Szybki komparator napięcia sieciowego na chipie CMOS. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Ochrona urządzeń przed awaryjną pracą sieci, zasilaczami awaryjnymi

 Komentarze do artykułu

Ważną częścią zasilacza bezprzerwowego, szybkiego dyskretnego stabilizatora napięcia sieciowego lub urządzenia zabezpieczającego przed odchyleniami napięcia sieciowego jest jednostka monitorująca napięcie sieciowe lub komparator napięcia sieciowego (VSC). Na pierwszy rzut oka prostota problemu jest zwodnicza. Trudność polega na tym, że na wejściu KSN występuje napięcie przemienne lub pulsujące, a sygnał wyjściowy KSN musi być ciągły.

W takim przypadku niemożliwe jest stosowanie różnych filtrów RC i LC do wygładzania, ponieważ wprowadzają one znaczne opóźnienie w odpowiedzi CSN na zmianę napięcia sieciowego. Dlatego KSN musi okresowo porównywać napięcie wejściowe z napięciem odniesienia, synchronicznie z częstotliwością sieci i zapamiętać wynik poprzedniego porównania do następnego. Ponieważ napięcie sieciowe jest sinusoidalne i zwykle ma niski współczynnik harmonicznych (<6%), możliwe jest kontrolowanie wartości amplitudy napięcia sieciowego i wykorzystanie jej do oceny wielkości skutecznej wartości napięcia. Jako detektor amplitudy napięcia można zastosować tzw. detektor szczytowy [3]. Wadą stosowania detektora szczytowego jest to, że musi on być resetowany za każdym razem przed nowym pomiarem.

Bardziej proste funkcjonalnie urządzenie można zbudować na wibratorze pojedynczym z możliwością ponownego uruchomienia z układem kontroli przekroczenia poziomu napięcia sieciowego. W takim przypadku obwód można zmontować na mikroukładach cyfrowych, w szczególności na obwodach CMOS. Wybór ten nie jest przypadkowy, gdyż parametry przełączania układów CMOS charakteryzują się wyjątkowo wysoką stabilnością temperaturową [1]: wahania temperatury medium w zakresie od -55 do +125°C zmieniają poszczególne odcinki charakterystyki przenoszenia o nie więcej niż niż 5%. Należy się spodziewać, że w zakresie temperatur od +15 do +35°C (co jest typowe dla pomieszczeń mieszkalnych) charakterystyka przesyłu zmieni się nie więcej niż o 0,6%, czyli znacznie lepiej niż wymagane 1...2 %. Ponadto obwody CMOS charakteryzują się wyjątkowo niskim poborem mocy, co może mieć znaczenie przy stosowaniu numerów SSN w urządzeniach śledzących.

(kliknij, aby powiększyć)

W obwodzie (rys. 1) badane, wstępnie wyprostowane napięcie sieciowe podawane jest na wejście INPUT. Jeśli wymagana jest izolacja galwaniczna, napięcie sieciowe jest dostarczane przez transformator izolujący. Za pomocą dzielnika składającego się z rezystora strojenia R1 i rezystorów R2, R3, KSN jest dostosowywany do określonego progu. Wartości znamionowe rezystorów dzielnika podano dla przypadku, gdy +UP=5 V, a amplituda napięcia na wejściu INPUT wynosi 17 V (~12 V rms). Kondensator C1 służy do filtrowania szumów o krótkich impulsach przenikających z sieci. Dioda VD1 ogranicza napięcie wyjściowe dzielnika na +UP. Na pierwszych trzech falownikach DD1 i rezystorach R4, R5 montowany jest wyzwalacz Schmitta, który jest wyzwalany, gdy napięcie sieciowe osiągnie poziom wyzwalania Us1.

Restartowalny pojedynczy wibrator (SW) składa się z łańcucha COP R6, C2 i wyzwalacza Schmitta, zamontowanych na pozostałych trzech falownikach i rezystorach R7, R9. Rezystor R8 jest wymagany do uzyskania histerezy odpowiedzi całego urządzenia. +UP odnosi się do napięcia zasilania obwodu 3...15 V CMOS.

