Стабілізований блок живлення 5А з ПЕРЕКЛЮЧЕННЯМ 1,5 - 20 В

ПРОГРАМУВАНА ЕЛЕКТРОНІКА

Теорія та додатки

живлення

  • Математика
  • Фізичний
    • Вимірювання швидкості світла
      • З лазером понад 15м
      • З лазером більше 2м
      • З лінією Лечера
    • Розрахунок атома водню
    • Фізичні величини та розмірні рівняння
    • Концепція електричного поля
    • Прогресивні та стоячі хвилі
  • Астроно
    • GO-TO для екваторіального кріплення
    • Чи є кілька всесвітів ?
  • ATmega
    • Програмування ATmega на C
    • Geany як EDI для програмування ATmega на C
    • Як електрично підключити SD-карту до ATmega
    • Швидке перетворення Фур'є на ATmega та Arduino
    • Сигнал HF від 1 Гц до 40 МГц + DCF77 (DDS AD9850 + ATmega8)
    • Вобулятор 40 МГц (DDS AD9850 та ATmega8)
    • Від 1 Гц до 100 МГц на DDS AD9850, керований GPS
    • Дистриб'ютор продуктів харчування (ATmega8)
    • Програміст для пральної машини (ATmega32)
    • Цифровий лічильник ємності (ATmega8)
    • Безщітковий контролер двигуна (ATmega8)
    • Запис даних SDcard
  • Ардуїно
    • Швидке перетворення Фур'є на ATmega та Arduino
    • Geany як EDI для програмування ARDUINO
    • Машина для фотомаркировки лазерними діодами з ЧПУ з ЧПУ
    • Сенсорний генератор 4,4 ГГц - з ADF4351
  • ESP 32
    • Карти на базі ESP 32
    • Годинник електронного паперу ESP32 та модуль RTC
  • HF
    • Подвійний генератор на частоті 4,4 ГГц - (AD9850 + ADF4351)
    • Від 1 Гц до 100 МГц до DDS AD9951, синхронізовані GPS
    • Загальна HF 90MHz синусоїда
    • Синусоїда частоти HF 160 МГц
    • Синусоїда генератора ВЧ від 1 Гц до 40 МГц (DDS AD9850 + ATmega8)
    • Вобулятор 40 МГц (DDS AD9850 та ATmega8)
    • Цифровий генератор частоти
    • Генератор на NE555
    • Вимірювач індуктивності - Grip Dip
    • Змішувач 2,4 ГГц
  • GPS - Рубідій
    • Від 1 Гц до 100 МГц до DDS AD9951, синхронізовані GPS
    • Годинник, керований GPS
  • Автоматизувати
    • Розповсюджувач продуктів харчування
    • Автоматичне спущення затвора для APN
    • Програміст для пральної машини
    • Позиціонер для тарілок із супутниковим телебаченням
    • DIGIPRESS-96 вакуум-опалубка
  • Виміряно
    • Цифровий лічильник ємності
    • CAPACIM 97 для батарей
    • Grip-Dip
    • Сенсорний генератор 4,4 ГГц - з ADF4351
  • Аеро
    • Електронний регулятор швидкості для двигуна SPEED 400
    • Безщітковий контролер двигуна (з PIC16F628)
    • Безщітковий контролер двигуна (з ATmega8)
    • Подвійний диммер для внутрішнього вертольота
  • Алімс
    • Стабілізований імпульсний блок живлення 20 В 5А
    • Імпульсний блок живлення 20 В 4А, цифровий контроль ATmega8
    • Нове імпульсне джерело живлення на 20 В на 4 А, цифрове управління ATmega8
  • Прогр
    • Програмування на C та Qt4 для Linux
    • Програма на C ++ та Qt4 на RASPBERRY PI
    • Розшифровка кадру RC5 (пульт дистанційного керування телевізором)
    • Програмування AVR на мові C під LINUX
    • Планетарій в C ++ & Qt4
    • Стереоскопічний переглядач зображень у C ++ та Qt4
    • Перетворення Фур'є (Програма на C ++ та Qt4)
    • Швидке перетворення Фур'є БПФ (Програма на C ++ та Qt4)
    • Створіть синусоїду за допомогою 4 операцій (+ - * /)
  • 3d
    • Метод перегляду рельєфного зображення
  • МУЗИКА
  • Відео
  • КНИГИ
    • Показати всі заголовки

Я розробив цей блок живлення, щоб забезпечити розробку мого приводу безщіткового двигуна, описаного на цьому сайті.

