Jump to content

Recommended Posts

Всем привет! Вот уже неделю изучаю данную тему, мысли не дают покоя, решил проконсультироваться с опытными людьми. Для начала немного предыстории...

Электроникой занимался в детстве, с появлением ПК увлечения все были связаны с программированием. Сейчас уже стал дядькой и у самого есть ребенок, и тут в общем в один прекрасный день понял, что должно быть в жизни хобби ) тема электроники очень приятна душе :) Да и образование - инженер получил ...

И решил первое, что сделать - регулируемый стабилизированный БП. То, что неприменно пригодится, для последующих поделок. Повторять чужую схему не хотелось, хочу познать все сам, в этом и смысл для меня. Пересмотрел штук 30 различных схем (по сути схожих), выделил для себя спецификацию:

- напряжение от 0...20 В

- ток от 0-5А

- управление - цифровое с МК, т.е. задал кнопочками 5.3 вольта - будь добр столько и выдать

Резисторные крутилки не хотелось бы, иначе купил бы наверное китайский ширпотреб, на дворе 21 век ) МК стоят копейки, почему бы их и не применить, решил я ...

В качестве первичного источника питания решил взять китайский импульсный, самые популярные здесь модели, 5, 12, 24 вольта. В основном пишут, что применяют для светодиодных лент. Стоит недорого, компактный. Посмотрел цены на трансформаторы - перехотелось сразу )))

Заказал импульсный БП на 24В 10А, с запасом так сказать.

Из этого критерия выходит, что на выходе максимум смогу получить 20В для четности. 20 / 4 = 5В удобное напряжение для регулировки с МК.

По той же причине решил ток выбрать 5А ... Меньше не хотелось бы ) вроде как мощность позволяет да и удобно считать на МК.

А обсудить мне хотелось бы аналоговую часть. Выбрал класическую схему на ОУ с ООС в качестве стабилизатора / регулятора напряжения. Пока всю схему проектировал в Proteus, к сожалению все детали пока еще в пути, физически не могу "пощупать" схему.

Далее хотелось бы обсудить с опытными людьми, правильно ли я мыслю, поправить где я не прав, думаю пригодится всем новичкам.

Схема получилась сразу рабочая, примерно треть деталей я добавил для "стабилизации", а так же некоторые только потому, что так делают все на большинстве схем ) Правда нигде не встречал описания, для чего ... Далее излагаю свой поток мыслей, по каждой детали и ее роли в схеме...

1. Используем ОУ с ООС. "Фишка" такого подключения ОУ является то, что охваченный вот такой вот отрицательной обратной связью ОУ будет стараться делать так, чтобы потенциалы на обоих входах были одинаковые. Плюс ОУ сам по себе еще и усиливает сигнал с нужным нам коэффициентом.

По схеме за эту часть отвечает U1:A, первая половинка выбранного мною LM358N за его доступность и популярность среди любительских схем.

Идея такая: подавая эталонное напряжение 5 вольт (оно может быть взято хоть откуда, малой мощностью и т.д., но главное чтоб стабилизированное), с коэффициентом 4 на выходе будет 20 вольт (учитывая что питать будем ОУ от 24В). Тут линейная зависимость. Как раз используя ШИМ от МК, можно подавать на вход от 0 до 5 вольт, а на выходе получать от 0 до 20.

Коэффициент считается по формуле: 1+ Rоос/Rвх, где в моей схеме:

Rоос = R3 = 30К

Rвх = R4 = 10K

Тут вопрос возникает у меня, несколько раз в подобных схемах эта парочка резисторов называется "делителем напряжения", что в какой то части можно было бы так и назвать) а сам ОУ тут включен как компаратор якобы. Как бы на один вход подается эталонное напряжение, а на другой через делитель - то что нам нужно. Откуда такая дезинфа? Либо если так можно назвать, то почему ...

Тут я еще воткнул конденсатор на 1nf, ибо так делают все. Краем глаза где-то читал, что при обрыве одного из входов, ОУ будет работать как интегратор, и на выходе мы не получим неожиданное Uпит. Поправьте меня...

