Einführung in die Leistungskarte Pole

Electrical Engineering

Your institution must subscribe to JoVE's Engineering collection to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 1 hour trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Overview

Quelle: Ali Bazzi, Department of Electrical Engineering, University of Connecticut, Storrs, CT.

DC/DC-Wandler sind elektronische Stromrichter, die DC-Spannungen und Ströme ab einer bestimmten Stufe auf einer anderen Ebene zu konvertieren. In der Regel Spannungs-Wandlung ist der Hauptzweck der DC/DC-Wandler und drei Haupttypen von Konvertierung existieren in einem einzigen Konverter: Intensivierung, Rücktritt und treten nach oben oder unten. Gehören die häufigsten step-up-Wandler Boost-Konverter (finden Sie in diesem Video Sammlungen: DC/DC Hochsetzsteller), während unter der zweithäufigste Step-Down-Wandler sind Buck-Konverter. (Finden Sie in diesem Video Sammlungen: DC/DC Buck Converter.) Buck-Boost-Konverter sind auch common step-up und Step-Down-Funktionen durchführen, und Flyback Konverter können als spezielle Arten von Buck-Boost-Konverter wo galvanische Trennung zwischen der Input- und Output-Anschlüsse erreicht wird. (Finden Sie in diesem Video Sammlungen: Flyback Converter.)

DC/DC Konverter Topologien sind zahlreich und ihre Kontrolle, Modellierung und operative Verbesserungen (z.B. Effizienz, Zuverlässigkeit, Leistung, etc.) sind kontinuierliche Interessengebiete. Die HiRel Strommast präsentiert in diesem Experiment bietet eines sehr flexiblen Werkzeugs zum studieren und analysieren die Leistung steigern, Buck und Flyback Konverter, alles auf einer Platine.

Dieses Experiments soll stellen die Hauptkomponenten und die Fähigkeiten der Pole Leistungskarte aus HiRel Systeme, die das Board ist in drei Experimenten auf DC/DC-Wandler verwendet werden.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Elektrotechnik und Informationstechnik. Einführung in die Leistungskarte Pole. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Principles

Der Strommast HiRel-Vorstand hat fünf große Teilschaltung Bereiche, die in Abb. 1 beschriftet werden. (Bereiche, die in Abb. 1 beschriftet sind ungefähre Angaben.) Der erste Bereich (rot) enthält die Primärseite hat Filterkondensatoren, einen Stromsensor und Stecker mit der Bezeichnung "V1" und "COM", die an eine Gleichspannungsquelle anschließen oder laden können. Abb. 2 zeigt einen Zoom in auf den ersten Bereich mit beschrifteten Komponenten.

Der zweite Bereich (gelb) enthält die Sekundärseite, die Filterkondensatoren, einen Stromsensor und Stecker mit der Bezeichnung "V2" und "COM", die Anschluss an eine Gleichspannungsquelle oder die Last als planar macht Widerstand gezeigt hat. Abb. 3 zeigt einen Zoom in auf der zweite Bereich mit beschrifteten Komponenten. Entweder die erste oder zweite Bereich lässt sich an eine Gleichspannungsquelle, z.B. DC-Netzteil anschließen, während andererseits zu einer Belastung verbindet. Beachten Sie, dass wenn der zweite Bereich mit einer Datenquelle verbunden ist, der Last Widerstand kann aus dem Board oder links abgelötet ohne Auswirkungen auf den Umrichterbetrieb wie es direkt von der Gleichspannungsquelle gefüttert werden würde.

Der dritte Bereich (grün) ist der Strommast Bereich, wo zwei MOSFETs und zwei Dioden miteinander verbunden sind. "Hinspiel" enthält eine obere MOSFET und eine untere Diode, während das "Rückspiel" eine obere Diode und einen niedrigeren MOSFET enthält. Die eigentlichen Komponenten der oberen MOSFET und Diode sind auf dem gleichen Kühlkörper in das grüne Rechteck von Abb. 1 auf der oberen linken Seite montiert, während die untere MOSFET und Diode auf dem gleichen Kühlkörper auf der unteren linken Seite in das grüne Rechteck in Abb. 1 montiert sind. Eine Zoom-Ansicht auf diesem Gebiet ist in Abb. 4 dargestellt. Das andere kleine grüne Rechteck enthält Gate-Treiber, die ein Niederleistungs-Schaltimpuls nehmen, z. B. Puls-breite-modulierte Signal und konvertieren es in die entsprechende Spannung, die Ebenen können die MOSFETs ein- und ausschalten.

