TL494'ÜN ÇALIŞMA PRENSİBİ
OTOMOBİL GERİLİM KONVERTÖRLERİ ÖRNEĞİ ÜZERİNE
TL494 aslında güç kaynaklarını değiştirmek için kullanılan efsanevi bir çiptir. Bazıları elbette artık daha yeni, daha gelişmiş PWM denetleyicilerinin olduğunu ve bu çöplerle uğraşmanın ne anlamı olduğunu iddia edebilir. Şahsen buna tek bir şey söyleyebilirim - Leo Tolstoy genellikle elle ve yazdığı gibi yazdı! Ancak Word iki bin on üç'ün bilgisayarınızda bulunması, kimseyi en azından normal bir hikaye yazmaya bile teşvik etmedi. Tamam, ilgilenenler daha ileriye baksın, ilgilenmeyenler - en iyi dileklerimle!
Hemen rezervasyon yaptırmak istiyorum; Texas Instruments'ın ürettiği 494 TL'den bahsedeceğiz. Gerçek şu ki, bu kontrolörün farklı fabrikalar tarafından üretilen çok sayıda analogu var ve yapısal şemaları ÇOK benzer olmasına rağmen, bunlar hala tam olarak aynı mikro devreler değiller - farklı mikro devrelerdeki hata amplifikatörleri bile aynı pasifle farklı kazanç değerlerine sahip kablolama. Bu nedenle, değiştirdikten sonra, onarılan güç kaynağının parametrelerini iki kez kontrol ettiğinizden emin olun - ben şahsen bu tırmığa bastım.
Aslında bu bir deyişti ama masal burada başlıyor. İşte sadece Texas Instruments'tan TL494'ün blok şeması. Yakından bakarsanız, içinde çok fazla dolgu yok, ancak bu denetleyicinin ucuz bir fiyata muazzam bir popülerlik kazanmasına izin veren tam olarak bu işlevsel birimlerin birleşimiydi.
Mikro devreler hem geleneksel DIP paketlerinde hem de yüzeye montaj için düzlemsel paketlerde üretilmektedir. Her iki durumda da pin çıkışı benzerdir. Kişisel olarak körlüğümden dolayı eski yöntemlerle çalışmayı tercih ediyorum - sıradan dirençler, DIP paketleri vb.
Yedinci ve on ikinci pinlere besleme gerilimi verilir, yedinci pin EKSİ veya GENEL, on ikinci pin ise ARTI'dır. Besleme voltajı aralığı oldukça geniştir - beş ila kırk volt arasında. Açıklık sağlamak için, mikro devre, çalışma modlarını ayarlayan pasif elemanlarla bağlanmıştır. Peki, mikro devre başlatıldığında neyin amaçlandığı netleşecek. Evet, evet, tam olarak lansman, çünkü mikro devre güç uygulandığında hemen çalışmaya başlamıyor. İlk önce ilk şeyler.
Dolayısıyla, gücü bağlarken elbette TL494'ün on ikinci pininde voltaj anında görünmeyecek - güç filtresi kapasitörlerini şarj etmek biraz zaman alacak ve gerçek güç kaynağının gücü elbette değil sonsuz. Evet, bu süreç oldukça kısa sürüyor, ancak hala var - besleme voltajı belirli bir süre içinde sıfırdan nominal değere çıkıyor. Nominal besleme voltajımızın 15 volt olduğunu varsayalım ve kontrol kartına uygulayalım.
DA6 dengeleyicinin çıkışındaki voltaj, ana güç stabilizasyon voltajına ulaşana kadar neredeyse tüm mikro devrenin besleme voltajına eşit olacaktır. 3,5 voltun altında olduğu sürece DA7 karşılaştırıcısının çıkışı mantıksal bir seviyeye sahip olacaktır, çünkü bu karşılaştırıcı dahili referans besleme voltajının değerini izlemektedir. Bu mantıksal ünite OR mantık elemanı DD1'e beslenir. OR mantıksal elemanının çalışma prensibi, girişlerinden en az birinin mantıksal olması durumunda çıkışın da bir olacağıdır; birinci girişte VEYA ikincide VEYA üçüncü VEYA dördüncüde bir tane varsa, o zaman DD1'in çıkışı bir olacaktır ve diğer girişlerde ne olacağı önemli değildir. Böylece, besleme voltajı 3,5 voltun altındaysa DA7, saat sinyalinin daha fazla geçmesini engeller ve mikro devrenin çıkışlarında hiçbir şey olmazsa - kontrol darbesi olmaz.
Bununla birlikte, besleme voltajı 3,5 volt'u aştığı anda, evirici girişteki voltaj, evirici olmayan girişten daha büyük olur ve karşılaştırıcı, çıkış voltajını mantıksal sıfıra değiştirir, böylece ilk engelleme aşamasını kaldırır.
İkinci engelleme aşaması, besleme voltajının değerini, yani 5 volt değerini izleyen karşılaştırıcı DA5 tarafından kontrol edilir, çünkü dahili stabilizatör DA6, girişinden daha yüksek bir voltaj üretemez. Besleme voltajı 5 volt'u aştığı anda, evirici giriş DA5'te daha büyük hale gelecektir, çünkü evirici olmayan girişte zener diyot VDin5'in stabilizasyon voltajı ile sınırlanmıştır. Karşılaştırıcı DA5'in çıkışındaki voltaj mantıksal sıfıra eşit olacak ve DD1 girişine ulaştığında ikinci engelleme aşaması kaldırılacaktır.
5 voltluk dahili referans voltajı da mikro devrenin içinde kullanılır ve pim 14 aracılığıyla dışına çıkarılır. Dahili kullanım, dahili karşılaştırıcılar DA3 ve DA4'ün kararlı çalışmasını garanti eder, çünkü bu karşılaştırıcılar, üretilen testere dişi voltajının büyüklüğüne bağlı olarak kontrol darbeleri üretir. jeneratör G1 tarafından.
Burada sırayla daha iyi. Mikro devre, frekansı C3 zamanlama kapasitörü ve R13 direncine bağlı olan bir testere jeneratörü içerir. Ayrıca R13, testerenin oluşumuna doğrudan katılmaz, ancak C3 kapasitörünü şarj eden akım jeneratörünün düzenleyici bir elemanı olarak görev yapar. Böylece R13 derecesinin düşürülmesiyle şarj akımı artar, kapasitör daha hızlı şarj olur ve buna bağlı olarak saat frekansı artar ve üretilen testerenin genliği korunur.
Daha sonra testere DA3 karşılaştırıcısının ters çevirme girişine gider. Evirici olmayan girişte 0,12 voltluk bir referans voltajı vardır. Bu tam olarak tüm atım süresinin yüzde beşine karşılık gelir. Başka bir deyişle, frekanstan bağımsız olarak, DA3 karşılaştırıcısının çıkışında tüm kontrol darbesinin tam olarak yüzde beşi boyunca mantıksal bir ünite belirir, böylece DD1 elemanını bloke eder ve çıkışın transistörlerinin değiştirilmesi arasında bir duraklama süresi sağlar. mikro devrenin aşaması. Bu tamamen uygun değildir - çalışma sırasında frekans değişirse, maksimum frekans için duraklama süresi dikkate alınmalıdır, çünkü duraklatma süresi minimum olacaktır. Ancak referans voltajının 0,12 volt değeri artırılırsa bu sorun oldukça kolay çözülebilir ve buna bağlı olarak duraklamaların süresi de artacaktır. Bu, dirençler kullanılarak bir voltaj bölücü monte edilerek veya bağlantı noktası boyunca düşük voltaj düşüşüne sahip bir diyot kullanılarak yapılabilir.
Ayrıca jeneratörden gelen testere, değerini DA1 ve DA2'deki hata amplifikatörleri tarafından üretilen voltajla karşılaştıran DA4 karşılaştırıcısına gider. Hata amplifikatöründen gelen voltaj değeri testere dişi voltajının genliğinin altındaysa, kontrol darbeleri değişmeden sürücüye geçer, ancak hata amplifikatörlerinin çıkışlarında bir miktar voltaj varsa ve minimum değerden büyükse ve maksimum testere dişi voltajından daha düşükse, testere dişi voltajı amplifikatör hatalarından kaynaklanan voltaj seviyesine ulaştığında, DA4 karşılaştırıcısı mantıksal bir seviye oluşturur ve DD1'e giden kontrol darbesini kapatır.
DD1'den sonra, kenar işletimli D-flip-flop DD3 için kenarlar üreten bir invertör DD2 vardır. Tetikleyici ise saat sinyalini ikiye böler ve dönüşümlü olarak AND elemanlarının çalışmasına izin verir.AND elemanlarının çalışmasının özü, mantıksal olanın yalnızca mevcut olduğunda elemanın çıkışında görünmesidir. bir girişinde mantıksal bir tane VE diğer girişlerinde de bir mantıksal birim olacak, bir mantıksal birim var. Bu AND mantık elemanlarının ikinci pinleri birbirine bağlanır ve mikro devrenin çalışmasını harici olarak sağlamak için kullanılabilen on üçüncü pin'e çıkış verir.
DD4 ve DD5'ten sonra bir çift OR-NOT elemanı vardır. Bu zaten tanıdık olan OR elemanıdır, yalnızca çıkış voltajı ters çevrilir, yani. Doğru değil. Başka bir deyişle, eğer bir elemanın girdilerinden en az biri mantıksal bir tane içeriyorsa, o zaman çıktısı bir OLMAYACAKTIR, yani. sıfır. Ve bir elemanın çıkışında mantıksal bir sıfırın görünmesi için, her iki girişte de mantıksal bir sıfırın bulunması gerekir.
DD6 ve DD7 elemanlarının ikinci girişleri doğrudan DD1 çıkışına bağlanır ve bağlanır; bu, DD1 çıkışında mantıksal bir tane olduğu sürece elemanları bloke eder.
DD6 ve DD7 çıkışlarından kontrol darbeleri, PWM kontrol cihazının çıkış aşamasının transistörlerinin tabanlarına ulaşır. Dahası, mikro devrenin kendisi yalnızca bazları kullanır ve toplayıcılar ve yayıcılar mikro devrenin dışında bulunur ve kullanıcı tarafından kendi takdirine göre kullanılabilir. Örneğin, yayıcıları ortak bir kabloya bağlayarak ve eşleşen bir transformatörün sargılarını toplayıcılara bağlayarak, güç transistörlerini mikro devre ile doğrudan kontrol edebiliriz.
Çıkış aşaması transistörlerinin toplayıcıları besleme voltajına bağlıysa ve yayıcılar dirençlerle yüklüyse, o zaman güç transistörlerinin kapılarını doğrudan kontrol etmek için elbette çok güçlü olmayan kontrol darbeleri elde ederiz - kolektör akımı Çıkış katı transistörlerinin değeri 250 mA'yı geçmemelidir.
TL494'ü transistörlerin kollektör ve emitörlerini birbirine bağlayarak tek uçlu dönüştürücüleri kontrol etmek için de kullanabiliriz. Bu devreyi kullanarak darbe stabilizatörleri de oluşturabilirsiniz; sabit bir duraklama süresi endüktansın mıknatıslanmasını önleyecektir ve aynı zamanda çok kanallı bir stabilizatör olarak da kullanılabilir.
Şimdi bağlantı şeması ve TL494 PWM kontrol cihazının kablolaması hakkında birkaç söz. Daha fazla netlik sağlamak için internetten birkaç şema alalım ve onları anlamaya çalışalım.
OTOMOBİL GERİLİM KONVERTÖRLERİNİN ŞEMALARI
494 TL KULLANIYORUZ
İlk önce araba dönüştürücülere bakalım. Diyagramlar OLDUĞU GİBİ alınmıştır, bu nedenle açıklamalara ek olarak, farklı şekilde yapacağım bazı nüansları vurgulamanıza izin vereceğim.
