Шим контроллер схема: , PWM . . . . , . . . .

Содержание

Что такое ШИМ-контроллер PWM и для чего он нужен

Любой радиолюбитель, начинающий телемастер или электрик рано или поздно столкнётся с такой штукой, как ШИМ-контроллер. За рубежом он маркируется как PWM. Поэтому сегодня я хочу остановиться на вопросе что такое ШИМ-контроллер, как он работает и для чего нужен. Даже если Вы не планируете заниматься ремонтом электронной техники, всё равно эта статья будет интересна для общего ознакомления.

Широтно-импульсный модулятор — принцип работы

Аббревиатура ШИМ расшифровывается, как широтно-импульсный модулятор. На английском это будет так — pulse-width modulation или PWM. В теле- и радио-технике ШИМ-контроллеры используются для преобразования напряжения, их можно встетить даже в качестве узлов системы управления скоростью электроприводов в бытовых приборах, меняя скорость электродвигателя. PWM-контроллер есть даже в обычных импульсных блоках питания.

Там постоянное напряжение на входе преобразуется в импульсы прямоугольной формы, которые формируются с определенной частотой и с определённой скважностью.

На выходе, с помощью управляющих сигналов, получается регулировать работу целого транзисторного модуля большой мощности. Таким образом разработчики получили блок управления напряжением регулируемого типа, который значительно меньше и удобнее старых, которые используют понижающий трансформатор, диодный мост и фильтр помех.

Главные плюсы ШИМ:

- маленькие габариты;
- отличное быстродействие;
- высокая надёжность;
- низкая стоимость.

В Интернете Вы можете встретить ШИМ-контроллер на Arduino или NE555. Это не совсем контроллер, а скорее уже генератор ШИМ-импульсов, в которых нет возможности подключения цепи обратной связи. Такие устройства подходят больше для регуляторов напряжения, чем для обеспечения стабильного питания приборов, ведь они могут использоваться только для регулирования выходных параметров, но не для их стабилизации.

Выходы ШИМ-контроллера

Стандартная схема ШИМ-контроллера, который используется в теле-, радио- и иной электронной аппаратуре, характеризуется наличием нескольких выходов.

Общий вывод (GND) — контакт подключается к общему проводу схемы питания контролера. Он соединен с аналогичным контактом схемы подачи питания модуля и контроллирует напряжение на выходе схемы, отключая ее при снижении значения ниже пороговой величины.

Вывод питания (VC) — этот вывод ШИМ-контроллера отвечает за энергоснабжение схемы и подключение питания. Как правило, вывод контроля питания и вывод питания располагаются рядом друг с другом. Не перепутайте его с выводом VCC.

Вывод контроля питания (VCC) — следит, чтобы напряжение питания микросхемы было выше определенного значения. Обычно этот контакт соединяют с VC. Если напряжение на этом выводе падает ниже заданного порогового значения для данного PWM-контроллера, то контроллер выключается. Если этого не делать, то при снижении напряжение на выходе схемы, то транзисторы начнут открываться не полностью и будут быстро нагреваться, что приведёт к поломке.

Выход контроллера OUT – это выходное управляющее напряжение, другими словами отсюда подаётся управляющий ШИМ-сигнал для силовых ключей. Тут надо отметить, что микросхемы бывают разные. Например, есть с друмя выходами — двухтактные, которые применяются для управления двухплечевыми каскадами. Да и сам выходной каскад может быть одно- и двухтактным. Тут главное не запутаться!

Вывод VREF — Опорное напряжение. Обеспечивает работу функции формирования стабильно опорного напряжения. Как правило, екомендуется соединять его с общим проводом конденсатором 1 мкФ для повышения качества и стабильности опорного напряжения.

Вывод ILIM — Ограничитель выходного тока. Это сигнал с датчика тока. Если напряжение на этом выводе превышает заданный порог (как правило, это 1 Вольт), то ШИМ-контроллер закрывает силовые ключи. Если же превышается ещё больший порог (обычно 1.5 Вольта), то PWM-контроллер сбрасывает напряжение на ножке мягкого старта и импульсы на выходе прекращаются.

Вывод ILIMREF — задаёт значение ограничения выходного тока на выводе ILIM.

Вывод SS — так называемый «мягкий старт». Напряжение на этом контакте ограничивает максимально возможную ширину импульсов. Сюда ШИМ-контроллер подает ток фиксированной силы.

Вывод RtCt – используется для подключения времязадающей RC-цепи, используемой для определения частоты ШИМ-сигнала.

Вывод RAMP – это ввод сравнения. Рабоает это так. На контакт подаётся пилообразное напряжение. Как только оно превышает значение напряжение на выходе усиления ошибки, вывод OUT появляется отключающий сигнал. Это основа ШИМ-регулирования.

Вывод CLOCK – тактовые импульсы. Используются для синхронизации между собой сразу нескольких ШИМ-контроллеров. В этом случае RC-цепь подключается только к ведущему контроллеру, RT ведомых соединяется с Vref, а CT ведомых соединяюся с общим.

Вывод INV — это инвертирующий вход компаратора. На нём построен усилитель ошибки. Чем больше напряжение на INV, тем длиннее выходные импульсы.

Вывод NONINV – это неинвертирующий вход компаратора. Его обычно подключают к общему проводу — GND.

Вывод EAOUT — выход усилителя ошибки — Error Amplifier Output. С этого вывода осуществляется частотная коррекция усилителя ошибки, путём подачи сигналов на INV через частотозависимые цепи. Дело в том, что PWM-контроллер достаточно медленно реагирует на воздействие через вход усилителя ошибки и потому схема может сгореть из-за возбуждения. Поэтому и применяется вывод EAOUT.

Как проверить ШИМ-контроллер

Есть несколько способов как сделать проверку ШИМ-контроллера. Можно, конечно это сделать без мультиметра, но зачем так мучаться, если можно воспользоваться нормальным прибором.

Прежде, чем проверять работу ШИМ-контроллера, необходимо выполнить базовую диагностику самого блока питания. Она выполняется так:

Шаг 1. Внимательно осмотреть в выключенном состоянии сам источник питания, в котором установлен PWM. В частности надо тщательно осмотреть электролитические конденсаторы на предмет вздутости.

Шаг 2. Провести проверку предохранителя и элементов входного фильтра блока питания на исправность.

Шаг 3. Провести проверку на короткое замыкание или обрыв диодов выпрями­тельного моста. Прозвонить их можно не вы­паивая из платы. При этом надо быть уверен­ным, что проверяемая цепь не шунтируется обмотками трансформатора или резистором. Если есть на это подозрение, то всё таки придётся выпаивать элементы и проверять уже по отдельности.

Шаг 4. Провести проверку исправностм выходных цепей, а именно электролитических конденсаторов низкочастотных филь­тров, выпрямительных диодов, диодных сборок и т.п.

Шаг 5. Провести проверку силовых транзисторов высокочастотного преобразователя и тран­зисторов каскада управления. При этом в обязательном порядке проверьте возвратные диоды, которые включенны параллельно электродам коллектор-эмиттер силовых транзисторов.

Проверка ШИМ-контроллера — видео инструкции:

ШИМ контроллеры — справочник по микросхемам для импульсных блоков питания

Наибольшее распространение в источниках питания для бытовой аппаратуры получили импульсные блоки питания с импульсным трансформатором, в которых силовой ключ работает на постоянной частоте повторения импульсов, а длительность самих импульсов изменяется под действием формирователя широтно-импульсной модуляции ШИМ (ШИМ, англ. pulse-width modulation (PWM)).

Определение: широтно-импульсная модуляция — процесс управления мощностью, подводимой к нагрузке, путем изменения скважности импульсов, при постоянной частоте.

Принцип работы импульсных блоков питания на основе широто-импульсной модуляции


Рис. 1. Принцип формирования ШИМ.

Формирование ШИМ осуществляется с помощью порогового элемента ПЭ, на один вход которого подается пилообразное напряжение Uпил а на второй — медленно изменяющееся напряжение Uизм, пропорциональное значению выходного напряжения лока питания U

вых. Изменение наклона пилы или уровня напряжения Uизм приводит к изменению момента срабатывания ПЭ, а значит, и длительности импульсов tо на выходе ключа К (рис. 1). Отметим, что пилообразное напряжение может сниматься как с выхода специального генератора, так и с низкоомного резистора, включенного последовательно с силовым ключом К (во время замкнутого состояния ключа ток, проходящий по нему и по соответствующей обмотке импульсного трансформатора, близок по форме к пилообразному).

В схему управления обычно входят задающий генератор (чаще всего, RC-типа или блокинг-гене-ратор), широтно-импульсный модулятор (ШИМ), цепи запуска, стабилизации (цепи обратных связей) и защиты. Весьма часто, для уменьшения помех на изображении, работу задающего генератора синхронизируют со строчной разверткой, для чего на схему управления поступают строчные импульсы обратного хода (СИОХ).


Рис. 2. Структурная схема импульсного стабилизатора телевизора с ШИМ.

Напряжение с выпрямителя Uвх подается на ключ К, соединенный последовательно с первичной обмоткой импульсного автотрансформатора L1 и эталонным резистором R24. Ключ К открывается в моменты прихода на него импульсов с усилителя У, длительность которых определяет значения напряжений на выходах вторичных выпрямителей В1 и В2. С выхода выпрямителя В2 через измерительную схему ИС напряжение поступает на один — из входов СС; на другой ее вход подается напряжение с источника опорного напряжения (ИОН).

Выходное напряжение ошибки с СС управляет проводимостью генератора тока ГТ, которая определяет длительность импульсов на выходе схемы ШИМ. Период следования импульсов с генератора Г, поступающих на формирователь ШИМ, соответствует периоду следования импульсов строчной развертки телевизора, так как синхронизируется ими по входу «Синхр».

Формирователь Ф улучшает форму прямоугольных импульсов. При возрастании падения напряжения на R24 срабатывает схема защиты СЗ и запрещает проход импульсов на ключ К. При включении телевизора стабилизатор запускается броском тока через резистор R14; в стационарном режиме стабилизатор питается от схемы самоподпитки С.

Схема импульсного блока питания предъявляет высокие требования к значениям предельно допустимых электрических параметров транзистора, используемого в ключевом каскаде. В течение времени tо (рис. 1), когда транзистор открыт, по обмотке импульсного трансформатора протекает пилообразно возрастающий ток. При чрезмерно «широком» отпирающем импульсе («пила» слишком долго нарастает) или при коротком замыкании на выходе блока питания («пила» имеет слишком большую крутизну) транзистор может выйти из строя. С другой стороны, при протекании тока происходит накопление энергии в магнитном поле трансформатора, а при закрывании транзистора возникает ЭДС самоиндукции е, значение которой зависит от питающего каскад напряжения Еп, времени открытого tо и закрытого tз состояния транзистора: е = Eпtо/tз.

Максимальное напряжение, прикладываемое к коллектору транзистора, Uк = Еп (1 + tо/tз.) может оказаться значительным (например, при tо = tз Uк=2Eп). Таким образом, эффективным средством защиты транзистора ключевого каскада от пробоя и от перегрузки по току является соответствующая регулировка соотношения tо/tз с помощью схемы широтно-импульсной модуляции ШИМ. Кроме того, для защиты выходного транзистора от пробоя к его коллектору подключают демпфирующие цепочки, составленные из резисторов, конденсаторов, диодов; между базой и эмиттером включают низкоомный резистор. Для демпфирования паразитных колебаний применяется специальная рекуперационная обмотка импульсного трансформатора с подключенным к ней выпрямителем.

Для уменьшения наводок от импульсного блока питания диоды выпрямителей шунтируются конденсаторами небольшой емкости; в цепи сглаживающих фильтров включают дроссели, роль которых нередко выполняет кусочек проволоки, продетой в ферритовую трубку; большое внимание уделяется экранированию и заземлению.

С целью получения дополнительных номиналов стабильного выходного напряжения в состав импульсных блоков питания нередко входит маломощный линейный стабилизатор, подключаемый к выходу одного из вторичных выпрямителей. В бестрансформаторных импульсных блоках питания сетевое напряжение подается на выпрямитель через специальный резистор, ограничивающий бросок тока в момент включения телевизора. Специфической особенностью блоков питания, применяемых в цветных телевизорах, является наличие в некоторых из них схемы размагничивания маски и бандажа кинескопа.

Смотрите также материалы, где рассматриваются основные принципы работы импульсных блоков питания на основе широто-импульсной модуляции:
Импульсные блоки питания структурная схема, принципы работы
Трансформаторные преобразователи с задающими генераторами

Онлайн справочник по микросхемам для импульсных блоков питания

Самый простой способ найти нужную документацию на микросхему для блоков питания, их цоколевку, типовую схему включения — воспользоваться быстропоиском в конце страницы или пролистать справочник и ознакомиться с его содержанием.