Компонентом, який забезпечує відсікання напруги 30 В, отриманим від тороїдального трансформатора та діодного моста, є транзистор типу MOSFET типу IFRZ 44. Це MOSFET-транзистор з N каналом, що дозволяє мати резистор R (ds) на дуже низький (22 міліом) за низькою ціною (2 євро).

Примітка: Багато джерел живлення в імпульсному режимі безпосередньо відключають випрямлену напругу мережі (пік 310 В), тоді ізоляція мережі досягається спеціально розробленим феритовим трансформатором. (наприклад: ПК, AT, ATX та інші зарядні пристрої.). Я не використовував тут цей принцип, тому що не люблю говорити про реалізації в безпосередньому контакті з сектором, розвиток занадто небезпечний.

Зміст:
1 - Схема
2 - Двосторонній друкований контур (із заземленням):
3 - Блок живлення в коробці:
4 - Впроваджений принцип:
5 - Теорія імпульсного живлення
6 - Хороший урожай
7 - IDEE: серійний САМ !
8 - Напруга на катоді діода Шотткі (і джерела Q1, а також ліворуч від дроселя):
9 - Діод Шотткі

Почнемо з вивчення меж простих стабілізованих джерел живлення баластним транзистором: У цьому типі джерела живлення різниця напруг між входом і виходом отримується елементом послідовно між входом і виходом, силовим транзистором або МОП-транзистор, електрично діє як опір, що призводить до зниження напруги від Vin до Vout.
Цей елемент проходить струмом, що подається на навантаження джерелом живлення, тобто вихід, який може бути дуже високим (кілька ампер).

Тоді потужність, що розсіюється регулювальним транзистором, дорівнює (Vin - Vout) x Ic.

Зверніть увагу, що ця потужність є максимальною, коли Ic дорівнює максимальному струму, який може подавати джерело живлення, І коли напруга, що подається, дорівнює МІНІМАЛЬНІЙ напрузі, яку може подавати джерело живлення, фактично (Vin - Vout) тоді дорівнює його максимальне значення.

Цю потужність легко розрахувати. У випадку описаних тут характеристик джерела живлення, якби він був розроблений відповідно до цього принципу баластного транзистора, що використовується в лінійному режимі, максимальна потужність, що розсіюється останнім, становила б:

Pdissipée = (30-1,5) x 5 = 142,5 Вт, що представляє дуже велику потужність. Було б потрібно використовувати дуже великий випромінювач на транзисторі плюс вентилятор. .

Описаний тут імпульсний блок живлення розсіює лише близько 1 Вт !

Щоб уникнути необхідності множення вольт на ампер, що дає ват, а отже, повних джоулів, просто не ніколи мати одночасно вольт та ампер на регулюючому транзисторі. Як це можливо? Досить просто, змусивши транзистор працювати в комутаційному режимі: або він проводить повністю, і тоді він поводиться як замкнутий перемикач, який пропускає струм, але який не подає ніякої напруги між його клемами, або він взагалі не проводить, він повністю блокує струм, поводячись як розімкнений перемикач, маючи всю напругу на своїх клемах, але не несучи жодного струму. В обох випадках потужність, що розсіюється, дорівнює нулю, оскільки у формулі (Vin - Vout) x Ic завжди є коефіцієнт, рівний нулю. (Насправді в режимі увімкнення транзистор має низький послідовний опір, тут 22 міліом, що означає, що потужність, що розсіюється, є дуже низькою, але не нульовою (* див. Коментарі нижче)

ТАК, АЛЕ. Коли транзистор не проводить, на виході джерела живлення не буде напруги! І ну досить використовувати паралельно на виході великий конденсатор, щоб підтримувати цю вихідну напругу на правильному значенні протягом малого інтервалу часу, протягом якого транзистор не проводить.

ТАК, АЛЕ. Коли транзистор проводить, вся вхідна напруга опиниться на виході! Отже, тут слід зазначити, що це не сталося б: ми не можемо миттєво збільшити напругу на конденсаторі. Його напруга змінюється з часом і чим швидше струм навантаження

Слід також зазначити, що максимальний струм навантаження (пікове значення) може бути надзвичайно високим, i = U/r, з U = 20В і r = залишковий опір MOSFET у включеному стані, тобто 22 міліом, отже i = 900А! Транзистор був би зруйнований !

ТАК ЯК РОБИТИ ? Використовувати послідовний резистор? точно ні! Це найкращий спосіб розсіяти купу ват.

Я в серії, це справді правильне рішення. Насправді ми знаємо, що струм в індукторі, до якого подається ступінь напруги, встановлюється лише поступово.

