Kompenseerivate pingestabilisaatorite tavaline puudus on nende madal efektiivsus, mis on tingitud juhtelemendi transistoride kadudest, mis lisaks nõuab võimsaid jahutusradiaatoreid, mis on mõõtmetelt ja kaalult oluliselt suuremad kui stabilisaatorid ise. Täiustatud tehniliseks lahenduseks on impulsspinge stabilisaatorid (VST), milles juhtelementide transistorid töötavad võtmerežiimis. Kõrgsagedustransistoride kasutamisel lahendatakse selliste stabilisaatorite tõhususe ja kaalu-mõõtmete omaduste probleem üsna radikaalselt.
Peamist ISN-ahelat on kolm: tõmbetüüpi jada-ISN (joonis 12.15), võimendustüüpi paralleelne ISN (joonis 12.16) ja paralleelne inverteeriv tüüp (joonis 12.17). Kõik kolm vooluahelat sisaldavad salvestusdrossel L, juhtelement 1, blokeerimisdiood VD, juhtelemendid 2, 3 ja filtri kondensaator C.
Alandava lülitusseeria regulaator on valmistatud vastavalt joonisel fig. 12.15, milles juhtelement 1 ja induktiivpool L on ühendatud koormusega Rn järjestikku. RE-na kasutatakse lülitusrežiimis töötavat transistorit. Kui transistor on avatud ajaks T„, kantakse energia sisend-alalisvooluallikast Ui (või väljundpingega Uo alaldist) koormusele üle induktiivpooli L, milles energia salvestatakse. Kui transistor on suletud ajaks Tp, kantakse induktiivpoolisse kogunenud energia dioodi VD kaudu koormusele. Lülitusperiood (teisendus) võrdub T=Ti+Tn. Lülitus- (teisendus-) sagedus F=1/T. Transistori avatud oleku kestuse, mille juures tekib Ti kestusega pingeimpulss, kestuse suhet lülitusperioodi T nimetatakse töötsükliks K3=Ti/T.
Seega muundab (moduleerib) regulaatorelement 1 impulssstabilisaatoris sisendalalispinge Ui kindla kestuse ja sagedusega järjestikusteks impulsside jadaks ning silumisfiltriks, mis koosneb dioodist VD, induktiivpoolist L ja kondensaatorist C. demoduleerib need alalispingeks Uo. Kui väljundpinge Uo või koormusvool Rn muutub impulssstabilisaatoris, kasutades tagasisideahelat, mis koosneb mõõteelemendist 3 ja juhtahelast 2, muutub impulsi kestus nii, et väljundpinge Uo jääb muutumatuks (teatud täpsusega).
Impulsstöörežiim võimaldab oluliselt vähendada kadusid juhtelemendis ja seeläbi suurendada toiteallika efektiivsust, vähendada selle kaalu ja mõõtmeid. See on impulssistabilisaatorite peamine eelis pideva kompensatsiooni stabilisaatorite ees.
Impulss-paralleelstabilisaator (võimendustüüp) valmistatakse vastavalt joonisel fig. 12.16, milles juhtelement 1 on ühendatud paralleelselt koormusega Rn. Kui juhttransistor on avatud, voolab toiteallika Ui vool läbi induktiivpooli L, salvestades selles energiat. Diood VD on suletud olekus ja seetõttu ei lase kondensaatoril C tühjeneda läbi avatud juhttransistori. Koormuse vool sellel ajaperioodil tuleb ainult kondensaatorist C. Juhttransistori sulgumise hetkel liidetakse induktiivpooli L iseinduktsiooni emf sisendpingega ja induktiivpooli energia kantakse üle induktiivpoolile. koormus ja väljundpinge on suurem kui sisend toitepinge Ui. Erinevalt joonisel fig. 12.15 siin ei ole induktiivpool filterelement ja väljundpinge muutub sisendpingest suuremaks summa võrra, mille määrab induktiivpooli L induktiivsus ja juhttransistori lahtiolekuaeg (või juhtimpulsside töötsükkel).
Stabilisaatori juhtimisahel joonisel fig. 12.16 on konstrueeritud nii, et näiteks sisendtoitepinge Ui suurenemisel väheneb juhttransistori avatud oleku kestus sedavõrd, et väljundpinge Uo jääb muutumatuks.
Impulssiga paralleelne inverteeriv stabilisaator on valmistatud vastavalt joonisel fig. 12.17. Erinevalt joonisel fig. 12.16 siin on induktiivpool L ühendatud paralleelselt koormusega Rn ja juhtelement 1 on sellega järjestikku ühendatud. Blokeerimisdiood eraldab filtrikondensaatori C ja koormuse Rn alalisvoolu juhtelemendist. Stabilisaatoril on omadus muuta (inverteerida) väljundpinge Uo polaarsust sisendtoitepinge polaarsuse suhtes.