Rysunek 2 pokazuje schematy czasowe dla obwodu SSN pokazanego na ryc. 1. Podczas gdy amplituda napięcia sieciowego nie osiągnęła progu Uc1 przerzutnika Schmitta, jego wyjście (pin 6 DD1) ma wysoki poziom logiczny (LU). Na wyjściu WYJŚCIA KSN (pin 8 DD1) znajduje się stan niski LU, wskazujący, że napięcie sieciowe jest poniżej zadanego poziomu.

Gdy tylko amplituda napięcia sieciowego przekroczy próg Uc1 przerzutnika Schmitta, na jego wyjściu (pin 6 DD1) pojawią się niskie impulsy LU, synchroniczne z częstotliwością sieci. Impulsy te są podawane przez diodę VD1 na wejście programowe. Stała czasowa obwodu RC R6C2 jest dobrana tak, aby wyjście oprogramowania pozostawało na stałym wysokim poziomie, podczas gdy impulsy wyzwalające z wyjścia wyzwalacza Schmitta są odbierane na jego wejściu. W związku z tym na wyjściu WYJŚCIA KSN będzie stan wysoki LU, o ile napięcie sieciowe będzie wyższe niż określony poziom.

Rysunek 3 przedstawia uproszczony schemat sieci KSN na mniejszej liczbie falowników. Różnica między tym schematem a schematem KSN pokazanym na ryc. 1 polega na tym, że tradycyjnie nie obejmuje on łańcucha R6C2 RC.

(kliknij, aby powiększyć)

Opisane powyżej SPV (nazwijmy je SPV pierwszego typu) najskuteczniej kontrolują wzrost napięcia sieciowego powyżej zadanego poziomu. W przypadku zaniku napięcia sieciowego obwód ten generuje sygnał obniżający poziom sieci z opóźnieniem czasowym 7...10 ms, ze względu na stałą czasową ładowania obwodu RC oprogramowania.

Częściowe pozbycie się określonego opóźnienia przy monitorowaniu spadku napięcia sieciowego poniżej zadanego poziomu umożliwia SPV drugiego typu, który działa na zasadzie pomiaru czasu trwania przerwy DT, gdy chwilowe napięcie półsinusoidalne na WEJŚCIU wejście jest mniejsze niż Uc (rys. 4).

Amplituda Ua mierzonego napięcia sieciowego określa przedział DT zgodnie ze wzorem

DT=arcsin(Uc/Ua)/πf.

Nieliniowość mierzonej krzywej napięcia w przedziale czasu DT=10° można pominąć [2]. Jeżeli DT=10°, to Ua=11Uc, a opóźnienie zadziałania KSN przy spadku napięcia sieciowego wynosi około 0,6 ms.

Schemat działania CSN według wskazanej zasady przedstawiono na rys. 5, a przebiegi czasowe na rys. 6.

(kliknij, aby powiększyć)

Używając dzielnika wejściowego R1, R2, R3 uzyskaj wymagany stosunek Ua i Uc. Ponieważ Uc w naszym przypadku jest równe napięciu przełączania obwodu CMOS, które jest równe UP/2, konieczne jest wybranie Ua=0,6UP, aby uzyskać opóźnienie <5,5 ms.

Dioda VD1 ogranicza napięcie wyjściowe dzielnika na +UP. Napięcie z wyjścia dzielnika podawane jest na wejście komparatora, którym jest przerzutnik Schmitta, montowany na pierwszych dwóch falownikach DD1. Komparator jest niezbędny do tworzenia wysokich impulsów LU, gdy poziom półsinusoidy przekracza próg Uc. Wysoki LU na wyjściu komparatora przez diodę VD2 jest podawany na wejście pierwszego oprogramowania, zmontowanego na trzecim i czwartym falowniku DD1, na rezystorach R7, R9, R10 i kondensatorze C2.

Rezystor trymera R1 osiąga ciągły wysoki sygnał LU na wyjściu oprogramowania przy napięciu sieciowym wyższym niż określone. Gdy napięcie sieciowe spada, na wyjściu pierwszego oprogramowania pojawiają się impulsy low-LU, które są podawane przez diodę VD3 na wejście drugiego oprogramowania, zmontowane na piątym i szóstym falowniku DDI, rezystorach R6, R11, R12 i kondensator C3. Z tych impulsów na wyjściu KSN WYJŚCIA drugie oprogramowanie generuje ciągły niski poziom LU, sygnalizujący, że napięcie sieciowe jest poniżej zadanego poziomu lub jest całkowicie nieobecne. Rezystor R8 służy do uzyskania wymaganej histerezy charakterystyki przełączania CV. Z wykresu czasowego (ryc. 6) widać, że wraz ze wzrostem napięcia sieciowego na wyjściu drugiego typu SPV tworzy się wysoki LU z opóźnieniem około 10 ms.