Yani, 1 numaralı şema. Stabilize edilmiş bir çıkış voltajına sahip bir otomotiv voltaj dönüştürücüsü ve stabilizasyon dolaylı olarak gerçekleştirilir - kontrol edilen dönüştürücünün çıkış voltajı değil, ek sargıdaki voltajdır. Elbette transformatörün çıkış gerilimleri birbirine bağlıdır, bu nedenle sargılardan birindeki yükte bir artış sadece üzerinde değil aynı çekirdeğe sarılan tüm sargılarda da gerilim düşüşüne neden olur. Ek sargıdaki voltaj bir diyot köprüsü tarafından düzeltilir, direnç R20 üzerindeki zayıflatıcıdan geçer, kapasitör C5 tarafından yumuşatılır ve direnç R21 aracılığıyla mikro devrenin ilk ayağına ulaşır. Blok diyagramını hatırlayalım ve ilk çıkışın hata amplifikatörünün evirmeyen girişi olduğunu görelim. İkinci pin, hata yükselticisinin çıkışından (pim 3) direnç R2 aracılığıyla negatif geri beslemenin sağlandığı bir ters çevirme girişidir. Genellikle bu dirence paralel olarak 10...47 nanofaradlık bir kapasitör yerleştirilir - bu, hata amplifikatörünün tepki hızını bir miktar yavaşlatır, ancak aynı zamanda çalışmasının stabilitesini önemli ölçüde artırır ve aşmanın etkisini tamamen ortadan kaldırır.
Aşım, kontrolörün yük değişikliklerine ve salınımlı bir sürecin olasılığına karşı çok güçlü bir tepkisidir. Bu devredeki tüm işlemleri tam olarak anladığımızda bu etkiye geri döneceğiz, bu nedenle dahili stabilizatörün 5 volttaki çıkışı olan pin 14'ten polarlanan pin 2'ye geri döneceğiz. Bu, hata amplifikatörünün daha doğru çalışması için yapıldı - amplifikatörün tek kutuplu bir besleme voltajı var ve sıfıra yakın voltajlarla çalışması oldukça zor. Bu nedenle bu gibi durumlarda amplifikatörü çalışma modlarına getirmek için ek voltajlar üretilir.
Diğer şeylerin yanı sıra, “yumuşak” bir başlatma oluşturmak için 5 voltluk stabilize bir voltaj kullanılır - C1 kondansatörü aracılığıyla mikro devrenin 4 numaralı pimine beslenir. Kontrol darbeleri arasındaki duraklama süresinin bu pindeki voltaja bağlı olduğunu hatırlatayım. Bundan, C1 kapasitörünün deşarjı sırasında duraklama süresinin, kontrol darbelerinin süresini aşacak kadar uzun olacağı sonucuna varmak zor değildir. Ancak kapasitör şarj olurken dördüncü terminaldeki voltaj düşmeye başlayacak ve duraklama süresi kısalacaktır. Kontrol darbelerinin süresi %5 değerine ulaşana kadar artmaya başlayacaktır. Bu devre çözümü, ikincil güç kapasitörlerini şarj ederken güç transistörlerinden geçen akımı sınırlamayı mümkün kılar ve çıkış voltajının etkin değeri kademeli olarak arttığından güç aşamasının aşırı yüklenmesini ortadan kaldırır.
Mikro devrenin sekizinci ve onbirinci pinleri besleme voltajına bağlanır, bu nedenle çıkış aşaması bir verici takipçisi olarak çalışır ve öyle - dokuzuncu ve onuncu pinler akım sınırlayıcı dirençler R6 ve R7 aracılığıyla R8 ve R9 dirençlerine bağlanır VT1 ve VT2 tabanlarının yanı sıra. Böylece, kontrolörün çıkış aşaması güçlendirilir - güç transistörlerinin açılması, VD2 ve VD3 diyotlarının seri olarak bağlandığı R6 ve R7 dirençleri aracılığıyla gerçekleştirilir, ancak çok daha fazla enerji gerektiren kapanma, kullanılarak gerçekleşir. VT1 ve VT2, yayıcı takipçiler olarak bağlanır, ancak büyük akımlar sağlamak, tam olarak kapılarda sıfır voltaj oluştuğunda meydana gelir.
Daha sonra, daha fazla akım elde etmek için her kolda paralel bağlanmış 4 güç transistörümüz var. Açıkçası bu özel transistörlerin kullanımı bazı kafa karışıklıklarına neden oluyor. Büyük olasılıkla, bu planın yazarı onları stokta bulundurdu ve eklemeye karar verdi. Gerçek şu ki, IRF540'ın maksimum 23 amper akımı vardır, kapılarda depolanan enerji 65 nano Coulomb'dur ve en popüler IRFZ44 transistörlerin maksimum 49 amper akımı vardır, kapı enerjisi ise 63 nano Coulomb'dur. Başka bir deyişle, iki çift IRFZ44 kullanarak, maksimum akımda küçük bir artış ve mikro devrenin çıkış aşamasındaki yükte iki kat azalma elde ediyoruz, bu da yalnızca bu tasarımın parametreler açısından güvenilirliğini artırıyor. Ve hiç kimse "Daha az parça - daha fazla güvenilirlik" formülünü iptal etmedi.
Elbette güç transistörleri aynı partiden olmalıdır, çünkü bu durumda parametrelerin paralel bağlanan transistörler arasındaki dağılımı azalır. İdeal olarak, elbette, transistörleri kazançlarına göre seçmek daha iyidir, ancak bu her zaman mümkün değildir, ancak her durumda transistörleri aynı partiden satın alabilmeniz gerekir.
Güç transistörlerine paralel olarak seri bağlı dirençler R18, R22 ve kapasitörler C3, C12 bulunur. Bunlar, endüktif bir yüke dikdörtgen darbeler uygulandığında kaçınılmaz olarak ortaya çıkan kendiliğinden endüksiyonlu darbeleri bastırmak için tasarlanmış bastırıcılardır. Ayrıca darbe genişliği modülasyonuyla durum daha da kötüleşiyor. Burada daha fazla ayrıntıya girmekte fayda var.
Güç transistörü açıkken sargıdan akım geçer ve akım sürekli artarak enerjisi ikincil sargıya aktarılan manyetik alanın artmasına neden olur. Ancak transistör kapanır kapanmaz, sargıdan geçen akım durur ve manyetik alan çökmeye başlar, bu da ters kutuplu bir voltajın ortaya çıkmasına neden olur. Mevcut voltaja ek olarak, genliği başlangıçta uygulanan voltajı aşabilen kısa bir darbe belirir. Bu, bir akım dalgalanmasına neden olur, kendi kendine indüksiyonla indüklenen voltajın polaritesinde tekrarlanan bir değişikliğe neden olur ve şimdi kendi kendine indüksiyon, mevcut voltaj miktarını azaltır ve akım küçülür küçülmez, kendi kendine indüksiyonun polaritesi artar. indüksiyon darbesi tekrar değişir. Bu süreç sönümlenir, ancak kendi kendine endüksiyon akımlarının ve gerilimlerinin büyüklükleri, güç transformatörünün genel gücüyle doğru orantılıdır.
Bu dalgalanmaların bir sonucu olarak, güç anahtarı kapatıldığı anda, transformatör sargısında şok süreçleri gözlenir ve bunları bastırmak için sınırlayıcılar kullanılır - direncin direnci ve kapasitörün kapasitansı öyle seçilir ki Kapasitörün şarj edilmesi, kendinden indüksiyonlu darbe transformatörünün polaritesini değiştirmek için gereken sürenin aynısını gerektirir.
Neden bu dürtülerle savaşmanız gerekiyor? Her şey çok basit - modern güç transistörlerinde diyotlar kuruludur ve düşme voltajları, açık alan anahtarının direncinden çok daha yüksektir ve güç veriyollarındaki kendi kendine endüksiyon emisyonlarını söndürmeye başladıklarında zor anlar yaşayanlar diyotlardır. kendi aralarında ve esas olarak güç transistörlerinin mahfazaları ısınır çünkü transistörlerin geçiş kristalleri ısınır, ısınan iç diyotlardır. Diyotları çıkarırsanız, ters voltaj ilk darbede tam anlamıyla güç transistörünü öldürecektir.
Dönüştürücü PWM stabilizasyonu ile donatılmamışsa, kendi kendine endüktif gevezelik süresi nispeten kısadır - kısa süre sonra ikinci kolun güç transistörü açılır ve kendi kendine indüksiyon, açık transistörün düşük direnci nedeniyle bastırılır.
Bununla birlikte, dönüştürücü çıkış voltajı üzerinde PWM kontrolüne sahipse, güç transistörlerinin açılması arasındaki duraklamalar oldukça uzun olur ve doğal olarak kendi kendine endüktif tırlama süresi önemli ölçüde artarak transistörlerin içindeki diyotların ısınması artar. Bu nedenle stabilize güç kaynakları oluştururken, çıkış voltajı rezervinin% 25'ten fazla sağlanması önerilmez - duraklama süresi çok uzun olur ve bu, çıkış aşamasının sıcaklığında bile mantıksız bir artışa neden olur. küçümseyicilerin varlığı.
Aynı nedenden dolayı, fabrikada üretilen araba güç amplifikatörlerinin büyük çoğunluğunun denetleyici olarak TL494 kullanılsa bile stabilizasyonu yoktur - voltaj dönüştürücünün ısı emici alanından tasarruf sağlarlar.
Artık ana bileşenler dikkate alındığına göre PWM stabilizasyonunun nasıl çalıştığını anlayalım. Çıkışımızın ±60 volt bipolar gerilime sahip olduğu belirtiliyor. Daha önce söylenenlerden, transformatörün sekonder sargısının 60 volt artı yüzde 25 verecek şekilde tasarlanması gerektiği açıkça ortaya çıkıyor; 60 artı 15, 75 volta eşittir. Ancak 60 voltluk bir efektif değer elde etmek için bir yarım dalganın, daha doğrusu bir dönüşüm periyodunun süresinin nominal değerden %25 daha kısa olması gerekir. Her halükarda geçişler arasındaki duraklama süresinin karışacağını, bu nedenle duraklatma şekillendiricinin getirdiği %5'lik kısmın otomatik olarak kesileceğini ve kontrol dürtümüzün kalan %20 oranında azaltılması gerektiğini unutmayın.
Dönüşüm süreleri arasındaki bu duraklama, ikincil güç kaynağı filtresinin endüktöründe biriken manyetik enerji ve kapasitörlerde biriken yük ile telafi edilecektir. Doğru, elektrolitleri boğucunun önüne koymam, ancak diğer kapasitörler gibi - boğucudan sonra kapasitörler takmak daha iyidir ve elektrolitlere ek olarak elbette film olanları da takarlar - darbe dalgalanmalarını ve parazitleri daha iyi bastırırlar .
Çıkış voltajının stabilizasyonu aşağıdaki gibi gerçekleştirilir. Yük yokken veya çok küçükken, C8-C11 kapasitörlerinden neredeyse hiç enerji tüketilmez ve restorasyonu fazla enerji gerektirmez ve ikincil sargıdan gelen çıkış voltajının genliği oldukça büyük olacaktır. Buna göre, ek sargıdan gelen çıkış voltajının genliği büyük olacaktır. Bu, kontrolörün ilk çıkışındaki voltajda bir artışa neden olacak, bu da hata amplifikatörünün çıkış voltajında bir artışa yol açacak ve kontrol darbelerinin süresi, olacak şekilde bir değere azaltılacaktır. tüketilen güç ile güç transformatörüne sağlanan güç arasında bir denge.
Tüketim artmaya başlar başlamaz ek sargıdaki voltaj azalır ve hata amplifikatörünün çıkışındaki voltaj doğal olarak azalır. Bu, kontrol darbelerinin süresinin artmasına ve transformatöre sağlanan enerjinin artmasına neden olur. Darbe süresi, tüketilen enerji ile çıkış enerjisi arasındaki denge yeniden sağlanana kadar artar. Yük azalırsa dengesizlik tekrar oluşur ve kontrol cihazı artık kontrol darbelerinin süresini azaltmak zorunda kalır.
