ШИМ стабилизатор напряжения
Источники питания
Вашему вниманию представлена схема ШИМ стабилизатора напряжения, собранная на основе таймера NE 555 (отечественный аналог КР1006ВИ1).
Рис. 1 Схема ШИМ стабилизатора напряжения
Принципиальная схема стабилизатора приведена на рис.1.Генератор на DA1 (NE 555), аналогичный описанному в [1], работает по фазо-импульсному принципу, т.к. ширина импульса остается неизменной и равной сотням микросекунд, а изменяется только расстояние между двумя импульсами (фаза). В связи с малым потребляемым током микросхемы (5…10 мА), я почти в 5 раз увеличил сопротивление R4, что облегчило его тепловой режим. Ключевой каскад на VT2, VT1 собран по схеме “общий эмиттер — общий коллектор”, что свело до минимума падение напряжения на VT1. В усилителе мощности применено всего 2 транзистора, т.к. высокий выходной ток микросхемы (согласно [2] равный 200 мА) позволяет непосредственно управлять мощными транзисторами без эмиттерного повторителя. Резистор R5 необходим для исключения сквозного тока через переходы эмиттер-база VT1 и коллектор-
Рис.2
эмиттер VT2, которые у открытых транзисторов включены как два диода. Из-за сравнительно малого быстродействия данной схемы пришлось понизить частоту генератора (увеличив емкость С1). Входное напряжение должно быть максимально возможным, но не превышать 40…50 В. Сопротивление резистора R8 можно вычислить по формуле
Так, если входное напряжение равно 40 В, а на выходе оно должно изменяться в пределах 0…25 В, то сопротивление R8 примерно равно 6 кОм. Наиболее существенный недостаток импульсных стабилизаторов по сравнению с линейными заключается в том, что из-за импульсного режима работы на выходе наблюдается высокий коэффициент пульсаций (“свист”), уничтожить который очень трудно. Можно посоветовать последовательно с фильтром L1-C3 включить еще один аналогичный фильтр.
Наиболее существенное преимущество данной схемы — высокий КПД, и при токе нагрузки до 200 мА радиатор на VT1 не нужен. Чертеж печатной платы стабилизатора приведен на рис.2. Плата с помощью припаянного к ней транзистора VT1 крепится к радиатору, однако ее можно прикрепить к шасси и отдельно от транзистора. Длина соединяющих проводов в этом случае не должна превышать 10…15 см. Резистор R7
— импортный, переменный, вместо него можно использовать подстроечный или переменный, который располагается вне платы. Длина проводов в этом случае не критична. Дроссель L1 намотан на кольце с внешним диаметром 10…15 мм проводом d=0,6…0,8 мм до заполнения, дроссель дополнительного фильтра — тем же проводом на катушке от трансформатора, число витков должно быть максимальным. Транзистор VT2 — любой средней мощности (КТ602, КТ817Б…Г).
А.КОЛДУНОВ
Читайте также: Импульсный стабилизатор напряжения
Литература
1. Граф Р. Электронные схемы. 1300 примеров. — М.: Мир, 1989, С.375.
2. Дудник Ю. ИМС аналоговых таймеров AS 555N, AS 556N. — РЛ, 1998, N1, С.40.
СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА
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
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.
Форум по широтно-импульсным регуляторам
Обсудить статью СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА
РадиоКот :: ШИМ стабилизатор
РадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >ШИМ стабилизатор
Понадобился как-то блок питания. Но с регулируемыми параметрами — то есть чтобы подключать и аккумулятор и нагреватель и резак.
Поиск в интернете, как обычно, ничего не дал (для токов выше 20А и более).
Вот так и родилась эта схема.
Схема типовая на KA7500 (Аналог TL494).
Перечень элементов
C1= 2n
C2= 10µ
C3= 10n
C4= 10n
C5= 22n
D1= 12V
P1= 10k — Регулировка Тока
R1= 10k
R2 = 0
R3= 0
R4= 7.5k
R5= 10k
R6= 100
R7= 1.5k
R8= 10 2W
R9= 10 2W
R10 = 10 2W
R11= 120 (2W) не менее, или увеличиваете сопротивление
R13= 0.1 выбирается исходя из тока
R14= 100
R15= 100
R18= 150
R19= 100
R20= 4k
Rn= 1k — Это нагрузка
T1= КТ816
T2= Любой подходящий по току
T3= КТ817
T4= КТ3102
Описание:
T3, T4, R18, R19, R20, C5, D1 — Простой стабилизатор на 12В.