Быстропоиск:
Микросхемы: HM9207 | IX1779ce | KA3842 | KA3882 | M67209 | MA2830 | MA2831 | STK730-080 | STK7348 | STR451 | STR6307 | STR10006 | STR11006 | STR40115 | STR50103 | STR50115 | STR54041 | STR80145 | STRD1816 | STRD6004 | STRD6601 | STR-M6549 | STR-S5941 | TDA4600 | TDA4601 | TDA4601b | TDA4605 | TDA8380 | TEA1039 | TEA2018 | TEA2019 | TEA2162 | TEA2164 | TEA2260 | TEA2262 | TEA5170 | UAA4600 | UC2842 | UC3842 | UC2844 | UC2845 | UC3844 | UC3845

UC3842 описание, принцип работы, схема включения

ШИМ UC3842AN

UC3842 представляет собой схему ШИМ–контроллера с обратной связью по току и напряжению для управления ключевым каскадом на n-канальном МОП  транзисторе, обеспечивая разряд его входной емкости форсированным током величиной до 0.7А. Микросхема SMPS контроллер состоит в серии микросхем UC384X (UC3843, UC3844, UC3845) ШИМ-контроллеров. Ядро UC3842 специально разработано для долговременной работы с минимальным количеством внешних дискретных компонентов. ШИМ-контроллер UC3842 отличается точным управлением рабочего цикла,  температурной компенсацией и имеет невысокую стоимость.  Особенностью UC3842 является способность работать в пределах 100% рабочего цикла (для примера UC3844 работает с коэффициентом заполнения до 50%.). Отечественным аналогом UC3842 является 1114ЕУ7. Блоки питания выполненные на микросхеме UC3842 отличаются повышенной надежностью и простотой исполнения.

Рис. Таблица типономиналов

Данная таблица дает полное представление в различиях микросхем UC3842, UC3843, UC3844, UC3845 между собой.

  1. Общее описание.
  2. Немного теории.
  3. Схема подключения.
  4. Ремонт блока питания на основе ШИМ UC384X. 

Общее описание

Для желающих более глубоко ознакомится с ШИМ-контроллерами серии UC384X, рекомендуется следующий материал.

  • Datasheet UC3842B (скачать)
  • Datasheet 1114ЕУ7 отечественный аналог микросхемы UC3842А (скачать).
  • Статья «Обратноходовой преобразователь», Дмитрия Макашева (скачать).
  • Описание работы ШИМ-контроллеров серии UCX84X (скачать).
  • Статья «Эволюция обратноходовых импульсных источников питания», С. Косенко (скачать). Статья опубликована в журнале «Радио» №7-9 за 2002г.
  • Документ от НТЦ СИТ, самое удачное описание на русском языке для ШИМ  UC3845 (К1033ЕУ16), настоятельно рекомендуется для ознакомления. (Скачать).

Различие микросхем UC3842A и UC3842B, A потребляет меньший ток до момента запуска.

UC3842 имеет два варианта исполнения корпуса 8pin и 14pin. Расположение выводов этих исполнений существенно отличаются . Далее будет рассматриваться только вариант исполнения корпуса 8pin.

Упрощенная структурная схема, необходима для понимания принципа работы ШИМ-контроллера.

Рис. Структурная схема UC3842

Структурная схема в более подробном варианте, необходима для диагностики и проверки работоспособности микросхемы. Так как рассматриваем вариант исполнения 8pin, то Vc-это 7pin, PGND-это 5pin.

Рис. Структурная схема UC3842 (подробный вариант) Рис. Расположение выводов (pinout) UC3842

Здесь должен быть материал по назначению выводов, однако гораздо удобнее читать и смотреть  на практическую схему включения ШИМ-контроллера UC3842. Схема нарисована настолько удачно, что намного упрощает понимание назначение выводов микросхемы.

Рис. Схема включения UC3842 на примере блока питания для TV

1. Comp:(рус. Коррекция) выход усилителя ошибки.  Для нормальной работы ШИМ–контроллера необходимо скомпенсировать АЧХ усилителя ошибки, с этой целью к указанному выводу обычно подключается конденсатор емкостью около 100 пФ, второй вывод которого соединен с выводом 2 ИС. Если на этом выводе напряжение занизить ниже 1 вольта, то на выходе 6 микросхемы будет уменьшаться длительность импульсов, тем самым уменьшая мощность данного ШИМ–контроллера.
2. Vfb: (рус. Напряжение обратной связи) вход обратной связи. Напряжение на этом выводе сравнивается с образцовым, формируемым внутри ШИМ–контроллера UC3842. Результат сравнения модулирует скважность выходных импульсов, в результате выходное напряжение блока питания стабилизируется. Формально второй вывод служит для сокращения длительности импульсов на выходе, если на него подать выше +2,5 вольта, то импульсы сократятся и микросхема снизит выдаваемую мощность.   
3. C/S: (второе  обозначение I sense) (рус. Токовая обратная связь) сигнал ограничения тока. Данный вывод должен быть присоединен к резистору в цепи истока ключевого транзистора . В момент перегрузки МОП транзистора напряжение на сопротивлении увеличивается и при достижении определённого порога UC3842A прекращает свою работу, закрывая выходной транзистор. Проще говоря, вывод служит для отключения импульса на выходе, при подаче на него напряжения выше 1 вольта.
4. Rt/Ct: (рус. Задание частоты) подключение времязадающей RC-цепочки, необходимой для установки частота внутреннего генератора. R подключается к Vref — опорное напряжение, а С к общему проводу (обычно выбирается несколько десятков nF). Эта частота может быть изменена в достаточно широких пределах, сверху она ограничивается быстродействием ключевого транзистора, а снизу — мощностью импульсного трансформатора, которая падает с уменьшением частоты. Практически частота выбирается в диапазоне 35…85 кГц, но иногда источник питания вполне нормально работает и при значительно большей или значительно меньшей частоте.
 Для времязадающей RC-цепочки лучше отказаться от керамических конденсаторов.
5. Gnd: (рус. Общий) общий вывод. Общий вывод не должен быть соединён с корпусом схемы. Это земля «горячая» соединяется с корпусом устройства через пару конденсаторов.
6. Out: (рус. Выход) выход ШИМ–контроллера, подключается к затвору ключевому транзистору через резистор или параллельно соединенные резистор и диод (анодом к затвору).
7. Vcc: (рус. Питание) вход питания ШИМ-контроллера, на этот вывод микросхемы подаётся напряжение питания в диапазоне от 16 вольт до 34, обратите внимание, что данная микросхема имеет встроенный триггер Шмидта(UVLO), который включает микросхему, если напряжение питания превышает 16 вольт, если-же напряжение по каким-либо причинам станет ниже 10 вольт (для других микросхем серии UC384X значения ON/OFF могут отличатся см. Таблицу Типономиналов ), произойдёт её отключение от питающего напряжения. Микросхема также обладает защитой от перенапряжения: если напряжение питания на ней превысит 34 вольта, микросхема отключится.
8. Vref: выход внутреннего источника опорного напряжения, его выходной ток до 50 мА, напряжение 5 В. Подключается к одному из плеч делителя служит для оперативной регулировки Uвыхода всего блока питания.

Немного теории

Схема отключения при понижении входного напряжения

Рис. Схема отключения при понижении входного напряжения

Схема отключения при понижении входного напряжения или UVLO-схема(по-английски отключение при понижении напряжения – Under-Voltage LockOut) гарантирует, что напряжение Vcc  равно напряжению, делающему микросхему UC384x полностью работоспособной для включения выходного каскада.  На Рис. показано, что UVLO-схема имеет пороговые напряжения включения и выключения, значения которых равны 16 и 10, соответственно. Гистерезис , равный 6В, предотвращает беспорядочные включения и выключения напряжения во время подачи питания.

Генератор

Рис. Генератор UC3842

Частотозадающий конденсатор Ct заряжается от Vref(5В) через частотозадающий резистор Rt, а разряжается внутренним источником тока.  

Микросхемы UC3844 и UС3845 имеют встроенный счетный триггер, который служит  для получения максимального рабочего цикла генератора, равного 50%. Поэтому генераторы этих микросхем нужно установить на частоту переключения вдвое выше желаемой. Генераторы микросхем UC3842 и UC3843 устанавливается на желаемую частоту переключения.  Максимальная рабочая частота генераторов  семейства UC3842/3/4/5 может достигать 500 кГц.

Считывание и ограничение тока

Рис. Организация обратной связи по току

Преобразование ток-напряжение выполнено на внешнем резисторе Rs, связанном с землей.  RC фильтр для подавления выбросов выходного ключа. Инвертирующий вход токочувствительного компаратора UC3842 внутренне смещен на 1 Вольт. Ограничение тока происходит, если напряжение на выводе 3 достигает этого порогового значения.

Усилитель сигнала ошибки

Рис. Структурная схема усилителя сигнала ошибки

Неинвертирующий вход сигнала ошибки не имеет отдельного вывода и внутренне смещен на 2,5 вольт. Выход  усилителя сигнала ошибки соединен с выводом 1 для подсоединении внешней компенсирующей цепи, позволяя пользователю управлять частотной характеристикой замкнутой петли обратной связи конвертора.

Рис. Схема компенсирующей цепи

Схема компенсирующей цепи, подходящая для стабилизации любой  схемы преобразователя с дополнительной обратной связью по току, кроме обратноходовых и повышающих конвертеров, работающих с током катушки индуктивности.

Способы блокировки

Возможны два способа блокировки микросхемы UC3842:  
повышение напряжения на выводе 3 выше уровня 1 вольт,
либо подтягивание напряжения на выводе 1 до уровня не превышающего падения напряжения на двух диодах, относительно потенциала земли. 
Каждый  из этих способов приводит к установке ВЫСОКОГО логического уровня напряжения на выходе ШИМ-копаратора (структурная схема). Поскольку основным (по умолчанию) состоянием ШИМ-фиксатора является состояние сброса, на выходе ШИМ-компаратора будет удерживаться НИЗКИЙ логический уровень до тех пор, пока не изменится состояние на выводах 1 и/или 3 в следующем тактовом периоде (периоде, который  следует за рассматриваемым тактовым периодом, когда возникла ситуация, требующая блокировки микросхемы).

Схема подключения

Простейшая схема подключения ШИМ-контроллера UC3842, имеет чисто академический характер. Схема является простейшим генератором.  Несмотря на простоту данная схема рабочая.

Рис. Простейшая схема включения 384x

Как видно из схемы, для работы ШИМ-контроллера UC3842 необходима только RC цепочка и питание.

Схема включения ШИМ контроллера ШИМ-контроллера UC3842A, на примере блока питания телевизора.

Рис. Схема блока питания на UC3842A

Схема дает наглядное и простое  представление использования UC3842A в простейшем блоке питания. Схема для упрощения чтения, несколько изменена. Полный вариант схемы можно найти в PDF документе «Блоки питания 106 схем» Товарницкий Н.И.

Схема включения ШИМ контроллера ШИМ-контроллера UC3843, на примере блока питания маршрутизатора D-Link, JTA0302E-E.

Рис. Схема блока питания на UC3843

Схема хоть и выполнена по стандартному включению для UC384X, однако R4(300к) и R5 (150) выводят из стандартов. Однако удачно, а главное, логично выделенные цепи, помогают понять принцип работы блока питания.

Блок питания на ШИМ-контроллере UC3842. Схема не предназначена для повторения, а преследует только ознакомительные цели.

Рис. Стандартная схема включения из datasheet-a (схема несколько изменена, для более простого понимания)

Ремонт блока питания на основе ШИМ UC384X

Проверка при помощи внешнего блока питания

Рис. Моделирование работы ШИМ контроллера

Проверка работы проводится без выпаивания микросхемы из блока питания. Блок питания перед проведением диагностики необходимо выключить из сети 220В!

От внешнего стабилизированного блока питания подать напряжение на контакт 7(Vcc) микросхемы напряжение более напряжения включение UVLO, в общем случае более 17В. При этом ШИМ-контроллер UC384X должен заработать. Если питающее напряжение будет менее напряжения включения UVLO (16В/8.4В), то микросхема не запустится. Подробнее про UVLO можно почитать здесь.

Проверка внутреннего источника опорного напряжения

У рабочего ШИМ-контроллера UC384X напряжение на контакте 8(Vref) должно быть +5В.

Проверка UVLO

Если внешний источник питания позволяет регулировать напряжение, то желательно проверить работу UVLO. Изменяя напряжение на контакт 7(Vcc) контакте в рамках диапазона напряжений UVLO опорное напряжение на контакте 8(Vref) = +5В не должно меняться.

UC3842 и UC3844 напряжение включения 16В, напряжение выключения 10В

UC3843 и UC3845 напряжение включения 8,4В, напряжение выключения 7,6В

Подавать напряжение 34В и выше на контакт 7(Vcc) не рекомендуется. Возможно наличие в цепи питания ШИМ-контроллера UC384X защитного стабилитрона, тогда выше рабочего напряжения этого стабилитрона подавать не рекомендуется.

Проверка работы генератора и внешних цепей генератора.

Для проверки потребуется осциллограф. На контакте 4(Rt/Ct) должна быть стабильная «пила». 

Проверка выходного управляющего сигнала.

Для проверки потребуется осциллограф. В идеале на контакте 6(Out) должны быть импульсы прямоугольной формы. Однако исследуемая схема может отличаться от приведенной и тогда потребуется отключить внешние цепи обратной связи. Общий принцип показан на рис. – при таком включении ШИМ-контроллер UC384X гарантированно запустится.

Рис. Работа UC384x с отключенными цепями обратной связи Рис. Пример реальных сигналов при моделировании работы ШИМ контроллера

Если БП  с управляющим ШИМ-контроллером типа UC384x не включается или включается с большой задержкой, то проверьте заменой электролитический конденсатор, который фильтрует питание (7 вывод) этой м/с. Также необходимо проверить элементы цепи начального запуска (обычно два последовательно включенных резистора 33-100kOhm).