Powtarzając rozwiązania obwodów, należy mieć na uwadze, że ze względu na pewne zmiany parametrów przełączania obwodów CMOS może być konieczne wyjaśnienie wartości rezystora R6 obwodów RC. Aby uzyskać histerezę charakterystyki przełączania KSN, konieczne jest wyjaśnienie wartości rezystora R8 w obwodzie dodatniego sprzężenia zwrotnego.

Literatura:

1. Zeldin BA Cyfrowe układy scalone w sprzęcie informacyjno-pomiarowym - L.: Energoatomizdat, 1986.
2. Milovzorov V.P., Musolin A.K. Dyskretne stabilizatory i kształtowniki napięcia - M.: Energoatomizdat, 1986.
3. Peyton A.J., Walsh V. Analogowa elektronika na wzmacniaczach operacyjnych - M.: Binom, 1994.

Autor: W. Ja Wołodin

Zobacz inne artykuły Sekcja Ochrona urządzeń przed awaryjną pracą sieci, zasilaczami awaryjnymi.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi 05.05.2024

Współczesny świat nauki i technologii rozwija się dynamicznie i każdego dnia pojawiają się nowe metody i technologie, które otwierają przed nami nowe perspektywy w różnych dziedzinach. Jedną z takich innowacji jest opracowanie przez niemieckich naukowców nowego sposobu sterowania sygnałami optycznymi, co może doprowadzić do znacznego postępu w dziedzinie fotoniki. Niedawne badania pozwoliły niemieckim naukowcom stworzyć przestrajalną płytkę falową wewnątrz falowodu ze stopionej krzemionki. Metoda ta, bazująca na zastosowaniu warstwy ciekłokrystalicznej, pozwala na efektywną zmianę polaryzacji światła przechodzącego przez falowód. Ten przełom technologiczny otwiera nowe perspektywy rozwoju kompaktowych i wydajnych urządzeń fotonicznych zdolnych do przetwarzania dużych ilości danych. Elektrooptyczna kontrola polaryzacji zapewniona dzięki nowej metodzie może stanowić podstawę dla nowej klasy zintegrowanych urządzeń fotonicznych. Otwiera to ogromne możliwości dla ... >>

Klawiatura Primium Seneca 05.05.2024

Klawiatury są integralną częścią naszej codziennej pracy przy komputerze. Jednak jednym z głównych problemów, z jakimi borykają się użytkownicy, jest hałas, szczególnie w przypadku modeli premium. Ale dzięki nowej klawiaturze Seneca firmy Norbauer & Co może się to zmienić. Seneca to nie tylko klawiatura, to wynik pięciu lat prac rozwojowych nad stworzeniem idealnego urządzenia. Każdy aspekt tej klawiatury, od właściwości akustycznych po właściwości mechaniczne, został starannie przemyślany i wyważony. Jedną z kluczowych cech Seneki są ciche stabilizatory, które rozwiązują problem hałasu typowy dla wielu klawiatur. Ponadto klawiatura obsługuje różne szerokości klawiszy, dzięki czemu jest wygodna dla każdego użytkownika. Chociaż Seneca nie jest jeszcze dostępna w sprzedaży, jej premiera zaplanowana jest na późne lato. Seneca firmy Norbauer & Co reprezentuje nowe standardy w projektowaniu klawiatur. Jej ... >>

Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie 04.05.2024

Odkrywanie kosmosu i jego tajemnic to zadanie, które przyciąga uwagę astronomów z całego świata. Na świeżym powietrzu wysokich gór, z dala od miejskiego zanieczyszczenia światłem, gwiazdy i planety z większą wyrazistością odkrywają swoje tajemnice. Nowa karta w historii astronomii otwiera się wraz z otwarciem najwyższego na świecie obserwatorium astronomicznego - Obserwatorium Atacama na Uniwersytecie Tokijskim. Obserwatorium Atacama, położone na wysokości 5640 metrów nad poziomem morza, otwiera przed astronomami nowe możliwości w badaniu kosmosu. Miejsce to stało się najwyżej położonym miejscem dla teleskopu naziemnego, zapewniając badaczom unikalne narzędzie do badania fal podczerwonych we Wszechświecie. Chociaż lokalizacja na dużej wysokości zapewnia czystsze niebo i mniej zakłóceń ze strony atmosfery, budowa obserwatorium na wysokiej górze stwarza ogromne trudności i wyzwania. Jednak pomimo trudności nowe obserwatorium otwiera przed astronomami szerokie perspektywy badawcze. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Pozyskiwanie wody nawet z pustynnego powietrza 09.09.2019 Pomimo tego, że zaawansowane technologie służą ludzkości w XXI wieku, wiele zaludnionych regionów naszej planety wciąż cierpi na niedobór wody pitnej. Ale ten kryzys można rozwiązać w najbliższej przyszłości. Yagi, chemik z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, powiedział, że wraz z kolegami stworzył urządzenie zasilane energią słoneczną, które może dostarczać wodę milionom ludzi. Oparty jest na porowatym materiale krystalicznym znanym jako metaloorganiczny szkielet (MOF), który działa jak gąbka: wysysa parę wodną z powietrza, nawet na pustyni, a następnie uwalnia ją jako ciekłą wodę. Yagi i jego koledzy zsyntetyzowali pierwszy MOF w 1995 roku i od tego czasu chemicy zaprojektowali dziesiątki tysięcy podobnych struktur. Każda z nich składa się z atomów metalu, które działają jak koncentratory połączone w porowatą sieć za pomocą organicznych łączników zaprojektowanych do szybkiego utrzymywania węzłów i tworzenia otworów, aby pomieścić molekularnych „gości”. Mieszając i dopasowując metale i łączniki, naukowcy odkryli, że mogą dostosować pory do wychwytywania cząsteczek gazu, takich jak para wodna i dwutlenek węgla (CO2). Pierwsze wersje urządzenia wykorzystujące MOF okazały się zbyt drogie – chemicy używali cyrkonu, który kosztuje około 160 USD za kilogram i dlatego nie jest opłacalny dla przemysłu masowego. Jednak ostatnio rozwiązali ten problem: nowa rama była już zsyntetyzowana na bazie aluminium (które kosztuje 3 dolary za kilogram) i nosiła nazwę MOF-303. Początkowa wydajność również pozostawiała wiele do życzenia. Ale teraz, wykorzystując zdolność MOF-303 do wypełniania i opróżniania porów w ciągu zaledwie kilku minut, zespół może codziennie wykonywać dziesiątki takich cykli. Wsparte panelem słonecznym zasilającym wentylator i grzałkę, które przyspieszają cykle, urządzenie wytwarza do 1,3 litra wody na kilogram MOF dziennie, nawet z powietrza pustynnego. Ale to nie jest granica: Yagi spodziewa się dalszych usprawnień, które zwiększą tę ilość do 8-10 litrów dziennie. W zeszłym roku założył firmę Water Harvesting, która jesienią tego roku planuje wypuścić urządzenie mikrofalowe, które może produkować do 8 litrów dziennie. W przyszłym roku firma obiecuje wersję na dużą skalę, która będzie produkować 22 500 litrów dziennie, co wystarczy na zaopatrzenie małej wioski. „Po prostu sprawiamy, że woda staje się mobilna”, mówi Yagi. „To tak, jakby wziąć telefon przewodowy i uczynić go bezprzewodowym”.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Ultraprecyzyjny system rentgenowski dla lotnisk

▪ Telewizory z podwójnym obrazem

▪ Niezniszczalne wyświetlacze firmy LG

▪ Najmocniejszy system na chipie

▪ Tablet Lenovo IdeaPad Duet 3i

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Instalacje kolorowe i muzyczne. Wybór artykułów

▪ artykuł Choroby oczu. Notatki do wykładów

▪ artykuł Dlaczego piłki golfowe mają dziury? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Operator butelkowania wody. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Magistrala CAN w nowoczesnych samochodach. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Zwrotnica 144/430 MHz. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024