटा जानकारी अनुभाग में स्थानांतरित कर दिया जाता है । क्षेत्र "FET1" और "FET2" पूरी तरह से समान हैं, यह आपको नुकसान के मामले में दो अलग-अलग ट्रांजिस्टर की तुलना करने की अनुमति देता है। आइए गणना के एक उदाहरण को देखें।अपने विकास में, मैंने एक पावर स्विच के रूप में IRFI4227 ट्रांजिस्टर का उपयोग किया। मैं यह नहीं कहूंगा कि पांच साल पहले भी (जब आईपी विकसित किया गया था, प्रारंभिक गणना में एक उदाहरण के रूप में) यह सबसे अच्छा विकल्प था, हालांकि, यह इस तथ्य से तय किया गया था कि यह ट्रांजिस्टर पहले से ही उद्यम डेटाबेस में था, बड़े पैमाने पर उत्पादित उत्पादों में इस्तेमाल किया गया था। स्टॉक में था। इसके अलावा, इस आईपी के लिए, कठिन मूल्य लक्ष्य थे, इसलिए ट्रांजिस्टर को एल्यूमीनियम मॉड्यूल मामले पर फिट करने के लिए ट्रांजिस्टर को गर्म करने का निर्णय लिया गया था, और चूंकि मैं एक सरल और तकनीकी विधानसभा प्रदान करना चाहता था, इसलिए मुझे एक अछूता मामले में एक ट्रांजिस्टर की आवश्यकता थी।इसलिए, उदाहरण के लिए, आइए हम IRFI4227 में हुए नुकसान की तुलना आधुनिक MOSFET को लागू करके प्राप्त होने वाले नुकसान से करें। जैसा कि गणना से देखा जा सकता है, इस सर्किट में, कुंजी पर अधिकतम वोल्टेज 45V है, इसलिए मैंने Infineon से एक 60V ट्रांजिस्टर प्रकार IPA060N06NM5S उठाया, उद्योग के नेताओं में से एक के रूप में। ट्रांजिस्टर शटर के "लपट" और चैनल प्रतिरोध द्वारा अधिक या कम संतुलित चुना गया।अब आपको आवश्यक मापदंडों को भरने की आवश्यकता है। IRFI4227 ट्रांजिस्टर के उदाहरण पर विचार करें। डेटाशीट खोलें - मैंने गणना में उपयोग किए जाने वाले मापदंडों पर प्रकाश डाला:यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि चैनल प्रतिरोध का मूल्य क्रिस्टल तापमान पर निर्भरता को ध्यान में रखते हुए दर्ज किया जाता है, तापमान 80 डिग्री सेल्सियस चुना जाता है।हालांकि, एलएच में पैरामीटर क्यू जीएस , क्यू जी (वें) , वी मिलर अनुपस्थित हैं, तो क्या करना है? सौभाग्य से, TI के विशेषज्ञों ने अपने उपकरणों के उपयोगकर्ताओं का ध्यान रखा और जानकारी बटन पर क्लिक करके मुझे ऐसा संकेत मिला:आइए हम एलएच में इसी अनुसूची की ओर मुड़ें:और यहाँ भी इस तरह के एक व्याख्यात्मक आरेख है:और हमें लापता पैरामीटर मिलते हैं : क्यू जीएस = 24 एनसी; क्यू जी (वें) = 15 एनसी; वी मिलर = 6.5 वी ।अंतिम तुलनात्मक गणना नीचे स्क्रीनशॉट में दिखाई गई है। यह देखा जा सकता है कि अधिक आधुनिक IPA060N06NM5S ट्रांजिस्टर (और दिए गए वोल्टेज के लिए भी चुना गया) IRFI4227 की तुलना में स्थिर और गतिशील दोनों प्रकार के छोटे हैं।