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接纳智能驱动器为长距离传输线路节能

  当在长距离的线路传输旌旗灯号时功率耗损会倍增,接纳智能驱动器能够使得电线大概电缆削减功率耗损。关于控制工程中旌旗灯号高电平利用24V这类特别状况,这是接纳线驱动器的一个潜伏节能优势。功率耗损降落使得线驱动器的外壳温度明显地减小。

线驱动器是被设想用来转换逻辑电安然平静经过连接线传输他们作为电子输出旌旗灯号。凡是在产业控制工程利用的旌旗灯号摆率约莫24V。电缆凡是毗连到接收器,接收器接纳高阻抗来连结静态功率低消耗。关于电缆的特性阻抗,大要100 ohm,掌握单位的输入阻抗大要几千个ohm。这里所研讨的是电气上的电缆,即没有毗连的开路终端电线。

  在发射端,线驱动的输出阻抗凡是调理到婚配电缆的阻抗。图1展现了一个这类驱动器的例子。这类推挽输出驱动器的输出特性能够简朴的由两个幻想的开关和一个串连的电阻Rs来等效。这两个开关HS(高边)和LS(低边)根据供应的输入电压(没有在这里画出)掌握,由掌握旌旗灯号ENHi和ENLo来发生。

图1:线驱动器输出级电路原理图

 

  最后,一个不带电的电线由切换到高边开关HS来充电,供电电压VB沿着电线经由过程串连电阻Rs和电线的特性阻抗ZL来分派。因为Rs约莫即是特性阻抗,在电线的开端端A点上电时的电势约莫为供电电压的一半(图2)。再往前(2),全部电缆由线路的颠簸停顿被充电到VB/2。

  一旦线路波抵达接收器B(3),它在开路终端被反射。此反射波被叠加到输入波,招致在B点由叠加波部门设置一个即是VB的电势。接收器因而检测到一个相当于全电源电压VB的电压摆率。

 全部电缆终极的电势由反射波充电到VB(4),意味着一旦反射波抵达驱动器输出端A,电势VB/2也上升到VB(5)。

 驱动器输出端更进一步的反射由阻抗适配器和Rs有用的抑止,因而,线路电势会趋于一个不变值。当低边开关LS切换时,电缆以一样的方法又开端放电。

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图2:旌旗灯号在一个开路电线上传播

 

图3所示是根据开关形态从电缆的肇端端A到起点B的电压模子。另外,由驱动器自己的供电电压和接收器输入阻抗惹起的静态功率耗损是微乎其微的,相称大的线驱动器功率耗损(P)工夫在电缆的充电和放电。更长的电缆和更长的再充电工夫以及更高的再充电频次耗损的功率就越大。功率耗损跟着频次线性增长。实际上,最大利用频次由驱动器的最大功率耗损限值。

图3:iC-DL在高边和低边开关有用旌旗灯号ENHi和ENLo鼓励下电缆肇端端A到终端B电压模子和驱动器功率耗损

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  一种能够的由iC-HX减小静态功率耗损的办法如图4。此驱动器管脚兼容iC-DL,具有一个内部毗连一个负载电容Cx。事情时这个电容被充电到供电电压的一半(VB/2)。

 

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图4:线驱动器带开关X和电容Cx的电路道理

 

  iC-HX的事情出格之处是什么?旌旗灯号传输时经由过程对电缆的充电、放电和iC-DL是一样的,电源和切换实体差别,接下出处图5阐明。iC-HX在充电(1)时期高边开关HS起首由电容Cx的开关毗连到电缆代替,这将会充到电源电压的一半。因为在这种情况下电流是由无功功率供给的,这几乎没有耗损任何电源功率,除了经由过程开关X的电阻性消耗。为了反射波能被驱动器内部吸取,在反射波抵达驱动器输出端A(5)之前,电容Cx必需立刻和电缆断开而且高边开关HS有用闭合以便输出阻抗Rs变为有用。仅仅在这个长久的切换到高边开关事情和反射波抵达的霎时功率耗损和iC-DL是一样的。

图5:iC-HX高边,低边和X开关在线路出发点A到起点B的有用电压旌旗灯号模子,驱动器功率耗损仅呈现在从X到HS以及X到LS长久的切换工夫

 

  相似的情况,当电缆第一次放电时电容Cx又经由过程开关X毗连回电缆。这会惹起电缆里的能量传输返回到Cx;仅在切换到低边开关时期驱动器耗损少量能量。

  潜伏的节能在于驱动器上电和断电的运转工夫的使用率有关。

  因而,有用使用上述道理,再充电点安排尽量准确到仅仅在反射波返回前一点是须要的。刚开始iC-HX不知道电缆的运转工夫;它必需起首检测反射波朝向。在这个长久的“进修时期”,iC-HX根据老例事情几个轮回,和一个一般线驱动器一样,不利用Cx切换到电容。一旦电缆运转工夫契合划定,此器件主动切换到X开关模式。

 

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  一个潜伏节能的例子由图6给出。此图所形貌的是利用四个通道,100m长电缆时驱动器的功率耗损。这是一个典范的增量编码器使用,差分旌旗灯号A和B利用差分旌旗灯号传输到掌握单位。

图6:iC-DL和iC-HX利用两对100m电缆事情时功率耗损比照

 

  如上文所述,因为电缆再充电是间歇的,跟着所传输脉冲的频次增长功率耗损也会上升。关于一个给定的频次,iC-HX节流功率耗损大要在30%到40%的范畴。相反的,这意味着在使用中由iC-HX交换iC-DL后驱动器温度上升较低。比方,用这种方法,增量编码器由间隔决议功率耗损的较高工作温度能够相称地低落到从80℃上升到100℃,在利用不异的机器装配和不异的热阻状况下,热耗散较低。


 

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上传工夫:2013-07-16