Krugovi za pojačavanje istosmjernog napona. DC DC pretvarač
Na tranzistore VT1 i VT2 (KT837K) sastavljen je push-pull impulsni generator u kojem se, zbog proporcionalne strujne kontrole tranzistora, značajno smanjuju gubici za njihovo uključivanje i povećava učinkovitost pretvarača. Struja pozitivne povratne sprege teče kroz namote III i IV transformatora T1 i opterećenje spojeno na kondenzator C2. Ulogu dioda koje ispravljaju izlazni napon imaju emiterski spojevi tranzistora.
Značajka generatora je slom oscilacija u odsutnosti opterećenja, što automatski rješava problem upravljanja energijom. Jednostavno rečeno, takav će se pretvarač sam uključiti kad treba iz njega nešto opskrbiti, a isključit će se kad je opterećenje isključeno. To jest, baterija za napajanje može biti trajno spojena na krug i praktički se ne troši kada je opterećenje isključeno!
S zadanim ulazom UBx. i izlaz UBex. napona i broja zavoja namota I i II (w1), potreban broj zavoja namota III i IV (w2) može se s dovoljnom točnošću izračunati formulom: w2 = w1 (Uout. - UBx. + 0,9) / (UBx - 0,5). Kondenzatori imaju sljedeće ocjene. C1: 10-100 uF, 6,3 V. C2: 10-100 uF, 16 V.
Tranzistori se trebaju odabrati na temelju dopuštenih vrijednosti struja baze (ne smije biti manja od struje opterećenja !!!) i odašiljač obrnutog napona - baza (to mora biti više nego dvostruka razlika između ulaznog i izlaznog napona !!!) .
Sastavio sam Chaplygin modul kako bih napravio uređaj za punjenje pametnog telefona u terenskim uvjetima, kada se pametni telefon ne može puniti iz utičnice 220 V. Ali nažalost ... Maksimum koji je istisnut pomoću 8 paralelno spojenih baterija je oko 350-375 mA struja punjenja pri izlaznom naponu 4,75 V.! Iako se Nokia telefon moje žene može puniti takvim uređajem. Bez opterećenja, moj Chaplygin modul daje 7 V. na ulaznom naponu od 1,5 V. Sastavljen je na tranzistorima KT837K.
Na gornjoj fotografiji prikazana je pseudo-krunica koju koristim za napajanje nekih svojih uređaja koji zahtijevaju 9 V. Unutar kućišta od Kron baterije nalazi se AAA baterija, stereo konektor kroz koji se puni i Chaplygin pretvarač. Sastavlja se na tranzistorima KT209.
Transformator T1 namotan je na prsten od 2000 NM veličine K7x4x2, oba namota su namotana istovremeno u dvije žice. Kako ne biste oštetili izolaciju na oštrim vanjskim i unutarnjim rubovima prstena, zatupite ih oštrim rubovima brusnim papirom. Prvo se namotaju namoti III i IV (vidi dijagram) koji sadrže 28 zavoja žice promjera 0,16 mm, zatim, također u dvije žice, namoti I i II koji sadrže 4 zavoja žice promjera 0,25 mm .
Sretno i uspješno svima koji odluče ponoviti pretvarač! :)
U osnovi, napajanje različitih uređaja i uređaja vrši se linearnim stabilizatorom. To je zbog navike i jednostavnosti kruga. No, ovom metodom postoji jedan ozbiljan nedostatak grijanja i, kao rezultat toga, veća potrošnja energije. Dobar izlaz iz ove situacije je korištenje danas uobičajenih specijaliziranih mikro krugova koji pretvaraju istosmjerni napon u oba smjera.
Otpornici R3, R2 su klasični razdjelnik, s kojeg idu na peti izlaz povratne informacije pretvarača.
Rad kruga: Za postavljanje željene vrijednosti u voltima na izlazu mc34063 mikro kruga, dovoljno je odabrati potrebne vrijednosti otpora R3, R2. Njihove se vrijednosti mogu izračunati pomoću posebnog proračunskog programa za mc34063, arhive iz koje možete preuzeti s gornje veze. Otpor R1 ograničava struju na izlazu mikro kruga i štiti ga od kratkog spoja.