Impulsi stabilisaatorid, olenevalt juhttransistori juhtimismeetodist, võivad olla valmistatud impulsi laiuse modulatsiooniga (PWM), impulsi sagedusmodulatsiooniga (PFM) või relee juhtimisega. PWM-stabilisaatorites muutub impulsi kestus Ti töö ajal, kuid lülitussagedus jääb muutumatuks; PFM stabilisaatorites lülitussagedus muutub, kuid impulsi kestus Ti jääb konstantseks; Relee stabilisaatorites muutub pinge reguleerimise protsessis nii impulsside kestus kui ka nende kordussagedus.
Praktikas enim kasutatav on järjestikune ISN (joonis 12.15), milles salvestusdrossel on ühtlasi ka siluva LC-filtri elemendiks. Stabilisaatorites joonisel fig. 12.16 ja 12.17 ei osale induktiivpool L väljundpinge pulsatsiooni silumisel. Nendes skeemides saavutatakse pulsatsiooni silumine ainult kondensaatori C mahtuvuse suurendamisega, mis toob kaasa filtri ja seadme kui terviku massi ja mõõtmete suurenemise.
Stabilisaatori jaoks määratud staatiline juhtimiskarakteristikud joonisel fig. 12,15 valemi Uo/Ui=Kз (1 - Kg) järgi on sirgjoon, mille kalle sõltub (arvestamata kadusid juhttransistoris ja dioodis) induktiivpooli aktiivtakistuste suhtest. koormus Kg=Rd/Rn. Koormuspinge Uo määratakse juhtimpulsside suhtelise kestusega (konstandil Ui) ja see ei saa olla suurem toitepingest ning selle karakteristiku lineaarsus vastab ISN-i stabiilse töötingimustele.
Vaatleme ISN-i põhielemente joonisel fig. 12.15. Alustame põhiplokist, mille skeem on näidatud joonisel fig. 12.18.
Plokk sisaldab toitesektsiooni ja transistori VT1 reguleerivat elementi, mida juhitakse transistori VT2 lülitiga (diood VD2 kaitseb baasi ristmikku VT2 suure negatiivse sisendjuhtsignaaliga). Takisti R1 takistus valitakse transistori VT1 suletud oleku tagamise tingimusest (100...900 oomi) ja R2 - ligikaudu tingimusest kbUi=R2 Ikmax kus k=l,5...2 on küllastuse ohutustegur; b, Ikmax - transistori VT1 voolu võimendustegur ja maksimaalne impulsskollektori vool. Takisti R3 takistus valitakse sarnaselt, kuid arvutustes asendatakse Ui funktsioonigeneraatori juhtimpulsi amplituudiga. Pange tähele, et RE-transistoride arvu valimisel saate juhinduda joonisel fig. 12.12.
Algandmed ahela parameetrite valimiseks joonisel fig. 12.18 on:
pinge Ui ja selle muutumise piirid; allika Ui sisetakistus Ri; stabilisaatori Uo nimiväljundpinge ja selle reguleerimise lubatud piirid; maksimaalsed Inmax ja minimaalsed Imin koormusvoolud, stabilisaatori väljundpinge lubatud pulsatsiooniamplituud; stabilisatsioonikoefitsient Kn ja sisetakistus Ro; pinge maksimaalne temperatuurihälve Uo jne. Parameetrite valimise protseduur on järgmine:
1. Valige teisendussagedus F (kuni 100 kHz, mudeli puhul - kilohertsi ühikud) ja võtke ligikaudu kasutegur = 0,85...0,95.
2. Määrake filtri sisendi pingeimpulsi suhtelise kestuse (tööteguri) minimaalsed ja maksimaalsed väärtused:
3. Induktiivpooli voolude pidevusrežiimi säilitamise tingimusest määrame selle
minimaalne induktiivsus
4. Arvutage pulsatsioonipinge U„ väärtusest korrutis LC
kust leiame siis kondensaatori C mahtuvuse.
LC-toode ei määra mitte ainult pulsatsiooni taset, vaid ka väljundpinge siirdeid pärast stabilisaatori sisselülitamist.
Joonisel fig. Joonisel 12.19 on näidatud joonisel fig. 12.18 järgmiste andmetega: F=1 kHz, K=0.5, Rn=100 oomi, L=200 mH, C=100 µF (joonis 12.19, a) ja C=1 µF (joonis 12.19, b) . Nagu joonistelt näha, on LC-produkti suhteliselt suure väärtuse korral uuritava ahela siirdereaktsioon võnkuv, mis põhjustab väljundpinge hüppeid, mis võivad olla tarbijale (koormusele) ohtlikud.
Jätkame ISN-i järgmise funktsionaalse üksuse - juhtimisahela ja mõõteelemendi - kaalumisega. Sel juhul on soovitatav arvestada ISN-is kasutatavate modulaatorite omadustega.