Der vierte Bereich (blau) hat vier Anschlussstellen, wo ein Tochter-Board, das eine magnetische Komponente beinhaltet montiert werden kann. Zwei Bretter dienen mit diesem Board für die DC/DC-Wandler-Experimente: die erste Kammer ist das BB-Board, gezeigt in Abb. 5, die eine ungefähre 100 µH Induktivität; und das zweite Brett ist der Flyback-Board, in Abb. 6, umfasst ein Flyback gekoppelt Induktor oder Transformator zusammen mit seiner R-C-Diode Pulsationsdämpfer Schaltung dargestellt. Die integrierten Schaltung hilft, einen Pfad für die gespeicherte Energie der primären Transformator Seite in eines der Flyback Converter Betriebsarten angeben.

Der fünfte Bereich umfasst Niederleistungs-Elektronik, die Schaltimpulse, die MOSFETs zu generieren und bieten Schutz für den Vorstand einschließlich der Überstrom- und Überspannungsschutz. Eine separate Stromversorgung DC ist unten links neben der das Board neben Schalter "S90" verbunden, Power für alle Low-Stromkreise einschaltet, so dass die Hochleistungs-Seite, d. h. Bereiche 1-4, einwandfrei funktionieren kann. Die externe DC-Netzteil und dem Anschluss, der Stecker die Power Pole gegenüber sind in Abb. 7 und 8 gezeigt.

Figure 1
Abbildung 1: HiRel Leistungskarte Pole mit fünf großen Bereiche Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 2
Abbildung 2: Zoom-in der Zone 1.

Figure 3
Abbildung 3: Zoom-in der Zone 2.

Figure 4
Abbildung 4: Zoom-in der Zone 3.

Figure 5
Abbildung 5: BB-Board.

Figure 6
Abbildung 6: Flyback Board.

Figure 7
Abbildung 7: Externe Stromversorgung für die Low-Power-Elektronik.

Figure 8
Abbildung 8: Externe Netzteil-Anschluss.

Procedure

Dieses Verfahren konzentriert sich hauptsächlich auf die Fähigkeit der Strommast Board anpassen Schaltimpulse an den oberen und unteren MOSFETs

1. setup

  1. Verbinden Sie die externe DC-Stromversorgung in den Strommast-Vorstand.
  2. Schalten Sie "S90."
  3. Beachten Sie, dass die grüne LED ON schaltet.
  4. Überprüfen Sie die Standorte der "S90" und die grüne LED in Abb. 9.
  5. Legen Sie den zweiten Schiebeschalter im blauen Schalter Array auf "Int. PWM. Überprüfen Sie den Speicherort des Schiebe Schalter Arrays in Abb. 10.
    1. Int PWM"Einstellung bedeutet, dass der Schaltimpuls (PWM: Puls breite Modulation), entweder MOSFET wird auf dem Strommast Brett selbst generiert.
    2. Ext. PWM"bedeutet, dass der Schaltimpuls an beiden MOSFET von einer externen Quelle, z. B. Funktionsgenerator oder Mikro-Controller erzeugt wird.
  6. Legen Sie die erste Schiebeschalter in das blaue Feld auf "TOP FET." Nur ein PWM-Signal auf die Power-Pole-Board erzeugt wird, muss daher eines der MOSFETs als empfangende Puls gewählt werden. Sobald ein MOSFET ausgewählt ist, sollten diese MOSFET nun ein-und ausschalten können.
    1. TOP FET "Auswahl bedeutet, dass die oberen MOSFET der Schaltimpuls erhalten werden.
    2. BOT-FET"Auswahl bedeutet, dass die untere MOSFET der Schaltimpuls erhalten werden.

Figure 9
Abbildung 9 . Externes Netzteil-Anschluss, Hauptschalter und LED-Anzeige