C1, R1 — определяют частоту ШИМ (Можно выбирать исходя из условий)
R2, R3 — защитные резисторы (Можно не ставить)
P1 — Регулировка ШИМ (Тока)
P2 — Установка защиты (Максимальный ток)
R6, R14, R15 — обратная связь для защиты. R8, R9, R10 — ограничение тока управления затворами. R13 — шунт защиты.Замена деталей: схема не критична к элементам — Т1 — любой на ток 1А. Т2 — использованы 2 штуки IRF540 (28А 100В). Т3 — любой на подходящее напряжение в стабилизаторе IRF740 (100В). T4 — хоть КТ315, если залезет. R13 — в схеме установлено 4 резистора 0.2 Ом 10W в паралель. При расчете данного сопротивления иметь в виду, что напряжение при максимально допустимом токе не должно превышать 2.5 Вольт.
Файлы:
Схема
Плата
Все вопросы в Форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
ШИМ-стабилизатор с регулировкой напряжения и защитой
Данная схема представляет собой понижающий регулятор с возможностью регулировки и защиты или ограничения тока. Особенностью устройства является применение в силовой части биполярного транзистора со статической индукцией (БСИТ) и микросхемы TL494 с двумя операционными усилителями. ОУ используются в цепи обратной отрицательной связи регулятора, обеспечивая оптимальный режим работы.
Рабочие параметры регулятора:
- номинальное питающее напряжение – 40…45В;
- диапазон регулируемого напряжения на выходе – 1…30В;
- частота ШИМ – регулятора – 40 кГц;
- сопротивление выходной цепи регулятора – 0,01Ом;
- длительный максимальный ток на выходе – 8А.
Схема стабилизатора представлена на рисунке 1. Сглаживающий фильтр из конденсаторов С16-18, накопительная индуктивность L1, диод – разрядник VD6, ключ VT1 составляют силовую цепь устройства. Построение силовой цепи классическое, отличием являются дополнительные элементы C5, VDD1, R7, VT2, предназначенные для обеспечения безопасной работы силового ключа (VT1).Трансформатор Т2 позволяет снизить скорость возрастания тока при открытии ключа VT1. Накопленная при закрытии ключа энергия уходит на вход схемы через правую часть диодной сборки VD1. Емкость С5 предназначена для снижения скорости нарастания напряжения на ключе. Установка элементов цепи ОБР оптимизирует режим работы ключевого транзистора, снижая тепловые потери и ударные нагрузки. Защиту ключа VT1 от воздействия обратного тока через цепь С5Т2 обеспечивает расположенный слева диод VD1.
Рисунок 1
Управляющий сигнал на затвор ключа поступает через разделительный трансформатор Т1, первичная обмотка которого включена в цепь коллектора транзистора Т2. Элементы R1, VD2, VD3 предназначены для ограничения всплесков обратного напряжения затвора ключа. Эмиттер VT2 через ограничительный резистор R8 подключен к выводам 8 и 10 микросхемы DA1 (коллекторы выходных транзисторов). Ограничительный резистор позволяет подобрать оптимальную величину тока затвора ключа VT1.
Управление работой схемы выполнено на специально предназначенной микросхеме TL494. Принцип подключения классический, выводы 7 и 13 соединены, однотактный режим. Для возможности работать с минимальным напряжением, на выводе 2 задано делителем опорное напряжение примерно 0,9В. Напряжение на 4 ножке определяет максимальную величину скважности вырабатываемых импульсов. Амплитудно — частотная характеристика контура корректируется время задающими цепочками C12R14, C11R13. Частота генерации задается цепочкой C14R21. Отрицательная обратная связь по напряжению устанавливается элементами VD8, R20, R25, R24. Напряжение на выходе стабилизатора устанавливается переменным сопротивлением R24. Контроль по силе тока выполняется по падению напряжения на резисторах R5, R4, установленных параллельно. Сигнал с них поступает на 2-ой операционный усилитель управляющей микросхемы (контакты16,15). Ограничение максимального тока на выходе устройства настраивается сопротивлением R19.
ОУ микросхемы DA2 предназначен для защиты устройства при выходном токе, превышающим максимально допустимый. Входы ОУ DA1 и ОУ DA2 подключены к датчику тока на резисторах R5,R4. При повышении падения напряжения на датчике на выходе компаратора появится высокое напряжение. Через замкнутый контакт SA1 образуется цепочка обратной положительной связи, высокое напряжение будет поддерживать в этом состоянии ОУ DA2 и заблокирует работу DA1 через вход 16.
