¿Cómo conduzco con seguridad una carga inductiva de 500 W con una fuente de alimentación de computadora y elimino los picos de voltaje de la conmutación?

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Necesito encontrar una manera segura y confiable de apagar la alimentación de un motor de hobby DC. El motor es grande (es decir, 500W) 14.4V. Por lo tanto, los requisitos actuales son grandes, es decir, 35A para un suministro de 14.4V.

No puedo encontrar una fuente de alimentación para comprar y mi presupuesto es pequeño. Por lo tanto, pensé que podría usar una fuente de alimentación ATX desde una computadora. Por lo general, tienen una línea de 12 V de alta corriente que puede entregar la corriente requerida, 42A en este caso.

Estaré usando un MOSFET de potencia para regular la potencia que va al motor al encenderlo y apagarlo usando la modulación de ancho de pulso PWM. Debería haber algunos enormes picos inductivos creados. Necesito una forma de proteger la fuente de alimentación de estos.

Estaba pensando en usar varias capas de protección solo para estar seguro siempre que sean compatibles entre sí. La ubicación en el orden en que los menciono se organiza comenzando más cerca del motor y avanzando hacia el suministro. La primera línea de defensa es un diodo de marcha libre colocado en paralelo con el motor inclinado hacia adelante desde 0 a la dirección de alimentación positiva. Además, tal vez un snubber RC también en paralelo. Luego, un TVS de 12V de reserva también en paralelo en caso de que los otros dos fallen. Sin embargo, esto cortocircuitará la fuente de alimentación si se dispara. Si el suministro no tiene protección contra sobrecorriente, matará al suministro. Necesito algún tipo de fusible de acción rápida o polyswtich como un limitador de corriente en serie con el suministro. Me he dado cuenta de que los polyswitches son muy lentos. Me gustan 9 segundos para "desconectar" la línea y no quiero usar un fusible que debo reemplazar cuando esto suceda. ¿Hay una buena solución para este problema, o esto es demasiado? Es decir, ¿debería dejar el TVS y el polyswitch fuera del diseño?

    
pregunta Dave.Mech.Eng

3 respuestas

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Tengo mala experiencia de intento similar. La causa es que los suministros de conmutación contemporáneos son demasiado inteligentes para la carga inductiva dinámica con puntos de conmutación regenerativos y otros. La única solución es utilizar una fuente de alimentación sin procesar (transformador, puente, cero componentes activos).

Lo que posiblemente verás si intentas una conexión directa:

  • El motor acelerará OK en la torgue baja
  • El motor se desconectará cuando la aceleración sea alta en el arranque desde la velocidad cero
  • El motor acelerará OK con una alta aceleración pero activará la protección del suministro cuando se desacelere
  • El motor nunca se quemará, pero el suministro es muy probable que lo haga
  • Nada se romperá y funcionará bien, pero de vez en cuando activará el interruptor principal 20A.
  • Intentar poner choques de ferrita en un cable positivo no hará ninguna diferencia, el suministro seguirá disparando
  • Las corrientes generales nunca estarán cerca del 50% de las clasificadas por el suministro, pero los valores máximos mantendrán el disparo de protección incluso si el movimiento es suave
  • El diodo de protección (sobretensión de diodo de sobretensión de 50 V en paralelo al suministro de 48 V) puede ayudar en el 90% de los movimientos, pero el suministro se disparará de forma impredecible en el largo plazo.
  • etc.

Entonces, la respuesta es probablemente lo que no intentamos, pero que puede ayudar:

  • Calcule el presupuesto de energía para los movimientos, duplíquelo y coloque un capacitor súper grande en la salida. Con diodo de sobretensión con voltaje nominal 1-2 V mayor que el voltaje nominal y un poco más bajo que la protección de sobretensión del suministro.

Otros aspectos involucrados:

  • La descomposición de los semiconductores de alta potencia no se debe al voltaje, sino a la velocidad del aumento del voltaje (aproximadamente 5000 V / microsegundos). Regla de oro "Todo es tiristor"
  • El televisor es una necesidad. Sobreviven a las cargas de 49..50V 400W sin sudor.
  • La absorción de energía regenerativa (condensador grande y / o resistencia de potencia con pocos diodos) es una necesidad si el voltaje es superior a 100V. Se puede omitir para la configuración de bajo voltaje a menos que necesite correr 24/7 en condiciones difíciles.
  • El cambio de FET personalizado es causa de problemas, simplemente porque causa un choque mecánico con una torgue infinita al inicio, a menos que use PWM con una aceleración inteligente de la curva S.
  • La seguridad tampoco es el último aspecto si lidias con un movimiento cercano a la potencia.
respondido por el user924
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Un suministro de PC puede tener un problema con la sobrecarga de corriente de arranque de un motor grande.

    
respondido por el mikeselectricstuff
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Ha considerado proteger el suministro, pero no el FET. El FET también será golpeado por picos cuando está apagado. De hecho, ya que está encajando el suministro, debe ser el único dispositivo sujeto a los picos. Si lo tiene en el lado bajo, entonces eso podría no ser cierto.

Además, ¿ha considerado usar el pin PS_ON para realizar la modulación del ciclo de trabajo en lugar de un FET externo? Sin embargo, no estoy seguro de qué tan rápido funcionará el suministro con esto, puede tardar 100 ms en encenderse y esto podría limitar su tasa de modulación.

También deberías estar atento a los picos de los suministros, así como al motor. El suministro podría tener picos muy grandes si se descarga mucha carga repentinamente.

Los televisores se cocinarán por sí mismos mucho antes de que el suministro se sobrecaliente en la situación de sobrecorriente. 500 W en un TVS lo tostará si continúa durante más de unos pocos segundos.

    
respondido por el Thomas O

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