PWM-iga lülitusstabilisaatoritel on võrreldes kahte teist tüüpi stabilisaatoritega järgmised eelised:
Kõrge kasutegur ja optimaalne teisendussagedus on tagatud sõltumata primaarjõuallika pingest ja koormusvoolust; pulsatsioonisagedus koormuse juures on konstantne, mis on oluline paljude elektritarbijate jaoks;
Realiseeritakse piiramatu arvu ISN-ide teisendussageduste samaaegse sünkroniseerimise võimalus, mis välistab sageduslöökide ohu, kui mitme ISN-i toiteallikaks on ühine primaarne alalisvooluallikas. Lisaks, kui ISN töötab reguleerimata muunduril (näiteks võimsusvõimendil), on võimalik mõlema seadme sagedusi sünkroniseerida.
PWM-iga ISN-i miinuseks võrreldes releetüüpi stabilisaatoriga on keerulisem juhtimisahel, mis sisaldab tavaliselt täiendavat peaostsillaatorit.
Kuigi PFM-iga impulssstabilisaatoritel ei ole teiste ISN-tüüpide ees olulisi eeliseid, on neil järgmised puudused:
О sagedusregulaatorite rakendamise keerukus laias vahemikus, eriti suurte muutuste korral toitepinges ja koormusvoolus;
PWM-juhtimissüsteemi ülalnimetatud eeliseid ei ole võimalik realiseerida.
Viimane puudus kehtib ka relee (või kahepositsiooniliste) ISN-ide kohta, mida iseloomustab samuti suhteliselt suur pinge pulsatsioon koormusel (PWM-i või PWM-iga stabilisaatorites saab väljundpinge pulsatsiooni põhimõtteliselt nullini viia, mis on relee stabilisaatorites võimatu saavutada).
Üldjuhul sisaldab plokk 3 (joon. 12.20) pingejagurit, tugipingeallikat ION, võrdluselementi ja mittesobivusvõimendit. Need elemendid täidavad samu funktsioone nagu kompenseerivates stabilisaatorites. PWM-iga ISN-i jaoks on nendele seadmetele lisatud sünkroniseeriv pingemoodustaja (peaostsillaator) ja läviseade, mille abil genereeritakse kestusega moduleeritud impulsse. Juhtimpulsi kestust muudetakse selle esi- või tagaserva moduleerides.
Kui esiserv on moduleeritud, suureneb lineaarselt muutuv sünkroniseerimispinge igas perioodis ja kui tagumine serv moduleerub, väheneb juhtpinge igal perioodil. Servade moduleerimisel tõuseb ja langeb sünkroniseerimispinge igal perioodil. Seda tüüpi modulatsioon, võrreldes ühesuunalise modulatsiooniga, võimaldab rakendada kiiremaid ISN-e, kuna sel juhul mõjutab juhtpinge hetkväärtus servade moodustumist.
Juhtahela ülekandetegur, mis määrab suhte silumisfiltri sisendis impulsside suhtelise kestuse muutuste ja koormuspinge vahel (PWM jaoks), on võrdne
pingejaguri ja veavõimendi võimendussuhted vastavalt; Uy on sünkroniseerimispinge amplituud.
ISN-i täielik vooluring koos PWM-elementidega on näidatud joonisel fig. 12.20. Pingejagur on valmistatud takistitel R3, R4, etalonpinge allikas on takistil R5 ja zeneri dioodil VD2, veasignaali võimendi on OU1 peal, läviseade on OU2 peal. Kuna mõlemad op-võimendid saavad toite unipolaarsest allikast, on VT2 võtmefaasi tasemete ühtimiseks emitteri vooluringis parameetriline stabilisaator (VD3, R8). Masterina kasutati kolmnurkimpulssrežiimis funktsionaalset generaatorit; Esiserval moduleerimisel valitakse töötsükkel maksimaalseks (99%), langeval serval moduleerimisel - minimaalseks (0,1%), mõlemal serval moduleerimisel - 50%. Joonisel fig. Joonisel 12.21 on näidatud juhtimpulsside genereerimise protsessi modelleerimise tulemus modulatsiooni ajal piki esiserva.
Joonisel fig. 12.21 saadi tulemused Rn = 100 Ohm ja Ui = 20 V juures. Nagu näha jooniselt fig. 12.21, kohe pärast toiteallika sisselülitamist moodustuvad maksimaalse kestusega juhtimpulsid, seejärel tekib väljundpinge Uo positiivse hüppe tõttu pikk paus, seejärel algab sundrežiim uuesti Uo negatiivse hüppe tõttu. Juhtimpulsi moodustumise püsiseisundi režiim toimub pärast mitut põhiostsillaatori juhtsignaali perioodi.
Testiülesanded
1. Joonisel fig. 12.18 saada sõltuvus Uo=f(K,) juures F=1 kHz, Uy=3 V (kontrolli ristkülikukujuliste impulsside unipolaarsus tagatakse funktsionaalgeneraatoril konstantse komponendi Offset=3 V seadmisega, töötsükkel K seatakse valides töötsükli parameetri), Ui= 30 V, Rn=100 oomi, L=100 mH, C=100 µF.