3.3V od 1.2 / 1.5V na MCP1640U radioamaterskoj praksi postoje slučajevi kada je za napajanje domaćeg proizvoda potreban napon od 3,3 V, ali pri ruci su samo tipovi AA ili AAA za 1,2 - 1,5 V. Tada u pomoć priskaču mikro sklopovi istosmjernih pretvarača istosmjerne struje
MCP1640 ima izvrsnu učinkovitost do 96%i podržava ulazne razine od 0,35 volta ili više. Izlaz je reguliran u rasponu od 2,0 V do 5,5 V. Na dijagramu su vrijednosti radijskih komponenti odabrane tako da dobiju 3,3 V iz tipične baterije sa prstom. VFB pin se koristi za podešavanje s otporničkim razdjelnikom. Nazivni povratni napon ovog DC / DC pretvarača je 1,21 V pri podešavanju izlaza. Maksimalna izlazna struja je 150 mA.
Na čipu LTC3400
Učinkovitost ovog mikro sklopa je 92%. Početni napon je 0,85 V, a izlazni napon je u rasponu od 2,5 V do 5 V i podešava se formulom:
V OUT = 1,23 V ×
Pin mikro sklopa LTC3400 SHDN mora biti spojen na V ulaz preko otpornika od 1MΩ. Maksimalna struja koja se može dobiti na izlazu je 100 mA. Stoga je LTC3400 ili MCP1640 u krugu istosmjernog / istosmjernog pretvarača idealan za vaše domaće proizvode mikrokontrolera, gdje se napajanje napaja iz standardnih baterija.
Raspored je vrlo sličan, ali postoje manje razlike.
Ocjene za krug pretvarača DC-DC pretvarača odgovaraju izlazu "U" od 12 volti, ako je potrebna druga snaga, upotrijebite isti proračunski program kao za gornji krug.
o specijaliziranim integriranim krugovima pogledajte ovdje.
Standardni krug push-pull impulsnog DC-DC na mikro krugu TL494 radi na frekvenciji 112 kHz. Na izlazu kruga nalaze se visokonaponske ispravljačke diode koje udvostručuju volte. U krugu se kao T1 koristi gotovi visokofrekventni transformator marke EL33-ASH iz jedinice za napajanje izgorjelog pisača. Mjereći otpor namota, pokazalo se da je njihov omjer (I do II) 1:20.
Zaštita od preopterećenja kruga i povratne snage može se izvršiti putem osigurača i diode spojenih u smjeru naprijed ulaza.
DC DC krug od 12V DC do 1000V |
Rad kruga: stabilnost izlazne razine je takva da kada struja opterećenja varira od 0 do 200 μA, promjenu izlaza "U" ne može se detektirati četveroznamenkastim digitalnim voltmetrom, t.j. ne prelazi 0,1%. Krug istosmjernog istosmjernog pretvarača sastavljen je prema tradicionalnoj verziji pomoću samoindukcijskog povratnog napajanja "U". Tranzistor VT1, koji radi u ključnom načinu rada, napaja primarni namot transformatora T1 naponom izvora napajanja na vrijeme jednako 10 ... 16 μs. U trenutku zatvaranja tranzistora, energija pohranjena u magnetskom krugu transformatora pretvara se u impuls s amplitudom od oko 250 V na sekundarnom namotu (oko 40 V na primarnom).
Ponekad postaje potrebno dobiti veliki napon, koji ima samo 1,5 voltni opskrbni element. U tom slučaju u pomoć priskaču DC DC pretvarači. Pretvarački krug prikazan na donjoj slici prikazuje jednu od metoda dobivanja 90 V iz jednostavne baterije od 1,5 V.
Čip LT1073 (Linearna tehnologija) koji se koristi u krugu istosmjernog istosmjernog pretvarača radi u načinu pojačanja i na ulaznoj razini od jednog volta. Preklopni tranzistor unutar mikro sklopa između pinova SW1 i SW2 povezuje jedan kraj prigušnice L1 s kućištem. Magnetsko polje se nakuplja u zavojnici, a nakon isključivanja tranzistora kroz diodu D1 počinje teći struja koja puni kondenzator C3. Diodni stupanj D1, D2, D3 (diode s brzim povratnim naponom od 200 V poput MUR120), C2, C3 i C4 učetverostručuje izlazni napon.
Krug pretvarača zatvoren je putem razdjelnika napona (na otpornicima otpora 10 MΩ i 24 kΩ). Ti otpori moraju biti nužno metalni film s pogreškom od najviše 1%. Kada koristite komponente navedene na DC DC dijagramu i Coilcraft DO1608C-154 induktor, možete dobiti izlazni napon do 90 V, ali struja će biti samo nekoliko miliampera.
Kao što znate, za paljenje bijele i plave LED diode potrebno vam je najmanje 3V, za razliku od crvenih, koje mogu svijetliti od 1,2 do 1,5 volti, ovisno o vrsti.