Переключатель SA1 в разомкнутом состоянии обеспечивает работу устройства с ограничением максимального тока. Светодиод HL1 загорается при отключении нагрузки или при ограничении тока.
Питание управляющей части схемы обеспечивает стабилизирующая цепочка из элементов C6-10, C4,C3, R3,R2, VD5, VD4, VT2.
Устройство собрано на плате из стеклотекстолита с фольгой на одной стороне. Выносные детали:
- выключатель SA1;
- светодиод HL1;
- регулятор напряжения
Все дорожки, предназначенные для силовой части схемы, следует дополнительно усилить медным проводом сечением не менее 1мм2. Детали можно использовать российского производства или их зарубежные аналоги. Площадь теплоотвода для ключевого транзистора и диодной сборки VD1 не менее 370 см2, для VD6 – не менее130см2.
Печатная плата имульсного стабилизатора напряжения
На этом все, если будут замечания и предложения пишите мне. Успехов!
Мощный ШИМ регулятор
Очередное электронное устройство широкого применения.Представляет собой мощный ШИМ (PWM) регулятор с плавным ручным управлением. Работает на постоянном напряжении 10-50V (лучше не выходить за диапазон 12-40V) и подходит для регулирования мощности различных потребителей (лампы, светодиоды, двигатели, нагреватели) с максимальным током потребления 40А.
Прислали в стандартном мягком конверте
Корпус скрепляется на защёлках, которые легко ломаются, поэтому вскрывать аккуратно.
Внутри плата и снятая ручка регулятора
Печатная плата — двусторонний стеклотекстолит, пайка и монтаж аккуратные. Подключение через мощный клеммник.
Вентиляционные прорези в корпусе малоэффективны, т.к. почти полностью перекрываются печатной платой.
В собранном виде выглядит примерно так
Реальные размеры чуть больше заявленных: 123x55x40мм
Принципиальная электрическая схема устройства
Заявленная частота ШИМ 12kHz. Реальная частота изменяется в диапазоне 12-13kHz при регулировании выходной мощности.
При необходимости, частоту работы ШИМ можно уменьшить, подпаяв нужный конденсатор параллельно С5 (исходная ёмкость 1nF). Увеличивать частоту нежелательно, т.к. увеличатся коммутационные потери.
Переменный резистор имеет встроенный выключатель в крайнем левом положении, позволяющий отключать устройство. Также на плате расположен красный светодиод, горящий в рабочем состоянии регулятора.
С микросхемы ШИМ контроллера маркировка зачем-то старательно затёрта, хотя нетрудно догадаться, что стоит аналог NE555 🙂
Диапазон регулирования близок к заявленным 5-100%
Элемент CW1 похож на стабилизатор тока в корпусе диода, но точно не уверен…
Как и на большинстве регуляторов мощности, регулирование осуществляется по минусовому проводнику. Защита от КЗ отсутствует.
На мосфетах и диодной сборке маркировка изначально отсутствует, они стоят на индивидуальных радиаторах с термопастой.
Регулятор может работать на индуктивную нагрузку, т.к. на выходе стоит сборка защитных диодов Шоттки, подавляющая ЭДС самоиндукции.
Проверка током 20А показала, что радиаторы греются незначительно и могут вытянуть больше, предположительно до 30А. Измеренное суммарное сопротивление открытых каналов полевиков всего 0,002 Ом (падает 0,04В на токе 20А).
Если снизить частоту ШИМ, вытянут все заявленные 40А. Жаль проверить не смогу…
Выводы можете сделать сами, мне устройство понравилось 🙂
ШИМ регулятор-стабилизатор для коллекторника — Электроника
Здравствуйте.
Понадобилось сделать регулятор для педали швейной машинки, движок там приспособлен коллекторник от стеклоподъемника авто. Хотелось бы чтоб он подбавлял газу при нагружении мотора, т.к. ход рукавной машинки неравномерен по моменту.
Собрал пару схем. Начал с простой:
Регулирует и стабилизирует, но максимальные обороты режет, вторая осциллограмма это обороты на максимуме. Можно конечно напряжение питания поднять вольт до 18, впендюрив стабилитрончик для питания таймера, тогда максимальные обороты вероятно будут теми же что и при подключении напрямую к 12В, но пока не сделал. Поднимал Uпит до 15В, оборотов еще малость не хватает.
Собрал вторую схемку:
Работает, но не стабилизирует. В итоге мотор ведет себя хуже чем с первой схемой. Что-то можно сделать или это схема такая ущербная?
Да, вторую схему питал от БП на 18В 3А, так что моментами она напругу обрезала когда ток зашкаливал.
Изменено пользователем Payalnik