2. Joonisel fig. 12.18, uurige siirdeprotsesside kuju sõltuvust aktiivkaotakistusest Rd, sealhulgas induktiivpooliga järjestikust takistust 0,1... 10 oomi.
3. Uurige ISN-i vastavalt joonisel fig. 12.20 langeva serva moduleerimisel üheaegselt mööda esi- ja langevaid servi ning võrrelda tulemusi seadmete püsiseisundi saavutamise aja kohta.
4. Iga püsiseisundis juhtsignaalide genereerimise meetodi puhul saada juhtsignaalide genereerimise perioodi sõltuvus koormustakistusest Rn vahemikus 10...1000 oomi ja sisendpingest Ui vahemikus 15.... .40 V.
Tasemevahetusahelate kasutamine võimaldab PWM-kontrolleril juhtida tema enda toitepingest kõrgemat pinget.
Kõige sagedamini kasutatav lülitusregulaator on buck pingemuundur, mis muundab tõhusalt kõrge pinge madalpingeks. Joonisel fig. Joonisel 1 on kujutatud tüüpiline buck-muunduri lülitus, milles N-kanaliga MOSFET-i Q 1 pais vajab ujuvat juhtpinget. Ujuvtaseme signaalipuhver on osa PWM (impulsi laiuse modulatsiooni) kontrolleri IC-st. Transistor Q 1 võib olenevalt kontrolleri tootmisomadustest olla kas N- või P-kanaliga. Igal juhul ei tohi IC-toitepinge olla sisendpingest madalam, mis seab selle ahela sisendpinge väärtusele tõsiseid piiranguid.
Joonisel fig. 2 kasutab lihtsat taseme nihutamise etappi, mis võimaldab madalpinge kontrolleri kiibi abil juhtida buck-muunduri läbipääsutransistorit. Kuna tasemenihke ahel isoleerib PWM IC kõrgepingeallikast, saab seda põhimõtet kasutades ehitada meelevaldselt suure sisendpingega muundureid.
Madalapoolsete draiveritega PWM IC saab juhtida N-kanaliga MOSFET-e, kuna neil on allika ja värava vahel positiivne ajami pinge. Joonisel fig. 2, P-kanaliga transistorit kasutatakse kõrge külje MOSFET-transistorina; ja selle jaoks peab juhtpinge allika ja paisu vahel olema negatiivne. Seetõttu tuleks PWM-kontrolleri väljundsignaal ümber pöörata. Täiendavate MOSFETide Q 2 ja Q 3 lüliti konfiguratsioon töötab igat tüüpi läbipääsutransistoridega, kuigi kasutada saab ka inverteerivat draiverit.
Kondensaator C 2 teostab taseme nihke. Selle väärtus peab olema piisavalt suur, et hoida laengut konversioonisagedusel, kuid piisavalt väike, et selle pinge järgiks sisendpinge muutusi. Takisti R 1 ja P-kanaliga MOSFET transistori Q 3 kaudu laetakse kondensaator C 2 pingele
V C = V IN -V CC,
kus V C on pinge C 2 juures, V IN on sisendpinge ja V CC on komplementaarpaari Q 2 ja Q 3 ning PWM IC toitepinge. Toitepinge peab olema väiksem kui zeneri dioodi D2 stabiliseerimispinge. Vastasel juhul on neil hetkedel, mil transistor Q 2 on zeneri dioodi D 2 ja kondensaatori C 2 kaudu avatud olekus, mis viib vooluahela efektiivsuse vähenemiseni. Zeneri diood D 2 piirab C 2 pinget ülaltoodud valemist saadud väärtusega. Kui transistor Q 3 on sisse lülitatud, muutub zeneri diood D 2 ettepoole, kui pinge üritab tõusta. Pinge transistori Q 1 allika ja paisu vahel selles ahelas on 0 V, kui transistor Q 3 on sisse lülitatud, ja -V CC, kui transistor Q 2 on sisse lülitatud.
Takisti R 1 tagab transistori Q 1 paisu allika mahtuvuse tühjenemise, võimaldades transistoril Q 1 välja lülitada, kui puhverastme väljundis on kõrge väljundpinge. Zeneri diood D 2 piirab transistori Q 1 allika ja paisu vahelist pinget 12 V-ni, sõltumata stabilisaatori sisendpingest. Kondensaator C 2 tasandab transistori Q 1 paisu pinge pulsatsiooni, nii et paisu juhtimisahela parameetrid on samad, mis täiendava lüliti ahela enda parameetrid. Seetõttu ei sea taseme nihutaja kasutatavale MOSFET-transistorile mingeid piiranguid.
Joonisel fig. Joonisel 3 on kujutatud astmelise pingemuunduri praktilist vooluringi, mis kasutab läbipääsutransistori juhtimise põhimõtet. Konverteri sisendpinge võib olla vahemikus 18 V kuni 45 V, väljundpingega 12 V ja maksimaalse koormusvooluga 1,5 A. Konverteris kasutatakse National Semiconductori edasi- ja tagasilöögi PWM kontrolleri kiipi LM5020-1 .