Da bi bijela LED dioda počela svijetliti iz jedne baterije od 1,5 V, morate izgraditi elektronički krug tzv. Ovi se uređaji općenito koriste za dobivanje višeg izlaznog napona od istosmjernog ulaza.
U izmjeničnim krugovima ova funkcija. Za dobivanje većeg izlaznog napona dovoljno je da omjer broja zavoja sekundarnog namota i broja primarnog namota bude veći od 1 (omjer transformacije> 1).
Opis rada pretvarača za LED
Vraćajući se na naš DC / DC pretvarač, postoji mnogo različitih mogućnosti za provedbu DC-DC konverzije, od kojih su mnoge prilično složene. U našem slučaju cilj je stvoriti jednostavan i učinkovit sklop pretvarača za podizanje napona s 1,5 V na 3,5 V. Dolje se nalazi dijagram sličnog DC-DC pretvarača za LED diode.
Za navijanje prigušnice potreban vam je ferit, čiji oblik i veličina mogu biti bilo koji, ali bolje je koristiti jezgru "prstena" (ili torusa) tipa 1 ... 1,5 cm u promjeru. Obično se koristi kao filter na žicama za napajanje (crni blok pored priključka), a može se pronaći i u prekidačima za napajanje, videorekorderima, skenerima itd. Namot je izrađen žicom PEV-2 promjera 0,4 mm i sadrži 30 zavoja.
Elektronički krug je vrlo jednostavan: sastoji se od zavojnice, dva tranzistora, jednog kondenzatora i dva otpornika. Set nije impresivan, ali radi svoj posao. Potrošnja struje iznosi 25 mA, što je ekvivalent približno 50 sati neprekidnog rada AA baterije. Krug radi dovoljno dobro da zadrži LED svjetlo na umjerenoj razini.
LM2596 snižava ulazni (do 40 V) napon - izlaz je podesiv, struja je 3 A. Idealno za LED diode u automobilu. Vrlo jeftini moduli - oko 40 rubalja u Kini.
Texas Instruments proizvodi visokokvalitetne, pouzdane, pristupačne i jeftine DC-DC kontrolere koji se lako koriste LM2596. Kineske tvornice na svojoj osnovi proizvode superjeftine puls-down (stepdown) pretvarače: cijena modula za LM2596 je oko 35 rubalja (uključujući isporuku). Savjetujem vam da odmah kupite seriju od 10 komada - za njih će uvijek biti koristi, dok će cijena pasti na 32 rublje, a manje od 30 rubalja pri naručivanju 50 komada. Pročitajte više o proračunu povezivanja mikro kruga, podešavanju struje i napona, njegovoj primjeni i nekim nedostacima pretvarača.
Tipičan način uporabe je regulirani izvor napona. Na temelju ovog stabilizatora lako je napraviti sklopno napajanje, koristim ga kao jednostavno i pouzdano laboratorijsko napajanje koje može izdržati kratki spoj. Privlačni su zbog dosljednosti kvalitete (čini se da su svi izrađeni u istoj tvornici - i teško je pogriješiti u pet detalja), te potpune usklađenosti s podatkovnim listom i deklariranim karakteristikama.
Drugo područje primjene je stabilizator impulsne struje za napajanje LED dioda velike snage... Modul na ovom mikro krugu omogućit će vam povezivanje automobilske LED matrice od 10 W, dodatno pružajući zaštitu od kratkog spoja.
Toplo preporučujem da ih kupite desetak - definitivno će vam dobro doći. Jedinstveni su na svoj način - ulazni naponi do 40 volti, a potrebno je samo 5 vanjskih komponenti. To je prikladno - napon na sabirnici za napajanje pametne kuće možete podići na 36 volti smanjenjem presjeka kabela. Takav modul stavljamo na mjesta potrošnje i prilagođavamo ga na potrebnih 12, 9, 5 volti ili prema potrebi.
Razmotrimo ih detaljnije.
Karakteristike čipa:
- Ulazni napon - 2,4 do 40 volti (do 60 volti u visokonaponskoj verziji)
- Izlazni napon - stabilan ili podesiv (od 1,2 do 37 volti)
- Izlazna struja - do 3 ampera (uz dobro hlađenje - do 4,5A)
- Frekvencija pretvorbe - 150 kHz
- Kućište-TO220-5 (montaža kroz rupu) ili D2PAK-5 (površinski nosač)
- Učinkovitost - 70-75% pri niskim naponima, do 95% pri visokim
- Stabilizirani izvor napona
- Krug pretvarača
- Tehnički list
- USB punjač baziran na LM2596
- Stabilizator struje
- Koristite u kućnim aparatima
- Podešavanje izlazne struje i napona
- Poboljšani analozi LM2596
Povijest - linearni stabilizatori
Za početak ću objasniti zašto su standardni linearni pretvarači napona poput LM78XX (na primjer 7805) ili LM317 loši. Evo pojednostavljenog dijagrama.