2. Вторая идея: нам нужна мощность на выходе, большой ток и тд. Тут в дело вступает мощный "силовой" как его называют транзистор, включенный по схеме эммитерного повторителя (простое такое подключение как мне показалось, даже никакие резюки не нужны и считать ничего не нужно :) )

Работает в такой схеме он так: какое напряжение на базу подаем (за вычетом 0.6В падающий на переходе) такое на выходе и получаем. Верно? Поправьте если есть неточности в моих рассуждениях.

Самый популярный мощный биполярный транзистор npn у нас 2n3055, я хотел сначала на нем сделать, но выглядит он как старинные советские транзюки - не модно. Под радиатор дырки сверлить нужно дополнительно.. А готовых радиаторов и не найти толком ... И спустя схем 10 я наткнулся на TIP3055, как я понял некое подобие заменителя ) в модном корпусе :)) А по цене, 2 "типа" как один "2n".

Касаемо выбора характеристик транзистора, здесь нужно как я понял учесть самое главное ток коллектора (сколько он через себя пропустить сможет в данном включении), рассеиваемая мощность, напряжение коллектор-эммитер...

Смысл регулятора на транзисторе в чем, если на вход подадим 24В, на выходе хотим 0.1 В или ближе к нулю, а ток 5А, то в силу физики природы, транзистор лишнее напряжение будет держать "в себе" и греться как печка ) 24*5 = 120ВТ вот столько будет выделять ). 2n3055 попаспорту это выдерживает, а вот TIP уже нет (90 вт если не ошибаюсь), и тут оказывается можно взять хоть 10 транзиторов и подключить их паралельно, тем самым повысив мощность. Я взял 2 штуки в надежде получить 90+90ВТ ) с запасом так сказать. Транзиторы должны лежать на одном радиаторе, чтоб грелись одинаково, чтоб их характеристики "плавали синхронно". Но как говориться - ничего идеального в этом мире нет, характеристики расходятся, тут на помощь приходят балансировочные (правильно я их назвал?) резисторы в цепи эммитера. Нужны мощные и низкоомные. С ними вроде как все у всех работает ))

Далее идея такая, если в цепь ООС воткнуть этот транзистор, то у нас выходит нужный нам регулятор ) Выход на ОУ (напряжение) конечно будет уже не столько сколько на надо (как мы считали с коэффициентом), оно уже и не важно для нас я так понял (т.к. там еще транзисторы по разному можно включать), а важно для нас то, что ОУ теперь будет пытаться чтобы на его инвертирующем входе был такой же потенциал (напряжение) как на + входе. А напряжение мы как раз снимаем с эмитера транзистора силового. Теперь ОУ у нас как следящая система, если сильнее нагрузили транзистор, он поддал жару на выходе, да так что на - его входе снова все как надо нам ) (как мы задали на + входе).

Вроде ничего сложного я так понял для себя ) Поправьте где я может не так рассуждаю, или есть что добавить.

3. Следующий этап. Нельзя мощным транзистором управлять напрямую с ОУ, тока не хватит. Тут идея такая: ставим последовательно "средний по мощности" транзистор. Управляем им меньшим током - он управляет силовым током побольше, и все счастливы. Сначала я использовал простую схему в связке BD139 (npn) и 3055. Еще такое включение называется "дарлингтоновский транзистор". Ну и вроде все нормально было, но с каждый схемой я смотрел и видел, как там используются еще несколько транзисторов, да и еще другой полярности. А еще не давало покоя, почему ОУ питают от 12 вольт скажем, а управлять могут выходом на 30 вольт, а по моей логике, в схеме включения транзистора как эмитерный повторитель, мы и должны подать на базу 30-0.6Вx2 ... Что в итоге: я поддался соблазну и воткнул pnp транзистор BD140, и еще один "мелкий" популярный 2n5551.

Что мне это дало? Ну вроде как на выходе ОУ теперь напряжение небольшое, вроде питай теперь его от 12 вольт или там 18 ... Приблизилась моя схема ко всем остальным клонированным схемам... Но не дает мне покоя, "а нафига?!", чем тебя не устроило ОУ+дарлингтон для ДАННОЙ моей задумки. Объясните?

Все резисторы между Б и Э транзисторов я воткнул ровным счетом как и ВСЕ, на симуляцию в протеусе это ничего не дало. Как я понял они нужны для правильного "закрытия" транзистора. Касаемо моей данной схемы, нужно ли оно? и для чего оно? опять неясно пока точно для меня ...