Figure 10
Abbildung 10 . Regler Schalter Array

(2) Messungen zur Überwachung der MOSFET Gate-Impulse

  1. Schalten Sie auf einem Oszilloskop.
  2. Eine regelmäßige 10 X Sonde an des Oszilloskops Kanal 1 anschließen.
  3. Richten Sie das Oszilloskop Kanal 1 in DC Kupplung um zu sehen, die PWM Versatz.
  4. Richten Sie Kanal 1 für 10 X Sonde skaliert werden.
  5. Richten Sie Messungen auf dem Oszilloskop zur Messung der Frequenz und positive Einschaltdauer des Signals auf Kanal 1 gemessen werden.
  6. Haken Sie die Sonde Mess Clip "PWM" PIN in Abb. 10 dargestellt.
  7. Anschließen der Sonde mit dem "GND" Pin in Abb. 10 dargestellt.
  8. Auf dem Oszilloskop Bildschirm beobachten eine Impulsfolge ist das PWM Signal zu den oberen Schalter Gate-Treiber.
    1. Um sicherzustellen, dass die oberen MOSFET Schaltung ist, entfernen Sie der Sonde Mess-Clip und Haken es an den "Gate"-Stift auf der Oberseite der oberen MOSFET gezeigt in Abb. 11 links. Sie sollten eine ähnliche beobachten Wellenform an, die Sie gesehen haben, wenn die PWM Pin sondiert werden war.
    2. Um sicherzustellen, dass die untere MOSFET nicht umschalten ist, entfernen Sie die Sonde Mess Clip aus der "Obertor" Stift und legen Sie sie auf den unteren "Gate"-Bolzen in Abb. 11 dargestellt. Spannungsfreiheit zu beachten.
  9. Wieder aufsetzen der Sonde Clip auf dem "PWM" Pin.
  10. Passen Sie das Tastverhältnis des Signals "PWM" durch eine Änderung der Potentiometer Drehknopf in Abb. 12 dargestellt. Im Uhrzeigersinn das Tastverhältnis von Null auf 100 % erhöht, und gehen gegen den Uhrzeigersinn verringert.
  11. Passen Sie die PWM-Frequenz durch Rechtsdrehen das Potentiometer in Abb. 13 gezeigt. Verwenden Sie einen kleinen Schraubenzieher, um die Schneckenposition anzupassen.
    1. Beachten Sie, dass die Anzahl der Impulse auf dem Oszilloskop Bildschirm angezeigten erhöht oder verringert, da das Potentiometer eingestellt ist.
  12. Wiederholen Sie das oben beschriebene Verfahren mit der BOT FET Auswahl und Überprüfung um sicherzustellen, dass die untere MOSFET-Tor nun ein Schaltimpuls sehen ist

Figure 11
Abbildung 11 : Gate-Signal PIN.

Figure 12
Abbildung 12 : Potentiometer Duty Cycle Anpassung.

Figure 13
Abbildung 13 : Potentiometer der Frequenz-Einstellung

3. Schalten Sie die Schaltung

  1. Deaktivieren Sie "S90."
  2. Trennen Sie die externe DC-Stromversorgung.
  3. Trennen Sie das Oszilloskop von beiden Seiten.
  4. Schalten Sie das Oszilloskop.

HiRel Power Pole Board ist ein Werkzeug für die Untersuchung und Analyse der Performance von einfachen DC / DC-Wandler Schaltungen. DC / DC-Wandler nehmen DC Spannungseingänge und DC Spannungsausgänge mit einem anderen Wert zu produzieren. Z. B. verstärken Boost-Konverter Spannung, während Spannung Buck Konverter abtreten. Diese Konverter können montiert und getestet auf einem Brot-Brett, aber können bewertet mehr einfach mit eine vorgefertigte Demo-Board wie HiRel Systeme Power Pole Board. Dieses Video führt die wichtige Komponenten und Funktionen des Power Pole, die in Experimenten mit Boost, Buck und Flyback Konverter in dieser Auflistung verwendet wird.