При замене силового (полевого) транзистора в БП с управляющей м/с 384x следует обязательно проверять резистор, выполняющий функцию датчика тока (стоит в истоке полевика). Изменение его сопротивления при номинале в доли Ома очень сложно обнаружить обычным тестером! Увеличение сопротивления этого резистора ведет к ложному срабатыванию токовой защиты БП. При этом можно очень долго искать причины перегрузки БП во вторичных цепях, хотя их там вовсе и нет.

Контроллер заряда АКБ с использованием технологии ШИМ (PWM)

Контроллер заряда является неотъемлемой частью любой солнечной электростанции. Нам часто задают вопрос: «Можно ли подсоединить солнечную батарею напрямую к АКБ?», ответ однозначно НЕТ! Все дело в том, что АКБ любого типа расчитана на определенный алгоритм заряда.

Соединение солнечных батарей напрямую к АКБ приведет к её перезаряду и закипанию электролита.

Таким образом основной задачей контроллера заряда, является управление зарядом АКБ с использованием мощности вырабатываемой солнечными батареями.

На сегодняшний день, в основном, используются два типа контроллеров ШИМ (PWM) и MPPT контроллеры. В ШИМ (PWM — англ. pulse-width modulation) контроллерах, используется технология широтно-импульсной модуляции для заряда АКБ на завершающей стадии. Это позволяет зарядить АКБ полностью.
Несмотря на то, что ШИМ контроллеры прекрасно справляются с задачей корректного заряда АКБ, их использование рационально в системах небольшой мощностью или регионах с высокой солнечной активностью. Для крупных солнечных станций используют MPPT контроллеры, т.к. их эффективность значительно выше.

ШИМ контроллеры различаются:

  • по напряжению системы. Контроллеры выпускаются для работы с системами 12, 24 и 48 В. Многие контроллеры расчитаны на работу в различных системах — при подключении АКБ произойдет автоматическое определение напряжения системы.
  • по току заряда.
  • наличию дисплея
  • наличию USB выходов
  • способу управления сенсорные/кнопочные
  • наличию дополнительных функций

Как выбрать ШИМ контроллер?

Для правильного выбора контроллера нужно учитывать следующие параметры:

  1. Ток заряда АКБ. При выборе контроллера, нужно учитывать, что оптимальный ток заряда свинцово-кислотных АКБ составляет 0,1С (т.е. 10% от емкости батареи), превышение этого значения может привести к закипанию электролита и как следствие, к снижению ресурса или полному выходу из строя АКБ.
  2. Входное напряжение. Для каждого контроллера, производителем указано максимальное входное напряжение. Напряжение холостого хода солнечной батареи или сумма напряжений холостого хода последовательно подключенных батарей не должно превышать это значение. При выборе контроллера, обязательно, необходимо учитывать, что в яркую, солнечную погоду значение напряжения холостого хода солнечной батареи может превысить указанное в технических характеристиках.
  3. Мощность СБ. Суммарная мощность солнечных батарей подключаемых к контроллеру, должна соответствовать его техническим характеристикам, указанным производителем.

Самые популярные ШИМ контроллеры:

Контроллер заряда
Epsolar LS2024EU

Uном = 12/24В
Uном = 20А
Umax = вход 50В

Контроллер заряда
Epsolar VS1024A

Uном = 12/24В
Uном = 10А
Umax = вход 50В

Контроллер заряда
DELTA PWM 2430

Uном = 12/24В
Uном = 20А
Umax = вход 30В

Контроллер заряда
Epsolar LS2024B

Uном = 12/24В
Uном = 20А
Umax = вход 30В

Сообщения не найдены

Написать отзыв

Схема конвектора на шим контроллере

Микросхемы ШИМ-контроллера ka3842 или UC3842 (uc2842) является самой распространенной при построении блоков питания для бытовой и компьютерной техники, часто используется для управления ключевым транзистором в импульсных блоках питания.

Принцип работы микросхем ka3842, UC3842, UC2842

Микросхема 3842 или 2842 представляет собой ШИМ – Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, англ. pulse-width modulation (PWM)) преобразователь, в основном применяется для работы в режиме DC-DC(преобразовывает постоянное напряжение одной величины в постоянное напряжение другой) преобразователя.

Рассмотрим структурную схему микросхем 3842 и 2842 серий:
На 7 вывод микросхемы подается напряжение питания в диапазоне от 16 Вольт до 34. Микросхема имеет встроенный триггер Шмидта (UVLO), который включает микросхему, если напряжение питания превышает 16 Вольт, и выключает если напряжение питания по каким-либо причинам станет ниже 10 Вольт. Микросхемы 3842 и 2842 серий также обладает защитой от перенапряжения: если напряжение питания превысит 34 Вольта, микросхема отключится. Для стабилизации частоты генерации импульсов микросхема имеет внутри свой собственный 5 вольтовый стабилизатор напряжения выход которого подключен к выводу 8 микросхемы. Вывод 5 масса (земля). На 4 выводе задается частота импульсов. Достигается это резистором RT и конденсатором CT подключенных к 4 выв. – смотрите типовую схему включения ниже.

6 вывод – выход ШИМ импульсов. 1 вывод микросхемы 3842 служит для обратной связи, если на 1 выв. напряжение занизить ниже 1 Вольта, то на выходе (6 выв.) микросхемы будет уменьшаться длительность импульсов, тем самым уменьшая мощность шим преобразователя. 2 вывод микросхемы, как и первый, служит для уменьшения длительности импульсов на выходе, если напряжение на выводе 2 выше +2,5 Вольт, то длительность импульсов уменьшится, что в свою очередь снизит выдаваемую мощность.

Микросхему с наименованием UC3842 кроме UNITRODE выпускают фирмы ST и TEXAS INSTRUMENTS, аналогами этой микросхемы являются: DBL3842 фирмы DAEWOO, SG3842 фирмы MICROSEMI/LINFINITY, KIA3842 фирмы КЕС, GL3842 фирмы LG, а также микросхемы других фирм с различными литерами (AS, МС, IP и др.) и цифровым индексом 3842.

Схема импульсного блок питания на базе ШИМ-контроллера UC3842

Принципиальная схема 60 Ваттного импулсного блока питания на базе ШИМ-контролера UC3842 и силовом ключе на полевом транзисторе 3N80.

Микросхема ШИМ-контроллера UC3842 – полный datasheet с возможностью скачать бесплатно в pdf формате или смотреть в онлайн справочнике по электронным компонентам на Времонт.su

Регулировка оборотов электродвигателей в современной электронной технике достигается не изменением питающего напряжения, как это делалось раньше, а подачей на электромотор импульсов тока, разной длительности. Для этих целей и служат, ставшие в последнее время очень популярными – ШИМ (широтно-импульсно модулируемые) регуляторы. Схема универсальная – она же и регулятор оборотов мотора, и яркости ламп, и силы тока в зарядном устройстве.

Схема ШИМ регулятора

Указанная схема отлично работает, печатная плата прилагается.

Без переделки схемы напряжение можно поднимать до 16 вольт. Транзистор ставить в зависимости от мощности нагрузки.

Можно собрать ШИМ регулятор и по такой электрической схеме, с обычным биполярным транзистором:

А при необходимости, вместо составного транзистора КТ827 поставить полевой IRFZ44N, с резистором R1 – 47к. Полевик без радиатора, при нагрузке до 7 ампер, не греется.

Работа ШИМ регулятора

Таймер на микросхеме NE555 следит за напряжением на конденсаторе С1, которое снимает с вывода THR. Как только оно достигнет максимума – открывается внутренний транзистор. Который замыкает вывод DIS на землю. При этом на выходе OUT появляется логический ноль. Конденсатор начинает разряжаться через DIS и когда напряжение на нем станет равно нулю – система перекинется в противоположное состояние — на выходе 1, транзистор закрыт. Конденсатор начинает снова заряжаться и все повторяется вновь.

Заряд конденсатора С1 идет по пути: «R2->верхнее плечо R1 ->D2«, а разряд по пути: D1 -> нижнее плечо R1 -> DIS. Когда вращаем переменный резистор R1, у нас меняются соотношения сопротивлений верхнего и нижнего плеча. Что, соответственно, меняет отношение длины импульса к паузе. Частота задается в основном конденсатором С1 и еще немного зависит от величины сопротивления R1. Меняя отношение сопротивлений заряда/разряда – меняем скважность. Резистор R3 обеспечивает подтяжку выхода к высокому уровню — так так там выход с открытым коллектором. Который не способен самостоятельно выставить высокий уровень.

Рекомендации по сборке и настройке

Диоды можно ставить любые, конденсаторы примерно такого номинала, как на схеме. Отклонения в пределах одного порядка не влияют существенно на работу устройства. На 4.7 нанофарадах, поставленных в С1, например, частота снижается до 18кГц, но ее почти не слышно.

Если после сборки схемы греется ключевой управляющий транзистор, то скорее всего он полностью не открывается. То есть на транзисторе большое падение напряжения (он частично открыт) и через него течет ток. В результате рассеивается большая мощность, на нагрев. Желательно схему параллелить по выходу конденсаторами большой емкости, иначе будет петь и плохо регулировать. Чтобы не свистел – подбирайте С1, свист часто идет от него. В общем область применения очень широкая, особенно перспективным будет её использование в качестве регулятора яркости мощных светодиодных ламп, LED лент и прожекторов, но про это в следующий раз. Статья написана при поддержке ear, ur5rnp, stalker68.

Обсудить статью СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА

Подключение и согласование различных моделей цифровых фотоаппаратов к любым, в том числе и советским фотовспышкам.

Делаем простые самодельные колонки для мобильного телефона – описание, схема и фото.

Доставка из Китая светодиодных ламп и других товаров.

Список ВЧ транзисторов, подходящих для использования в схемах FM передатчиков.

Один из используемых подходов, позволяющих существенно сократить потери на нагревании силовых компонентов радиосхем, представляет собой использование переключательных режимов работы установок. При подобных системах электросиловой компонент или раскрыт – в это время на нем наблюдается фактически нулевое падение напряжения, или открыт – в это время на него подается нулевой ток. Рассеиваемую мощность можно вычислить, перемножив показатели силы тока и напряжения. В этом режиме получается достичь коэффициента полезного действия около 75-80% и более.

Что такое ШИМ?

Для получения на выходе сигнала требуемой формы силовой ключ должен открываться всего лишь на определенное время, пропорциональное вычисленным показателям выходного напряжения. В этом и заключается принцип широтно-импульсной модуляции (ШИМ, PWM). Далее сигнал такой формы, состоящий из импульсов, разнящихся по своей ширине, поступает в область фильтра на основе дросселя и конденсатора. После преобразования на выходе будет практически идеальный сигнал требуемой формы.

Область применения ШИМ не ограничивается импульсными источниками питания, стабилизаторами и преобразователями напряжения. Использование данного принципа при проектировании мощного усилителя звуковой частоты дает возможность существенно снизить потребление устройством электроэнергии, приводит к миниатюризации схемы и оптимизирует систему теплоотдачи. К недостаткам можно причислить посредственное качество сигнала на выходе.

Формирование ШИМ-сигналов

Создавать ШИМ-сигналы нужной формы достаточно трудно. Тем не менее индустрия сегодня может порадовать замечательными специальными микросхемами, известными как ШИМ-контроллеры. Они недорогие и целиком решают задачу формирования широтно-импульсного сигнала. Сориентироваться в устройстве подобных контроллеров и их использовании поможет ознакомление с их типичной конструкцией.

Стандартная схема контроллера ШИМ предполагает наличие следующих выходов:

  • Общий вывод (GND). Он реализуется в виде ножки, которая подключается к общему проводу схемы питания устройства.
  • Вывод питания (VC). Отвечает за электропитание схемы. Важно не спутать его с соседом с похожим названием – выводом VCC.
  • Вывод контроля питания (VCC). Как правило, чип контроллера ШИМ принимает на себя руководство силовыми транзисторами (биполярными либо полевыми). В случае если напряжение на выходе снизится, транзисторы станут открываться лишь частично, а не целиком. Стремительно нагреваясь, они в скором времени выйдут из строя, не справившись с нагрузкой. Для того чтобы исключить такую возможность, необходимо следить за показателями напряжения питания на входе микросхемы и не допускать превышения расчетной отметки. Если напряжение на данном выводе опускается ниже установленного специально для этого контроллера, управляющее устройство отключается. Как правило, данную ножку соединяют напрямую с выводом VC.

Выходное управляющее напряжение (OUT)

Количество выводов микросхемы определяется её конструкцией и принципом работы. Не всегда удается сразу разобраться в сложных терминах, но попробуем выделить суть. Существуют микросхемы на 2-х выводах, управляющие двухтактными (двухплечевыми) каскадами (примеры: мост, полумост, 2-тактный обратный преобразователь). Существуют и аналоги ШИМ-контроллеров для управления однотактными (одноплечевыми) каскадами (примеры: прямой/обратный, повышающий/понижающий, инвертирующий).

Помимо этого, выходной каскад может быть по строению одно- и двухтактным. Двухтактный используется в основном для управления полевым транзистором, зависящим от напряжения. Для быстрого закрытия необходимо добиться быстрой разрядки емкостей «затвор – исток» и «затвор – сток». Для этого как раз и используется двухтактный выходной каскад контроллера, задачей которого является обеспечение замыкание выхода на общий кабель, если требуется закрыть полевой транзистор.