Geri bildirim değerlerinin yanlış seçilmesi durumunda aşma etkisi ortaya çıkabilir. Bu sadece TL494 için değil aynı zamanda tüm voltaj dengeleyiciler için de geçerlidir. TL494 durumunda, aşma etkisi genellikle yanıtı yavaşlatan geri besleme döngülerinin olmadığı durumlarda ortaya çıkar. Elbette reaksiyonu çok fazla yavaşlatmamalısınız - stabilizasyon katsayısı zarar görebilir, ancak çok hızlı reaksiyon faydalı değildir. Bu da şu şekilde kendini göstermektedir. Diyelim ki yükümüz arttı, voltaj düşmeye başladı, PWM kontrol cihazı dengeyi yeniden sağlamaya çalışıyor ama bunu çok hızlı yapıyor ve kontrol darbelerinin süresini orantılı olarak değil çok daha güçlü bir şekilde artırıyor. Bu durumda etkin gerilim değeri keskin bir şekilde artar. Elbette artık kontrolör voltajın stabilizasyon voltajından daha yüksek olduğunu görüyor ve çıkış voltajını ve referansı dengelemeye çalışarak darbe süresini keskin bir şekilde azaltıyor. Ancak darbe süresi olması gerekenden kısalmış ve çıkış voltajı gereğinden çok daha az hale gelmiştir. Kontrolör darbelerin süresini bir kez daha artırdı, ancak yine abarttı - voltajın gereğinden fazla olduğu ortaya çıktı ve darbelerin süresini azaltmaktan başka seçeneği yok.
Böylece, dönüştürücünün çıkışında stabilize bir voltaj oluşmaz, ancak hem aşırı yönde hem de küçümseme yönünde ayarlanan voltajın% 20-40'ı kadar dalgalanır. Elbette tüketicilerin bu tür bir güç kaynağından hoşlanmaları pek mümkün değildir, bu nedenle herhangi bir dönüştürücüyü monte ettikten sonra, yeni monte edilen gemiden ayrılmamak için şöntlerdeki reaksiyon hızını kontrol etmek gerekir.
Sigortaya bakılırsa dönüştürücü oldukça güçlüdür ancak bu durumda C7 ve C8 kapasitörleri açıkça yeterli değildir, her birinden en az üç tane daha eklenmelidir. VD1 diyot, kutupların tersine çevrilmesine karşı koruma sağlar ve bu olursa, hayatta kalması pek olası değildir - 30-40 amperlik bir sigortayı atmak o kadar kolay değildir.
Günün sonunda, bu dönüştürücünün bir duvar satın alma sistemi ile donatılmadığını eklemeye devam ediyoruz, yani. Besleme gerilimine bağlandığında hemen çalışır ve ancak güç kapatılarak durdurulabilir. Bu pek uygun değil - oldukça güçlü bir anahtara ihtiyacınız olacak.
Otomotiv voltaj dönüştürücü numarası 2, ayrıca LED'i çıkış voltajına bağlı bir optokuplörün varlığıyla kanıtlandığı gibi stabilize bir çıkış voltajına sahiptir. Ayrıca TL431 üzerinden bağlanır ve bu da çıkış voltajının korunmasının doğruluğunu önemli ölçüde artırır. Optokuplörün fototransistörü de ikinci bir TL431 mikro denetleyici kullanılarak stabilize edilmiş bir voltaja bağlanır. Bu dengeleyicinin özü şahsen benden kaçtı - mikro devre beş voltu dengeledi ve ek bir dengeleyici kurmanın bir anlamı yok. Fototransistörün vericisi, hata amplifikatörünün (pim 1) evirmeyen girişine gider. Hata amplifikatörü negatif geri besleme ile kaplanmıştır ve reaksiyonunu yavaşlatmak için direnç R10 ve kapasitör C2 tanıtılmıştır.
İkinci hata yükselticisi acil bir durumda dönüştürücüyü durmaya zorlamak için kullanılır - on altıncı pimde R13 ve R16 bölücü tarafından üretilenden daha büyük bir voltaj varsa ve bu yaklaşık iki buçuk voltsa, kontrol cihazı, kontrol darbelerinin süresini tamamen ortadan kayboluncaya kadar azaltmaya başlayacaktır.
Yumuşak başlatma, önceki şemadakiyle tamamen aynı şekilde düzenlenir - C3 kapasitörünün kapasitansı biraz küçük olmasına rağmen duraklama sürelerinin oluşturulması yoluyla - bunu 4,7...10 µF olarak ayarlardım.
Mikro devrenin çıkış aşaması yayıcı takipçi modunda çalışır; akımı yükseltmek için, VT1-VT4 transistörlerinde tam teşekküllü bir ek verici takipçisi kullanılır, bu da güç alanı cihazlarının kapılarına yüklenir, ancak ben R22-R25 ila 22...33 Ohm değerleri. Daha sonra engelleyiciler ve bir güç transformatörü gelir, ardından bir diyot köprüsü ve bir kenar yumuşatma filtresi gelir. Bu devredeki filtre daha doğru yapılmıştır - aynı çekirdek üzerindedir ve aynı sayıda dönüş içerir. Bu dahil etme, karşıt manyetik alanlar birbirini iptal ettiğinden mümkün olan maksimum filtrelemeyi sağlar.
Stenby modu, kontakları yalnızca kontrol cihazına güç sağlayan transistör VT9 ve röle K1 kullanılarak düzenlenir. Güç kısmı sürekli olarak besleme voltajına bağlanır ve kontrolörden kontrol darbeleri görünene kadar VT5-VT8 transistörleri kapatılacaktır.
HL1 LED'i kontrolörün besleme gerilimi ile beslendiğini gösterir.
Bir sonraki diyagram... Bir sonraki diyagram... Bu otomotiv voltaj dönüştürücünün üçüncü versiyonu ama sırayla ele alalım...
Geleneksel seçeneklerden temel farklarla, yani bir otomotiv dönüştürücüsünde yarım köprü sürücüsünün kullanılmasıyla başlayalım. Bunu bir şekilde kabul edebilirsiniz - mikro devrenin içinde iyi bir açılma ve kapanma hızına sahip 4 transistör ve hatta iki amperlik transistörler vardır. Uygun bağlantıyı yaptıktan sonra, Push-Pull çalışma moduna sürülebilir, ancak mikro devre çıkış sinyalini ters çevirmez ve girişlerine kontrol cihazının toplayıcılarından kontrol darbeleri sağlanır, bu nedenle, kontrolör kontrol darbeleri arasında bir duraklama verir, mantıksal olana karşılık gelen seviyeler TLki çıkış aşaması ünitelerinin toplayıcılarında görünecektir, yani. besleme voltajına yakın. Irk'ı geçtikten sonra darbeler, güvenli bir şekilde açılacak olan güç transistörlerinin kapılarına gönderilecek. Her ikisi de... Aynı anda. Elbette, FB180SA10 transistörlerini ilk seferde imha etmenin mümkün olmayabileceğini anlıyorum - sonuçta 180 amperin geliştirilmesi gerekecek ve bu tür akımlarda izler genellikle yanmaya başlar, ancak yine de bu bir şekilde çok sert . Ve aynı transistörlerin maliyeti bir tanesi için binden fazla.
Bir sonraki gizemli nokta, içinden doğru akımın aktığı, birincil güç veriyoluna dahil edilen bir akım transformatörünün kullanılmasıdır. Bu transformatörde, anahtarlama anında akımdaki bir değişiklik nedeniyle hala bir şeyin indükleneceği açıktır, ancak bu bir şekilde tamamen doğru değildir. Hayır, aşırı yük koruması işe yarayacak ama ne kadar doğru? Sonuçta, akım transformatörünün çıkışı da, hafifçe söylemek gerekirse, çok orijinal olarak tasarlanmıştır - hata amplifikatörünün ters girişi olan pin 15'teki akımda bir artışla, direnç R18 tarafından üretilen voltaj ile birlikte R20'deki bölücü azalacaktır. Tabii ki, bu çıkıştaki voltajın azalması, hata amplifikatöründen gelen voltajın artmasına neden olacak ve bu da kontrol darbelerini kısaltacaktır. Ancak R18 doğrudan birincil güç veriyoluna bağlıdır ve bu veriyolunda meydana gelen tüm kaos, aşırı yük korumanın çalışmasını doğrudan etkileyecektir.
Çıkış voltajı stabilizasyon ayarı tamamlandı... Prensip olarak güç kısmının çalışmasıyla aynı... Dönüştürücüyü çalıştırdıktan sonra, çıkış voltajı optokuplör LED U1.2'nin olduğu değere ulaşır ulaşmaz yanmaya başladığında optokuplör transistörü U1.1 açılır. Açılması, bölücünün R10 ve R11'de yarattığı voltajın azalmasına neden olur. Bu da hata amplifikatörünün çıkış voltajının azalmasına neden olur, çünkü bu voltaj amplifikatörün evirici olmayan girişine bağlıdır. Hata yükselticisinin çıkışındaki voltaj azaldığından, kontrolör darbe süresini artırmaya başlar, böylece fototransistörü daha da fazla açan ve darbe süresini daha da artıran optokuplör LED'inin parlaklığını artırır. Bu, çıkış voltajı mümkün olan maksimum değere ulaşana kadar gerçekleşir.
Genel olarak plan o kadar orijinal ki, onu yalnızca düşmanınıza tekrar etmesi için verebilirsiniz ve bu günah için size Cehennemde sonsuz azap garanti edilir. Kimin suçlanacağını bilmiyorum... Şahsen ben bunun birinin ders çalışması ya da diploması olduğu izlenimine kapıldım, ama buna inanmak istemiyorum çünkü eğer yayınlanmışsa bu öyle demektir korunuyor ve bu da, niteliklerin öğretim kadrosunun düşündüğümden çok daha kötü durumda olduğu anlamına geliyor...
Otomotiv voltaj dönüştürücünün dördüncü versiyonu.
Bunun ideal bir seçenek olduğunu söylemeyeceğim, ancak bir zamanlar bu planın geliştirilmesinde benim de payım vardı. Burada hemen bir sakinleştiricinin küçük bir kısmı - on beş ve on altıncı pinler birbirine bağlanır ve ortak bir kabloya bağlanır, ancak mantıksal olarak on beşinci pinin on dördüncüye bağlanması gerekir. Ancak ikinci hata amplifikatörünün girişlerinin topraklanması performansı hiçbir şekilde etkilemedi. Bu nedenle on beşinci pinin nereye bağlanacağını sizin takdirinize bırakıyorum.
Bu devrede dahili stabilizatörün beş voltluk çıkışı çok yoğun olarak kullanılmaktadır. Beş volt, çıkış voltajının karşılaştırılacağı bir referans voltajı oluşturur. Bu, R8 ve R2 dirençleri kullanılarak yapılır. Referans voltajındaki dalgalanmayı azaltmak için, C1 kondansatörü R2'ye paralel olarak bağlanır. R8 ve R2 dirençleri aynı olduğundan referans voltajı iki buçuk volttur.
Yumuşak başlatma için de beş volt kullanılır - C6 kapasitörü, açılma anında, denetleyicinin dördüncü piminde kısa süreliğine beş volt oluşturur, yani. Şarj olurken, kontrol darbeleri arasındaki zorunlu duraklamaların süresi maksimumdan nominal değere kadar değişecektir.
Aynı beş volt, DA optokuplörünün fototransistörünün toplayıcısına bağlanır ve vericisi, R5 ve R4 üzerindeki küçük bir bölücü aracılığıyla, ilk hata amplifikatörünün ters çevirmeyen girişine - pin 1'e bağlanır. Pim 2 hata amplifikatörünün çıkışından gelen negatif geri beslemeye bağlanır. Geri bildirim, kapasitansı on nanofarad ila altmış sekiz nanofarad arasında değişebilen kontrolörün tepkisini yavaşlatan kapasitör C2 tarafından sağlanır.
Kontrolörün çıkış aşaması tekrarlayıcı modunda çalışır ve akım yükseltmesi VT3-VT6'daki bir transistör sürücü aşaması tarafından üretilir. Tabii ki, sürücü aşamasının gücü, birden fazla güç transistörünü kontrol etmek için yeterlidir; aslında, bahis bunun üzerine yapıldı - başlangıçta denetleyicili kart, güç kısmından ayrı olarak yapıldı, ancak Sonunda bunun pek de uygun olmadığı ortaya çıktı. Bu nedenle, baskılı iletkenler ana karta aktarıldı ve transformatörler ve tabii ki güç transistörleri, kart genişletilerek zaten değiştirildi.
Güç transformatörü, aşırı yük korumasının işlevselliğinden sorumlu olan bir akım transformatörü aracılığıyla transistörlere bağlanır. Bu versiyonda susturucular kurulmadı - ciddi radyatörler kullanıldı.