Glavni element takvog pretvarača je snažan bipolarni tranzistor, uključen u svom "izvornom" značenju - kao upravljani otpornik. Ovaj tranzistor je dio Darlingtonovog para (kako bi se povećao omjer prijenosa struje i smanjila snaga potrebna za rad kruga). Osnovnu struju postavlja operativno pojačalo, koje pojačava razliku između izlaznog napona i referentnog napona određenog referentnim naponom. uključuje se prema klasičnom krugu pojačala pogreške.
Tako pretvarač jednostavno uključuje otpornik u nizu s opterećenjem i kontrolira njegov otpor tako da se, na primjer, točno 5 volti gasi preko opterećenja. Lako je izračunati da kada napon padne s 12 volti na 5 (vrlo čest slučaj korištenja 7805 mikro kruga), ulaznih 12 volti se raspoređuje između stabilizatora i opterećenja u omjeru „7 volti na stabilizatoru + 5 volti na opterećenju ”. Pri struji od pola ampera pri opterećenju se oslobađa 2,5 vata, a pri 7805 - čak 3,5 vata.
Ispada da se "dodatnih" 7 volti jednostavno gasi na stabilizatoru, pretvarajući se u toplinu. Prvo, zbog toga postoje problemi s hlađenjem, i drugo, potrebno je mnogo energije iz izvora energije. Kada se napaja iz utičnice, to nije jako zastrašujuće (iako je i dalje štetno za okoliš), a to se mora zapamtiti s baterijom ili punjivom baterijom.
Drugi je problem što je općenito nemoguće napraviti pojačivački pretvarač pomoću ove metode. Takva se potreba često javlja, a pokušaji rješavanja ovog pitanja prije dvadeset do trideset godina su zapanjujući - koliko je teška bila sinteza i izračun takvih shema. Jedna od najjednostavnijih shema ove vrste je 5V-> 15V push-pull pretvarač.
Mora se priznati da pruža galvansku izolaciju, ali koristi transformator neučinkovito - samo je polovica primarnog namota uključena u bilo kojem trenutku.
Zaboravimo to kao ružan san i prijeđimo na moderna kola.
Izvor napona
Shema
Mikro krug je prikladan za upotrebu kao stepenasti pretvarač: unutra je snažan bipolarni prekidač, ostaje dodati ostale komponente regulatora - brzu diodu, induktivitet i izlazni kondenzator, također je moguće napajati ulaz kondenzator - samo 5 dijelova.
U verziji LM2596ADJ također je potreban krug za podešavanje izlaznog napona, to su dva otpornika ili jedan promjenjivi otpornik.
Krug pretvarača napona na bazi LM2596:
Cijeli krug zajedno:
Ovdje možete preuzmite podatkovnu tablicu / podatkovnu tablicu na LM2596.
Načelo rada: snažni prekidač kojim upravlja PWM signal unutar uređaja šalje impulse napona do induktiviteta. Puni napon prisutan je u točki A x% vremena i (1 - x)% vremena u kojem je napon nula. LC filter ublažava te fluktuacije izdvajanjem istosmjerne komponente jednake opskrbnom naponu x *. Dioda zatvara krug kada je tranzistor isključen.
Detaljan opis posla
Induktivnost se opire promjeni struje kroz nju. Kad se napon pojavi u točki A, prigušnica stvara veliki negativni napon samoindukcije, a napon na opterećenju postaje jednak razlici napona napajanja i napona samoindukcije. Struja i napon induktiviteta na opterećenju postupno se povećavaju.
Nakon što napon nestane u točki A, prigušnica nastoji održati istu struju koja teče iz opterećenja i kondenzatora te ju zatvara kroz diodu na masu - postupno pada. Dakle, napon na opterećenju uvijek je manji od ulaznog napona i ovisi o radnom ciklusu.
Izlazni napon
Modul se proizvodi u četiri verzije: s naponom 3,3 V (indeks –3,3), 5 V (indeks –5,0), 12 V (indeks –12) i reguliranom verzijom LM2596ADJ. Prilagođenu verziju ima smisla koristiti svugdje jer se ona nalazi u velikim količinama u skladištima elektroničkih tvrtki i vjerojatno nećete naići na njezin nedostatak - a potrebna su joj samo dva dodatna otpornika. I naravno, verzija od 5 volti također je popularna.