Для контроля над биполярным транзистором двухтактный каскад не используется, так как управление осуществляется с помощью тока, а не напряжения. Для закрытия биполярного транзистора достаточно всего лишь прекратить протекание тока через базу. При этом замыкание базы на общий провод необязательно.

Ещё о функциях контроллеров ШИМ

Задумав спроектировать контроллер ШИМ своими руками, необходимо как следует продумать все детали его реализации. Только так можно создать работающее устройство. Кроме вышеуказанных выходов, работа ШИМ-контроллера подразумевает наличие следующих функций:

  • Опорное напряжение (VREF). Фабричные изделия для удобства обычно дополняются функцией выработки стабильного опорного напряжения. Специалисты заводов-изготовителей рекомендуют соединять данный вывод с общим проводом через емкость не менее 1 мкФ для повышения качества и возможности стабилизации опорного напряжения.

  • Ограничение тока (ILIM). Если показатели напряжения на данном выводе существенно превышают установленное (как правило, около 1 В), то контроллер автоматически закрывает силовые ключи. В случаях, когда показатель напряжения превышает второе пороговое значение (в пределах 1,5-2 В), устройство тут же обнуляет напряжение на подключении к мягкому старту.
  • Мягкий старт (SS). Показатель напряжения на данном выходе определяет максимально допустимую ширину будущих модулируемых импульсов. На данный вывод подает ток установленной величины. Если между ним и всеобщим кабелем вмонтировать дополнительную емкость, то она будет медленно, но уверенно заряжаться, что приведет к постепенному расширению каждого импульса от минимума вплоть до окончательного расчетного значения. Благодаря этому можно обеспечить плавное, а не стремительное нарастание величин тока и напряжения в общей схеме устройства, благодаря чему такая система и заслужила свое название «мягкий старт». При этом, если специально ввести ограничение по напряжению на данном выводе, допустим, подключив делитель напряжения и систему диодов, можно и вовсе ограничить превышение импульсами некоего задаваемого значения ширины.

Частота работы устройств, синхронизация

Микросхемы ШИМ-контроллеров могут применяться для различных целей. Чтобы отладить их совместную работу с другими элементами устройства, следует разобраться, как устанавливать те или иные параметры работы контроллера и какие компоненты цепи за это отвечают.

  • Резистор и емкость, задающие частоту работы всего устройства (RT, CT). Каждый контроллер может работать лишь на определенно заданной частоте. Каждый из импульсов следует лишь с этой частотой. Устройство может менять длительность импульсов, их форму и протяженность, но только не частоту. На практике это означает, что чем меньше протяженность импульса, тем длительнее пауза между ним и следующим. При этом частота следования всегда неизменна. Емкость, подключенная между ножкой CT и общим кабелем, и резистор, подключенный к выходу RT и общему кабелю, в комбинации могут задавать частоту, на которой будет работать контроллер.

  • Синхроимпульсы (CLOCK). Весьма распространены случаи, в которых требуется отладить работу нескольких контроллеров так, чтобы выходные сигналы формировались синхронно. Для этого к одному из контроллеров (как правило, ведущему) требуется подключить частотозадающие емкость и резистор. На выходе CLOCK контроллера сразу же появятся короткие импульсы, соответствующие напряжению, которые подаются на аналогичные выходы всей группы устройств. Их принято называть ведомыми. Выводы RT таких контроллеров следует объединить с ножками VREF, а CT – с общим кабелем.
  • Напряжение сравнения (RAMP). На этот вывод следует подавать сигнал пилообразной формы (напряжение). При возникновении синхроимпульса на выходе устройства образуется открывающее контрольное напряжение. После того как показатель напряжения на RAMP становится больше в несколько раз, чем величина выходного напряжения на усилителе ошибки, на выходе можно наблюдать импульсы, отвечающие закрывающему напряжению. Длительность импульса может рассчитывать от момента возникновения синхроимпульса вплоть до момента многократного превышения показателя напряжения на RAMP над величиной выходного напряжения усилителя ошибки.

ШИМ-контроллеры в составе блоков питания

Блок питания является неотъемлемым элементом большинства современных девайсов. Срок его эксплуатации практически ничем не ограничен, но от его исправности во многом зависит безопасность работы подконтрольного устройства. Спроектировать блок питания можно и своими руками, изучив принцип его действия. Основная цель – формирование нужной величины напряжения питания, обеспечение её стабильности. Для большинства мощных устройств гальванической развязки, основанной на действии трансформатора, будет недостаточно, да и подобранный элемент явно удивит пользователей своими габаритами.

Увеличение частоты тока питания позволяет существенно уменьшить размеры используемых компонентов, что обеспечивает популярность блоков питания, работающих на частотных преобразователях. Один из самых простых вариантов реализации питающих элементов – блок-схема, состоящая из прямого и обратного преобразователей, генератора и трансформатора. Несмотря на видимую простоту реализации таких схем, на практике они демонстрируют больше недочетов, чем преимуществ. Большинство получаемых показателей стремительно изменяются под влиянием скачков напряжения питания, при загрузке выхода преобразователя и даже при увеличении температуры окружающей среды. ШИМ-контроллеры для блоков питания дают возможность стабилизировать схему, а также воплотить множество дополнительных функций.

Составляющие схемы блоков питания с ШИМ-контроллерами

Типовая схема состоит из генератора импульсов, в основе которого лежит ШИМ-контроллер. Широтно-импульсная модуляция дает возможность собственноручно контролировать амплитуду сигнала на выходе ФНЧ, изменяя при необходимости длительность импульса или его скважность. Сильная сторона ШИМ – высокий КПД усилителей мощности, в особенности звука, что в целом обеспечивает устройствам довольно обширную сферу применения.

ШИМ-контроллеры для блоков питания могут использоваться в схемах с различными мощностями. Для реализации относительно маломощных схем необязательно включать в их состав большое число элементов – в качестве ключа может выступать обычный полевой транзистор.

ШИМ-контроллеры для источников питания большой мощности могут иметь также элементы управления выходным ключом (драйверы). В качестве выходных ключей рекомендуется использовать IGBT-транзисторы.

Основные проблемы ШИМ-преобразователей

При работе любого устройства полностью исключить вероятность поломки невозможно, и преобразователей это тоже касается. Сложность конструкции при этом не имеет значения, проблемы в эксплуатации может вызвать даже известный ШИМ-контроллер TL494. Неисправности имеют различную природу – некоторые из них можно выявить на глаз, а для обнаружения других требуется специальное измерительное оборудование.

Чтобы узнать, как проверить ШИМ-контроллер, следует ознакомится со списком основных неисправностей приборов, а лишь позже – с вариантами их устранения.

Диагностика неисправностей

Одна из часто встречающихся проблем – пробой ключевых транзисторов. Результаты можно увидеть не только при попытке запуска устройства, но и при его обследовании с помощью мультиметра.

Кроме того, существуют и другие неисправности, которые несколько сложнее обнаружить. Перед тем как проверить ШИМ-контроллер непосредственно, можно рассмотреть самые распространенные случаи поломок. К примеру:

  • Контроллер глохнет после старта – обрыв петли ОС, перепад по току, проблемы с конденсатором на выходе фильтра (если таковой имеется), драйвером; возможно, разладилось управление ШИМ-контроллером. Надо осмотреть устройство на предмет сколов и деформаций, замерить показатели нагрузки и сравнить их с типовыми.
  • ШИМ-контроллер не стартует – отсутствует одно из входных напряжений или устройство неисправно. Может помочь осмотр и замер выходного напряжения, в крайнем случае, замена на заведомо рабочий аналог.
  • Напряжение на выходе отличается от номинального – проблемы с петлей ООС или с контроллером.
  • После старта ШИМ на БП уходит в защиту при отсутствии КЗ на ключах – некорректная работа ШИМ или драйверов.
  • Нестабильная работа платы, наличие странных звуков – обрыв петли ООС или цепочки RC, деградация емкости фильтра.

В заключение

Универсальные и многофункциональные ШИМ-контроллеры сейчас можно встретить практически везде. Они служат не только в качестве неотъемлемой составляющей блоков питания большинства современных устройств – типовых компьютеров и других повседневных девайсов. На основе контроллеров разрабатываются новые технологии, позволяющие существенно сократить расход ресурсов во многих отраслях человеческой деятельности. Владельцам частных домов пригодятся контроллеры заряда аккумуляторов от фотоэлектрических батарей, основанные на принципе широтно-импульсной модуляции тока заряда.

Высокий коэффициент полезного действия делает разработку новых устройств, действие которых основывается на принципе ШИМ, весьма перспективной. Вторичные источники питания – вовсе не единственное направление деятельности.

САМОДЕЛЬНЫЕ КОЛОНКИ ДЛЯ ТЕЛЕФОНА
ПОКУПКА КИТАЙСКИХ СВЕТОДИОДНЫХ ЛАМП
ТРАНЗИСТОРЫ ДЛЯ РАДИОЖУЧКОВ

SW2604A схема блока питания — RadioRadar

Когда нужно быстро собрать компактный импульсный блок питания, на помощь приходят готовые решения, реализованные на базе микросхем.

Такой подход позволяет:

  • Ускорить и значительно упростить процесс сборки и/или проектирования. Причём производитель зачастую предлагает типовую схему, так что разрабатывать или рассчитывать что-то дополнительно не придётся.
  • Сэкономить габариты конечного устройства. Применение ИМС всегда способствует уменьшению печатных плат.
  • Быть уверенным в выходных параметрах и в других характеристиках блока питания. Ведь предлагаемое типовое решение уже обкатано и проверено.

Все эти преимущества позволяет получить ШИМ-контроллер китайского производителя Samwin — SW2604A.

Эта микросхема имеет привычный корпус (DIP 8) и обеспечивает оптимальный набор характеристик:

  • Низкий пусковой и рабочий ток.
  • Встроенная защита от перехода в режим насыщения, а также от коротких замыканий на выходе. Есть здесь и тепловая защита.
  • Для сборки блока питания требуется минимальное количество периферийных элементов.
  • Встроенный ключ.
  • Максимальная мощность – 18 Вт (рабочая – 15).
  • Рабочая частота – 66 кГц.
  • Напряжение на входе – до 700 В.

 

Корпус и распиновка

Назначение выводов микросхемы показано на схеме ниже.

Рис. 1. Назначение выводов микросхемы

 

Функционал каждого контакта можно уточнить в таблице ниже.

Номер вывода

Обозначение

Назначение

1

VST

Входной контакт для пускового тока (на входе может быть использован резистор)

2

VCC

Вывод для подачи напряжения питания

3

GND

Контакт заземления

4

NC

Этот контакт не подключён (нет функции)

5

FB

Вывод для подключения обратной связи

6

IS

Управление током переключения (для настройки может использоваться резистор)

7,8

HV

Выход (выключатель трансформатора)

 

Схема блока питания

Производитель разрабатывал этот контроллер специально для включения его в состав маломощных и компактных импульсных блоков питания, поставляемых в составе бытовых приборов или для проектирования отдельных БП (например, зарядных устройств для цифровой портативной техники).

Поэтому им же (производителем) была предложена типовая схема включения.

Точно такую же электрическую схему вы можете найти в официальном даташите на этот ШИМ-контроллер.

Рис. 2. Схема блока питания

 

Номиналы элементов можно взять из схемы типового включения микроконтроллера питания THX203H, которая находится здесь. Дело в том, что эти микросхемы практически идентичны и легко могут заменять друг друга.

Более конкретную реализацию с SW2604A можно подсмотреть на примере блока питания для цифровой приставки (ресивера) к телевизору.

Рис. 3. Реализация с SW2604A на примере блока питания для цифровой приставки (ресивера) к телевизору

 

А это вариант схемы источника дежурного питания для БП Орион (на выходе 26 В), но уже на варианте микросхемы SW2604 (на ней задействован 4 контакт, который отвечает за настройку частоты встроенного генератора импульсов).

Рис. 4. Схема источника питания для БП Орион

 

Автор: RadioRadar

Sg6848 схема блока питания — Вместе мастерим

Микросхема SG6848 – это экономичный ШИМ-контроллер для обратноходовых преобразователей. На рисунке ниже показан внешний вид ШИМ-контроллера SG 6848 в корпусе ДИП-8.

Рис. 1. Возможный внешний вид SG6848

Рис. 2. Условное обозначение SG6848 для разных корпусов

ШИМ контроллер SG6841 фирмы System General рассчитана для применения в блоках питания до 60 Вт. Микросхема выполнена по довольно нестандартной логике, для ШИМ контроллеров. У микросхемы помимо обратной связи по току и напряжению, есть обратная связь для термозащиты. Кроме того, ШИМ контроллер SG6841 имеет режим энергосбережения (Green mode), в котором частота внутреннего генератора составляет 10кГц.

Рис. 1. Блок схема, ШИМ SG6841.

Рис. 2. Логика работы, ШИМ SG6841.

Рис. 3. Cхема блока питания, ШИМ SG6841.

Включение ШИМ SG6841.