UPR terminalinde dönüştürücünün çalışmasına izin veren bir voltaj göründüğünde, transistör VT2 açılır ve bu da VT1'i doygunluğa sürükler. VT1'in vericisinde, 15'te entegre stabilizatörden gelen voltaj vardır ve bu, stabilizasyon voltajından daha düşük olduğu için VD5 diyotundan sağlanan besleme voltajını kolayca geçer. On iki voltluk ana besleme voltajı bu diyota R28 direnci aracılığıyla sağlanır. VT1 açıldıktan sonra kontrolöre ve sürücü transistörlerine güç sağlar ve dönüştürücü başlar. Güç transformatöründe darbeler göründüğü anda, sargısındaki voltaj ana beslemenin iki katına ulaşır ve VD4 ve VD6 diyotlarından geçerek dengeleyicinin girişine 15 voltta beslenir. Böylece dönüştürücüyü çalıştırdıktan sonra kontrolöre sabit güçle güç verilir. Devrenin bu tasarımı, altı ila yedi voltluk bir güç kaynağıyla bile dönüştürücünün kararlı çalışmasını korumanıza olanak tanır.
Çıkış voltajının stabilizasyonu, LED'i dirençli bir bölücü aracılığıyla kendisine bağlanan DA optokuplörünün LED'inin parıltısının izlenmesiyle gerçekleştirilir. Ayrıca çıkış geriliminin yalnızca bir kolu kontrol edilir. İkinci kolun stabilizasyonu, bu filtre aynı çekirdek üzerinde yapıldığından, L2 ve L3 endüktans çekirdeğinde meydana gelen manyetik bir bağlantı yoluyla gerçekleştirilir. Çıkış voltajının pozitif kolundaki yük arttığı anda çekirdek mıknatıslanmaya başlar ve bunun sonucunda diyot köprüsünden gelen negatif voltajın dönüştürücünün çıkışına, yani negatif voltaja ulaşması daha zorlaşır. arızalanmaya başlar ve optokuplör LED'i buna tepki vererek denetleyiciyi kontrol darbelerinin süresini artırmaya zorlar. Başka bir deyişle, filtreleme işlevlerine ek olarak bobin, bir grup stabilizasyon bobini görevi görür ve bilgisayar güç kaynaklarında olduğu gibi tamamen aynı şekilde çalışarak birkaç çıkış voltajını aynı anda dengeler.
Aşırı yük koruması biraz kaba ama yine de oldukça işlevsel. Koruma eşiği R26 direnci ile ayarlanır. Güç transistörlerinden geçen akım kritik bir değere ulaştığında, akım trafosundan gelen voltaj VS1 tristörünü açar ve kontrol voltajını UPR terminalinden toprağa yönlendirerek kontrolörden gelen besleme voltajını ortadan kaldırır. Ek olarak, R19 direnci aracılığıyla, kapasitansı 100 μF'ye düşürülmesi daha iyi olan C7 kapasitörü hızla boşaltılır.
Tetiklenen korumayı sıfırlamak için, kontrol terminalindeki voltajın kaldırılması ve ardından yeniden uygulanması gerekir.
Bu dönüştürücünün bir başka özelliği de güç transistörlerinin kapılarında kapasitör dirençli voltaj sürücüsünün kullanılmasıdır. Bu zincirleri takarak, güç transistörlerinin kapanmasını hızlandırmak için tasarlanmış kapılarda negatif voltaj elde etmek mümkün oldu. Bununla birlikte, transistörleri kapatmanın bu yöntemi, susturucuların kullanılmasına rağmen ne verimlilikte bir artışa ne de sıcaklıkta bir düşüşe yol açmadı ve terk edildi - daha az parça - daha fazla güvenilirlik.
Peki, sonuncusu, beşinci araba dönüştürücü. Bu şema bir öncekinin mantıksal bir devamıdır, ancak tüketici özelliklerini iyileştiren ek işlevlerle donatılmıştır. REM kontrol voltajı, dönüştürücü soğutma bloğuna monte edilen kurtarılabilir 85 derecelik KSD301 termal sigortası aracılığıyla sağlanır. İdeal olarak, hem güç amplifikatörü hem de voltaj dönüştürücü için bir radyatör bulunmalıdır.
Termik sigorta kontakları kapalıysa, ör. sıcaklık seksen beş dereceden azsa, REM terminalinden gelen kontrol voltajı transistör VT14'ü açar, bu da VT13'ü açar ve on beş voltluk KRENKI girişine ana güç kaynağından on iki volt verilir. Giriş voltajı Krenka stabilizasyon voltajından daha düşük olduğundan, çıkışında neredeyse hiç değişmemiş gibi görünecektir - yalnızca düzenleyici transistördeki bir düşüş küçük bir düşüşe neden olacaktır. Krenka'dan kontrolörün kendisine ve sürücü aşaması VT4-VT7'nin transistörlerine güç sağlanıyor. Dahili beş voltluk stabilizatör voltaj ürettiği anda, C6 kondansatörü şarj olmaya başlar ve kontrol darbeleri arasındaki duraklamaların süresini azaltır. Kontrol darbeleri, transformatörün sekonder sargılarındaki güç transistörlerini açmaya başlayacak, sekonder voltajlar görünecek ve etkin değeri artırmaya başlayacaktır. İlk sekonder sargıdan, orta noktalı bir doğrultucu üzerinden 24 voltluk bir voltaj, C18 kapasitörünün pozitif terminaline ulaşacak ve voltajı, on iki voltluk ana diyot VD13'ten daha büyük olduğundan kapanacak ve şimdi kontrolöre güç verilecek. ikincil sargının kendisi. Ek olarak, yirmi dört volt on beşten fazladır, bu nedenle on beş voltluk dengeleyici devreye girecek ve şimdi kontrolöre stabilize edilmiş bir voltajla güç verilecektir.
Kontrol darbeleri arttıkça ikinci sekonder sargıdaki etkin gerilim değeri de artacak ve DA optokuplör LED'inin yanmaya başlayacağı değere ulaştığında fototransistör açılmaya başlayacak ve sistem sinyal almaya başlayacaktır. kararlı bir durum - fototransistörün yayıcısı, kontrolör hata amplifikatörünün ters çevrilmeyen çıkışına bağlı olduğundan darbelerin süresi artmayı bırakacaktır. Yük arttıkça çıkış voltajı düşmeye başlayacak, doğal olarak LED'in parlaklığı azalmaya başlayacak, kontrol cihazının ilk pinindeki voltaj da azalacak ve kontrol cihazı darbe süresini tam olarak yeniden şarj etmeye yetecek kadar artıracaktır. LED'in parlaklığını tekrar ayarlayın.
Çıkış voltajı negatif tarafta kontrol edilir ve pozitif taraftaki tüketimdeki değişikliklere tepki, L1 grup stabilizasyon bobini sayesinde gerçekleştirilir. Kontrollü voltajın tepkisini hızlandırmak için negatif kol ek olarak R38 direnciyle yüklenir. Burada hemen bir rezervasyon yapmalıyız - ikincil güç kaynağına çok büyük elektrolitler bağlamaya gerek yoktur - yüksek dönüşüm frekanslarında çok az işe yararlar, ancak genel stabilizasyon katsayısı üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilirler - böylece voltaj Yük artarsa pozitif koldaki gerilim artmaya başlar, negatif omuzdaki gerilim de azalmalıdır. Negatif koldaki tüketim büyük değilse ve C24 kapasitörünün kapasitesi oldukça büyükse, o zaman oldukça uzun bir süre boşalacak ve kontrolün pozitif koldaki voltajın arızalandığını takip edecek zamanı olmayacaktır. .
Bu nedenle, dönüştürücü kartının omuz kısmında 1000 μF'den, güç amplifikatörü kartlarında ise 220...470 μF'den daha fazlasının ayarlanmaması önemle tavsiye edilir.
Ses sinyalinin zirve noktalarındaki güç eksikliğinin, transformatörün genel gücü ile telafi edilmesi gerekecektir.
Aşırı yük koruması, voltajı VD5 ve VD6 diyotları tarafından düzeltilen ve R26 hassasiyet regülatörüne giden bir akım transformatörü üzerinde gerçekleştirilir. Daha sonra, bir tür genlik sınırlayıcı olan VD4 diyotundan geçen voltaj, VT8 transistörünün tabanına ulaşır. Bu transistörün toplayıcısı, VT2-VT3'e monte edilen Schmidt tetikleyicisinin girişine bağlanır ve VT8 transistörü açılır açılmaz VT3'ü kapatır. Kolektör VT3'teki voltaj artacak ve VT2 açılarak VT1'i açacaktır.
Hem tetik hem de VT1, denetleyicinin beş voltluk dengeleyicisinden güç alır ve VT1 açıldığında, denetleyicinin on altıncı pimine beş volt gider ve kontrol darbelerinin süresi keskin bir şekilde azalır. Ayrıca, VD3 diyotu üzerinden geçen beş volt, dördüncü pime ulaşarak zorunlu duraklamaların süresini mümkün olan maksimum değere çıkarır; kontrol darbeleri aynı anda iki şekilde azaltılır - negatif geri beslemesi olmayan ve karşılaştırıcı olarak çalışan, darbe süresini neredeyse anında azaltan bir hata amplifikatörü aracılığıyla ve artık boşalmış bir kapasitör aracılığıyla, darbe süresini azaltan bir duraklama süresi sürücüsü aracılığıyla. Darbe süresini kademeli olarak artırmaya başlayın ve yük hala çok büyükse VT8 açılır açılmaz koruma tekrar çalışacaktır. Bununla birlikte, VT2-VT3'teki tetikleyicinin bir görevi daha vardır - 12 voltluk ana birincil voltajın değerini izler ve R21 ve R22 dirençleri aracılığıyla VT3 tabanına sağlanan 9-10 volttan az olur olmaz, önyargı yeterli olmayacak ve VT3 kapanacak, VT2 ve VT1 açılacak. Kontrol cihazı duracak ve ikincil güç kaybolacaktır.
Bu modül, sahibinin araç çalışmıyorken aniden müzik dinlemeye karar vermesi durumunda aracı çalıştırma şansı bırakır ve ayrıca güç amplifikatörünü aracın marş motoru çalıştırıldığında ani voltaj düşüşlerinden korur - dönüştürücü sadece kritik anı bekler tüketimi, hem güç amplifikatörünü hem de kendi güç anahtarlarını korur.
Bu dönüştürücünün baskılı devre kartının çizimi ve iki seçenek vardır - bir ve iki transformatör.
Neden iki transformatör?
Daha fazla güç elde etmek için. Gerçek şu ki, otomobil dönüştürücülerindeki transformatörün genel gücü, transformatörde belirli sayıda dönüş gerektiren on iki voltluk besleme voltajıyla sınırlıdır. Halkanın birincil yarı sarımında en az dört dönüş bulunmalıdır; w şeklindeki ferrit için sarım sayısı üçe düşürülebilir.
Bu sınırlamanın temel nedeni, daha az sayıda dönüşle manyetik alanın artık tek biçimli hale gelmemesi ve çok büyük kayıpların meydana gelmesidir. Bu aynı zamanda dönüşüm frekansını daha yüksek frekanslara yükseltmenin mümkün olmadığı anlamına da gelir; dönüş sayısını azaltmanız gerekir ve buna izin verilmez.
Böylece genel gücün birincil sargının dönüş sayısı ve dönüşümün küçük frekans aralığı ile sınırlı olduğu ortaya çıktı - 20 kHz'in altına inemezsiniz - dönüştürücüden gelen parazit ses aralığında olmamalıdır çünkü bunlar konuşmacıların sesini duyurmak için her türlü çabayı gösterin.
40 kHz'in üzerine de çıkamazsınız; birincil sargının dönüş sayısı çok az olur.
Daha fazla güç elde etmek istiyorsanız geriye kalan tek çözüm transformatör sayısını artırmaktır ve iki, mümkün olan maksimum değerden çok uzaktır.
Ancak burada başka bir soru ortaya çıkıyor: tüm transformatörler nasıl izlenecek? Çok fazla grup stabilizasyon bobini takmak veya belirli sayıda optokuplör eklemek istemiyorum. Bu nedenle, tek kontrol yöntemi sekonder sargıların seri bağlantısı olarak kalır. Bu durumda tüketimdeki dengesizlikler ortadan kaldırılır ve çıkış voltajının kontrolü çok daha kolay olur, ancak transformatörlerin montajına ve fazlamasına azami dikkat gösterilmesi gerekecektir.