Ми бачимо, що струм збільшується з часом, починаючи з нульового значення (стартовий стан). Насправді, коли t прагне до нескінченності, струм прагне до значення i = U/r, яке було показано вище. Але тим часом напруга на клемах конденсатора збільшиться, а залишкова напруга на клемах індуктора зменшиться на стільки ж, що означає, що струм ніколи не досягне значних значень.

На практиці транзистор перемикається на високій частоті, так що коливання напруги на клемах вихідного конденсатора дуже малі. І робочий цикл схеми комутації регулюється таким чином, щоб отримати в будь-який момент бажане значення вихідної напруги незалежно від струму, спожитого в навантаженні. Насправді на виході відновлюється менша напруга, ніж вхідна напруга, значення, рівне середньому значенню порубаної напруги.

ТАК, АЛЕ. з'являється нова проблема! У той момент, коли комутаційний транзистор перестане проводити, струм в дроселі миттєво скасується! Ой! це заборонено! Насправді напруга на індукторі становить:

У цьому випадку напруга на саморізі буде зростати не до нескінченності, але принаймні до тих пір, поки десь не спалахне іскра, насправді між стоком і джерелом в транзисторі! Безумовно, ми звинувачуємо його в цьому поганому транзисторі !

РІШЕННЯ: Діод D1 (див. Схему) між масою та "гарячою" стороною дроселя, дозволяючи останньому розряджати енергію E = 1/2 L i ^ 2 в конденсаторі. Чудово! замість того, щоб готувати транзистор, ми постачаємо конденсатор і, отже, навантаження на виході! Цей діод за аналогією називається "діодом вільного ходу". Я припускаю, що відбувається в храповій системі, встановленій на велосипедах, і дозволяє колесу продовжувати обертатися, коли ви припиняєте крутити педалі.

Як працює цей діод? Коли транзистор буде блокуватися, сила струму в L1 зменшиться. На його клемах з'явиться напруга (ефект себе-індукція, тобто індукція напруги сама по собі, під час зміни величини струму, крім того, походить назва САМ або ІНДУКТИВНІСТЬ, яку котушки надають) з такою полярністю, що вона має тенденцію підтримувати цей струм.

Припустимо, L1 закритий безпосередньо на резисторі, підведеному горизонтально внизу: (див. Схему). Початковий струм рухається L1 зліва направо. тобто у зовнішньому ланцюзі (уявний опір) справа наліво, утворюючи струмову петлю, що обертається за годинниковою стрілкою. Це відповідало б виявленню напруги на цьому резисторі з плюсом на правій стороні. Це те напруження, з цією полярністю які з’являться на клемах дроселя, коли сила струму зменшиться. Чим більше вправо, тим менше вліво. Фактично уявний опір, ми маємо цілком реальний конденсатор та діод у напрямку ON у послідовності. Це схема вільного ходу. Колесо - це сила струму, яка тече в напрямку за годинниковою стрілкою в замкнутому контурі D1 - L1 - C2. (див. схему). По дорозі він заряджає С2.

ЗРОБИМО: Транзистор MOSFET, коли він проводить, поступово заряджає конденсатор С2, але також, встановлюючи струм в індукторі, накопичує там енергію. Коли транзистор заблокований, енергія дроселя передається на конденсатор завдяки діоду D1. Останній проходить через сильний струм, отже вибір діода технології Шотткі (низька порогова напруга у включеному стані, порядку 200 мВ замість 700 мВ для звичайного діодію кремнію), і, отже, менші втрати.

Другий дросель L2 і конденсатор С3 становлять фільтруючу комірку для залишкової пульсації та її гармонік. (Це слабке місце перемикання джерел живлення)

  • Занадто короткий час перемикання відповідає переходам напруги на дуже високій частоті, що може вплинути на навколишнє середовище.
  • Але перш за все є ризик знищити транзистор! Справді, дроти та доріжки друкованої схеми, які підключають транзистор до діода, мають певну самоіндукцію (в області дуже високих частот провід = індуктор. Досить видалити телевізійний тюнер або LNB (супутниковий приймач, щоб переконатися). Тоді занадто швидке зміна струму в цьому дроті спричиняє перенапругу (u = -L di/dt ще раз!) Безпосередньо в самому серці транзистора, який повторюється тисячі разів на секунду, в результаті може пошкодити його.

Тож ми повинні тримати (низькі) втрати від перемикання! Прикро те, що ці втрати, звичайно, однакові при кожному перемиканні, їх середнє значення пропорційне частоті перемикань. Це викликає жаль, оскільки збільшення частоти комутації дає можливість працювати з котушками індуктивності та конденсаторами нижчого значення (отже, менш громіздкими та легшими). І може бути чутна занадто низька частота (якщо