При запуске потребление составляет до 30 мкА (нога 3, VIN). При работающем ШИМ – 3мА (нога 7, VDD). Конденсатор С9 заряжается через резистор R12 до напряжения более 16В, напряжение включения микросхемы (нога 7, VDD) составляет 16В, выключение 10В – UVLO. Такой гистерезис позволяет добиться стабильной работы при случайных падениях напряжения.

Генерация

От внутреннего опорного источника тока заряжается внутренний конденсатор тактового генератора, R9 является времязадающим для внутреннего генератора ШИМ SG6841 (нога 4, RI) . Рабочая частота составляет 50 – 90кГц.

Контроль тока (нога 6, Sense) через силовой ключ осуществляется при помощи датчика тока R8, в цепи истока силового ключа.

Контроль по напряжению (нога 2, FB) идет по стандартной схеме, U3(TL431) и оптопара U2(PC817)

Контроль по температуре (нога 5, RT) осуществляется при помощи терморезистора THER2, при изменении номинала срабатывает защита, и ШИМ контроллер блокирует выходной сигнал на силовой ключ.

Особенности работы блока питания.

В режиме Green mode, на выходе ненагруженного блока питания, из за пониженной частоты, наблюдается некоторая релаксация, под нагрузкой выходное напряжение держится стабильно.

Микросхема довольно критично относится к повышенному напряжению, и как правило выходит из строя, а точнее внутренний стабилитрон, поломка которого, приводит к тому, что микросхема не может запуститься. Напряжение на VIN (3 нога) после выхода из строя внутреннего стабилитрона (на рис. 1 обведен красным кружком) составляет 4-6 В, что фактически блокирует работу по UVLO (16В включение, 10 выключение).

Применяется в ультразвуковых увлажнителях воздуха модели «Vitek» и других. Приведена схема, рассмотрено устройство и последовательность ремонта.

Блок питания КV-3150 собран на ШИМ микросхеме SG6848 (корпус SOT-26, SMD 6 ног).

Datasheet на SG6848 доступна в интернете, там же есть типовая схема включения и параметры (напряжение питания, токи, рекомендуемые полевики).

Схема блока питания КV-3150 немного отличается от типовой, поэтому при проверке деталей я зарисовал первичную цепь, связанную с сетью. Вторичная, включая обратную связь с микросхемой TL431 и оптопарой PC817 целая и легко прослеживается по печатной плате.

Очень удобно то, что на самой печатной плате нанесены номера и номиналы деталей.

На самой микросхеме надпись может быть другой. В моем случае написано S11S.

Блок питания КV-3150 до меня уже побывал у мастера, который рекомендовал купить новый. Но его цена необоснованно завышена 20$, в то время, как типичный ремкомплект стоит около 2$.

Мне пришлось заменить:

Диодный мост – 4 диода 1N4007

ШИМ микросхему — SG6848

Полевой транзистор — STP4NK60ZF

Резистор R2 — 2Вт 0,5 Ом

Резисторы R13, R9, R14 SMD (или 0,125Вт) — 47 Ом, 470 Ом, 10 кОм

Предохранитель 2А 250В – запаял калиброванную перемычку. Как это делать показано здесь.

Как известно, ремонт импульсных блоков питания нужно выполнять постепенно и осторожно. Если пропустить дефект то при первом же включении все замененные детали могут снова сгореть.

Я сначала проверяю все детали и печатную плату. Все неисправные детали выпаиваю.

Затем, начиная от сетевого разъема ставлю детали – предохранитель, диоды, резисторы. Включаю через лампу 220В мощностью около 75Вт и проверяю напряжения после диодного моста и на конденсаторе 10мкФ (это питание микросхемы SG6848). Так как микросхемы пока нет и потребления тока не будет, параллельно электролиту 10 мкф я ставлю стабилитрон на напряжение чуть ниже предельного напряжения электролита. Иначе напряжение может вырасти выше чем у электролита и повредить его.

Если все в норме, а у меня после диодного моста 310В, на конденсаторе 10мкф напряжение 24В (как у временного стабилитрона) то от сети отключаю, разряжаю при необходимости сетевой электролит и запаиваю микросхему.

Снова включаю, так же через лампу, измеряю напряжение питания микросхемы SG6848 на 5 ноге (около 12В)

Далее осциллографом смотрю управляющие импульсы на контакте куда будет припаян затвор полевого транзистора (полевик пока не ставлю). Эти импульсы не такие как при работе, но обязательно должны быть. Их частота заметно ниже, фактически это скачки напряжения, амплитуда чуть меньше напряжения питания микросхемы.

Если все так, выключаю, разряжаю сетевой электролит и запаиваю полевик, отпаиваю временный стабилитрон от конденсатора 10мкф, он уже не нужен.

Снова включаю в сеть через лампу, пробую температуру полевика, если не горячий, проверяю выходные напряжения. Так как в схеме есть обратная связь через оптопару, выходные напряжения и без нагрузки должны быть близки к норме (в этом блоке питания 35В и 12,5В). Земля общая, средний вывод выходного разъема.

Далее, если проверена схема нагрузки и в ней нет замыканий, можно отключить блок питания, подключить нагрузку и снова включить через лампу в сеть. Лампа при включении может вспыхнуть и чуть тлеть.

Теперь можно отключить, убрать лампу и включать блок питания КV-3150 в сеть напрямую. Проверить напряжения под нагрузкой. Как правило, при исправной нагрузке (подключаемом устройстве, в моем случае увлажнитель) все в норме.

Если что-то в нагрузке не заладится, сработает защита блока питания. Для этого в его схеме стоит резистор 2Вт 0,5 Ом в цепи истока полевика.

В принципе, порядок ремонта других импульсных блоков питания аналогичный.

Материал статьи продублирован ан видео:

Контроллер мощности

PWM | Аналоговые интегральные схемы

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

  • Четыре батареи по 6 В
  • Один конденсатор, электролитический 100 мкФ, 35 Вт постоянного тока (каталог Radio Shack № 272-1028 или аналог)
  • Один конденсатор, 0,1 мкФ, неполяризованный (каталог Radio Shack № 272-135)
  • Одна микросхема таймера 555 (каталожный номер Radio Shack 276-1723)
  • Сдвоенный операционный усилитель, рекомендуется модель 1458 (каталожный номер Radio Shack 276-038)
  • Один силовой транзистор NPN — (каталог Radio Shack № 276-2041 или аналог)
  • Три выпрямительных диода 1N4001 (каталожный номер Radio Shack 276-1101)
  • Один потенциометр 10 кОм, линейный конус (каталог Radio Shack # 271-1715)
  • Один резистор 33 кОм
  • Автомобильный задний фонарь на 12 В
  • Детектор звука с наушниками

ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , том 3, глава 8: «Операционные усилители»

Уроки электрических цепей , том 2, глава 7: «Сигналы переменного тока смешанной частоты»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

  • Для иллюстрации использования таймера 555 в качестве нестабильного мультивибратора
  • Для иллюстрации использования операционного усилителя в качестве компаратора
  • Чтобы проиллюстрировать, как использовать диоды для снижения нежелательного постоянного напряжения
  • Чтобы проиллюстрировать, как управлять мощностью нагрузки с помощью широтно-импульсной модуляции

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИЯ

В этой схеме используется таймер 555 для генерации пилообразного напряжения на конденсаторе, а затем этот сигнал сравнивается с постоянным напряжением, обеспечиваемым потенциометром, используя операционный усилитель в качестве компаратора.Сравнение этих двух сигналов напряжения дает прямоугольный сигнал на выходе операционного усилителя, рабочий цикл которого изменяется в зависимости от положения потенциометра.

Этот сигнал переменного рабочего цикла затем управляет базой силового транзистора, включая и выключая ток через нагрузку. Частота колебаний 555 намного выше, чем способность нити накала лампы к термическому циклу (нагрев и охлаждение), поэтому любое изменение рабочего цикла или ширины импульса влияет на управление общей мощностью, рассеиваемой нагрузкой с течением времени.

Управление электрической мощностью через нагрузку путем ее быстрого включения и выключения и изменения времени включения известно как широтно-импульсная модуляция или PWM . Это очень эффективное средство управления электрической мощностью, поскольку управляющий элемент (силовой транзистор) рассеивает сравнительно небольшую мощность при включении и выключении, особенно по сравнению с потерянной мощностью, рассеиваемой реостатом в аналогичной ситуации.Когда транзистор находится в состоянии отсечки, его рассеиваемая мощность равна нулю, потому что через него нет тока.

Когда транзистор насыщен, его рассеивание очень мало, потому что между коллектором и эмиттером падает небольшое напряжение, пока он проводит ток. ШИМ — это концепция, которую легче понять путем экспериментов, чем чтения. Было бы неплохо просматривать напряжение конденсатора, напряжение потенциометра и формы выходных сигналов операционного усилителя на одном (трехканальном) осциллографе, чтобы увидеть, как они соотносятся друг с другом и с мощностью нагрузки.Однако у большинства из нас нет доступа к осциллографу с тремя трассами, а тем более к любому осциллографу вообще, поэтому альтернативный метод — замедлить генератор 555 настолько, чтобы эти три напряжения можно было сравнить с простым вольтметром постоянного тока.

Замените конденсатор 0,1 мкФ на конденсатор емкостью 100 мкФ или больше. Это замедлит частоту колебаний как минимум в тысячу раз, что позволит вам измерить напряжение конденсатора , медленно нарастающее и с течением времени, и переход выходного сигнала операционного усилителя с « high » на « low », когда напряжение конденсатора становится больше, чем напряжение потенциометра.При такой низкой частоте колебаний мощность нагрузки не будет пропорциональна, как раньше.

Лампа будет включаться и выключаться через равные промежутки времени. Не стесняйтесь экспериментировать с другими номиналами конденсатора или резистора, чтобы ускорить колебания настолько, чтобы лампа никогда не включалась или не выключалась полностью, а была « дросселирована » за счет быстрого включения и выключения транзистора.

Когда вы изучите схему, вы заметите два операционных усилителя , соединенных параллельно.Это сделано для обеспечения максимального выходного тока на базовом выводе силового транзистора. Один операционный усилитель (половина микросхемы 1458 IC) может быть не в состоянии обеспечить достаточный выходной ток, чтобы довести транзистор до насыщения, поэтому два операционных усилителя используются в тандеме.

Это следует делать только в том случае, если операционные усилители, о которых идет речь, защищены от перегрузки, как это делают операционные усилители серии 1458. В противном случае возможно (хотя и маловероятно), что один операционный усилитель может включиться раньше другого, и повреждение возникнет в результате короткого замыкания двух выходов (один управляет « high », а другой — « low »). одновременно).Встроенная защита от короткого замыкания, предлагаемая 1458, позволяет напрямую управлять базой силового транзистора без необходимости в токоограничивающем резисторе.

Три последовательно соединенных диода, соединяющие выходы операционных усилителей с базой транзистора, предназначены для падения напряжения и обеспечения отключения транзистора, когда выходы операционных усилителей становятся «низкими». Поскольку операционный усилитель 1458 не может переключать свое выходное напряжение полностью до потенциала земли, а только с точностью до 2 В от земли, прямое соединение операционного усилителя с транзистором означало бы, что транзистор никогда не отключится полностью.Добавление трех последовательно соединенных кремниевых диодов снижает примерно 2,1 вольт (0,7 вольт умноженное на 3), чтобы обеспечить минимальное напряжение на базе транзистора, когда на выходах операционного усилителя устанавливается значение « low ».

Интересно послушать выходной сигнал операционного усилителя через аудиодетектор, поскольку потенциометр регулируется во всем диапазоне его движения. Регулировка потенциометра не влияет на частоту сигнала, но сильно влияет на рабочий цикл. Обратите внимание на разницу в качестве тона или тембра , поскольку потенциометр изменяет рабочий цикл от 0% до 50% до 100%.Изменение рабочего цикла приводит к изменению гармонического содержания формы волны, что делает звучание тона другим.

Вы можете заметить особую уникальность звука, слышимого через наушники-детектор, когда потенциометр находится в центральном положении (рабочий цикл 50% — мощность нагрузки 50%), по сравнению с подобием звука чуть выше или ниже 50% рабочего цикла. . Это связано с отсутствием или наличием четных гармоник. Любая форма волны, которая является симметричной выше и ниже ее центральной линии, например прямоугольная волна с коэффициентом заполнения 50%, не содержит четных гармоник, а только нечетных.

Если рабочий цикл ниже или выше 50%, форма сигнала , а не будет демонстрировать эту симметрию, и будут гармоники с четными номерами. Присутствие этих четных гармонических частот может быть обнаружено человеческим ухом, поскольку некоторые из них соответствуют октавам основной частоты и, таким образом, « соответствует » более естественным образом в тональной схеме.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

Как сделать ШИМ-контроллер скорости двигателя постоянного тока с использованием таймера 555 IC

В этом уроке мы узнаем, как создать ШИМ-контроллер скорости двигателя постоянного тока с использованием микросхемы таймера 555.Мы подробно рассмотрим, как работает схема генератора ШИМ с таймером 555, как использовать ее для управления скоростью двигателя постоянного тока и как сделать для нее специальную печатную плату.

РЕКОМЕНДУЕТСЯ Обзор

Мы можем контролировать скорость двигателя постоянного тока, контролируя входное напряжение двигателя. Для этого мы можем использовать ШИМ или широтно-импульсную модуляцию.