Şimdi devre şeması ile kart arasındaki farklar hakkında biraz. Gerçek şu ki, bu prensibe göre devrenin yalnızca en temel noktaları belirtilirken, basılı sayfada elemanlar gerçeğe göre düzenlenmiştir. Örneğin, devre kartında güç kaynağı için film kapasitörleri yoktur, ancak kartta birkaç tane vardır. Elbette bunların montaj delikleri, geliştirme sırasında mevcut olan kapasitörlerin boyutlarına göre yapılmaktadır. Elbette 2,2 μF kapasitans yoksa 1 μF kullanabilirsiniz ancak 0,47 μF'den düşük olamaz.
Güç kaynağı açısından, devrede ayrıca 4700 uF elektrolit kuruludur, ancak bunların yerine kartta bir dizi 2200 uF 25 volt kapasitör vardır ve kapasitörler düşük ESR'li olmalıdır, bunlar aynı olanlardır. satıcılar tarafından “anakartlar için” olarak konumlandırılmıştır. Genellikle gümüş veya altın boyayla işaretlenirler. 25 voltta 3300 uF satın almak mümkünse daha da iyi olacaktır, ancak bölgemizde bunlar oldukça nadirdir.
Sözde atlama telleri hakkında birkaç söz - bunlar parçaları kendilerine bağlayan atlama telleridir. Bunun bir nedeni var - tahtadaki bakırın kalınlığı sınırlıdır ve iletkenlerden akan akım oldukça büyüktür ve iletkendeki kayıpları telafi etmek için yolun ya tam anlamıyla lehimle dökülmesi gerekir, ve bu günümüzde oldukça pahalıdır veya akım taşıyan iletkenlerle kopyalanır, böylece iletkenin toplam kesiti artar. Bu atlama telleri, en az iki buçuk kare, ideal olarak elbette daha kalın - dört veya altı kare kesitli tek damarlı bakır telden yapılmıştır.
İkincil güç diyot köprüsü. Diyagram TO-247 paketindeki diyotları göstermektedir, kart TO-220 paketindeki diyotların kullanımı için hazırlanmıştır. Diyotların türü doğrudan yükte planlanan akıma bağlıdır ve elbette daha hızlı diyotları seçmek daha iyidir - kendi kendine ısınma daha az olacaktır.
Şimdi sarma parçaları hakkında birkaç söz.
Devredeki en şüpheli şey akım transformatörüdür - birincil sargının kalın telleri ile yarım tur ve hatta farklı yönlere sarmanın zor olacağı görülmektedir. Aslında bu, sarım parçalarının en basit bileşenidir. Bir akım transformatörü yapmak için bir televizyon güç kaynağı filtresi kullanılır; ANINDA bir tane bulmak mümkün değilse, o zaman HERHANGİ bir w şeklindeki ferrit çekirdeği, örneğin bir bilgisayar güç kaynağından gelen bir söndürme transformatörünü kullanabilirsiniz. Çekirdek, on ila yirmi dakika boyunca 110-120 dereceye kadar ısınır ve ardından çatlar. Sargılar çıkarılır, çerçeveye 80-120 tur 0,1...0,2 mm telden oluşan, tabii ki ikiye katlanmış bir ikincil sargı sarılır. Daha sonra bir sarımın başlangıcı ikincinin sonuna bağlanır, teller sizin için uygun olan herhangi bir şekilde sabitlenir ve sarımlı çerçeve çekirdeğin yarısına yerleştirilir. Daha sonra birincil sargının bir demeti bir pencereye, ikincisi üç kez döşenir ve çekirdeğin ikinci yarısı konur. Bu kadar! Birincilde yarım tur ve ikincilde 100 turluk iki sargı. Dönüş sayısı neden tam olarak belirtilmedi? Dönüş sayısı, R27 direncinin maksimum akımda üç ila beş volt üreteceği şekilde olmalıdır. Ancak hangi akımı maksimum olarak değerlendireceğinizi, hangi transistörleri kullanacağınızı bilmiyorum. Ve R27'deki voltaj değeri her zaman bu direncin değeri seçilerek ayarlanabilir. Önemli olan, akım transformatörünün sekonder sargıya aşırı yüklenmesidir ve bunun için sekonderde en az 60-70 tura ihtiyacınız vardır - bu durumda çekirdek minimum düzeyde ısınacaktır.
Uygun boyuttaki televizyonlar için anahtarlamalı güç kaynağının güç transformatörünün çekirdeğine L2 bobini takıldı. Prensip olarak, bir bilgisayar güç kaynağından gelen bir transformatörün çekirdeğine sarılabilir, ancak 0,5...0,7 mm'lik manyetik olmayan bir boşluk oluşturmanız gerekecektir. Bunu oluşturmak için, çekirdeğin yarısı takılı olarak çerçevenin içine uygun çapta KAPALI olmayan bir sarma teli halkası atmak yeterlidir.
İndüktör dolana kadar sarılır, ancak hangi telin kullanılacağını hesaplamanız gerekecektir. Şahsen ben koşum takımı veya bantla çalışmayı tercih ederim. Bant elbette daha kompakttır, yardımıyla çok yüksek bir sarım yoğunluğu elde edilir, ancak üretimi çok zaman alır ve elbette tutkal yolda yatmaz. Bir demet yapmak çok daha kolaydır - bunu yapmak için, iletkenin yaklaşık uzunluğunu bulmanız, teli birkaç kez katlamanız ve ardından onu bir demet halinde bükmek için bir matkap kullanmanız yeterlidir.
Ne tür ve ne kadar tel kullanmalıyım? Nihai ürünün gereksinimlerine bağlıdır. Bu durumda, tanımı gereği çok zayıf soğutma koşullarına sahip olan, dolayısıyla kendi kendine ısınmanın en aza indirilmesi gereken otomotiv teknolojisinden bahsediyoruz ve bunun için iletkenin ısınmayacağı kesitini hesaplamak gerekiyor. çok ya da hiç. İkincisi elbette tercih edilir, ancak bu boyutta bir artışa neden olur ve araba çok fazla alana sahip bir Ikarus değildir. Bu nedenle minimum ısıtmadan devam edeceğiz. Elbette fanları, hem amplifikatöre hem de dönüştürücüye güçlü bir şekilde hava üfleyecek şekilde takabilirsiniz, ancak yollarımızdaki toz, fanları acı verici bir şekilde hızlı bir şekilde öldürür, bu nedenle doğal soğutmayla dans etmek ve üç voltajı temel almak daha iyidir. iletken kesitinin milimetre karesi başına amper. Bu, w-şekilli demir kullanılarak geleneksel bir transformatör üretilirken dikkate alınması önerilen oldukça popüler bir voltajdır. Darbe cihazları için milimetre kare başına beş ila altı amper kullanılması tavsiye edilir, ancak bu iyi hava taşınımı anlamına gelir ve kasamız kapalı olduğundan hala üç amper alıyoruz.
Üçün daha iyi olduğuna ikna oldunuz mu? Ve şimdi amplifikatördeki yükün sabit olmadığı gerçeğini hesaba katalım, çünkü hiç kimse saf sinüs dalgasını dinlemez ve hatta kırpmaya yakın, bu nedenle amplifikatörün gücünün etkin değeri nedeniyle ısıtma sürekli olarak gerçekleşmeyecektir. Maksimumun yaklaşık 2/3'ü kadardır. Dolayısıyla herhangi bir riske girmeden gerilim yüzde otuz oranında artırılabiliyor. milimetre kare başına dört ampere getirin.
Rakamların daha iyi anlaşılması için bir kez daha. Soğutma koşulları iğrenç, tel çok ince ise yüksek akımlardan ısınmaya başlar, hala bobine sarılıysa kendi kendine ısınır. Sorunu çözmek için voltajı tel kesitinin milimetre karesi başına iki buçuk ila üç ampere ayarlıyoruz; yük sabitse, bir güç amplifikatörüne güç veriyorsak voltajı dört ila dört buçuk ampere yükseltin iletken kesitinin milimetre karesi başına amper.
Şimdi Excel'i başlatıyoruz, umarım herkesin böyle bir hesap makinesi vardır ve en üst satıra sırayla yazıyoruz: "Voltaj", sonra "Tel Çapı", sonra "Tel Sayısı", sonra "Maksimum Akım" ve son hücrede "Güç". Bir sonraki satırın başına geçiyoruz ve şimdilik üç sayısını yazıyoruz, şimdilik milimetre kareye üç amper olsun. Bir sonraki hücreye bir rakamını yazıyoruz, şimdilik bir milimetre çapında bir tel olsun. Bir sonraki hücreye on yazıyoruz, bu kablo demetindeki tel sayısı olacaktır.
Ama sonra formüllerin olacağı hücreler var. İlk önce kesiti hesaplayalım. Bunu yapmak için çapı 2'ye bölün - bir yarıçapa ihtiyacımız var. Daha sonra hesap makinemizin sıkıcı olmaması için yarıçapı yarıçapla çarpıyoruz, parantez içindeki yarıçap hesaplamasını alıyoruz ve tüm bunları pi sayısıyla çarpıyoruz. Sonuç olarak pi er square'i elde ederiz, yani. iletkenin kesiti olan dairenin alanı. Daha sonra hücre düzenlemesinden çıkmadan ortaya çıkan sonucu tel çapımızla ve tel sayısıyla çarpıyoruz. ENTER tuşuna basın ve birçok ondalık basamak içeren bir sayı görün. Bu kadar büyük bir kesinliğe gerek yok, bu yüzden sonucumuzu bir ondalık basamağa ve yukarı doğru yuvarlıyoruz, böylece küçük bir teknolojik marj kalıyor. Bunu yapmak için hücreyi düzenlemeye gidin, formülümüzü seçin ve CONTROL X - kes'e basın, ardından FORMÜL düğmesine basın ve MATH satırında YUKARIYUVAR'ı seçin. Neyin kaç haneye yuvarlanacağını soran bir iletişim kutusu görüntülenir. İmleci üst pencereye yerleştirin ve CONTROL VE önceden kesilmiş formülü ekleyin ve alt pencereye bir tane koyarız, yani. Bir ondalık basamağa yuvarlayın ve Tamam'ı tıklayın. Artık hücrede virgülden sonra tek basamaklı bir sayı var.
Geriye kalan tek şey formülü son hücreye eklemek, burada her şey basit - Ohm yasası. Kullanabileceğimiz maksimum akıma sahibiz ve araç üzerindeki voltajın on iki volt olmasına izin veriyoruz, ancak araba çalışırken yaklaşık on üç artıdır, ancak bu, bağlantı kablolarındaki düşüşü hesaba katmaz. Ortaya çıkan akımı 12 ile çarpıyoruz ve iletkenin hafif ısınmasına neden olacak hesaplanan maksimum gücü veya daha doğrusu bir milimetre çapında on telden oluşan bir demet elde ediyoruz.
"Böyle bir düğmem yok, düzenleme satırım yok" sorularına cevap vermeyeceğim, zaten kaldırdım ve güç kaynaklarını hesaplamada Excel kullanımına ilişkin daha ayrıntılı bir açıklama yayınladım:
Biz zanaatımıza dönelim. Kablo demetindeki tellerin çaplarını ve sayısını bulduk. Transformatör sargılarında gerekli kablo demetini belirlerken aynı hesaplamalar kullanılabilir, ancak voltaj milimetre kare başına beş ila altı ampere yükseltilebilir - bir yarım sargı zamanın yüzde ellisinde çalışır, bu nedenle soğuması için zaman olacaktır. Sargıdaki voltajı yedi ila sekiz ampere artırabilirsiniz, ancak burada kablo demetinin aktif direncindeki voltaj düşüşü zaten etkilenmeye başlayacak ve hala iyi bir verim elde etme arzumuz var gibi görünüyor, bu yüzden yapmamak daha iyi .
Birkaç güç transistörü varsa, kablo demetindeki kablo sayısının transistör sayısının katı olması gerektiğini hemen dikkate almalısınız - kablo demetinin güç transistörlerinin sayısına bölünmesi gerekecektir ve bu çok arzu edilir. sargı boyunca akan akımların düzgün bir dağılımına sahip olmak.