HiRel Power Pole Board hat fünf große Abschnitten. Die erste ist die Primärseite, die Filterkondensatoren hat, die in den Wandler-Schaltungen, ein Sensor zur Messung von Strom durch die Schaltung und Anschlüsse V1 und COM, die Herstellen einer Gleichspannungsquelle oder einer Last verwendet werden. Der zweite Abschnitt ist der Sekundärseite, die auch Filterkondensatoren und einen Stromsensor. Dieser Abschnitt besitzt Anschlüsse mit der Bezeichnung V2 und COM, die an eine Gleichspannungsquelle oder eine Last anschließen. Hier wird die Last als planar macht Widerstand gezeigt. Für die DC-DC Konverter Experimente in dieser Sammlung ist die Belastung ein macht-Potentiometer, die angepasst werden können basierend auf den Anforderungen der Schaltung und Test. Je nach der Typologie Konverter fungiert einer dieser beiden Sektionen als eingangsseitig an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen, während der andere ist der Output-Seite, die mit einer Belastung verbunden ist. Der dritte Abschnitt ist den Strommast, enthält die Komponenten im Mittelpunkt der DC / DC-Konvertierung. Der Strommast hat zwei Metall-Oxid Halbleiter Feldeffekt-Transistoren, MOSFETs, und zwei Dioden. Die oberen MOSFET und obere Diode werden Rücken an Rücken auf einem einzigen Kühlkörper montiert. Ebenso sind die unteren MOSFET und untere Diode auf einen Kühlkörper montiert. Ebenfalls in diesem Abschnitt sind Gate-Treiber, die ein Schaltsignal in den Spannungsebenen zu konvertieren, die die MOSFETs aktivieren bzw. deaktivieren. Der vierte Abschnitt hat Anschlüsse für eine Tochterplatine, die eine magnetische Komponente, wie z. B. ein Induktor oder Transformator trägt. Zwei Tochter-Boards sind für die DC-DC Konverter Experimente verwendet: die BB und die Flyback-Vorstand. Der fünfte Abschnitt enthält Elektronik, die Schaltimpulse für die MOSFETs generieren und Überstrom- und Überspannungsschutz für die Schaltung. Eine externe Stromversorgung DC kann an der Pole-Leistungskarte HiRel durch einen DIN-Steckverbinder angeschlossen werden. Main Switch S90, die neben der DIN-Stecker ist, leuchtet Power für alle low-Power-Schaltungen auf dem Brett. Jetzt, wo wir die wichtigsten Bereiche des HiRel Power Pole Board gesehen haben, lassen Sie uns der Vorstand eingerichtet und zeigen, wie es in DC / DC-Wandler Schaltungen verwendet werden.

Vor dem Einsatz der Power-Pole-Board, muss es konfiguriert um Schaltimpulse für die MOSFETs zu generieren. Erstens stecken Sie die externe DC-Stromversorgung in der DIN-Stecker. Schalten Sie ein Main Switch S90. Die grüne LED mit Schalter S90 leuchtet, um anzuzeigen, dass das Board mit Strom versorgt wird. Suchen Sie Selector Switch Bank S30 und den ersten Schalter in TOP FET. Mit dieser Einstellung steuern die Impulse, die die MOSFETS aktivieren bzw. Deaktivieren der oberen MOSFET. Wenn dieser Schalter auf unteren FET festgelegt ist, Steuern die Impulse der unteren MOSFET. Jetzt den zweiten Schalter auf interne PWM. In dieser Position Puls mit modulierten Signalen erzeugt auf dem Brett drehen der ausgewählten MOSFET ein- und ausschalten. Wenn dieser Schalter zu externen PWM, dann einer externen Quelle, wie eine Funktion steuert Generator oder Mikrocontroller der MOSFET.

Schließen Sie eine 10 X Sonde an Kanal 1 des Oszilloskops. Schneiden Sie die Sonde auf dem Boden führen, die Erdungsklemme des Vorstands und der Sondenspitze an die PWM-Klemme. Um den Offset des Impulses mit modulierten Signals angezeigt wird, legen Sie Scope Kanal 1 für DC-Kopplung. Der Oszilloskop Bildschirm sollte einen Zug von Impulsen an dem Fahrer für die oberen MOSFET zeigen. Überprüfen Sie das Steuersignal direkt die Sondenspitze aus der PWN terminal entfernt und zum terminal Gate durch den oberen MOSFET zuschneiden. Eine Impulsfolge sollte über den Umfang sichtbar sein. Befestigen Sie die Sondenspitze an die PWM terminal wieder. Das Einschaltverhältnis von diesem Impulsfolge bestimmt auf die MOSFETs als prozentualer Anteil der Zeit. Dieses Tastverhältnis ist eine wichtige Steuerungsgröße, weil es die Beziehung zwischen einem DC / DC-Wandler Eingangs- und Ausgangsspannungen auswirkt. Um das Tastverhältnis des Impulses mit modulierten Signals zu ändern, passen Sie Potentiometer RV64. Das Tastverhältnis kann von Null bis eins variiert werden. Weil eine Komponente maximale Frequenz durch Art und Design, die Schaltfrequenz ein kritischer Parameter bei der Erfüllung der DC / DC-Konverter ist. Darüber hinaus liefern höhere Schaltfrequenzen in der Regel kleinere Ausgangsspannung und aktuellen Wellen für eine gegebene Kombination der Kondensator und Induktivität. Ändern Sie die Frequenz des Impulses mit modulierten Signals durch Potentiometer RV60 anpassen. Beobachten Sie, wie die Anzahl der Impulse auf dem Oszilloskop Bildschirm erhöht oder verringert, da das Potentiometer eingestellt ist. Als nächstes soll des ersten Schalters Schalter Schalter Bank S30 unten FET. Entfernen Sie die Sondenspitze aus der PWM-Klemme und clip an das Gate terminal durch die untere MOSFET. Bestätigen Sie abschließend, dass das Tor des unteren MOSFET der Schaltimpuls erhält.