ШИМ-регулятор скорости двигателя постоянного тока

PWM — это метод, с помощью которого мы можем генерировать переменное напряжение путем включения и выключения питания, которое подается на электронное устройство с высокой скоростью.Среднее напряжение зависит от рабочего цикла сигнала или количества времени, в течение которого сигнал находится в состоянии ВКЛ, по сравнению с количеством времени, в течение которого сигнал отключен за один период времени.

Цепь генератора 555 с таймером и ШИМ

Таймер 555 способен генерировать сигнал ШИМ при настройке в нестабильный режим. Если вы не знакомы с таймером 555, вы можете проверить мое предыдущее руководство, где я подробно объяснил, что находится внутри и как работает микросхема таймера 555.

Вот базовая схема таймера 555, работающего в нестабильном режиме, и мы можем заметить, что выходной сигнал ВЫСОКИЙ, когда конденсатор C1 заряжается через резисторы R1 и R2.

С другой стороны, выход IC имеет низкий уровень, когда конденсатор C1 разряжается, но только через резистор R2. Таким образом, мы можем заметить, что если мы изменим значения любого из этих трех компонентов, мы получим разные времена включения и выключения или другой рабочий цикл выходного сигнала прямоугольной формы. Простой и мгновенный способ сделать это — заменить резистор R2 на потенциометр и дополнительно добавить в схему два диода.

В этой конфигурации время включения будет зависеть от резистора R1, левой стороны потенциометра и конденсатора C1, а время выключения будет зависеть от конденсатора C1 и правой стороны потенциометра.Мы также можем заметить, что в этой конфигурации период одного цикла, то есть частота, всегда будет одинаковой, потому что полное сопротивление во время зарядки и разрядки останется неизменным.

Обычно сопротивление R1 намного меньше, чем сопротивление потенциометра, например 1 кОм по сравнению с 100 кОм потенциометра. Таким образом, мы на 99% контролируем сопротивление заряда и разряда в цепи. Управляющий вывод таймера 555 не используется, но он подключен к конденсатору емкостью 100 нФ, чтобы устранить любые внешние помехи от этого вывода.Сброс, контакт номер 4, активен на низком уровне, поэтому он подключен к VCC, чтобы предотвратить любой нежелательный сброс выхода.

Выход таймера 555 может потреблять или передавать ток 200 мА в нагрузку. Поэтому, если двигатель, которым мы хотим управлять, превышает это значение, нам нужно использовать транзистор или полевой МОП-транзистор для управления двигателем. В этом примере я использовал транзистор Дарлингтона (TIP122), который может выдерживать ток до 5А.

Выход микросхемы необходимо подключить к базе транзистора через резистор, и в моем случае я использовал резистор 1 кОм.Для предотвращения скачков напряжения, создаваемых двигателем, нам необходимо использовать обратный диод, который подключен параллельно двигателю.

Разработка печатной платы для ШИМ-контроллера скорости двигателя постоянного тока

Теперь мы можем перейти к разработке специальной печатной платы для этой схемы. Для этого я воспользуюсь бесплатным онлайн-программным обеспечением EasyEDA. Здесь мы можем начать с поиска и размещения компонентов на пустом холсте. Библиотека состоит из сотен тысяч компонентов, поэтому у меня не возникло проблем с поиском всех необходимых компонентов для этой схемы ШИМ-контроллера скорости двигателя постоянного тока.

После вставки компонентов нам нужно создать контур платы и начать расположение компонентов. Два конденсатора должны быть размещены как можно ближе к таймеру 555, в то время как другие компоненты могут быть размещены где угодно, но все же в логическом порядке в соответствии с принципиальной схемой.

Используя инструмент отслеживания, нам нужно соединить все компоненты. Инструмент отслеживания интуитивно понятен и с ним легко работать. Мы можем использовать как верхний, так и нижний слой, чтобы избежать пересечений и сделать пути короче.

Контактные площадки компонентов, которые необходимо подключить к заземлению, устанавливаются на «Земля» на вкладке «Свойства контактной площадки», где нам нужно ввести GND в метку «Сеть», когда контактная площадка выбрана.

Мы можем использовать слой Silk, чтобы добавить текст на доску. Также мы можем вставить файл изображения, поэтому я добавляю изображение логотипа своего веб-сайта, которое будет напечатано на доске. В конце, используя инструмент «Медная область», нам нужно создать область заземления печатной платы.

Здесь вы можете найти файлы проекта EasyEDA этого проекта.

Когда мы закончим проектирование, нам просто нужно нажать кнопку «Вывод Gerber», сохранить проект, и мы сможем загрузить файлы Gerber, которые используются для изготовления печатной платы. Мы можем заказать печатную плату в JLCPCB, которая занимается производством печатных плат EasyEDA, а также является спонсором этого видео.

Здесь мы можем просто перетащить загруженный zip-файл с файлами gerber. После загрузки мы можем еще раз просмотреть печатную плату в программе просмотра Gerber.Если все в порядке, мы можем выбрать до 10 печатных плат и получить их всего за 2 доллара.

Сборка печатной платы контроллера скорости двигателя постоянного тока с ШИМ

Тем не менее, через неделю печатные платы были доставлены, и я должен признать, что создание собственной конструкции печатной платы весьма приятно. Качество печатных плат отличное, все точно так же, как и в дизайне.

Хорошо, теперь мы можем перейти к вставке компонентов на плату.

Вы можете получить компоненты, необходимые для этого примера, по ссылкам ниже:

Раскрытие информации: это партнерские ссылки.Как партнер Amazon я зарабатываю на соответствующих покупках.

Сначала я вставил более мелкие компоненты, резисторы, диоды и конденсаторы.

Я согнул их выводы с другой стороны, чтобы они оставались на месте, когда я переворачиваю плату для пайки. Что касается более крупных компонентов, я использовал малярную ленту, чтобы удерживать их на месте при переворачивании платы.

Вот окончательный вид платы, и теперь осталось подключить двигатель постоянного тока и подходящий источник питания для него.

Я использовал двигатель постоянного тока с высоким крутящим моментом 12 В, который я питал от литий-ионных батарей 3,7 В, соединенных последовательно, что дает около 12 В. Итак, теперь, используя потенциометр, мы можем контролировать скорость двигателя постоянного тока или сигнал ШИМ, генерируемый микросхемой таймера 555.

Надеюсь, вам понравился этот урок и вы узнали что-то новое. Не стесняйтесь задавать любой вопрос в разделе комментариев ниже.

3 Объяснение простых схем контроллера скорости двигателя постоянного тока

Схема, которая позволяет пользователю линейно управлять скоростью подключенного двигателя путем вращения присоединенного потенциометра, называется схемой контроллера скорости двигателя.

Здесь представлены 3 простых в сборке схемы регулятора скорости для двигателей постоянного тока: одна с использованием полевого МОП-транзистора IRF540, вторая с использованием IC 555 и третья концепция с IC 556 с обработкой крутящего момента.

Конструкция № 1: Контроллер скорости двигателя постоянного тока на основе Mosfet

Очень крутая и простая схема контроллера скорости двигателя постоянного тока может быть построена с использованием только одного МОП-транзистора, резистора и потенциометра, как показано ниже:

Использование Эмиттерный повторитель BJT

Как видно, МОП-транзистор настроен как повторитель источника или общий режим стока, чтобы узнать больше об этой конфигурации, вы можете обратиться к этому сообщению, в котором обсуждается версия BJT, тем не менее принцип работы остается тем же .

В приведенной выше конструкции контроллера двигателя постоянного тока регулировка потенциометра создает изменяющуюся разность потенциалов на затворе МОП-транзистора, а вывод истока МОП-транзистора просто следует за значением этой разности потенциалов и соответственно регулирует напряжение на двигателе.

Это означает, что источник всегда будет отставать от напряжения затвора на 4 или 5 В и будет меняться вверх / вниз с этой разницей, представляя переменное напряжение на двигателе от 2 до 7 В.

Когда напряжение затвора составляет около 7 В, вывод источника будет подавать минимум 2 В на двигатель, вызывая очень медленное вращение двигателя, и 7 В будет доступно на выводе источника, когда регулировка потенциометра генерирует полное напряжение 12 В на затворе. МОП-транзистора.

Здесь мы можем ясно видеть, что вывод истока mosfet, кажется, «следует» за затвором и, следовательно, за повторителем источника имени.

Это происходит из-за того, что разница между затвором и истоком МОП-транзистора всегда должна быть около 5В, чтобы МОП-транзистор работал оптимально.

В любом случае, указанная выше конфигурация помогает обеспечить плавное регулирование скорости двигателя, и конструкция может быть построена довольно дешево.

BJT может также использоваться вместо MOSFET, и фактически BJT будет обеспечивать более высокий диапазон регулирования от 1 В до 12 В на двигателе.

Video Demo

Когда дело доходит до управления скоростью двигателя равномерно и эффективно, контроллер на основе PWM становится идеальным вариантом, здесь мы узнаем больше о простой схеме для реализации этой операции.

Дизайн № 2: ШИМ-управление двигателем постоянного тока с помощью IC 555

Конструкцию простого контроллера скорости двигателя, использующего ШИМ, можно понять следующим образом:
Первоначально, когда схема запитана, контакт триггера находится в низком логическом положении, поскольку конденсатор С1 не заряжен.

Вышеупомянутые условия инициируют цикл колебаний, переводя выходной сигнал на высокий логический уровень.
При высоком выходном сигнале конденсатор теперь заряжается через D2.

При достижении уровня напряжения, составляющего 2/3 напряжения питания, вывод № 6, который является порогом срабатывания триггера IC.
Момент срабатывает на контакте №6, на контактах №3 и №7 устанавливается низкий логический уровень.

При низком уровне на выводе 3, C1 снова начинает разряжаться через D1, и когда напряжение на C1 падает ниже уровня, составляющего 1/3 напряжения питания, выводы №3 и №7 снова становятся высокими, вызывая цикл. следовать и повторять.

Интересно отметить, что C1 имеет два дискретно установленных пути для процесса зарядки и разрядки через диоды D1, D2 и через резистивные плечи, устанавливаемые потенциометром, соответственно.

Это означает, что сумма сопротивлений, с которыми сталкивается C1 во время зарядки и разрядки, остается неизменной независимо от того, как установлен потенциометр, поэтому длина волны выходного импульса всегда остается неизменной.

Однако, поскольку периоды времени зарядки или разрядки зависят от значения сопротивления, встречающегося на их пути, горшок дискретно устанавливает эти периоды времени в соответствии с его настройками.

Поскольку периоды времени заряда и разряда напрямую связаны с рабочим циклом выхода, они меняются в зависимости от настройки потенциометра, давая форму предполагаемым изменяющимся импульсам ШИМ на выходе.

Средний результат отношения метка / пространство дает выход ШИМ, который, в свою очередь, управляет скоростью двигателя постоянного тока.

Импульсы ШИМ подаются на затвор МОП-транзистора, который реагирует и регулирует ток подключенного двигателя в ответ на настройку потенциометра.

Уровень тока двигателя определяет его скорость и, таким образом, реализует управляющий эффект через потенциометр.

Частота на выходе ИС может быть рассчитана по формуле:

F = 1,44 (VR1 * C1)

МОП-транзистор может быть выбран в соответствии с требованиями или током нагрузки.

Принципиальная схема предлагаемого регулятора скорости двигателя постоянного тока представлена ​​ниже:

Прототип:

Тестирование видео:

В приведенном выше видеоролике мы можем увидеть, как IC 555 основан на конструкция используется для управления скоростью двигателя постоянного тока.Как вы можете видеть, хотя лампочка отлично реагирует на ШИМ и меняет свою интенсивность от минимального свечения до максимально слабого, двигатель этого не делает.

Двигатель изначально не реагирует на узкие ШИМ, а запускается рывком после того, как ШИМ настроены на значительно более высокие значения длительности импульса.

Это не означает, что в цепи есть проблемы, это потому, что якорь двигателя постоянного тока плотно зажат между парой магнитов. Чтобы инициировать запуск, якорь должен совершить скачок своего вращения через два полюса магнита, что не может произойти при медленном и плавном движении.Он должен начинаться с укола.

Именно поэтому двигатель изначально требует более высоких настроек ШИМ, и как только начинается вращение, якорь приобретает некоторую кинетическую энергию, и теперь достижение более низкой скорости становится возможным с помощью более узких ШИМ.

Тем не менее, перевод в состояние «еле-еле медленно» может быть невозможным по той же причине, что и объяснено выше.

Я изо всех сил старался улучшить отклик и добиться максимально медленного управления ШИМ, сделав несколько модификаций на первой диаграмме, как показано ниже:

Сказав это, двигатель мог бы показать лучшее управление на более медленных уровнях, если бы двигатель прикреплен или обвязан грузом через шестерни или систему шкивов.

Это может произойти из-за того, что нагрузка действует как демпфер и помогает обеспечить контролируемое движение во время регулировки более низкой скорости.

Дизайн № 3: Использование IC 556 для расширенного управления скоростью

Изменение скорости двигателя постоянного тока может показаться не таким сложным, и вы можете найти множество схем для этого.

Однако эти схемы не гарантируют постоянных уровней крутящего момента при более низких скоростях двигателя, что делает их работу весьма неэффективной.

Кроме того, на очень низких скоростях из-за недостаточного крутящего момента двигатель имеет тенденцию останавливаться.

Еще одним серьезным недостатком является то, что в этих схемах нет функции реверсирования двигателя.