Görünüşe göre hesaplamaları hallettik, sarmaya başlayabiliriz. Bu bir ev halkası ise hazırlanmalı, yani sarım telinin yalıtımına zarar vermeyecek şekilde keskin köşeler taşlanmalıdır. Daha sonra halka ince bir yalıtkanla yalıtılır - bu amaçla elektrik bandı kullanılması tavsiye edilmez. Vinil sıcaklığa bağlı olarak sızıntı yapacaktır ancak kumaş çok kalındır. İdeal olanı floroplastik banttır, ancak artık onu satışta pek görmüyorsunuz. Thermosktch kötü bir malzeme değil, ancak onu sarmak pek uygun değil, ancak alışırsanız sonuç oldukça iyi olacaktır. Bir zamanlar arabanın çakıl önleyicisini kullandım - basitçe bir fırçayla boyadım, kurumasını bekledim, tekrar boyadım ve üç kat boyunca bu şekilde devam ettim. Mekanik özellikler fena değil ve bu yalıtımın küçük bir arıza voltajı çalışmayı etkilemeyecektir - bizim durumumuzda tüm voltaj büyük değildir. İkincil sargı daha ince olduğundan ve daha fazla dönüşe sahip olduğundan önce sarılır. Daha sonra birincil sargı sarılır. Her iki sargı da iki katlanmış demet halinde aynı anda sarılır - bu nedenle aynı olması gereken dönüş sayısında hata yapmak çok zordur. Kablo demetleri gerekli sırayla çağrılır ve bağlanır.
Aramak için çok tembelseniz veya yeterli zamanınız yoksa, telleri sarmadan önce farklı renklere boyanabilirsiniz. Farklı renklerde bir çift kalıcı kalem satın alıyorsunuz, boya kaplarının içindekiler tam anlamıyla solventle yıkanıyor ve kıvrıldıktan hemen sonra teller bu boyayla kaplanıyor. Boya çok sıkı yapışmaz ancak kablo demetinin dış tellerinden silinse bile kablo demeti içindeki boya hala görülebilmektedir.
Bobin parçalarını tahtaya sabitlemenin pek çok yolu vardır ve bunun yalnızca bobin parçalarıyla yapılması gerekmez; yüksek elektrolitler de sürekli sallanma nedeniyle bacaklarını kaybedebilir. Yani hepsi birbirine yapışıyor. Poliüretan yapıştırıcı kullanabilir, araba contalarını kullanabilir veya aynı çakıl önleyiciyi kullanabilirsiniz. İkincisinin güzelliği, eğer bir şeyi sökmeniz gerekiyorsa, onu ezebilirsiniz - üzerine solvent 647'ye iyice batırılmış bir bez koyun, hepsini plastik bir torbaya koyun ve beş ila altı saat bekleyin. Anti-çakıl solvent buharlarından yumuşar ve çıkarılması nispeten kolaydır.
Otomotiv dönüştürücüler için hepsi bu, ağ dönüştürücülere geçelim.
Zeki olmak için doyumsuz bir arzuya sahip olanlar, ancak hiçbir şeyi birleştirmemiş olanlar için hemen cevap vereceğim - aslında deneyimlerimi paylaşıyorum ve sözde bir dönüştürücü monte ettiğimi ve işe yaradığını söyleyerek övünmüyorum. Çerçevede ya son ölçümleri geçemeyen başarısız seçenekler ya da parçalarına ayrılan prototipler parlıyordu. Sipariş üzerine bireysel cihazların imalatıyla uğraşmıyorum ve eğer yaparsam, o zaman öncelikle devre tasarımı veya malzeme açısından kişisel olarak beni ilgilendirmeli, ancak burada büyük ilgi duymam gerekecek.
Öncelikle güç kaynağının devre şemasını öğrenmeniz gerekir, uymuyorsa en uygun olanı seçin. Güç kaynağını söktükten sonra, anahtar transistörleri kısa devre (tipik olarak BUT11A), tabandaki 1..3 ohm dirençleri açık devre, köprüyü kısa devre/açık devre, ön çıkış transistörlerini kısa devre/açık devre açısından kontrol edin. arıza için ikincil devrelerdeki diyotlar. Arızalı parçaları değiştirdikten sonra TL494 PWM yongasının servis edilebilirliğini kontrol edin, arızalı olduğu tespit edilirse değiştirin. Kontrol etmek için ağa bağlanırken, sigorta yerine 100W 220V akkor lambayı açmak gerekir (daha sonra kısa devre durumunda akkor lamba parlak yanacaktır, ancak zayıf yanarsa kısa devre olmaz ve bir sonraki açma sigorta ile yapılabilir) ve +5V çıkış devresine 2...5 ohm 20 W yük direnci eklenir. Görünüm dahil her şey sağlamsa, güç kaynağını açın ve Q1 transistörünün kolektöründe +300 volt olup olmadığını kontrol edin.
Verici Q1'deki osilogram
TL494 mikro devresinin ve analoglarının kontrol edilmesi. (M1114EU4, mPC494C, IR3M02).
Mikro devrenin işlevselliği, güç kaynağı kapalıyken ve IC, 7. pime göre 12. pime +9V...+15V uygulanan harici bir güç kaynağından beslendiğinde kontrol edilir. Tüm ölçümler 7. pine göre de gerçekleştirilir. Ek olarak, IC'ye telleri lehimleyerek ve "timsah" kullanmadan bağlanmak daha iyidir, bu, temasın güvenilirliğinin artmasını sağlayacak ve yanlış temas olasılığını ortadan kaldıracaktır.
1. Harici voltaj uygularken 14. pindeki voltajı osiloskopla ölçeriz, +5V (+/-%5) olmalı ve 12. pindeki voltaj +9V'tan +15V'a değiştiğinde sabit kalmalıdır. Bu olmazsa, dahili voltaj regülatörü DA5 arızalıdır.
2) Bir voltmetre alın ve pin 14'teki +5 volt voltajı kontrol edin; bu voltaj mevcut değilse veya 5 volttan önemli ölçüde farklıysa, mikro devre arızalı sayılabilir!
3) Bir osiloskop alın ve mikro devrenin 5 numaralı piminde bir testerenin varlığını kontrol edin (osiloskopa bakın). Bu testere dişi darbeleri yoksa veya farklı görünüyorsa,
pin 5'teki osilogram
o zaman C14, R31 elemanlarını kontrol etmeniz gerekir. Bu elemanların servis kolaylığı, mikro devrenin kendisinde bir arıza olduğunu gösterir. Değiştirilmelidir!
4) Daha sonra aynı mikro devrenin 8 ve 11 numaralı pinlerinde çıkış sinyallerinin varlığını kontrol ederiz (osilatöre bakın)
pin 8'in dalga biçimi
çıkış 11'in osilogramı
Bu sinyaller mevcut değilse, mikro devre arızalıdır!
Tüm bu testler pozitifse, mikro devrenin servis verilebilir olduğu düşünülebilir!
Modern dünyada kişisel bilgisayar bileşenlerinin gelişimi ve eskimesi çok hızlı gerçekleşmektedir. Aynı zamanda, bir bilgisayarın ana bileşenlerinden biri olan ATX form faktörü pratik olarak 15 yıldır tasarımını değiştirmedi.
Sonuç olarak, hem ultra modern bir oyun bilgisayarının hem de eski bir ofis bilgisayarının güç kaynağı aynı prensipte çalışır ve arıza teşhisi için ortak yöntemlere sahiptir.
Bu makalede sunulan materyal, minimum nüanslarla herhangi bir kişisel bilgisayar güç kaynağına uygulanabilir.
Şekilde tipik bir ATX güç kaynağı devresi gösterilmektedir. Yapısal olarak, anakarttan gelen bir PS-ON (Güç Anahtarı Açık) sinyaliyle tetiklenen, TL494 PWM denetleyicisindeki klasik bir darbe ünitesidir. Geri kalan zamanda, PS-ON pini toprağa çekilene kadar, yalnızca çıkışta +5 V voltajı olan Bekleme Kaynağı aktiftir.
ATX güç kaynağının yapısına daha yakından bakalım. Onun ilk unsuru
:
Görevi, PWM denetleyicisine ve yedek güç kaynağına güç sağlamak için şebekeden alternatif akımı doğru akıma dönüştürmektir. Yapısal olarak aşağıdaki unsurlardan oluşur:
- Sigorta F1 Güç kaynağı arızası durumunda kabloları ve güç kaynağının kendisini aşırı yükten korur, bu da akım tüketiminde keskin bir artışa ve bunun sonucunda yangına yol açabilecek kritik bir sıcaklık artışına neden olur.
- Nötr devreye, güç kaynağı ağa bağlandığında akım dalgalanmasını azaltan koruyucu bir termistör takılmıştır.
- Daha sonra, birkaç boğucudan oluşan bir gürültü filtresi takılır ( L1, L2), kapasitörler ( C1, C2, C3, C4) ve karşı sargılı şok TR1. Böyle bir filtreye duyulan ihtiyaç, darbe ünitesinin güç kaynağı ağına ilettiği önemli seviyedeki parazitten kaynaklanmaktadır - bu parazit yalnızca televizyon ve radyo alıcıları tarafından alınmaz, aynı zamanda bazı durumlarda hassas ekipmanın arızalanmasına da yol açabilir. .
- Filtrenin arkasına, alternatif akımı titreşimli doğru akıma dönüştüren bir diyot köprüsü yerleştirilmiştir. Dalgalanma, kapasitif endüktif bir filtre ile yumuşatılır.
Bekleme güç kaynağı T11 transistörünü temel alan, bir izolasyon transformatörü ve D24 diyot üzerindeki yarım dalga doğrultucu aracılığıyla darbeler üreten, 7805 yongası üzerinde düşük güçlü bir entegre voltaj dengeleyiciye güç sağlayan düşük güçlü, bağımsız bir darbe dönüştürücüsüdür. dedikleri gibi, zaman içinde test edilmiş, önemli dezavantajı 7805 stabilizatöründe yüksek voltaj düşüşüdür ve bu da ağır yük altında aşırı ısınmaya neden olur. Bu nedenle, bekleme kaynağından beslenen devrelerdeki hasar, arızalanmasına ve ardından bilgisayarın açılamamasına neden olabilir.
Darbe dönüştürücünün temeli PWM denetleyicisi. Bu kısaltmadan zaten birkaç kez bahsedildi, ancak deşifre edilmedi. PWM darbe genişliği modülasyonudur, yani voltaj darbelerinin süresini sabit genlik ve frekansta değiştirir. Özel bir TL494 mikro devresine veya fonksiyonel analoglarına dayanan PWM ünitesinin görevi, DC voltajını, bir izolasyon transformatöründen sonra çıkış filtreleri tarafından yumuşatılan uygun frekanstaki darbelere dönüştürmektir. Darbe dönüştürücünün çıkışındaki voltaj stabilizasyonu, PWM kontrol cihazı tarafından üretilen darbelerin süresi ayarlanarak gerçekleştirilir.
Böyle bir voltaj dönüşüm devresinin önemli bir avantajı, aynı zamanda güç kaynağının 50 Hz'sinden önemli ölçüde daha yüksek frekanslarla çalışabilmesidir. Akımın frekansı ne kadar yüksek olursa, transformatör çekirdeğinin boyutları ve sargıların sarım sayısı o kadar küçük olur. Bu nedenle anahtarlamalı güç kaynakları, giriş düşürücü transformatörlü klasik devrelerden çok daha kompakt ve daha hafiftir.
ATX güç kaynağının açılmasından transistör T9'a dayalı bir devre ve onu takip eden aşamalar sorumludur. Ağa güç kaynağı açıldığında, bekleme güç kaynağının çıkışından akım sınırlama direnci R58 aracılığıyla transistörün tabanına 5V'luk bir voltaj sağlanır; PS-ON kablosu kısa devre yaptığı anda toprağa, devre PWM kontrol cihazı TL494'ü başlatır. Bu durumda, yedek güç kaynağının arızalanması, daha önce de belirtildiği gibi, güç kaynağı başlatma devresinin çalışmasında belirsizliğe ve olası bir anahtarlama arızasına yol açacaktır.
Puls üreteci, elektronik cihazların geliştirilmesi ve ayarlanmasında laboratuvar araştırmaları için kullanılır. Jeneratör 7 ila 41 volt voltaj aralığında çalışır ve çıkış transistörüne bağlı olarak yüksek yük kapasitesine sahiptir. Çıkış darbelerinin genliği, mikro devrenin besleme voltajının değerine, bu mikro devrenin +41 V besleme voltajının sınır değerine kadar eşit olabilir. Temeli herkes tarafından bilinir ve sıklıkla kullanılır.