Aufgrund ihrer hohen Effizienz und hervorragende Regulierung DC / DC-Wandler in viele kommerzielle Anwendungen eingesetzt. Drei gemeinsame Konverter sind hier vorgestellt und in nachfolgenden Videos in dieser Sammlung bedeckt. Boost-Konverter erzeugen eine DC-Ausgangsspannung, die größer ist als der DC-Eingang, daher Steigerung der Versorgungsspannung. Das video "DC/DC Hochsetzsteller" erklärt den Vorgang der Boost-Konverter, begleitet von Experimenten mit HiRel Power Pole Board. Buck-Wandler erzeugen eine DC-Ausgangsspannung, die kleiner als die Eingabe ist. Das heißt, nach unten Knicken oder die Versorgungsspannung abnimmt. Das video "DC/DC-Buck-Konverter" beschreibt wie Buck-Wandler arbeiten und zeigt ihren Einsatz mit Experimenten auf der Leistungskarte Pole HiRel. Flyback Konverter erzeugen eine DC-Ausgangsspannung, die entweder größer oder kleiner als der DC-Eingang werden können. Bitte sehen Sie das Video "Flyback Converter" zu sehen, wie sie die Verbindung eines Buck-Konverter mit einem Boost-Konverter für das Verhalten der beiden zu erhalten abgeleitet.

Sie habe nur Jupiters Einführung in die Leistungskarte Pole HiRel beobachtet. Sie sollten nun das Design des Boards, wie Sie es einrichten und wie Sie es für Experimente mit DC / DC-Wandler Schaltungen verwenden verstehen. Danke fürs Zuschauen!

Results

Ein PWM-Impuls wird voraussichtlich auf dem Oszilloskop Bildschirm gesehen werden. Das Tastverhältnis ist eine wichtige Stellgröße für DC/DC-Wandler, wie die Zeit angepasst, in dem ein MOSFET oder einem anderen Halbleiter aktiv gesteuerten Schalter auf ist. Alle Eingabe-Ausgangsspannung Beziehungen des DC/DC-Wandler setzen auf den Wert dieses Tastverhältnis, zusammen mit einigen anderen Variablen in einige Konverter-Topologien.

Die Schaltfrequenz ist von entscheidender Bedeutung in der Komponentenauswahl wie die maximale Betriebsfrequenz Komponenten variiert nach Komponententyp und Design je. Höhere Schaltfrequenzen typischerweise ergeben kleinere Spannung und aktuellen Wellen jedoch erfordern größere Kondensatoren und Induktivitäten.

Applications and Summary

DC/DC-Wandler sind sehr häufig in DC-Netzteile, Elektronik zu berechnen, und viele andere elektronischen Schaltungen Stromversorgung verwendet. Zum Beispiel erfordert Motorantrieb einige kleinere DC-Netzteile an die Macht seiner Niederleistungs-Elektronik, Schutzschaltungen und Hochleistungs-Torantrieben. Computer-Prozessoren und andere Peripheriegeräte und Zubehör benötigen sehr gut geregelte Gleichspannungen, die durch DC-Netzteile bereitgestellt werden. Regenerative Energiesysteme, z.B. Sonnenkollektoren erfordern DC/DC-Wandler, die DC-Ausgangsspannung der Paneele zu regulieren, da die solare Einstrahlung und Temperatur verursacht Variation in der Solar-Panel Spannung und Stromausgänge variieren. Vielen anderen industriellen, Verkehr, Militär und andere Anwendungen verwenden DC/DC-Wandler anstelle von Linearregler durch ihre hohe Effizienz, hohe Leistung und hervorragende Verordnung.