Предлагаемая схема полностью лишена вышеуказанных недостатков и способна создавать и поддерживать высокие уровни крутящего момента даже при минимально возможных скоростях.

Работа схемы

Прежде чем обсуждать предложенную схему контроллера двигателя с ШИМ, мы также хотели бы изучить более простую альтернативу, которая не так эффективна. Тем не менее, его можно считать достаточно хорошим, если нагрузка на двигатель невелика, и пока скорость не снижена до минимального уровня.

На рисунке показано, как одну микросхему 556 IC можно использовать для управления скоростью подключенного двигателя, мы не будем вдаваться в подробности, единственным заметным недостатком этой конфигурации является то, что крутящий момент прямо пропорционален скорости двигателя. .

Возвращаясь к предлагаемой конструкции схемы контроллера скорости с высоким крутящим моментом, здесь мы использовали две микросхемы 555 вместо одной или, скорее, одну микросхему 556, которая содержит две микросхемы 555 в одном корпусе.

Принципиальная схема

Основные характеристики

Вкратце предлагаемый контроллер двигателя постоянного тока включает в себя следующие интересные особенности:

Скорость можно плавно изменять от нуля до максимума без остановки.

На крутящий момент никогда не влияют уровни скорости и он остается постоянным даже при минимальных уровнях скорости.

Вращение двигателя можно изменить или изменить за доли секунды.

Скорость регулируется в обоих направлениях вращения двигателя.

Двум микросхемам 555 назначены две отдельные функции. Одна секция сконфигурирована как нестабильный мультивибратор, генерирующий такты прямоугольной волны 100 Гц, которые подаются на предыдущую секцию 555 внутри корпуса.

Вышеупомянутая частота отвечает за определение частоты ШИМ.

Транзистор BC 557 используется в качестве источника постоянного тока, который поддерживает заряженным соседний конденсатор на его плече коллектора.

В результате на указанном выше конденсаторе возникает пилообразное напряжение, которое сравнивается внутри микросхемы 556 IC с напряжением образца, приложенным извне по показанной схеме контактов.

Примерное напряжение, подаваемое извне, может быть получено с помощью простой схемы источника питания с переменным напряжением 0–12 В.

Это изменяющееся напряжение, подаваемое на микросхему 556 IC, используется для изменения ШИМ импульсов на выходе и, в конечном итоге, используется для регулирования скорости подключенного двигателя.

Переключатель S1 используется для мгновенного изменения направления вращения двигателя, когда это необходимо.

Список деталей

  • R1, R2, R6 = 1K,
  • R3 = 150K,
  • R4, R5 = 150 Ом,
  • R7, R8, R9, R10 = 470 Ом,
  • C1 = 0,1 мкФ,
  • C2, C3 = 0,01 мкФ,
  • C4 = 1 мкФ / 25VT1,
  • T2 = TIP122,
  • T3, T4 = TIP127
  • T5 = BC557,
  • T6, T7 = BC5471 —
  • D4 = 1N5408,
  • Z1 = 4V7 400 мВт
  • IC1 = 556,
  • S1 = Тумблер SPDT

Приведенная выше схема была вдохновлена ​​следующей схемой драйвера двигателя, которая была опубликована давно в журнале Elecktor Electronic India.

Управление крутящим моментом двигателя с помощью IC 555

Первую схему управления двигателем можно значительно упростить, используя DPDT-переключатель для реверсирования двигателя и транзистор эмиттерного повторителя для реализации управления скоростью, как показано ниже:

Precision Управление двигателем с помощью одного операционного усилителя

Чрезвычайно тонкое или сложное управление постоянным током. Двигатель может быть получен с помощью операционного усилителя и тахогенератора. Операционный усилитель выполнен в виде переключателя, чувствительного к напряжению.В схеме, показанной ниже, как только выходная мощность тахогенератора становится ниже, чем заданное опорное напряжение, переключающий транзистор включается, и на двигатель подается 100% мощность.

Переключение операционного усилителя произойдет всего за пару милливольт от опорного напряжения. Вам понадобится двойной источник питания, который может быть просто стабилитроном.

Этот контроллер мотора обеспечивает плавную регулировку диапазона без каких-либо механических проблем.

Выходной сигнал операционного усилителя составляет всего +/- 10% от уровня шины питания, таким образом, используя двойной эмиттерный повторитель, можно контролировать огромные скорости двигателя.

Опорное напряжение может быть зафиксировано с помощью термисторов, LDR и т. Д. Экспериментальная установка, указанная на принципиальной схеме, использовала операционный усилитель RCA 3047A и двигатель мощностью 0,25 Вт 6 В в качестве тахогенератора, который генерировал около 4 В при 13000. об / мин для предполагаемой обратной связи.

Дополнительные схемы :

ШИМ-управление двигателем с использованием только BJT

Следующая схема также использует принцип ШИМ для желаемого управления скоростью двигателя, однако он не зависит от каких-либо интегральных схем или IC, а использует только обычные BJT. для реализации.Я взял это со страницы старого журнала.

Цепи управления двигателем с использованием LM3524

IC LM3524 — это специализированная схема ШИМ-контроллера, которая позволяет нам конфигурировать очень полезные и точные схемы управления скоростью двигателя, как описано ниже:

На приведенной выше диаграмме показана базовая схема управления ШИМ-двигателем с использованием IC LM3524. Конструкция дополнительно включает управление обратной связью на основе датчика через микросхему LM2907.

Небольшой магнит прикреплен к валу двигателя, так что во время вращения магнит проходит вплотную к трансформатору со считывающей катушкой с железным сердечником.Этот механизм заставляет вращающийся магнит индуцировать резкий электрический импульс в считывающей катушке, который используется LM2907 в качестве триггерного входа и соответствующим образом обрабатывается как импульс управления обратной связью для LM3524 IC.

Система обратной связи гарантирует, что заданная скорость никогда не может отклоняться от заданной, обеспечивая точное управление скоростью. Гнездо на штыре № 2 LM3524 используется для управления скоростью двигателя.

Бездатчиковое управление, без обратной ЭДС двигателя

Следующая конструкция ШИМ-управления скоростью LM3525 позволяет осуществлять управление с обратной связью без использования сложного механизма тахометра или громоздких датчиков, реализованных в предыдущей конструкции.

Здесь обратная ЭДС двигателя используется в качестве сигнала обратной связи и подается на вход IC LF198. В случае, если скорость имеет тенденцию к превышению установленного уровня, LF198 сравнивает нарастающий сигнал ЭДС с эталонным сигналом выборки с выхода LM393. Результирующий выходной сигнал отправляется на усилитель ошибки микросхемы LM3524 для необходимой обработки выходного ШИМ на транзисторы драйвера. Контролируемый ШИМ благодаря этой обратной связи без датчика через обратную ЭДС в конечном итоге позволяет двигателю оставаться точно зафиксированным на правильной скорости, которая регулируется потенциометром на контакте №2.

Цепь управления скоростью двигателя PWM со схемой для двигателя постоянного тока

В этом руководстве по проекту мы создаем схему ШИМ-управления скоростью двигателя с использованием двух цифровых ИС. Мы опубликовали различные типы схем ШИМ, скажем, от базового ШИМ с использованием микросхемы NE 555 до значительно продвинутого ШИМ с использованием микроконтроллеров, таких как AVR , 8051 и платы Arduino .

ШИМ — это в основном широтно-импульсная модуляция, и если вы новичок в этом, просмотрите наши основные руководства — ШИМ и другие статьи о ШИМ .

Описание

H Это простая схема ШИМ-контроллера скорости двигателя , которую можно использовать для изменения скорости маломощных двигателей постоянного тока. Изменение скорости достигается за счет изменения рабочего цикла импульса, подаваемого для привода двигателя. Из двух затворов IC CD40106B, N1 подключен как инвертирующий нестабильный мультивибратор триггера Шмитта для генерации импульсов, а N2 как инвертирующий буфер для управления транзистором во время положительных циклов на базе.Рабочий цикл устанавливается резистором R2. R1 ограничивает базовый ток транзистора SL 100. Схема идеальна для управления игрушечными двигателями, ручными мини-вентиляторами, небольшими воздуходувками и т. Д.

Принципиальная схема ШИМ-управления скоростью двигателя со списком деталей. Принципиальная схема управления скоростью двигателя с ШИМ

Примечания.
  • Изменяя коэффициент заполнения R2, ​​можно изменять от 0% до 100%.
  • Для идентификации штырей SL 100 штифт, который соединен с корпусом, является коллектором, штифт рядом с выемкой — эмиттером, а оставшийся штифт — базой.

У нас есть другие схемы управления двигателем, которые вы можете прочитать, пожалуйста, посмотрите ниже:

1. Цепь ШИМ-регулятора скорости двигателя

2. Контроллер шагового двигателя

3. Вентилятор с регулируемой температурой

4. Двунаправленный двигатель

5. Цепь драйвера шагового двигателя

широтно-импульсной модуляции (ШИМ) | Видео о круговых навыках Collin Cunningham

ШИМ-контроллер: устройства управления с помощью цифрового сигнала

Автор Коллин Каннингем.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — очень умный способ использования электричества для управления аналоговыми устройствами с помощью цифрового сигнала.Это очень простой метод, который очень эффективен при управлении двигателями, лампами, светодиодами и многим другим!

Прекрасным примером использования ШИМ является то, что вы когда-либо приглушали светодиод с помощью Arduino:

Затухание — Демонстрирует использование функции analogWrite () для затухания и включения светодиода. AnalogWrite использует широтно-импульсную модуляцию (PWM), очень быстро включающую и выключающую цифровой вывод для создания эффекта затухания.

Однако вам не нужен микроконтроллер для генерации сигнала ШИМ.Микросхему таймера 555 можно настроить так, чтобы ее выходной рабочий цикл зависел от потенциометра — с помощью некоторых простых схем.


Создайте свой собственный комплект широтно-импульсного модулятора Навыки схемы: видео с широтно-импульсной модуляцией


Для более надежного решения вы можете рассмотреть комплект постоянного тока в широтно-импульсный модулятор, подходящий для передачи тока до 6,5 А и построенный на базе Motorola SG3525 — микросхемы посвященный искусству ШИМ.

Конечно, Коллин отрицал бы свою природу, если бы не упомянул хотя бы одно приложение, связанное со звуком. ШИМ пригодится для генерации простых звуков и мелодий с микроконтроллера.

Arduino Simple Sounds
Wavetable Melody Generator

Щелкните здесь для просмотра технических данных Velleman K8004.

Видео «Сделай сам по другим схемам» от Collin:

Травление печатных плат
Функциональный генератор и корпуса
Инфракрасный световой барьер
Светодиодный цветной орган
Прототипирование перфокартона
Источник питания
Устройства для поверхностного монтажа
Волоконно-оптический кабель
Комплект светодиодной матрицы

Если вы решите создать модульный комплект от постоянного тока к ширине импульса, мы хотели бы услышать о ваших результатах! Отправьте свою историю на [адрес электронной почты]

12V-24V PWM Схема контроллера двигателя с использованием TL494-IRF1405

Если вы ищете высококачественные схемы контроллера двигателя 24V PWM.У нас есть для вас много схем. Но сегодня я вам покажу. Возможно, вам лучше использовать TL494 и IRF1405.

Почему он особенный. Представьте, что в схеме есть система проверки низковольтной батареи, работающая с плавным пуском, регулирующая частоту импульсов и использующая батарею 12 В или 24 В при токе до 20 А.

А он маленький и простой. Не нужно программировать программное обеспечение (без микроконтроллера).

Он использует TL494, HEXFET и LM2940 в качестве основных.

Есть 3 цепи ниже!

Схема ШИМ управления скоростью двигателя постоянного тока 12 В с использованием TL494

Это схема ШИМ управления скоростью двигателя постоянного тока 12 В.Которая с использованием TL494 (ИС управления широтно-импульсной модуляцией в импульсном режиме) является базой для управления двигателем постоянного тока с помощью импульса.

Подробная информация:
— Для управления скоростью двигателя 12 В, 150 Вт, макс. 15 А.
— R6 регулирует скорость двигателя.
— Драйвер двигателя Mosfet IRFZ48.x 2шт.
— Управление на частоте 100 Гц
— Регулировка рабочего цикла ШИМ от 0 до 100%
— Время нарастания и спада = 10 мкс
— Имеется ток перегрузки 15 А или ограничение тока с протекающим током, бросок R11 и Q1 работают для остановки IC1

12 В -24V PWM Схема контроллера двигателя с использованием TL494 и IRF1405

Работа схемы

Рис: 1 Принципиальная схема этого проекта.
Характеристики проекта
— Диапазон питания: от 12 В до 30 В
— Потребление тока: максимум при 20 А
— Токовый выход: максимум при 20 А
— Ток в режиме ожидания: 20 мА
— Контроллер двигателя: от 0 до 100%
— Отключение Работа при более низком напряжении батареи: как настройка 11,5 В для 12 В и 23 В для батареи 24 В.
— Регулировка частоты импульсов: примерно от 100 Гц до 1,1 кГц (от 129 Гц до 1,28 кГц в этом проекте)
— Плавный запуск: от 0 до 100% в диапазоне менее 1 секунды МОП-транзистор: 1.5uS и 1.6uS
-VR1: регулировка скорости
-VR4: защита выхода низкого напряжения
-VR3-регулировка частотно-импульсного выхода
-VR2-sub контроллер скорости


Рис. 2 Схема медной печатной платы


Рис: Схема 3-х компонентов этого проекта.