Vaadeldaval vooluringil on kõik samad komponendid, mis eelmistel ahelatel, kuid lisanduvad veel mõned funktsioonid, näiteks: sisendpinge filtreerimine kondensaatoriga C 9; sisendpinge liigpingete piiramine takistitega R 2 ja R 7; pehme käivitamise tagamine kondensaatori C 3 abil; võimalus reguleerida teisendussagedust takistiga R3 (sagedusel 500 kHz on selle väärtus 12,7 kΩ); tagasiside kompenseerimine kondensaatoritega C 7, C 8 ja takistiga R 6; ja väljundpinge väärtuse reguleerimine takistitega R 9 ja R 10.
LM5020-1 kiip on loodud töötama voolu juhtimisrežiimis, kuid selles vooluringis töötab see pinge juhtimisrežiimis. Ramppinge generaatori jaoks kasutatakse sisemist tugivooluallikat tippväärtusega 50 A, mis kompenseerib voolusignaali mittelineaarsust. See vool, mis voolab läbi 5,11 kΩ takisti R 4 ja sisemise 2 kΩ takisti, genereerib saehamba signaali, mille pinge on tipust tipuni (50 ´A × 2 kΩ+5,11 kΩ) ≈300 mV CS-is. väljund (tihvt 8). COMP-viigul (kontakt 3) võrreldakse seda rambisignaali COMP-viigu vea väljundpingega, mille tulemuseks on vajaliku impulsilaiusega signaal transistori Q 1 juhtimiseks.
Joonisel fig. Joonisel 4 on näidatud vaadeldava vooluahela pingediagrammid. Ostsilloskoobi 1. kanal (ülemine graafik) näitab LM5020-1 kiibi genereeritud juhtsignaali. Kanal 2 (keskmine graafik) näitab vastavat pinget push-pull puhverastme väljundis. Kanal 3 (alumine graafik) transistori Q 1 paisu ja allika vahele rakendatud push-pull etapi tasemenihke väljundpinge. Transistori Q 1 allika äravoolu pinge tippväärtus on võrdne sisendpingega ja selle amplituud on 8 V kõrgem kui LM5020-1 mikroskeemi tekitatud juhtsignaali väärtus. Kõik signaalid on puhtad ning neil on kiire tõus ja langus. Selle vooluahela efektiivsus on vastavalt 86% ja 83% sisendpingetel 18 V ja 45 V.
Teie tähelepanu on esitatud NE 555 taimeri (KR1006VI1 kodumaine analoog) baasil kokku pandud vooluahel.
Riis. 1 PWM pinge stabilisaatori ahel
Stabilisaatori skemaatiline diagramm on näidatud joonisel Joonis 1. Generaator DA1-l ( NE 555), mis sarnaneb punktis kirjeldatule, töötab faasi-impulsi põhimõttel, sest Impulsi laius jääb muutumatuks ja võrdub sadade mikrosekunditega ning muutub ainult kahe impulsi vaheline kaugus (faas). Mikroskeemi väikese voolutarbimise tõttu (5...10 mA) suurendasin R4 takistust ligi 5 korda, mis tegi selle soojusrežiimi lihtsamaks. VT2, VT1 võtmeetapp on monteeritud vastavalt ahelale "ühine emitter - ühine kollektor", mis minimeeris VT1 pingelanguse. Võimsusvõimendi kasutab ainult 2 transistorit, sest mikrolülituse suur väljundvool (vastavalt 200 mA) võimaldab otse juhtida võimsaid transistore ilma emitteri järgijata. Takisti R5 on vaja välistada läbi voolu läbi emitteri baasi üleminekud VT1 ja kollektor-
Joonis 2
emitter VT2, mis avatud transistoride jaoks on ühendatud kahe dioodina. Selle ahela suhteliselt väikese kiiruse tõttu oli vaja generaatori sagedust alandada (suurendada C1 mahtuvust). Sisendpinge peaks olema maksimaalne võimalik, kuid mitte üle 40...50 V. Takisti R8 takistuse saab arvutada valemiga
Seega, kui sisendpinge on 40 V ja väljundis peaks see kõikuma vahemikus 0...25 V, siis on takistus R8 ligikaudu 6 kOhm. Stabilisaatorite lülitamise kõige olulisem puudus võrreldes lineaarsetega on see, et impulsi töörežiimi tõttu on väljundis kõrge pulsatsioonikoefitsient (“vile”), mida on väga raske kõrvaldada. Soovitatav on lisada teine samalaadne filter järjestikku filtriga L1-C3.