Analoglar 494 TL mikro devrelerdir KA7500 ve onun yerli klonu - KR1114EU4 .
Parametre sınır değerleri:
Besleme gerilimi 41V
Amplifikatör giriş voltajı (Vcc+0,3)V
Kollektör çıkış voltajı 41V
Kollektör çıkış akımı 250mA
Sürekli modda toplam güç kaybı 1W
Çalışma ortamı sıcaklığı aralığı:
-c son eki L -25..85С
-С.0..70С sonekiyle
Depolama sıcaklığı aralığı -65…+150С
Cihazın şematik diyagramı
Kare puls üreteci devresi
Jeneratör baskılı devre kartı 494 TL ve diğer dosyalar ayrı bir dosyadadır.
Frekans ayarı S2 anahtarı (kabaca) ve RV1 direnci (düzgün) tarafından gerçekleştirilir, görev döngüsü RV2 direnci tarafından ayarlanır. SA1 anahtarı, jeneratör çalışma modlarını faz içi (tek çevrim) ile anti faz (iki çevrim) arasında değiştirir. Direnç R3, kapsanacak en uygun frekans aralığını seçer; görev döngüsü ayar aralığı, R1, R2 dirençleri kullanılarak seçilebilir.
Darbe üreteci parçaları
Zamanlama devresinin C1-C4 kapasitörleri gerekli frekans aralığı için seçilir ve kapasiteleri, kızılötesi alt aralık için 10 mikrofaraddan en yüksek frekans için 1000 pikofarad'a kadar olabilir.
Ortalama 200 mA akım limiti ile devre, kapıyı oldukça hızlı bir şekilde şarj edebilir, ancak
Transistör kapalıyken deşarj etmek imkansızdır. Geçidin topraklanmış bir direnç kullanılarak boşaltılması da tatmin edici derecede yavaştır. Bu amaçlar için bağımsız bir tamamlayıcı tekrarlayıcı kullanılır.
- Okuyun: "Bilgisayardan nasıl yapılır."
Genel Açıklama ve Kullanım
494 TL ve sonraki versiyonları, itme-çekme güç dönüştürücüleri oluşturmak için en yaygın kullanılan mikro devrelerdir.
- TL494 (Texas Instruments'ın orijinal gelişimi) - Tek uçlu çıkışlı PWM voltaj dönüştürücü IC (TL 494 IN - paket DIP16, -25..85C, TL 494 CN - DIP16, 0..70C).
- K1006EU4 - TL494'ün yerli analogu
- TL594 - hata yükselticileri ve karşılaştırıcının geliştirilmiş doğruluğuna sahip TL494'ün analogu
- TL598 - çıkışta itme-çekme (pnp-npn) tekrarlayıcılı TL594'ün analogu
Bu materyal orijinal teknik belgenin konusuna ilişkin bir genellemedir Teksas Aletleri, Uluslararası Doğrultucu yayınları (“Güç yarı iletken cihazları Uluslararası Doğrultucu”, Voronezh, 1999) ve Motorola.
Bu mikro devrenin avantajları ve dezavantajları:
- Artı: Geliştirilmiş kontrol devreleri, iki diferansiyel amplifikatör (mantıksal işlevleri de gerçekleştirebilir)
- Eksileri: Tek fazlı çıkışlar ek montaj gerektirir (UC3825 ile karşılaştırıldığında)
- Eksi: Akım kontrolü mevcut değil, nispeten yavaş geri besleme döngüsü (otomotiv PN'sinde kritik değil)
- Eksileri: İki veya daha fazla IC'nin senkronize bağlantısı UC3825'teki kadar kullanışlı değil
1. TL494 çiplerinin özellikleri
ION ve düşük gerilim koruma devreleri. Güç 5.5..7.0 V (tipik değer 6.4V) eşiğine ulaştığında devre açılır. Bu ana kadar dahili kontrol veri yolları jeneratörün ve devrenin mantıksal kısmının çalışmasını yasaklar. +15V besleme voltajındaki yüksüz akım (çıkış transistörleri devre dışıdır) 10 mA'den fazla değildir. ION +5V (+4,75..+5,25 V, çıkış stabilizasyonu +/- 25mV'den daha kötü değil) 10 mA'ya kadar akan bir akım sağlar. ION yalnızca bir NPN emitör takipçisi kullanılarak güçlendirilebilir (bkz. TI sayfa 19-20), ancak böyle bir "stabilizatörün" çıkışındaki voltaj büyük ölçüde yük akımına bağlı olacaktır.
Jeneratör TL494 Texas Instruments için zamanlama kapasitörü Ct (pim 5) üzerinde 0..+3.0V (genlik ION tarafından ayarlanır) ve TL494 Motorola için 0...+2.8V testere dişi voltajı üretir (ne yapabiliriz) diğerlerinden ne bekliyorsunuz?), sırasıyla TI F =1,0/(RtCt), Motorola için F=1,1/(RtCt).
Önerilen aralık Rt = 1...500 kOhm, Ct = 470pF...10 μF ile 1 ila 300 kHz arasındaki çalışma frekansları kabul edilebilir. Bu durumda, frekansın tipik sıcaklık kayması (doğal olarak, bağlı bileşenlerin kayması dikkate alınmadan) +/-%3'tür ve besleme voltajına bağlı olarak frekans kayması, izin verilen tüm aralığın üzerinde %0,1 dahilindedir.
Jeneratörü uzaktan kapatmak için harici bir anahtar kullanarak Rt girişini (6) ION çıkışına kısa devre yaptırabilir veya Ct'yi toprağa kısa devre yaptırabilirsiniz. Elbette Rt, Ct seçilirken açık anahtarın kaçak direnci dikkate alınmalıdır.
Dinlenme fazı kontrol girişi (görev döngüsü) dinlenme fazı karşılaştırıcısı aracılığıyla devrenin kollarındaki darbeler arasında gerekli minimum duraklamayı ayarlar. Bu, hem IC dışındaki güç aşamalarındaki geçiş akımını önlemek hem de tetikleyicinin kararlı çalışması için gereklidir - TL494'ün dijital kısmının anahtarlama süresi 200 ns'dir. Testere kontrol girişi 4'teki (DT) voltajı Ct kadar aştığında çıkış sinyali etkinleştirilir. Sıfır kontrol voltajıyla 150 kHz'e kadar saat frekanslarında dinlenme fazı = periyodun %3'ü (kontrol sinyalinin eşdeğer sapması 100..120 mV), yüksek frekanslarda yerleşik düzeltme dinlenme fazını 200'e genişletir. 0,300 ns.
DT giriş devresini kullanarak sabit bir dinlenme fazı (R-R bölücü), yumuşak başlatma modu (R-C), uzaktan kapatma (anahtar) ayarlayabilir ve ayrıca DT'yi doğrusal kontrol girişi olarak kullanabilirsiniz. Giriş devresi PNP transistörleri kullanılarak monte edilir, böylece giriş akımı (1,0 μA'ya kadar) IC'nin içine değil dışına akar. Akım oldukça büyüktür, bu nedenle yüksek dirençli dirençlerden (100 kOhm'dan fazla olmayan) kaçınılmalıdır. TL430 (431) 3 uçlu zener diyot kullanan aşırı gerilim koruma örneği için bkz. TI, sayfa 23.
Hata Yükselticileri- aslında, sabit voltajda Ku = 70..95 dB (erken seriler için 60 dB), 350 kHz'de Ku = 1 olan işlemsel yükselteçler. Giriş devreleri PNP transistörleri kullanılarak monte edilir, böylece giriş akımı (1,0 μA'ya kadar) IC'nin içine değil dışına akar. Op-amp için akım oldukça büyük, ön gerilim de yüksek (10 mV'a kadar), bu nedenle kontrol devrelerindeki yüksek dirençli dirençlerden (100 kOhm'dan fazla olmayan) kaçınılmalıdır. Ancak pnp girişlerinin kullanılması sayesinde giriş voltajı aralığı -0,3V ila Vsupply-2V arasındadır.
İki amplifikatörün çıkışları OR diyotu ile birleştirilir. Çıkış voltajı daha yüksek olan amplifikatör, mantığın kontrolünü ele alır. Bu durumda çıkış sinyali ayrı olarak mevcut değildir, yalnızca OR diyotunun çıkışından (aynı zamanda hata karşılaştırıcının girişinden) elde edilebilir. Böylece hat modunda yalnızca bir amplifikatör döngüye alınabilir. Bu amplifikatör, çıkış voltajındaki ana doğrusal geri besleme döngüsünü kapatır. Bu durumda ikinci amplifikatör, örneğin çıkış akımı aşıldığında bir karşılaştırıcı olarak veya mantıksal bir alarm sinyali (aşırı ısınma, kısa devre vb.), uzaktan kapatma vb. için bir anahtar olarak kullanılabilir. karşılaştırıcı girişleri ION'a bağlanır ve ikinci VEYA alarm sinyallerinde mantıksal bir sinyal düzenlenir (daha da iyisi - mantıksal VE normal durum sinyalleri).
RC frekansına bağlı bir işletim sistemi kullanırken, amplifikatörlerin çıkışının aslında tek uçlu (seri diyot!) olduğunu, dolayısıyla kapasitansı (yukarı doğru) şarj edeceğini ve aşağı doğru deşarj olmasının uzun zaman alacağını unutmamalısınız. Bu çıkıştaki voltaj 0..+3,5V dahilindedir (jeneratör salınımından biraz daha fazla), ardından voltaj katsayısı keskin bir şekilde düşer ve çıkışta yaklaşık 4,5V'de amplifikatörler doygun hale gelir. Benzer şekilde amplifikatör çıkış devresindeki (geri besleme döngüsü) düşük dirençli dirençlerden kaçınılmalıdır.
Amplifikatörler, çalışma frekansının bir saat döngüsünde çalışacak şekilde tasarlanmamıştır. Amplifikatörün içindeki sinyal yayılma gecikmesi 400 ns olduğundan, bunun için çok yavaşlar ve tetikleme kontrol mantığı buna izin vermiyor (çıkışta yan darbeler görünecektir). Gerçek PN devrelerinde OS devresinin kesme frekansı 200-10000 Hz mertebesinde seçilir.
Tetikleyici ve çıkış kontrol mantığı- En az 7 V'luk bir besleme voltajıyla, jeneratördeki testere voltajı DT kontrol girişindekinden daha büyükse ve testere voltajı herhangi bir hata amplifikatöründekinden daha büyükse (dahili eşikler ve değerler dikkate alınarak) ofsetler) - devre çıkışına izin verilir. Jeneratör maksimumdan sıfıra sıfırlandığında çıkışlar kapatılır. Parafaz çıkışlı bir tetikleyici, frekansı ikiye böler. Giriş 13'teki (çıkış modu) mantıksal 0 ile tetikleme fazlarları VEYA ile birleştirilir ve her iki çıkışa aynı anda beslenir; mantıksal 1 ile her çıkışa ayrı ayrı faz olarak beslenir.
Çıkış transistörleri- Dahili termal korumalı npn Darlingtons (ancak akım koruması yoktur). Bu nedenle, kolektör (genellikle pozitif baraya kapalı) ile verici (yükte) arasındaki minimum voltaj düşüşü 1,5 V'tur (tipik olarak 200 mA'de) ve ortak yayıcıya sahip bir devrede bu biraz daha iyidir, 1,1 V tipik. Maksimum çıkış akımı (bir açık transistörle) 500 mA ile sınırlıdır, tüm çip için maksimum güç 1 W'dur.
2. Uygulama özellikleri
Bir MIS transistörünün kapısı üzerinde çalışın. Çıkış tekrarlayıcıları
Geleneksel olarak bir MIS transistörünün kapısı olan kapasitif bir yük üzerinde çalışırken, TL494 çıkış transistörleri bir emitör takipçisi tarafından açılır. Ortalama akım 200 mA ile sınırlı olduğunda, devre kapıyı hızlı bir şekilde şarj edebilir, ancak transistör kapalıyken onu boşaltmak imkansızdır. Geçidin topraklanmış bir direnç kullanılarak boşaltılması da tatmin edici derecede yavaştır. Sonuçta, kapı kapasitansı üzerindeki voltaj katlanarak düşer ve transistörü kapatmak için kapının 10V'tan 3V'a kadar deşarj edilmesi gerekir. Dirençten geçen deşarj akımı her zaman transistörden geçen şarj akımından daha az olacaktır (ve direnç biraz ısınacak ve yukarı hareket ederken anahtar akımını çalacaktır).