Примечание:
Мой друг прислал мне эту схему. Он сказал, что это очень хороший контроллер двигателя постоянного тока с высоким током. Но это полная статья, а не четкое фото.

Детали, которые вам понадобятся
  • IC1: TL494, ШИМ
  • REG1: LM2940CT-12, Регулятор
  • Q1, Q2: IRF1405, N-канальный MOSFET
  • Q3: BC327, транзистор 45 В
  • Q4: 2N5484, N-канальный полевой транзистор
  • D1: MBR20100CT, высокочастотный диод
  • D2-D6: 1N4148, 75 В 0.15A Диоды
  • ZD1, ZD2: 1N4744, стабилитрон

Конденсаторы

  • C5: 22 мкФ 16 В, электролитический
  • C3, C6, C7, C10: 10 мкФ 16 В, электролитический
  • C1: 470 нФ 63 В, полиэстер
  • C2, C8: 100 нФ 63 В, полиэстер
  • C9: 56 нФ 63 В, полиэстер

0,25 Вт Допуск резисторов: 1%

  • R1, R40008 9: 100 кОм
  • , R5: 10K
  • R6, R7: 2.2K
  • R2: 1K
  • R8, R9: 47 Ом
  • VR1: 10K Trimpot
  • VR2: 10K Подстроечные потенциометры
  • VR3, VR4: 100K Подстроечный резистор
  • Потенциометр
  • Прочие детали, печатная плата, радиатор и прочее.

Управление двигателем 24 В с защитой от короткого замыкания 20 А

Это контроллер двигателя 24 В постоянного тока с током 20 Ампер. По нему используется управление IC SG3526B в символьном ШИМ, которое получает очень много и приводной двигатель с мощностью Mosfet номер IRFP7410 x 2 шт. Затем можно применить к двигателю постоянного тока при использовании 20 ампер, удобнее и по-прежнему иметь схему защиты от выстрела. Вы видите, как детализация добавляется на изображенной схеме.

Вращение скорости ШИМ вперед-назад и рекуперативное торможение

Это схема вращения двигателя постоянного тока скорости ШИМ.Он может работать в прямом и обратном направлении и с функцией рекуперативного торможения. По этой схеме используется сигнал ШИМ управления скоростью двигателя постоянного тока 12 В с силовым полевым МОП-транзистором IRF150.

Реле RY1 использует управление реверсом с цифровой сигнализацией, изменением, Q10. Реле RY2 работает как функциональный тормозной резистор. С помощью управления Запуск или остановка с помощью цифрового сигнала тревоги с помощью. F1, используйте защиту через цепь.

D1 используется для защиты обратного тока от двигателя постоянного тока. Детали другие, пожалуйста, смотрите в схеме.

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Как сделать регулятор скорости двигателя постоянного тока 50 В, 15 А

Всем привет! Это учебное пособие по контроллеру скорости двигателя постоянного тока 50 В, 15 А. И это наиболее полная схема регулятора скорости двигателя постоянного тока, которую вы найдете в Интернете.

Вы можете посмотреть это видео для рабочей части проекта

Технические характеристики этого регулятора скорости двигателя постоянного тока:
  • Этот регулятор скорости принимает входное напряжение от 6 В до 50 В .
  • МАКС. выходной ток 15А при использовании подходящего радиатора,
  • Имеют защиту от перенапряжения ворот и
  • Защита от обратного хода или скачков напряжения.

Помимо этого, эту схему можно легко использовать с платой микроконтроллера Arduino или аналогичной, если вы не хотите зацикливаться на конденсаторах, резисторах и проводах.

После подключения необходимого входа напряжения и двигателя к выходной клемме скорость двигателя увеличивается или уменьшается с помощью потенциометра.

Схема контроллера скорости двигателя постоянного тока

Схема контроллера скорости двигателя постоянного тока

Необходимые компоненты:
  • Регулятор напряжения LM317
  • Таймер 555
  • IRF3205S n-канальный Mosfet
  • Конденсатор 330 мкФ (63В)
  • Конденсатор 220 мкФ (63В)
  • Конденсатор 47 мкФ (63В)
  • Керамические конденсаторы 10 нФ X 3
  • резисторов 1 кОм X 2
  • Резистор 330 Ом
  • 6.Резистор 2 кОм
  • Резистор 100 Ом
  • 1n4007 диодов X 3
  • 16 А диод Шоттки
  • Потенциометр 100k
  • Резистор 33 Ом
  • Стабилитрон 10 В

Упрощение схемы контроллера скорости двигателя постоянного тока

На первый взгляд эта схема может показаться очень сложной, поэтому давайте упростим ее. Эта схема разделена на три основные части:

Регулятор напряжения или понижающий преобразователь

Генератор ШИМ.

Коммутационная цепь.

Теперь давайте разберемся с каждой частью по очереди. Я использую настольный источник питания для питания схемы. И установите напряжение около 12 В в качестве входного напряжения для регулятора скорости. Я использую осциллограф для анализа сигналов.

Для лучшего понимания я сначала прохожу через схему переключения:

ЦЕПЬ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ

Цепь переключения контроллера скорости двигателя постоянного тока

Цепь переключения используется для включения и выключения выхода с очень высокой частотой.Здесь для выполнения этой работы используется Mosfet.

Mosfet может переключать высокое выходное напряжение, подключенное между его стоком и истоком, если пороговое напряжение приложено к его затвору. Это пороговое напряжение обычно намного меньше, чем напряжение, которое может переключать Mosfet, или напряжение между стоком и истоком.

Также, когда напряжение на затворе Mosfet увеличивается сверх порогового напряжения затвора, все больше и больше тока протекает через сток к источнику.

Здесь предостережение : Пороговое напряжение — это напряжение, при котором полевой МОП-транзистор начинает немного проводить.Чтобы полевой МОП-транзистор проводил достаточно, чтобы управлять значительной нагрузкой, ему также необходимо дополнительное напряжение.

Таким образом, если двигатель постоянного тока подключен между затвором и истоком полевого МОП-транзистора, напряжение на нем и, следовательно, скорость можно контролировать, управляя напряжением затвора. А для этого нам понадобится переменное напряжение на затворе. А теперь на помощь приходит генератор PWM .

ЦЕПЬ ГЕНЕРАТОРА ШИМ Цепь генератора ШИМ регулятора скорости двигателя постоянного тока

Требуемое переменное напряжение на затворе может быть легко обеспечено с помощью напряжения ШИМ.ШИМ или широтно-импульсная модуляция — это метод, используемый для получения любого напряжения между 0 и максимумом входного напряжения. Это достигается переключением входного напряжения на определенной частоте и определенном рабочем цикле.

Предположим, у нас есть входное напряжение 5В. Это может быть либо 5 В, либо 0. Теперь, если он включается и выключается с очень высокой частотой, мы получаем прямоугольную форму волны.

Допустим, время включения составляет 50% от общего времени. Эти 50% называются рабочим циклом волны ШИМ, что дает нам конечное напряжение 2.5вольт. По мере увеличения времени включения или рабочего цикла общее напряжение увеличивается.

И когда рабочий цикл достигает 100%, мы получаем выход 5 вольт. Точно так же, когда он находится на уровне 0%, мы получаем выход 0 вольт. Это называется МОДУЛЯЦИЯ ШИРИНЫ ИМПУЛЬСА, поскольку мы модулируем ширину импульса, чтобы получить переменное напряжение.

Подробнее о ШИМ здесь: Подробнее о ШИМ

Форма сигнала ШИМ

Схема регулятора скорости здесь генерирует сигнал ШИМ с помощью таймера 555 IC .Эта ИС обеспечивает необходимое переменное напряжение на затворе полевого МОП-транзистора, работая в нестабильном режиме.

Теперь существует определенный предел входного напряжения ИС, который, несомненно, меньше предельного напряжения этого регулятора скорости.

Следовательно, чтобы обеспечить подходящее рабочее напряжение для микросхемы таймера 555, используется схема регулятора напряжения, которая подает фиксированное напряжение на микросхему. Для этого в схеме используется регулятор напряжения LM317 .

ЦЕПЬ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ Цепь регулятора напряжения контроллера скорости двигателя постоянного тока

Здесь используется стабилизатор напряжения LM317.Он обеспечивает переменное напряжение от 1,25 до 37 вольт. Он используется здесь из-за его нескольких преимуществ перед другими регуляторами напряжения, такими как Программируемое выходное напряжение , Высокий выходной ток , лучше линии и регулирование нагрузки.

Подробнее о регуляторах напряжения здесь: Подробнее о регуляторах напряжения

Как работает эта схема регулятора скорости?

Конденсатор емкостью 330 мкФ подключен к клеммам входного питания для сглаживания постоянного тока.За ним следует резистор на 330 Ом, включенный последовательно с конденсатором емкостью 47 мкФ , образующим фильтр нижних частот, который затем питает регулятор напряжения LM317.

Этот регулятор напряжения запрограммирован с использованием двух резисторов (R3 и R2) для обеспечения постоянного напряжения 9 вольт.

Стоит отметить, что для получения этого выходного сигнала 9 В падение напряжения должно быть более 2,5 В или входное напряжение должно быть не менее 11,5 В. Чтобы получить выходное напряжение, отличное от указанного, вам необходимо изменить значения этих резисторов в соответствии с формулой частоты, указанной в таблице данных.

VO = VREF (1 + R2 / R1) + (IADJ × R2)

Загрузите техническое описание LM317 отсюда: техническое описание LM317

Здесь R2 — 6.2k, а R1 — 1k. С г. идж. находится в диапазоне мкА, просто не обращайте на это внимания. Это дает нам выходное напряжение 9 вольт. Эти 9 вольт затем питают таймер 555 . Здесь мы используем таймер 555 в нестабильном режиме или в качестве генератора ШИМ.

ШИМ Напряжение, генерируемое таймером 555

№ пин.1 микросхема заземлена. 2 и 6 соединены вместе, а также 4 и 8. Конденсатор 220 мкФ сглаживает поступающие 9 вольт.

Теперь резистор 1K , 2 диода 1N4007 , потенциометр 100k и конденсатор 10 нФ образуют RC-цепь зарядки-разрядки, вызывая выход ШИМ на третьем контакте таймера 555.

Этот выход ШИМ управляет затвором МОП-транзистора. Если вы хотите узнать больше о таймере 555 и о том, как он генерирует волну ШИМ, я предлагаю вам просмотреть множество отличных статей, доступных в Интернете.

Подробнее о 555 таймерах здесь: 555 Подробнее о таймере

Некоторые 555 проектов таймера с подробным объяснением: 555 Таймер проектов

Цепь зарядки-разрядки RC

Наиболее важным аспектом волны ШИМ является ее частота, и вот формула частоты таймера 555 для того же самого. Вы также можете рассчитать частоту вывода ШИМ с помощью онлайн-калькуляторов.

Частота = 1,44 / (R1 + 2 × R2) × C1 Гц

Загрузите техническое описание таймера 555 отсюда: техническое описание таймера 555

Калькулятор частоты ШИМ таймера 555: Калькулятор частоты таймера 555

Установка значения R1 (1 кОм), емкости (около 7 нФ из-за допуска и других факторов) и значения потенциометра, которое в моем случае составляет примерно 91 кОм в формуле, дает нам частоту 1100 Гц.

Конечно, это неточно из-за нескольких других факторов, которые влияют на схему. Фактическая частота составляет 1,3 кГц, которая практически постоянна для значений рабочего цикла от 0 до 100% выходного сигнала ШИМ.

Этот выход ШИМ управляет затвором Mosfet , подключенным через резистор на 33 Ом. IRF3205S может выдерживать ток до 110 А при надлежащей системе охлаждения и достаточном напряжении на затворе. Предел напряжения между стоком и источником составляет максимум 55 В.тогда как напряжение между затвором и источником составляет максимум 20 В.

Источник полевого МОП-транзистора заземлен, сток подключен к одной клемме выхода, а другая клемма — к 12 В. Таким образом, двигатель подключается между + ve питания 12 В и стоком MOSFET .

Теперь, чтобы защитить полевой МОП-транзистор от скачков напряжения, вызванных двигателем, диод Шоттки подключен к двигателю или между стоком и плюсом источника питания 12 В.

Подробнее о обратных диодах можно узнать здесь: Основные сведения о обратных диодах

Диоды Шоттки

обычно предпочтительны в обратных диодах, потому что они имеют самое низкое прямое падение (~ 0.2 В, а не> 0,7 В для малых токов) и способны быстро реагировать на обратное смещение (при повторном включении катушки индуктивности) или, другими словами, диод Шоттки имеет эффективное мгновенное время обратного восстановления, следовательно, подходит для высокочастотного Приложения.

Регулятор скорости двигателя постоянного тока в действии Контроллер скорости двигателя постоянного тока в действии

Потенциометр контролирует скорость двигателя. А сигнал ШИМ, генерируемый таймером 555, отображается на осциллографе.Также могут быть измерены такие измерения, как рабочий цикл и Vpk-pk .

Важные особенности этого регулятора скорости двигателя постоянного тока

Для защиты от перенапряжения используйте стабилитрон между затвором и истоком МОП-транзистора, как указано на схеме.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.