Dieses Verfahren konzentriert sich hauptsächlich auf die Fähigkeit der Strommast Board anpassen Schaltimpulse an den oberen und unteren MOSFETs

1. setup

  1. Verbinden Sie die externe DC-Stromversorgung in den Strommast-Vorstand.
  2. Schalten Sie "S90."
  3. Beachten Sie, dass die grüne LED ON schaltet.
  4. Überprüfen Sie die Standorte der "S90" und die grüne LED in Abb. 9.
  5. Legen Sie den zweiten Schiebeschalter im blauen Schalter Array auf "Int. PWM. Überprüfen Sie den Speicherort des Schiebe Schalter Arrays in Abb. 10.
    1. Int PWM"Einstellung bedeutet, dass der Schaltimpuls (PWM: Puls breite Modulation), entweder MOSFET wird auf dem Strommast Brett selbst generiert.
    2. Ext. PWM"bedeutet, dass der Schaltimpuls an beiden MOSFET von einer externen Quelle, z. B. Funktionsgenerator oder Mikro-Controller erzeugt wird.
  6. Legen Sie die erste Schiebeschalter in das blaue Feld auf "TOP FET." Nur ein PWM-Signal auf die Power-Pole-Board erzeugt wird, muss daher eines der MOSFETs als empfangende Puls gewählt werden. Sobald ein MOSFET ausgewählt ist, sollten diese MOSFET nun ein-und ausschalten können.
    1. TOP FET "Auswahl bedeutet, dass die oberen MOSFET der Schaltimpuls erhalten werden.
    2. BOT-FET"Auswahl bedeutet, dass die untere MOSFET der Schaltimpuls erhalten werden.

Figure 9
Abbildung 9 . Externes Netzteil-Anschluss, Hauptschalter und LED-Anzeige

Figure 10
Abbildung 10 . Regler Schalter Array

(2) Messungen zur Überwachung der MOSFET Gate-Impulse

  1. Schalten Sie auf einem Oszilloskop.
  2. Eine regelmäßige 10 X Sonde an des Oszilloskops Kanal 1 anschließen.
  3. Richten Sie das Oszilloskop Kanal 1 in DC Kupplung um zu sehen, die PWM Versatz.
  4. Richten Sie Kanal 1 für 10 X Sonde skaliert werden.
  5. Richten Sie Messungen auf dem Oszilloskop zur Messung der Frequenz und positive Einschaltdauer des Signals auf Kanal 1 gemessen werden.
  6. Haken Sie die Sonde Mess Clip "PWM" PIN in Abb. 10 dargestellt.
  7. Anschließen der Sonde mit dem "GND" Pin in Abb. 10 dargestellt.
  8. Auf dem Oszilloskop Bildschirm beobachten eine Impulsfolge ist das PWM Signal zu den oberen Schalter Gate-Treiber.
    1. Um sicherzustellen, dass die oberen MOSFET Schaltung ist, entfernen Sie der Sonde Mess-Clip und Haken es an den "Gate"-Stift auf der Oberseite der oberen MOSFET gezeigt in Abb. 11 links. Sie sollten eine ähnliche beobachten Wellenform an, die Sie gesehen haben, wenn die PWM Pin sondiert werden war.
    2. Um sicherzustellen, dass die untere MOSFET nicht umschalten ist, entfernen Sie die Sonde Mess Clip aus der "Obertor" Stift und legen Sie sie auf den unteren "Gate"-Bolzen in Abb. 11 dargestellt. Spannungsfreiheit zu beachten.
  9. Wieder aufsetzen der Sonde Clip auf dem "PWM" Pin.
  10. Passen Sie das Tastverhältnis des Signals "PWM" durch eine Änderung der Potentiometer Drehknopf in Abb. 12 dargestellt. Im Uhrzeigersinn das Tastverhältnis von Null auf 100 % erhöht, und gehen gegen den Uhrzeigersinn verringert.
  11. Passen Sie die PWM-Frequenz durch Rechtsdrehen das Potentiometer in Abb. 13 gezeigt. Verwenden Sie einen kleinen Schraubenzieher, um die Schneckenposition anzupassen.
    1. Beachten Sie, dass die Anzahl der Impulse auf dem Oszilloskop Bildschirm angezeigten erhöht oder verringert, da das Potentiometer eingestellt ist.
  12. Wiederholen Sie das oben beschriebene Verfahren mit der BOT FET Auswahl und Überprüfung um sicherzustellen, dass die untere MOSFET-Tor nun ein Schaltimpuls sehen ist

Figure 11
Abbildung 11 : Gate-Signal PIN.

Figure 12
Abbildung 12 : Potentiometer Duty Cycle Anpassung.