Далее воткнул диоды, на выходе парралельно нужен для того, чтоб если подключим индуктивную нагрузку, типа там моторчик или релюшка, чтобы у нас при отключении БП обратным напряжением накопленным в катушке не убило транзюки. Верная терминология? А диод на силовом транзисторе для чего теперь? Что-то еще читал, чтоб при выключении БП, напряжение на конденсаторе, не поперло по обратной схеме через транзистор. Правильно? Хотелось бы толковое разъяснение.

Резистор на выходе нужен чтоб разряжал конденсатор... Только поэтому?

4. МК у нас будем задавать нужное нам напряжение через ШИМ, тут чтобы из ШИМ получить примерное "постоянное напряжение", нужна интегрирующая цепочка из резистора и кондера. Почему я воткнул их два? Сделал как в половине схем ) Но удовлетворения не получил, для чего два... и почему, и какой номинал у конденсатора должен быть расчетный. Хочется знать!!! знание - сила.

МК так же работает как вольтметр. Показывает то, что на выходе. Тут я воткнул провод сразу на "-" вход ОУ. Считаю что сделал правильно, друг другу они мешать не должны, вход у ОУ высокоомный, у МК тоже вход как вход ) Протеус тоже говорит - я не против, симулирую верно. Почти во всех других схемах, используется как раз таки еще один резистивный "делитель напряжения" (который еще и подстроить надо!!!). Зачем? В данном случае, кто прав, кто нет.

5. МК еще будет показывать потребляемый ток и задавать ток максимальный (это в планах далее).

Как померить ток? Закон ома!. Втыкаем мощный ОЧЕНЬ низкоомный резистор в выходную цепь, теперь весь ток бежит через него на нагрузку, и по падению напряжения на нем, можно уже ВОЛЬТМЕТРОМ померить напряжение, а зная сопротивление этого резистора - получаем ток!

Тут в схемах 50 на 50 выбирают сопротивление резистора (шунта как его еще можно назвать). Либо 0.01 Ом, что большой плюс (далее напишу почему), либо 0.1, 0.2, 0.33

В любом случае на этом резисторе падает напряжение, и на нагрузке мы получим не точно 20 вольт, а минус это падение. Это падение нигде не учитывается ни в каких схемах!

Если мы выбираем 0.01 Ом, то тут максимум падение при 5А будет 50мВ, вроде фигня ...

Но в большинстве схем выбирается 0.1 Ом, тут падение уже в полвольта! И опять ни в одной схеме никто этого не учитывает!! Два дня я обдумывал этот момент, ну не давал он мне покоя.... Резисторы на 0.1 Ом есть в продаже, на 0.01 фиг найдешь. Тут выручит либо 10 паралельных 0.1 ) либо, как я планирую, взять ШУНТ из китайского самого дешевого мультиметра, он как раз где-то на столько ...

Далее эти 50мВ нужно усилить, чтобы попасть в мою любимую шкалу 0-5 вольт, тут берем вторую половину ОУ и делаем на нем точно такой же усилитель, но с коэффициентом 100. Все красиво ) кратные числа, мне нравится.

Вроде все прекрасно, симулирую и вижу вот что:

если нагрузки нет, на выходе у ОУ с таким вот коэффициентом можно наблюдать 60 мВ !! Это как смещение прям, если это значение вычитать потом каждый раз - показания сходятся. Вроде читал я, что ОУ не идеальные и там такое вот есть, особенно если питать однополярным напряжением, то на выходе ноль не получить. Почему ни в одной схеме об этом не говорится, у всех все ровно показывает? Или это может глюк симуляции... Заметил единственное вот что, если резистор R24 на схеме начинать подбирать, то при таком вот номинале у меня это смещение пропадает на симуляции. Что это за чудеса?

В общем пока так... Схемку собрал за первый день... А сейчас вторую неделю посмотрев большое кол-во других схем, ломаю голову, хочу понять, что как есть) для чего дополнительные детали добавляют авторы и так далее.

Надеюсь кто-нибудь откликнется. Спасибо, что дочитали до конца!

post-187339-0-75409800-1421418730_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо за ответ! Почитаю с удовольствием!