हालांकि, अगर हम गतिशील नुकसान के बारे में बात करते हैं, तो मेरी राय में, इस गणना को अभी भी अनुमानित, अनुमानित माना जाना चाहिए। इसके कई कारण हैं, उदाहरण के लिए, यह ज्ञात नहीं है कि सर्किट में कौन से आवारा प्रेरण मौजूद हैं, और तदनुसार, स्विचिंग शर्तों को ध्यान में नहीं रखा जा सकता है। दूसरा नुकसान मॉडल की उच्च परिवर्तनशीलता है। कहें, डेटशीट में IRFI4227 ट्रांजिस्टर का पैरामीटर V GS (th) बिल्कुल सामान्यीकृत नहीं है, लेकिन रेंज 3.0-5.0V है। तदनुसार, गणना के लिए, मैंने 4.0V का मान चुना, उसी मूल्य के लिए मैंने विशिष्ट गेट चार्ज विशेषता के अनुसार पैरामीटर Q g (th) निर्धारित किया । यदि हम 3V और 5V के सीमा मूल्यों का उपयोग करते हैं, तो गतिशील नुकसान लगभग डेढ़ गुना बदल जाता है।तदनुसार, मेरी सिफारिश है कि आप गतिशीलता पर विचार कर सकते हैं और विशेष रूप से इस तथ्य के बावजूद कि पावर स्टेज डिज़ाइनर टूल आपको यह बहुत जल्दी करने की अनुमति देता है। हालांकि, प्राप्त आंकड़ों का उपयोग अनुमानों और परीक्षणों द्वारा पुष्टि की जानी चाहिए।संधारित्र कैलकुलेटर
इस गणना में दो टैब हैं। पहला है कैपेसिटर करंट शेयरिंग । यहां आप कैपेसिटर के प्रभावी धाराओं की गणना कर सकते हैं जब वे समानांतर में जुड़े होते हैं। यह उपयोगी है जब विभिन्न क्षमताओं के कई कैपेसिटर और विभिन्न ईएसआर के साथ कनवर्टर आउटपुट पर स्थापित किए जाते हैं और यह निर्धारित करना आवश्यक है कि उनमें से प्रत्येक पर वर्तमान तरंगों का अनुपात क्या होगा।दूसरा एसी / डीसी पावर सप्लाई के लिए बल्क कैपेसिटर है । इसमें, आप कनवर्टर के इनपुट पर आवश्यक क्षमता की गणना कर सकते हैं। यह माना जाता है कि कोई सक्रिय केकेएम नहीं है, अर्थात, सुधारक के बाद इनपुट पर, भंडारण संधारित्र तुरंत स्थापित किया जाता है।भिगोना श्रृंखला की गणना "स्नबर कैलकुलेटर"
इस गणना में दो स्वतंत्र टैब भी हैं। पहला "आरसी-स्नबर फॉर रेक्टीफायर्स" है , जो आपको रेक्टिफायर के स्पंज आरसी-सर्किट के तत्वों की गणना करने की अनुमति देता है।मैं अभ्यास में प्रदर्शित करूंगा कि यह कैसे काम करता है। मेरी उंगलियों पर मेरे एक विकास का बोर्ड था - एक पीएलसी के लिए बिजली की आपूर्ति, आईपी पावर 25 डब्ल्यू, टोपोलॉजी - एक वापसी पथ। रेक्टिफायर डायोड के रूप में, MURD620 ने समानांतर में दो टुकड़ों का उपयोग किया। तो, हम आउटपुट रेक्टिफायर डायोड से पूरी तरह से स्पंज सर्किट को हटाते हैं और वोल्टेज के इस रूप को देखते हैं:जैसा कि वेवफॉर्म से देखा जा सकता है, अधिकतम रिवर्स वोल्टेज पर कोई उछाल नहीं है, लेकिन माध्यमिक वाइंडिंग द्वारा वर्तमान आउटपुट के अंत के बाद उतार-चढ़ाव होते हैं (कनवर्टर आंतरायिक वर्तमान मोड में संचालित होता है)। आइए देखें कि क्या इस उपयोगिता की तकनीक का उपयोग करके इन उतार-चढ़ाव को दबाने के लिए संभव है।दोलन आवृत्ति मापने के लिए बढ़ाया:यह देखा जा सकता है कि अवधि 575 एनएम है, जो 1.74 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति से मेल खाती है। अब हम आउटपुट डायोड के समानांतर एक 470pF संधारित्र जोड़ते हैं। यह अर्थ कहां से आता है? तकनीक का वर्णन कहता है कि आपको डायोड संक्रमण के समाई से कई गुना अधिक समाई लेने की आवश्यकता है। इस मामले में, दोलन लगभग शून्य वोल्टेज पर होते हैं, क्रमशः वोल्टेज पर कैपेसिटेंस की निर्भरता के अनुसार (डायोडशीट से डायोड तक), हमें मूल्य 50pF मिलता है, मेरे पास दो डायोड हैं, कुल विभाजन 100pF है, हम इस मान को पांच से गुणा करते हैं। मैंने जो हाथ में था उससे 470pF कैपेसिटर लिया। वैसे, यह जरूरी है कि संधारित्र के ढांकता हुआ का वर्ग NP0 हो, या, चरम मामलों में, X7R।