Figure 13
Abbildung 13 : Potentiometer der Frequenz-Einstellung

3. Schalten Sie die Schaltung

  1. Deaktivieren Sie "S90."
  2. Trennen Sie die externe DC-Stromversorgung.
  3. Trennen Sie das Oszilloskop von beiden Seiten.
  4. Schalten Sie das Oszilloskop.

HiRel Power Pole Board ist ein Werkzeug für die Untersuchung und Analyse der Performance von einfachen DC / DC-Wandler Schaltungen. DC / DC-Wandler nehmen DC Spannungseingänge und DC Spannungsausgänge mit einem anderen Wert zu produzieren. Z. B. verstärken Boost-Konverter Spannung, während Spannung Buck Konverter abtreten. Diese Konverter können montiert und getestet auf einem Brot-Brett, aber können bewertet mehr einfach mit eine vorgefertigte Demo-Board wie HiRel Systeme Power Pole Board. Dieses Video führt die wichtige Komponenten und Funktionen des Power Pole, die in Experimenten mit Boost, Buck und Flyback Konverter in dieser Auflistung verwendet wird.

HiRel Power Pole Board hat fünf große Abschnitten. Die erste ist die Primärseite, die Filterkondensatoren hat, die in den Wandler-Schaltungen, ein Sensor zur Messung von Strom durch die Schaltung und Anschlüsse V1 und COM, die Herstellen einer Gleichspannungsquelle oder einer Last verwendet werden. Der zweite Abschnitt ist der Sekundärseite, die auch Filterkondensatoren und einen Stromsensor. Dieser Abschnitt besitzt Anschlüsse mit der Bezeichnung V2 und COM, die an eine Gleichspannungsquelle oder eine Last anschließen. Hier wird die Last als planar macht Widerstand gezeigt. Für die DC-DC Konverter Experimente in dieser Sammlung ist die Belastung ein macht-Potentiometer, die angepasst werden können basierend auf den Anforderungen der Schaltung und Test. Je nach der Typologie Konverter fungiert einer dieser beiden Sektionen als eingangsseitig an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen, während der andere ist der Output-Seite, die mit einer Belastung verbunden ist. Der dritte Abschnitt ist den Strommast, enthält die Komponenten im Mittelpunkt der DC / DC-Konvertierung. Der Strommast hat zwei Metall-Oxid Halbleiter Feldeffekt-Transistoren, MOSFETs, und zwei Dioden. Die oberen MOSFET und obere Diode werden Rücken an Rücken auf einem einzigen Kühlkörper montiert. Ebenso sind die unteren MOSFET und untere Diode auf einen Kühlkörper montiert. Ebenfalls in diesem Abschnitt sind Gate-Treiber, die ein Schaltsignal in den Spannungsebenen zu konvertieren, die die MOSFETs aktivieren bzw. deaktivieren. Der vierte Abschnitt hat Anschlüsse für eine Tochterplatine, die eine magnetische Komponente, wie z. B. ein Induktor oder Transformator trägt. Zwei Tochter-Boards sind für die DC-DC Konverter Experimente verwendet: die BB und die Flyback-Vorstand. Der fünfte Abschnitt enthält Elektronik, die Schaltimpulse für die MOSFETs generieren und Überstrom- und Überspannungsschutz für die Schaltung. Eine externe Stromversorgung DC kann an der Pole-Leistungskarte HiRel durch einen DIN-Steckverbinder angeschlossen werden. Main Switch S90, die neben der DIN-Stecker ist, leuchtet Power für alle low-Power-Schaltungen auf dem Brett. Jetzt, wo wir die wichtigsten Bereiche des HiRel Power Pole Board gesehen haben, lassen Sie uns der Vorstand eingerichtet und zeigen, wie es in DC / DC-Wandler Schaltungen verwendet werden.

Vor dem Einsatz der Power-Pole-Board, muss es konfiguriert um Schaltimpulse für die MOSFETs zu generieren. Erstens stecken Sie die externe DC-Stromversorgung in der DIN-Stecker. Schalten Sie ein Main Switch S90. Die grüne LED mit Schalter S90 leuchtet, um anzuzeigen, dass das Board mit Strom versorgt wird. Suchen Sie Selector Switch Bank S30 und den ersten Schalter in TOP FET. Mit dieser Einstellung steuern die Impulse, die die MOSFETS aktivieren bzw. Deaktivieren der oberen MOSFET. Wenn dieser Schalter auf unteren FET festgelegt ist, Steuern die Impulse der unteren MOSFET. Jetzt den zweiten Schalter auf interne PWM. In dieser Position Puls mit modulierten Signalen erzeugt auf dem Brett drehen der ausgewählten MOSFET ein- und ausschalten. Wenn dieser Schalter zu externen PWM, dann einer externen Quelle, wie eine Funktion steuert Generator oder Mikrocontroller der MOSFET.