Količina na skladištu nalazi se u posljednjem stupcu.
Izlazni napon možete postaviti u obliku DIP sklopke, ovdje je dat dobar primjer ili u obliku rotacijske sklopke. U oba slučaja potrebna vam je baterija točnih otpornika - ali možete podesiti napon bez voltmetra.
Okvir
Postoje dvije mogućnosti pakiranja: TO-263 paket za ravnu montažu (model LM2596S) i paket TO-220 kroz otvore (model LM2596T). Radije koristim plosnatu verziju LM2596S jer je u ovom slučaju sama ploča hladnjak i nema potrebe za kupnjom dodatnog vanjskog hladnjaka. Osim toga, njegov je mehanički otpor mnogo veći, za razliku od TO -220, koji se mora na nešto pričvrstiti, barem čak i na ploču - no tada je lakše instalirati ravnu verziju. Preporučujem korištenje mikro kruga LM2596T-ADJ u izvorima napajanja, jer je lakše ukloniti veliku količinu topline iz kućišta.
Izravnavanje valovitosti ulaznog napona
Može se koristiti kao učinkovit "inteligentni" stabilizator nakon ispravljanja struje. Budući da mikro krug izravno nadzire vrijednost izlaznog napona, fluktuacije ulaznog napona uzrokovat će obrnuto proporcionalnu promjenu koeficijenta pretvorbe mikrokruga, a izlazni napon će ostati normalan.
Iz ovoga proizlazi da pri korištenju LM2596 kao stepenastog pretvarača nakon transformatora i ispravljača, ulazni kondenzator (tj. Onaj koji stoji odmah nakon diodnog mosta) može imati mali kapacitet (oko 50-100 μF).
Izlazni kondenzator
Zbog velike frekvencije pretvorbe ni izlazni kondenzator ne mora imati veliki kapacitet. Čak i moćni potrošač neće imati vremena značajno ugraditi ovaj kondenzator u jednom ciklusu. Izračunajmo: uzmite kondenzator od 100μF, 5V izlazni napon i opterećenje koje troši 3 ampera. Puni naboj kondenzatora je q = C * U = 100e-6 μF * 5 V = 500e-6 μC.
U jednom ciklusu pretvorbe, opterećenje će uzeti kondenzator dq = I * t = 3 A * 6,7 μs = 20 μC (to je samo 4% punog naboja kondenzatora), a novi ciklus će odmah započeti, a pretvarač će staviti novi dio energije u kondenzator.
Ono što je najvažnije, nemojte koristiti tantal kondenzatore kao ulazne i izlazne kondenzatore. Oni izravno u svoje podatkovne listove pišu - "ne koriste u strujnim krugovima", jer vrlo loše podnose čak i kratkotrajne prenapone, i ne vole velike impulsne struje. Koristite obične aluminijske elektrolitske kondenzatore.
Učinkovitost, učinkovitost i gubitak topline
Učinkovitost nije tako velika, budući da se bipolarni tranzistor koristi kao snažna sklopka - i ima pad napona koji nije nula, reda 1,2V. Otuda pad učinkovitosti pri niskim naponima.
Kao što vidite, maksimalna učinkovitost postiže se kada je razlika između ulaznog i izlaznog napona oko 12 volti. To jest, ako trebate smanjiti napon za 12 volti, minimalna količina energije otići će u toplinu.
Što je učinkovitost pretvarača? To je vrijednost koja karakterizira trenutne gubitke - za oslobađanje topline na potpuno otvorenom snažnom prekidaču prema Joule -Lenz -ovom zakonu i za slične gubitke tijekom prijelaznih procesa - kad je prekidač otvoren, recimo, samo pola. Učinci oba mehanizma mogu se usporediti po veličini, stoga ne zaboravite na oba puta gubitka. Mala količina energije također se koristi za napajanje samih "mozgova" pretvarača.
U idealnom slučaju, pri pretvaranju napona iz U1 u U2 i izlazne struje I2, izlazna snaga je P2 = U2 * I2, ulazna snaga joj je jednaka (idealan slučaj). To znači da će ulazna struja biti I1 = U2 / U1 * I2.
