更有效AC-AC AVR開發方法結果驗證

作者 : Aamir Hussain Chughtai、Muhammad Saqib,BarqEE聯合創辦人

本文將展示透過原型獲得的實驗結果,以驗證使用GreenPAK SLG46537V IC等可程式設計ASIC來開發自動電壓調節器(AVR)的可行性和可操作性。

在《電子工程專輯》雜誌8月號刊登的「一種更有效AC-AC自動電壓調節器開發方式」一文中,闡述了開發人員如何使用GreenPAK SLG46537V IC等可程式設計ASIC來開發自動電壓調節器(AVR),並且詳細描述整個系統設計和GreenPAK設計。本文則將展示透過原型獲得的實驗結果,以驗證這種AVR的可行性和可操作性。

實驗結果

實驗硬體

圖1顯示了設計原型的實驗裝置。Variac用於控制提供給AVR的輸入交流電壓。AVR包含一個自耦變壓器和一個包含控制電路的PCB,GreenPAK開發板連接到PCB以控制機電繼電器,同時用一個示波器來記錄輸入和輸出電壓。

 

圖1:實驗裝置。

(來源:BarqEE)

 

圖2為安裝了機電繼電器、BJT和其他輔助元件的PCB電路。

 

圖2:PCB電路。

(來源:BarqEE)

 

AVR性能資料

AVR的性能資料總結如下:

  • 負載範圍:450VA~550VA
  • 輸入電壓範圍:125V~240V
  • 輸出電壓:200V~240V
  • 頻率:50Hz~60Hz
  • 絕緣電阻:> 5MΩ
  • 回應時間:10~15毫秒(ms)
  • 變壓器溫升:65~70℃ (1.2倍滿額定負載)
  • 系統效率:> 95%
  • 環境溫度:0~40℃

示波器輸出

以下均為實驗中的示波器記錄,黃色和藍色標記分別表示輸入和輸出電壓。

圖3描述了AVR正常功能實驗結果的量化總結。在從低到高的電壓範圍內掃描輸入電壓並觀察相應的輸出電壓,可以看到IC成功地驅動繼電器改變了自耦變壓器分接頭,將匝數比從1.63降為1,實現了電壓調節。

 

圖3:量化實驗總結。

(來源:BarqEE)

 

圖4顯示了AVR的正常功能,它成功確定並選擇了匝數比為1.63的分接頭。

 

圖4:正常功能。

(來源:BarqEE)

 

圖5描繪了趨近過壓條件時的輸入和輸出電壓波形。兩者具有相似的波形,因為分接頭匝數比均為1。圖6顯示了過壓情況。可以看出輸出電壓已驟降,因為AVR已成功將RL4跳閘以進行保護。

 

圖5:趨近過壓。

(來源:BarqEE)

 

圖6:過壓條件。

(來源:BarqEE)

 

圖7描繪了趨近欠壓條件時的輸入和輸出電壓波形。在這種情況下,AVR選擇了最大匝數比(1.63)分接頭。圖8顯示了欠壓條件的情況。可以觀察到輸出電壓因RL4跳閘保護而下降。

 

圖7:趨近欠壓。

(來源:BarqEE)

 

圖8: 欠壓條件。

(來源:BarqEE)

 

請注意,當AVR調節電壓時,輸入和輸出電壓都沒有頻率變化或相移。

結論

AVR在住宅和工業應用中很受歡迎,本文描述了如何使用可程式設計ASIC (例如GreenPAK SLG46537V IC)作為AVR的控制器。ASIC可以替代目前在這些應用中使用的離散式元件和MCU。本文描述了SLG46537V在推薦的AVR設計中的作用,並詳細闡明了GreenPAK的設計。另外,還提供AVR原型的實驗細節,以驗證所推薦的設計。

可以看出,該電路具備足夠的能力作為控制器,尤其是應用在住宅AVR中。因此,利用低成本IC設計AVR的控制單元同時減少PCB佔板空間是可行的。而且,利用其他ASIC可為ASM提供更多狀態,還可進一步設計更複雜的控制器。

(參考原文:A more effective approach for developing AC-AC automatic voltage regulators,by Aamir Hussain Chughtai、Muhammad Saqib)

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2021年10月號

 

 

 

 

 

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