Schließen Sie eine 10 X Sonde an Kanal 1 des Oszilloskops. Schneiden Sie die Sonde auf dem Boden führen, die Erdungsklemme des Vorstands und der Sondenspitze an die PWM-Klemme. Um den Offset des Impulses mit modulierten Signals angezeigt wird, legen Sie Scope Kanal 1 für DC-Kopplung. Der Oszilloskop Bildschirm sollte einen Zug von Impulsen an dem Fahrer für die oberen MOSFET zeigen. Überprüfen Sie das Steuersignal direkt die Sondenspitze aus der PWN terminal entfernt und zum terminal Gate durch den oberen MOSFET zuschneiden. Eine Impulsfolge sollte über den Umfang sichtbar sein. Befestigen Sie die Sondenspitze an die PWM terminal wieder. Das Einschaltverhältnis von diesem Impulsfolge bestimmt auf die MOSFETs als prozentualer Anteil der Zeit. Dieses Tastverhältnis ist eine wichtige Steuerungsgröße, weil es die Beziehung zwischen einem DC / DC-Wandler Eingangs- und Ausgangsspannungen auswirkt. Um das Tastverhältnis des Impulses mit modulierten Signals zu ändern, passen Sie Potentiometer RV64. Das Tastverhältnis kann von Null bis eins variiert werden. Weil eine Komponente maximale Frequenz durch Art und Design, die Schaltfrequenz ein kritischer Parameter bei der Erfüllung der DC / DC-Konverter ist. Darüber hinaus liefern höhere Schaltfrequenzen in der Regel kleinere Ausgangsspannung und aktuellen Wellen für eine gegebene Kombination der Kondensator und Induktivität. Ändern Sie die Frequenz des Impulses mit modulierten Signals durch Potentiometer RV60 anpassen. Beobachten Sie, wie die Anzahl der Impulse auf dem Oszilloskop Bildschirm erhöht oder verringert, da das Potentiometer eingestellt ist. Als nächstes soll des ersten Schalters Schalter Schalter Bank S30 unten FET. Entfernen Sie die Sondenspitze aus der PWM-Klemme und clip an das Gate terminal durch die untere MOSFET. Bestätigen Sie abschließend, dass das Tor des unteren MOSFET der Schaltimpuls erhält.

Aufgrund ihrer hohen Effizienz und hervorragende Regulierung DC / DC-Wandler in viele kommerzielle Anwendungen eingesetzt. Drei gemeinsame Konverter sind hier vorgestellt und in nachfolgenden Videos in dieser Sammlung bedeckt. Boost-Konverter erzeugen eine DC-Ausgangsspannung, die größer ist als der DC-Eingang, daher Steigerung der Versorgungsspannung. Das video "DC/DC Hochsetzsteller" erklärt den Vorgang der Boost-Konverter, begleitet von Experimenten mit HiRel Power Pole Board. Buck-Wandler erzeugen eine DC-Ausgangsspannung, die kleiner als die Eingabe ist. Das heißt, nach unten Knicken oder die Versorgungsspannung abnimmt. Das video "DC/DC-Buck-Konverter" beschreibt wie Buck-Wandler arbeiten und zeigt ihren Einsatz mit Experimenten auf der Leistungskarte Pole HiRel. Flyback Konverter erzeugen eine DC-Ausgangsspannung, die entweder größer oder kleiner als der DC-Eingang werden können. Bitte sehen Sie das Video "Flyback Converter" zu sehen, wie sie die Verbindung eines Buck-Konverter mit einem Boost-Konverter für das Verhalten der beiden zu erhalten abgeleitet.

Sie habe nur Jupiters Einführung in die Leistungskarte Pole HiRel beobachtet. Sie sollten nun das Design des Boards, wie Sie es einrichten und wie Sie es für Experimente mit DC / DC-Wandler Schaltungen verwenden verstehen. Danke fürs Zuschauen!

A subscription to JoVE is required to view this article.
You will only be able to see the first 20 seconds.

RECOMMEND JoVE