U našem slučaju, pretvorba ima učinkovitost ispod jedinice, pa će dio energije ostati unutar uređaja. Na primjer, s učinkovitošću η, izlazna snaga bit će P_out = η * P_in, a gubici P_loss = P_in-P_out = P_in * (1-η) = P_out * (1-η) / η. Naravno, pretvarač će morati povećati ulaznu struju kako bi održao zadanu izlaznu struju i napon.
Možemo pretpostaviti da će pri pretvaranju 12V -> 5V i izlaznoj struji 1A, gubitak u mikrokruzi biti 1,3 vata, a ulazna struja 0,52 A. U svakom slučaju, ovo je bolje od bilo kojeg linearnog pretvarača koji će dati minimalno 7 vata gubitka i potrošiti 1 amper iz ulazne mreže (uključujući ovaj beskorisni posao) - dvostruko više.
Usput, mikro krug LM2577 ima tri puta manju radnu frekvenciju, a njegova je učinkovitost nešto veća, budući da su u prolaznim procesima manji gubici. Međutim, potrebno mu je tri puta više ocjenjivanja prigušnice i izlaznog kondenzatora, što je dodatni novac i veličina ploče.
Povećanje izlazne struje
Unatoč već prilično velikoj izlaznoj struji mikro kruga, ponekad je potrebno čak i više struje. Kako izaći iz ove situacije?
- Nekoliko pretvarača može se usporediti. Naravno, moraju biti podešeni na potpuno isti izlazni napon. U ovom slučaju, to je nemoguće učiniti s jednostavnim SMD otpornicima u krugu za postavljanje povratnog napona; morate koristiti otpornike s točnošću od 1%ili ručno postaviti napon s promjenjivim otpornikom.
USB punjač za LM2596
Možete napraviti vrlo praktičan USB punjač za putovanja. Da biste to učinili, trebate regulator postaviti na napon od 5 V, opskrbiti ga USB priključkom i napajati punjač. Koristim litij -polimernu bateriju s radijskim modelom kupljenu u Kini koja daje 5 amp sati na 11,1 volti. Ovo je puno - dovoljno je 8 puta napunite običan pametni telefon (isključujući učinkovitost). Uzimajući u obzir učinkovitost, ispostavit će se najmanje 6 puta.
Ne zaboravite kratkim spojem spojiti D + i D- utičnice USB utičnice kako biste telefonu rekli da je spojen na punjač i da je prenesena struja neograničena. Bez ovog događaja telefon će misliti da je spojen na računalo i punit će se strujom od 500 mA - jako dugo. Štoviše, takva struja možda čak neće nadoknaditi trenutnu potrošnju telefona, a baterija se uopće neće puniti.
Također možete osigurati zaseban ulaz od 12 V iz akumulatora automobila s utičnicom za upaljač - i prebaciti izvore pomoću prekidača. Savjetujem vam da instalirate LED diodu koja će signalizirati da je uređaj uključen, kako ne biste zaboravili isključiti bateriju nakon punog punjenja - u protivnom će gubici u pretvaraču potpuno isprazniti rezervnu bateriju za nekoliko dana.
Takva baterija nije baš prikladna, jer je dizajnirana za velike struje - možete pokušati pronaći bateriju manje struje, a bit će manja i lakša.
Stabilizator struje
Podešavanje izlazne struje
Dostupno samo u izvedbi s podesivim izlaznim naponom (LM2596ADJ). Usput, Kinezi također proizvode takvu verziju ploče, s regulacijom napona i struje i svim vrstama indikacija - gotov modul za stabilizaciju struje na bazi LM2596 sa zaštitom od kratkog spoja može se kupiti pod imenom xw026fr4.
Ako ne želite koristiti gotov modul, a želite sami napraviti ovaj sklop - ništa komplicirano, s jednom iznimkom: mikrokružnica nema mogućnost upravljanja strujom, ali se može dodati. Objasnit ću kako to učiniti, a usput ću pojasniti i teške točke.
Primjena
Stabilizator struje potreban je za napajanje LED dioda velike snage (usput, moj projekt mikrokontrolera LED pogon velike snage), laserske diode, galvaniziranje, punjenje baterija. Kao i u slučaju stabilizatora napona, postoje dvije vrste takvih uređaja - linearni i impulsni.
Klasični linearni regulator struje je LM317, i sasvim je dobar u svojoj klasi - ali njegovo je strujno ograničenje 1,5A, što nije dovoljno za mnoge LED diode velike snage. Čak i ako ovaj stabilizator uključite vanjskim tranzistorom, gubici na njemu jednostavno su neprihvatljivi. Cijeli svijet baca bačvu na potrošnju energije žarulja u stanju pripravnosti, ali ovdje LM317 radi s učinkovitošću od 30%. To nije naša metoda.