Selle vooluahela kõige olulisem eelis on selle kõrge efektiivsus ja kuni 200 mA koormusvoolu korral pole VT1 radiaatorit vaja. Stabilisaatori trükkplaadi joonis on näidatud Joonis 2. Plaat kinnitatakse radiaatori külge, kasutades sellele joodetud transistori VT1, kuid selle saab kinnitada šassii külge transistorist eraldi. Ühendusjuhtmete pikkus ei tohiks sel juhul ületada 10...15 cm Takisti R7
Imporditud, muutuv; selle asemel võite kasutada trimmerit või muutujat, mis asub väljaspool tahvlit. Juhtmete pikkus pole sel juhul kriitiline. Drossel L1 on keritud 10...15 mm välisläbimõõduga rõngale traadiga d=0,6...0,8 mm kuni täitumiseni, lisafiltri drossel keritakse sama juhtmega trafost pärit mähisele, pöörete arv peaks olema maksimaalne. Transistor VT2 - mis tahes keskmine võimsus (KT602, KT817B...G).
Kondensaator C1 on parem kui kile (madala lekkega). Soovitav on L1 gaasiklapp parafiiniga täita, sest see vilistab päris kõvasti.
A. KOLDUNOV
Viimase 10-20 aasta jooksul on olmeelektroonika hulk mitmekordselt kasvanud. Ilmunud on tohutult erinevaid elektroonikakomponente ja valmismooduleid. Suurenenud on ka võimsusnõuded; paljud nõuavad stabiliseeritud pinget või stabiilset voolu.
Juhti kasutatakse kõige sagedamini LED-ide ja autoakude laadimise voolu stabilisaatorina. Selline allikas on nüüd olemas igas LED-prožektoris, lambis või valgustis. Vaatleme kõiki stabiliseerimisvõimalusi, alates vanadest ja lihtsatest kuni kõige tõhusamate ja kaasaegsemateni. Neid nimetatakse ka led draiveriteks.
Impulss reguleeritav DC
15 aastat tagasi, esimesel kursusel, tegin elektroonikaseadmete aines “Toiteallikad” teste. Sellest ajast kuni tänapäevani on LM317 mikroskeem ja selle analoogid, mis kuuluvad lineaarsete stabilisaatorite klassi, endiselt kõige populaarsemad ja populaarsemad.
Praegu on pinge- ja voolustabilisaatoreid mitut tüüpi:
Impulss-PWM-kontrolleril on omadused tavaliselt 3 kuni 7 amprit. Tegelikkuses sõltub see jahutussüsteemist ja tõhususest konkreetses režiimis. Madala sisendpinge suurendamine suurendab väljundit. Seda valikut kasutatakse väikese voltide arvuga toiteallikate jaoks. Näiteks autos, kui 12V-st on vaja teha 19V või 45V. Langetavaga on lihtsam, kõrge alandatakse soovitud tasemele.
Kõigi LED-ide toiteallikate kohta lugege artiklist “12 ja 220 V”. Ühendusskeeme kirjeldatakse eraldi, alates kõige lihtsamatest 20 rubla eest kuni hea funktsionaalsusega täisväärtuslike üksusteni.
Funktsionaalsuse järgi jagunevad need spetsialiseeritud ja universaalseteks. Universaalsetel moodulitel on tavaliselt 2 muutuvat takistust Volti ja Ampere väljundi reguleerimiseks. Spetsialistidel pole enamasti ehituselemente ja väljundväärtused on fikseeritud. Spetsialistide hulgas on levinud LED-ide voolu stabilisaatorid, vooluahela skeemid on Internetis saadaval suurtes kogustes.
2596 Lm
LM2596 on muutunud populaarseks impulsside seas, kuid tänapäevaste standardite järgi on sellel madal efektiivsus. Kui rohkem kui 1 ampri, siis on vaja radiaatorit. Väike nimekiri sarnastest:
Lisan moodsa Hiina sortimendi, mis on heade omadustega, kuid palju vähem levinud. Aliexpressis aitab otsimine märgistamise järgi. Nimekirja koostavad veebipoed:
Sobib ka Hiina päevasõidutuledele DRL. Tänu madalale hinnale on LED-id ühendatud takisti kaudu auto aku või auto võrku. Kuid pinge hüppab impulssidena kuni 30 volti. Madala kvaliteediga LED-id ei talu selliseid pingeid ja hakkavad surema. Tõenäoliselt olete näinud vilkuvaid DRL-e või sõidutulesid, kus mõned LED-id ei tööta.
Nende elementide abil oma kätega vooluringi kokkupanek on lihtne. Need on peamiselt pinge stabilisaatorid, mis lülitatakse sisse voolu stabiliseerimise režiimis.
Ärge ajage segamini kogu ploki maksimaalset pinget ja PWM-kontrolleri maksimaalset pinget. Madalpinge 20V kondensaatoreid saab plokile paigaldada, kui impulssmikroskeemil on sisend kuni 35V.
Lihtsaim viis LED-ide voolu stabilisaatori valmistamiseks oma kätega on LM317 kasutamine; peate lihtsalt arvutama LED-i takisti veebikalkulaatori abil. Toitu saab kasutada käepärast, näiteks:
Sellise muunduri eelised on madal hind, lihtne osta, minimaalsed osad, kõrge töökindlus. Kui praegune stabilisaatori ahel on keerulisem, muutub selle oma kätega kokkupanek irratsionaalseks. Kui te pole raadioamatöör, siis impulssvoolu stabilisaatorit on lihtsam ja kiirem osta. Tulevikus saab seda vajalike parameetritega muuta. Lisateavet leiate jaotisest "Valmis moodulid".