Edited by abcd

Share this post


Link to post
Share on other sites

Приглашаем на вебинар «Новинки и уникальные решения Molex. На что обратить внимание и почему»

7 апреля приглашаем на вебинар, который будет интересен разработчикам и инженерам-схемотехникам, интересующимся тенденциями рынка, новыми перспективными решениями для соединений «провод-провод», «провод-плата», «плата-плата». Для инженеров КИПиА и IT будут освещены уникальные решения Molex для «удлинения» интерфейсов HDMI, DisplayPort и USB даже в условиях сильного зашумления, а также семейство бесконтактных датчиков Contrinex. Помимо этого, будет уделено внимание дальнейшему развитию направления антенн, где Molex имеет ряд интересных и уникальных решений

Подробнее

abcd, пока в начале создания, не думали по использованию контроллера с выходами для управления полумотовой схемой,

тогда получается контроллером можно управлять напряжением посредством ШИМ, ограничение и защита по току и управление

всеми режимами с помощью энкодера с кнопкой. Получается дешевле управление (отсутствуют ОУ управления и регулирующие

транзисторы) и проще в настройках. "...Я так думаю..."

Удачи.


Я не говорю панацеи - я предлагаю варианты

Share this post


Link to post
Share on other sites

если нагрузки нет, на выходе у ОУ с таким вот коэффициентом можно наблюдать 60 мВ Или это может глюк симуляции... Заметил единственное вот что, если резистор R24 на схеме начинать подбирать, то при таком вот номинале у меня это смещение пропадает на симуляции

1. Абсолютного нуля на выходе реального ОУ с однополярным питанием вы не получите. Для LM358 Output Voltage−Low Limit 20 mV

2. У реального ОУ есть такие параметры, как напряжение и ток смещения. У ширпотребовского LM358 они весьма велики. Input Offset Voltage 7 mV, что при усилении 100 может дать смещение выхода до 700 mV Ток смещения Input Bias Current 250 nA при разности входных сопротивлений в вашей схеме 25 ком даст по входу еще 6 mV напряжения. В вашем случае симулятор посчитал, что эти напряжения разнополярны и при R24=26 ком они взаимно компенсируют друг друга. Но балансировку ОУ подобным образом не делают, так как входные токи сильно зависят от температуры. Наоборот, сопротивления на входах ОУ стараются делать одинаковыми, чтобы компенсировать входной ток, а балансировку производят по балансировочным выводам, если они есть, или подают на вход ОУ внешнее компенсирующее напряжение. Если хотите точно мерить ток, то применяйте прецизионный ОУ.

Share this post


Link to post
Share on other sites
                     

Измеряем мощность в режиме реального времени с помощью ИС регистратора потребляемой мощности

Одной из важнейших функций обеспечения работы системы управления питанием является измерение среднего значения потребляемой мощности критичных участков цепи питания в режиме реального времени. Микросхемы регистраторов производства Maxim Integrated имеют встроенную функцию накопления измеренных значений мощности и предоставляют на выходе данные, пригодные для вычисления ее среднего значения. В статье рассматриваются различные примеры использования регистраторов для проведения критичных измерений мощности в режиме реального времени.

Подробнее

Этот момент теперь стал понятен! Не подскажите, а как в других схемах справляются с этой задачей? Я видел много схем, на том же LM358, измеряют ток, балансировочных выводов у данного ОУ нет, может где проглядел "внешнее компенсирующее напряжение" ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Да никак не справляются. Балансировать ОУ внешним напряжением при однополярном питании и фактически заземленном входе невозможно. Просто игнорируют погрешность. При полной шкале 5 вольт смещение 60 мВ это всего 1% Хотите высокой точности - ставьте что-то типа AD8551