No, naš mikro krug prikladan je pokretač za pretvarač impulsnog napona, koji ima mnogo načina rada. Gubici su minimalni jer se ne primjenjuju linearni načini rada tranzistora, već samo ključni.
Prvotno je bio namijenjen krugovima za stabilizaciju napona, ali nekoliko elemenata pretvara ga u stabilizator struje. Činjenica je da se mikro krug u potpunosti oslanja na signal "Povratne informacije" kao povratnu informaciju, ali što ćemo mu poslati već je naša stvar.
U standardnom sklopnom krugu, ova noga se napaja naponom iz otporničkog razdjelnika izlaznog napona. 1.2V je ravnoteža, ako je povratna informacija manja - vozač povećava radni ciklus, ako više - smanjuje. Ali na ovaj ulaz možete primijeniti napon iz trenutnog šanta!
Šant
Na primjer, pri struji od 3A morate uzeti šant nominalne vrijednosti ne više od 0,1 Ohma. Pri takvom otporu ova će struja osloboditi oko 1W, pa je ovo puno. Bolje je paralelizirati tri takva šanta, dobivajući otpor od 0,033 Ohma, pad napona od 0,1 V i oslobađanje topline od 0,3 W.
Međutim, ulaz za povratne informacije zahtijeva 1,2 V - a mi imamo samo 0,1 V. Neracionalno je staviti veći otpor (toplina će se osloboditi 150 puta više), pa ostaje nekako povećati ovaj napon. To se radi pomoću operacijskog pojačala.
Neinvertirajuće op-amp pojačalo
Klasično kolo, što bi moglo biti jednostavnije?
Kombiniramo
Sada kombiniramo uobičajeni krug pretvarača napona i pojačalo temeljeno na op-pojačalu LM358, na čiji ulaz povezujemo trenutni šant.
Snažni otpornik od 0,033 ohma je šant. Može se napraviti od tri paralelno spojena otpornika od 0,1 ohma, a za povećanje dopuštenog rasipanja snage upotrijebite SMD otpornike u kućištu 1206, stavite ih s malim razmakom (ne blizu) i pokušajte ostaviti sloj bakra oko otpornika a ispod njih što je više moguće. Mali kondenzator spojen je na izlaz povratne sprege kako bi se uklonio mogući prijelaz u način rada generatora.
Reguliramo i struju i napon
Stavimo oba signala na ulaz Feedback - i struju i napon. Za kombiniranje ovih signala upotrijebit ćemo konvencionalno ožičenje "AND" sklop na diodama. Ako je trenutni signal veći od naponskog signala, on će dominirati i obrnuto.
Nekoliko riječi o primjenjivosti sheme
Ne možete podesiti izlazni napon. Iako je nemoguće istodobno regulirati i izlaznu struju i napon - oni su međusobno proporcionalni, s koeficijentom "otpora opterećenja". A ako jedinica za napajanje implementira scenarij poput "konstantnog izlaznog napona, ali kada je struja premašena, počinjemo smanjivati napon", tj. CC / CV je već punjač.
Maksimalni napon napajanja za krug je 30V, jer je to granica za LM358. Ovo ograničenje može se produžiti na 40 V (ili 60 V s verzijom LM2596-HV) ako se op-pojačalo napaja zener diodom.
U posljednjoj verziji potrebno je koristiti diodne sklopove kao sumirajuće diode, budući da su u njoj obje diode izrađene u okviru istog tehnološkog procesa i na istoj silicijskoj pločici. Raspršivanje njihovih parametara bit će mnogo manje od raspršenja parametara pojedinih diskretnih dioda - zbog toga ćemo dobiti visoku točnost praćenja vrijednosti.
Također morate pažljivo pratiti da li krug na op-pojačalu nije uzbuđen i ne prelazi u generacijski način rada. Da biste to učinili, pokušajte smanjiti duljinu svih vodiča, a posebno staze spojene na pin 2 LM2596. Ne stavljajte op -pojačalo blizu ove staze, već postavite SS36 diodu i kondenzator filtra bliže kućištu LM2596 i osigurajte minimalnu površinu petlje uzemljenja spojenu na ove elemente - potrebno je osigurati minimalnu duljinu povratnog puta "LM2596 -> VD / C -> LM2596 ".
Primjena LM2596 u uređajima i samožičenje ploče
Detaljno sam govorio o upotrebi mikrokruga u mojim uređajima, a ne u obliku gotovog modula u drugi članak, koji je razmatrao: izbor diode, kondenzatora, parametre prigušnice, a također je govorio o ispravnom ožičenju i nekoliko dodatnih trikova.