Kui olete huvitatud 220 V LED-i draiverist, siis on parem see tellida või osta. Nende tootmine on keskmise keerukusega, kuid seadistamine võtab rohkem aega ja nõuab seadistamiskogemust.
220 LED-draiveri saab eemaldada vigastelt LED-lampidelt, valgustitelt ja prožektoritelt, millel on vigane LED-ahel. Lisaks saab peaaegu iga olemasolevat draiverit muuta. Selleks uurige välja PWM-kontrolleri mudel, millele muundur on kokku pandud. Tavaliselt määratakse väljundparameetrid takisti või mitme abil. Andmelehte kasutades vaadake, milline peaks olema takistus, et saada vajalikke ampreid.
Kui paigaldate arvutatud väärtusega reguleeritava takisti, on väljundi amprite arv reguleeritav. Lihtsalt ärge ületage näidatud nimivõimsust.
Odavate, kuid kvaliteetsete moodulite otsimiseks pean sageli Aliexpressi sortimenti vaatama. Kulude erinevus võib olla 2-3 korda, aeg kulub miinimumhinna otsimisele. Aga tänu sellele tellin testimiseks 2-3 tükki. Ostan arvustuste ja konsultatsioonide saamiseks tootjatega, kes ostavad komponente Hiinast.
2016. aasta juunis oli optimaalne valik XL4015 baasil universaalne moodul, mille hind oli 110 rubla koos tasuta kohaletoimetamisega. Selle omadused sobivad suure võimsusega kuni 100 W LED-ide ühendamiseks.
Ahel juhirežiimis.
Standardversioonis on XL4015 korpus joodetud tahvli külge, mis toimib jahutusradiaatorina. Jahutuse parandamiseks peate XL4015 korpusele paigaldama radiaatori. Enamik inimesi paneb selle peal, kuid sellise paigalduse efektiivsus on madal. Parem on paigaldada jahutussüsteem plaadi põhja, mikroskeemi jootekoha vastas. Ideaalis on parem see lahti joota ja termopasta abil täisväärtuslikule radiaatorile asetada. Jalad tuleb suure tõenäosusega juhtmetega pikendada. Kui kontroller vajab nii tõsist jahutust, siis vajab seda ka Schottky diood. See tuleb asetada ka radiaatorile. See modifikatsioon suurendab oluliselt kogu vooluringi töökindlust.
Üldiselt ei ole moodulitel kaitset vale toiteallika eest. See keelab need koheselt, olge ettevaatlik.
Rakendus (rullimine) ei nõua isegi mingeid oskusi ega teadmisi elektroonikast. Väliste elementide arv ahelates on minimaalne, seega on see kõigile taskukohane valik. Selle hind on väga madal, selle võimalusi ja rakendusi on korduvalt testitud ja kontrollitud. Ainult see nõuab head jahutust, see on selle peamine puudus. Ainus, mille suhtes peaksite olema ettevaatlik, on madala kvaliteediga Hiina LM317 mikroskeemid, millel on halvemad parameetrid.
Väljundis liigse müra puudumise tõttu kasutati kvaliteetsete Hi-Fi ja Hi-End DAC-ide toiteks lineaarse stabiliseerimise mikroskeeme. DAC-ide puhul mängib voolu puhtus suurt rolli, nii et mõned kasutavad selleks akusid.
LM317 maksimaalne võimsus on 1,5 amprit. Amperite arvu suurendamiseks saate ahelasse lisada väljatransistori või tavalise. Väljundil on võimalik saada kuni 10A, mille määrab madala takistusega takistus. Sellel diagrammil võtab põhikoormuse transistor KT825.
Teine võimalus on paigaldada suuremale jahutussüsteemile kõrgemate tehniliste omadustega analoog.
20-aastase kogemusega raadioamatöörina olen rahul müüdavate valmisplokkide ja moodulite valikuga. Nüüd saate valmisplokkidest kokku panna mis tahes seadme minimaalse ajaga.
Hakkasin Hiina toodete vastu usaldust kaotama pärast seda, kui nägin filmis "Tank Biathlon", kuidas parima Hiina tanki ratas maha kukkus.
Hiina veebipoodidest on saanud liidrid toiteallikate, alalis-alalisvoolumuundurite ja draiverite valikus. Neil on tasuta müügiks saadaval peaaegu kõik moodulid, põhjalikumalt otsides võib leida ka väga spetsiifilisi mooduleid. Näiteks 10 000 tuhande rubla eest saate kokku panna 100 000 rubla väärtuses spektromeetri. Kus 90% hinnast on kaubamärgi juurdehindlus ja veidi muudetud Hiina tarkvara.