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

  • Similar Content

    • By payalnik13
      Добрый день! Прошу вашей помощи.
      На просторах Интернета популярны схемы ЛБП до 35В. К сожалению, мне для разработки необходимо эмулировать свинцово-кислотные аккумуляторы от 48 до 96В, то есть на выходе ЛБП нужен диапазон от 35 до 120V. Желательна точная регулировка (до 0,01V), токи (при 100V около 100-300мА).
      Сделать или покупать? Рассмотрю оба варианта, однако хотелось бы уложиться примерно в  5к.
      У меня есть части от AC-DC инверторов 12/24  - 220, и line-int ИБП. Может быть на их основе что-то сделать?
      Питать желательно от сети, но имеются и аккумуляторы, если что.
      Габариты, вес и КПД - не важны, так как конструкция может быть стационарной.
    • By vladosis
      У многих есть потребность получить регулируемое напряжение в пределах 0,5-4,5 В с током в районе 20 А Компьютерный БП имеет канал 3,3 В с хорошим током. Есть идеи, как это реализовать ?
    • By Smile-Ura
      Здравствуйте! Подскажите пожалуйста где искать? 
      Вот по этой схеме собрал ЛБП, все элементы практически такие же, тран на 24 и все хорошо работает. 
      А вопрос вот в чем: собрал по этой же схеме практически такой же, только тороидный трансформатор на 32В. Поэтому выравнюющий резистор для стабилитрона(bzt30c30) поставил на 1,5КОм, два к переменному рез. оставил по 1КОм, а два других, которые после диодов на 560 Ом заменил, и переменный резистор  по току на 47КОм. Конечно дроселя нет( по тому как считаю что он там не нужен), конденсаторов и резистра на 8-10КОм тоже пока нет. Все почти хорошо работает: стабилизация, обе регулировки,  НО вот проблема - ПОД НАГРУЗКОЙ ГРЕЕТСЯ ТОЛЬКО ОДИН СИЛОВОЙ ТРАНЗИСТОР-первый(кт818гм в железном корпусе. Управляющие транзисторы B882), а второй совсем холодный. И при нагрузке в 4А он сильно горячий становится, долго не нагружаю, а второй совсем холодный. Соответственно он не задействован. Вот в этом и состоит мой вопрос: где искать, что менять? Хоть укажите направление! 
      Заранее благодарен
       
       

    • By E_C_C
      Продам с хранения Ампервольтметр Ц4311 прибор комбинированный лабораторный.
      Состояние отличное,я  пользовался им пару раз, как образцовым вольтметром, для проверки других тестеров.
      Пломбы целы, внутрь никто не лазил, батарейка осталась с времен СССР .
      К сожалению ,нет паспорта .
      Отдам за 7000р. плюс пересылка.
      Территориально г. Октябрьск  Самарской обл. Отправлю почтой , либо ТК , на выбор.
       


    • By Kusnetzov.K.
      Всем доброго дня.
      Попался мне вот такой источник питания.
      Как можно его переделать, чтоб он стал регулируемым по питанию?





  • Сообщения

    • Пока я вынес вопрос на обсуждение и практика конечно же будет. Просто есть Желание выслушать мнения. Сейчас хочу выяснить один момент. Когда перегорают ДРЛ, то что в основном там выходит из строя? Внутренняя колба или резистор отгорает или что-то ещё? Не хочу новые лампы на эксперименты пускать и если там внутренняя колба остаётся целой и рабочей, то поищу вышедшие из строя лампы. У меня на соседней улице есть контора, которая как раз утилизует опасные бытовые отходы - лампы, батарейки и прочее. Вот думаю, если внутренняя колба не выходит из строя, то пойду к ним и попрошу несколько ламп.  
    • Это где же такое нах...вертили
    • Можно отрицательным подпереть ...
    • Да, вспомнилось сало которое "вчера чхало". Тогда прикол был со статистикой: без конкретных анализов (которые и в райцентре не делали) такие диагнозы не поставишь, но по приказу свыше "под одну гребенку".....в сельской местности всем ОРВИ в больничном писали, а панику сеяли как будто "свинячий". да и сейчас вроде как не так просто, и не дешево определить именно этот вирус. "Чего только не придумают чтоб денег отмыть"(с) Ну да, это мем. Лет наверное 7-10 назад передознутым китайскими спайсами чаще всего писали: "сердечная недостаточность", иногда "цирроз" (может в других регионах ещё чего)"передозировка" практически никогда не пишут, иначе пришлось бы признать проблему промышленного масштаба, да и вообще "криминальные" диагнозы никому не нужны.
    • Зачем 2 дроселя, по 2 электролита на входе и выходе? Надо было собирать по даташит.
    • нет, не слышал, а вот про КАТОК КРАБА - знают многие .... некоторые "раскатаны" в ноль ....
×
×
  • Create New...