Mogućnosti daljnjeg razvoja
Poboljšani analozi LM2596
Najlakši način je otići nakon ovog mikrokruga do LM2678... Zapravo, ovo je isti stepenasti pretvarač, samo s tranzistorom s efektom polja, zahvaljujući kojem se učinkovitost povećava na 92%. Istina, ima 7 nogu umjesto 5 i nije kompatibilan s pin-to-pin-om. Međutim, ovaj čip je vrlo sličan i bit će jednostavna i prikladna opcija s poboljšanom učinkovitošću.
L5973D- prilično star mikrokružni krug, koji osigurava do 2,5A i nešto veću učinkovitost. Također ima gotovo dvostruku frekvenciju pretvorbe (250 kHz) - stoga su potrebne niže ocjene induktiviteta i kondenzatora. Međutim, vidio sam što se s tim događa ako ga stavite izravno u mrežu automobila - dosta često smetne.
ST1S10- visoko učinkovit (učinkovitost 90%) DC - istosmjerni pretvarač istosmjerne struje.
- Zahtijeva 5-6 vanjskih komponenti;
ST1S14- visokonaponski (do 48 volti) regulator. Visoka radna frekvencija (850 kHz), izlazna struja do 4A, Snaga Dobra izlazna snaga, visoka učinkovitost (ne gora od 85%) i zaštitni krug od struje preopterećenja čine ga vjerojatno najboljim pretvaračem za napajanje poslužitelja iz izvora od 36 volti.
Ako vam je potrebna maksimalna učinkovitost, morat ćete se obratiti neintegriranim stepdown DC-DC regulatorima. Problem s integriranim kontrolerima je u tome što oni nikada nemaju hladne tranzistore snage - tipični otpor kanala nije veći od 200 mΩ. Međutim, ako uzmete kontroler bez ugrađenog tranzistora, možete odabrati bilo koji tranzistor, čak i AUIRFS8409-7P s otporom kanala od pola milijuna ohma
DC-DC pretvarači s vanjskim tranzistorom
Sljedeći dio
LM2596 je konverter istosmjernog / istosmjernog napona, često je dostupan kao gotovi moduli, po cijeni od oko 1 USD (traži se LM2596S DC-DC 1,25-30V 3A). Plativši 1,5 dolara, možete uzeti sličan modul sa LED indikacijom ulaznog i izlaznog napona na Aliju, isključiti izlazni napon i fino podesiti gumbe s prikazom vrijednosti na digitalnim pokazateljima. Slažem se - ponuda je više nego primamljiva!
Dolje je shematski dijagram ove pretvaračke ploče (ključne komponente označene su na slici na kraju). Na ulazu je zaštita od promjene polariteta - dioda D2. Time ćete spriječiti oštećenje regulatora zbog pogrešno spojenog ulaznog napona. Unatoč činjenici da mikro krug lm2596 može podnijeti ulazni napon do 45 V prema podatkovnom listu, u praksi ulazni napon ne smije prelaziti 35 V tijekom dugotrajne uporabe.
Za lm2596, izlazni napon je određen jednadžbom u nastavku. Otpornik R2 može podesiti izlazni napon od 1,23 do 25 V.
Iako je mikro krug lm2596 projektiran za maksimalnu struju od 3 A u neprekidnom radu, mala površina mase folije nije dovoljna za rasipanje proizvedene topline kroz cijeli radni raspon kruga. Također imajte na umu da učinkovitost ovog pretvarača uvelike varira ovisno o ulaznom naponu, izlaznom naponu i struji opterećenja. Učinkovitost se može kretati od 60% do 90% ovisno o radnim uvjetima. Stoga je hladnjak obvezan ako se kontinuirani rad izvodi pri struji većoj od 1 A.
Prema podatkovnom listu, naponski kondenzator mora biti instaliran paralelno s otpornikom R2, osobito ako izlazni napon prelazi 10 V - to je potrebno kako bi se osigurala stabilnost. Ali ovaj se kondenzator često ne nalazi na kineskim jeftinim inverterskim pločama. Tijekom pokusa testirano je nekoliko kopija istosmjernih pretvarača u različitim radnim uvjetima. Kao rezultat toga, došli smo do zaključka da je regulator na LM2596 dobro prilagođen za niske i srednje opskrbne struje digitalnih krugova, ali je za veće vrijednosti izlazne snage potreban hladnjak.
povezani članci