Hind algab 35 rublast. alalis-alalisvoolu pingemuunduri jaoks on draiver kallim ja sellel on ühe trimmitakisti asemel kaks või kolm.
Mitmekülgsemaks kasutamiseks on parem reguleeritav draiver. Peamine erinevus on muutuva takisti paigaldamine vooluahelasse, mis määrab väljundampreid. Neid omadusi saab näidata tüüpilistel ühendusskeemidel mikroskeemi spetsifikatsioonides, andmelehel, andmelehel.
Selliste draiverite nõrgad kohad on induktiivpooli ja Schottky dioodi kuumutamine. Olenevalt PWM-kontrolleri mudelist taluvad nad 1A kuni 3A ilma kiibi lisajahutuseta. Kui üle 3A, on vaja PWM-i ja võimsa Schottky dioodi jahutamist. Drossel keritakse jämedama traadiga tagasi või asendatakse sobivaga.
Kasutegur sõltub töörežiimist ning sisendi ja väljundi pinge erinevusest. Mida suurem on efektiivsus, seda madalam on stabilisaatori kuumutamine.
Kulud on väga madalad, arvestades, et kohaletoimetamine on hinna sees. Varem arvasin, et 30-50 rubla maksva toote tõttu ei hakka hiinlased isegi määrima, väikese sissetuleku jaoks on see palju tööd. Kuid nagu praktika on näidanud, eksisin. Nad pakivad kõik odavad lollused kokku ja saadavad välja. See jõuab kohale 98% juhtudest ja olen Aliexpressist ostnud rohkem kui 7 aastat ja suurte summade eest, tõenäoliselt juba umbes 1 miljon rubla.
Seetõttu annan ette tellimuse, tavaliselt 2-3 samanimelist tk. Ma müün seda, mida ma ei vaja, kohalikus foorumis või Avitos, kõik müüakse nagu soojad saiad.
Impulsi laiuse modelleerimise (PWM) põhimõte on tuntud juba pikka aega, kuid seda hakati erinevates ahelates kasutama suhteliselt hiljuti. See on võtmepunkt paljude erinevates valdkondades kasutatavate seadmete töös: erineva võimsusega katkematu toiteallikad, sagedusmuundurid, pinge-, voolu- või kiiruse reguleerimise süsteemid, laboratoorsed sagedusmuundurid jne. See on end suurepäraselt tõestanud autotööstuses ja tootmises nii teenindus- kui ka võimsate elektrimootorite töö juhtimise elemendina. PWM-regulaator on end tõestanud erinevates vooluahelates töötades.
Vaatame mõnda praktilist näidet, mis näitavad, kuidas saate reguleerida elektrimootori pöörlemiskiirust elektrooniliste vooluahelate abil, mis sisaldavad PWM-kontrollerit. Oletame, et peate muutma oma auto küttesüsteemi elektrimootori kiirust. Üsna kasulik edasiminek, kas pole? Eriti väljaspool hooaega, kui soovite salongi temperatuuri sujuvalt reguleerida. Sellesse süsteemi paigaldatud alalisvoolumootor võimaldab teil kiirust muuta, kuid selle EMF-i on vaja mõjutada. Kaasaegsete elektrooniliste elementide abil saab seda ülesannet hõlpsasti täita. Selleks lülitatakse mootoris sisse võimas väljatransistor. Seda juhib, nagu arvata võis, PWM, mille abil saate elektrimootori kiirust laias vahemikus muuta.
Kuidas PWM-regulaator ahelates töötab?Sellisel juhul kasutatakse veidi teist juhtimisskeemi, kuid tööpõhimõte jääb samaks. Näitena võime vaadelda sagedusmuunduri tööd. Selliseid seadmeid kasutatakse tootmises laialdaselt mootorite kiiruse reguleerimiseks. Alustuseks alaldatakse kolmefaasiline pinge Larionovi silla abil ja tasandatakse osaliselt. Ja alles pärast seda juhitakse see võimsale bipolaarsele koostule või väljatransistoridel põhinevale moodulile. Seda juhib mikrokontrolleril põhinev seade. See genereerib juhtimpulsse, nende laiust ja sagedust, mis on vajalikud elektrimootori teatud kiiruse genereerimiseks.
Kahjuks kogevad PWM-kontrollerit kasutavates ahelates lisaks headele jõudlusomadustele toiteahelas tavaliselt ka tugevat müra. See on tingitud induktiivsuse olemasolust elektrimootorite mähistes ja liinis endas. Nad võitlevad selle vastu mitmesuguste vooluahelalahendustega: paigaldavad vahelduvvooluahelatesse võimsad liigpingekaitsed või alalisvoolu toiteahelatesse paralleelselt mootoriga vabakäigudiood.
Selliseid ahelaid iseloomustab üsna kõrge töökindlus ja need on uuenduslikud erineva võimsusega elektriajamite juhtimise valdkonnas. Need on üsna kompaktsed ja hästi juhitavad. Selliste seadmete uusimaid modifikatsioone kasutatakse tootmises laialdaselt.