हम वोल्टेज के आकार को देखते हैं:दोलन अवधि बदल गई है, इसी तरह तरंग को खींचकर, हम 875 एनएम की अवधि को मापते हैं, जो 1.14 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति से मेल खाती है।प्राप्त मान दर्ज करें:उपयोगिता की सिफारिशों के अनुसार, मैंने 1000pF, 250Ω की रेटिंग के साथ एक भिगोना RC सर्किट स्थापित किया। वोल्टेज का निम्नलिखित रूप प्राप्त किया गया था:यह देखा जा सकता है कि दोलनों को दबा दिया गया था। बेशक, आपको अभी भी यह जांचने की ज़रूरत है कि रोकनेवाला में कितनी शक्ति है, लेकिन यह एक और कहानी है।दूसरा टैब "फ्लाई कन्वर्टर्स के लिए आरसीडी-स्नबर" है । इसमें, आप एक फ्लाईबैक कनवर्टर के लिए क्लैपर आरसीडी सर्किट की गणना कर सकते हैं।आउटपुट वोल्टेज स्थिरीकरण सर्किट के मापदंडों की गणना "आउटपुट वोल्टेज स्केलिंग"
"आउटपुट वोल्टेज रेजिस्टर डिवाइडर"
टैब पर , आप आउटपुट वोल्टेज स्टेबलाइजेशन सर्किट के रेज़र डिवाइडर के मापदंडों की गणना कर सकते हैं। इसके अलावा, यह इंगित करना संभव है कि प्रतिरोधों E24, E48 या E96 को किस पंक्ति से चुना जाना चाहिए। संदर्भ वोल्टेज स्रोत के अनुमेय विचलन को सेट करना भी संभव है।"डायनेमिक एनालॉग आउटपुट वोल्टेज स्केलिंग"
टैब पर, एक समान सर्किट की गणना की जाती है, लेकिन एनालॉग सिग्नल द्वारा आउटपुट वोल्टेज को विनियमित करने के मामले के लिए।और इस खंड में तीसरा टैब "डायनामिक डिजिटल आउटपुट वोल्टेज स्केलिंग" है । आपको असतत संकेतों के आउटपुट वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए प्रतिरोधों के एक सेट की गणना करने की अनुमति देता है।इकाई कनवर्टर
वैसे, मुझे लगता है कि यहाँ कोई टिप्पणी नहीं है।निष्कर्ष
यूटिलिटी पावर स्टेज डिज़ाइनर, जैसे किसी अन्य उपकरण को एक निश्चित श्रेणी के कार्यों को हल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ऐसा मत सोचो कि यह किसी भी समय में किसी को भी पावर इलेक्ट्रॉनिक्स का एक पेशेवर डेवलपर बना देगा। सर्किट में होने वाली प्रक्रियाओं की समझ के बिना, यह शायद ही संभव है। फिर भी, प्रोग्राम की क्षमताएं डेवलपर के जीवन को सरल बना सकती हैं। उदाहरण के लिए, मैं इस उपकरण का उपयोग प्रारंभिक गणना और कनवर्टर टोपोलॉजी के चयन के लिए करता हूं। आप तत्वों पर धाराओं और वोल्टेज की गणना करने, नुकसान का अनुमान लगाने, टोपोलॉजी की प्रयोज्यता का मूल्यांकन करने के लिए सिर्फ कुछ मिनट खर्च कर सकते हैं। यह इस तथ्य को नकारता नहीं है कि अगला कदम पूर्ण, अधिक विस्तृत गणना करना है।मुझे आशा है कि आपको यह लघु समीक्षा उपयोगी लगी होगी। उपयोगिता टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स वेबसाइट पर उपलब्ध है ।दिलचस्प घटनाक्रम!शक्ति मस्त है। हालत से समझौता करो।