Seçenek A. Harici bir pnp transistörü aracılığıyla devreyi boşaltın (Shikhman'ın web sitesinden ödünç alınmıştır - bkz. “Jensen amplifikatör güç kaynağı”). Kapıyı şarj ederken, diyottan akan akım harici PNP transistörünü kapatır; IC çıkışı kapatıldığında diyot kapatılır, transistör açılır ve kapıyı toprağa boşaltır. Eksi - yalnızca küçük yük kapasitanslarında çalışır (IC çıkış transistörünün mevcut rezerviyle sınırlıdır).
TL598 kullanıldığında (bir itme-çekme çıkışıyla), alt bit tarafının işlevi zaten çip üzerinde kablolanmıştır. Bu durumda A seçeneği pratik değildir.
Seçenek B. Bağımsız tamamlayıcı tekrarlayıcı. Ana akım yükü harici bir transistör tarafından idare edildiğinden, yükün kapasitesi (şarj akımı) neredeyse sınırsızdır. Transistörler ve diyotlar - düşük doyma voltajına ve Ck'ye ve yeterli akım rezervine (darbe başına 1A veya daha fazla) sahip herhangi bir HF. Örneğin, KT644+646, KT972+973. Tekrarlayıcının "toprağı" doğrudan güç anahtarı kaynağının yanına lehimlenmelidir. Tekrarlayıcı transistörlerin toplayıcıları seramik kapasitansla (şemada gösterilmemiştir) baypas edilmelidir.
Hangi devrenin seçileceği öncelikle yükün yapısına (geçit kapasitansı veya anahtarlama yükü), çalışma frekansına ve darbe kenarları için zaman gereksinimlerine bağlıdır. Ve onlar (ön kısımlar) mümkün olduğu kadar hızlı olmalıdır, çünkü ısı kayıplarının çoğu MIS anahtarındaki geçici işlemler sırasında dağıtılır. Sorunun tam bir analizi için International Rectifier koleksiyonundaki yayınlara dönmenizi tavsiye ederim ancak kendimi bir örnekle sınırlayacağım.
Güçlü bir transistör - IRFI1010N - Qg = 130 nC kapısında referans toplam yüke sahiptir. Bu hiç de küçümsenecek bir başarı değil çünkü transistör son derece düşük kanal direnci (12 mOhm) sağlamak için olağanüstü geniş bir kanal alanına sahip. Bunlar, her miliohmun önemli olduğu 12V dönüştürücülerde gerekli olan anahtarlardır. Kanalın açılmasını sağlamak için kapının yere göre Vg=+6V olması gerekirken, toplam kapı yükü Qg(Vg)=60nC olmalıdır. 10V'a yüklenmiş bir geçidi güvenilir bir şekilde boşaltmak için Qg(Vg)=90nC'nin çözülmesi gerekir.
2. Akım korumasının, yumuşak başlatmanın, görev döngüsü sınırlamasının uygulanması
Kural olarak yük devresindeki seri direncin akım sensörü görevi görmesi istenir. Ancak dönüştürücünün çıkışındaki değerli volt ve watt'ları çalacak ve yalnızca yük devrelerini izleyecek ve birincil devrelerdeki kısa devreleri tespit edemeyecektir. Çözüm, birincil devrede bir endüktif akım sensörüdür.
Sensörün kendisi (akım transformatörü) minyatür bir toroidal bobindir (sensör sargısına ek olarak iç çapı, ana güç transformatörünün birincil sargısının telini serbestçe geçmelidir). Transformatörün birincil sargısının telini torusun içinden geçiriyoruz (ancak kaynağın "toprak" telinden değil!). Dedektörün yükselme süresi sabitini saat frekansının yaklaşık 3-10 periyoduna, bozunma süresini ise optokuplörün tepki akımına bağlı olarak 10 kat daha fazlasına (1,2-1,6 voltaj düşüşüyle yaklaşık 2-10 mA) ayarladık. V).
Diyagramın sağ tarafında TL494 için iki tipik çözüm bulunmaktadır. Rdt1-Rdt2 bölücü maksimum görev döngüsünü (minimum dinlenme aşaması) ayarlar. Örneğin, çıkış 4'teki Rdt1=4,7kOhm, Rdt2=47kOhm ile sabit voltaj Udt=450mV'dir, bu da %18,22'lik bir dinlenme fazına karşılık gelir (IC serisine ve çalışma frekansına bağlı olarak).
Güç açıldığında Css boşalır ve DT girişindeki potansiyel Vref'e (+5V) eşittir. Css, Rss (diğer adıyla Rdt2) aracılığıyla yüklenir ve potansiyel DT'yi sorunsuz bir şekilde bölücü tarafından sınırlanan alt sınıra düşürür. Bu "yumuşak bir başlangıçtır". Css = 47 μF ve belirtilen dirençlerle devre çıkışları açıldıktan 0,1 s sonra açılır ve 0,3-0,5 s daha içinde çalışma görev döngüsüne ulaşır.
Devrede, Rdt1, Rdt2, Css'ye ek olarak iki sızıntı vardır - optokuplörün kaçak akımı (yüksek sıcaklıklarda 10 μA'dan yüksek değil, oda sıcaklığında yaklaşık 0,1-1 μA) ve IC'nin temel akımı DT girişinden akan giriş transistörü. Bu akımların bölücünün doğruluğunu önemli ölçüde etkilememesini sağlamak için, Rdt2=Rss 5 kOhm'dan yüksek olmayacak şekilde, Rdt1 - 100 kOhm'dan yüksek olmayacak şekilde seçilir.
Elbette kontrol için bir optokuplör ve DT devresinin seçimi temel değildir. Karşılaştırıcı modunda bir hata amplifikatörü kullanmak ve jeneratörün kapasitansını veya direncini bloke etmek de mümkündür (örneğin, aynı optokuplörle) - ancak bu sadece bir kapatmadır, yumuşak bir sınırlama değildir.
TL494'te ayarlanabilir frekans ve görev döngüsüne sahip jeneratör
Deneyler yaparken ve ayarlama çalışmaları yaparken çok kullanışlı bir cihaz bir frekans üretecidir. Bunun için gereksinimler küçüktür, yalnızca ihtiyacınız vardır:
- frekans ayarı (darbe tekrarlama süresi)
- görev döngüsü ayarı (görev faktörü, darbe uzunluğu)
- geniş aralık
Jeneratörün frekans ayar aralığı son derece yüksektir - mikro devreye bağlı olarak onlarca hertz'den 500 kHz'e ve bazı durumlarda 1 MHz'e kadar; farklı üreticiler "sıkıştırılabilen" maksimum frekansın farklı gerçek değerlerine sahiptir. dışarı".
Şemanın açıklamasına geçelim:
Pit± ve Pit~ - devrenin dijital kısmının sırasıyla 16-20 volt doğrudan ve alternatif voltajla güç kaynağı.
Vout, güç ünitesinin besleme voltajıdır, jeneratörün çıkışında 12 volttan itibaren olacaktır. Devrenin dijital kısmına bu voltajdan güç sağlamak için, polariteyi (16 volttan itibaren) dikkate alarak Vout ve Pit±'yi bağlamak gerekir.
OUT(+/D) - jeneratörün güç çıkışı, polarite dikkate alınarak. + - güç kaynağı artı, D - alan etkili transistör tahliyesi. Yük onlara bağlıdır.
GDS - frekans ve güç gereksinimlerinize bağlı olarak parametrelere göre seçilen alan etkili bir transistörü bağlamak için vida bloğu. Baskılı devre kartının düzeni, çıkış anahtarına giden iletkenlerin minimum uzunluğu ve gerekli genişlikleri dikkate alınarak yapılır.
Kontroller:
Rt, jeneratörün frekans aralığını kontrol etmeye yönelik değişken bir dirençtir; direnci özel gereksinimlerinize uyacak şekilde seçilmelidir. 494 TL frekansını hesaplamak için online hesap makinesi aşağıda yer almaktadır. Direnç R2, mikro devrenin zamanlama direncinin minimum direnç değerini sınırlar. Mikro devrenin belirli bir örneği için seçilebilir veya şemada gösterildiği gibi kurulabilir.
Ct, yine çevrimiçi hesap makinesine bir referans olan frekans ayarlayıcı bir kapasitördür. Ayar aralığını gereksinimlerinize uyacak şekilde ayarlamanıza olanak tanır.
Rdt, görev döngüsünü ayarlamak için değişken bir dirençtir. Direnç R1 ile ayar aralığını %1 ile %99 arasında hassas bir şekilde ayarlayabilirsiniz ve bunun yerine önce bir jumper koyabilirsiniz.
| Ct, nF: | |
| R2, kOhm: | |
| Rt, kOhm: |
Devrenin çalışması hakkında birkaç söz. Mikro devrenin 13 numaralı pimine (çıkış kontrolü) düşük bir seviye uygulanarak tek çevrim moduna geçilir. Mikro devrenin alt transistörü, bir frekans ölçerin (frekans ölçer) jeneratörüne bağlantı için bir çıkış oluşturmak üzere R3 direncine yüklenir. Mikro devrenin üst transistörü, görevi güç çıkış transistörünün kapısını kontrol etmek olan tamamlayıcı bir S8050 ve S8550 transistör çifti üzerindeki sürücüyü kontrol eder. Direnç R5 geçit akımını sınırlar; değeri değiştirilebilir. L1 indüktörü ve 47n kapasiteli bir kapasitör, TL494'ü sürücünün yaratabileceği olası parazitlerden korumak için bir filtre oluşturur. İndüktörün endüktansının frekans aralığınıza uyacak şekilde ayarlanması gerekebilir. S8050 ve S8550 transistörlerinin, ön cephelerin gerekli dikliğini sağlayacak yeterli güç ve hıza sahip olmaları nedeniyle tesadüfen seçilmediğine dikkat edilmelidir. Gördüğünüz gibi şema son derece basit ve aynı zamanda işlevseldir.
Değişken direnç Rt, frekans kontrolünün düzgünlüğüne ve doğruluğuna ihtiyacınız varsa, seri bağlı iki direnç şeklinde yapılmalıdır - tek turlu ve çok turlu.
Baskılı devre kartı, geleneğe uygun olarak keçeli kalemle çizilir ve bakır sülfatla kazınır.
Gerilim, akım ve frekansa uygun hemen hemen her alan etkili transistör, güç transistörü olarak kullanılabilir. Bunlar şunlar olabilir: IRF530, IRF630, IRF640, IRF840.
Transistörün açık durumdaki direnci ne kadar düşük olursa, çalışma sırasında o kadar az ısınır. Ancak üzerinde radyatör bulunması zorunludur.
Broşürde sağlanan şemaya göre monte edilmiş ve test edilmiştir.
Sadece en önemli şeyler.
Besleme voltajı 8-35V (40V'a kadar mümkün görünüyor ama test etmedim)
Tek vuruşlu ve itme-çekme modunda çalışabilme yeteneği.
Tek çevrim modu için maksimum darbe süresi %96'dır (%4'ten az ölü zaman).
İki zamanlı versiyon için ölü zamanın süresi %4'ten az olamaz.
Pim 4'e 0...3,3V voltaj uygulayarak ölü zamanı ayarlayabilirsiniz. Ve sorunsuz bir fırlatma gerçekleştirin.
5V'luk yerleşik bir stabilize referans voltaj kaynağı ve 10mA'ya kadar bir akım vardır.
5,5...7V'nin (çoğunlukla 6,4V) altında kapanan düşük besleme voltajına karşı yerleşik koruma vardır. Sorun şu ki, bu voltajda mosfetler zaten doğrusal moda geçiyor ve yanıyor...
Rt pinini (6), referans voltaj pinini (14) veya Ct pinini (5) toprağa anahtar ile kapatarak mikro devre jeneratörünü kapatmak mümkündür.
Çalışma frekansı 1…300 kHz.
Ku=70..95dB kazancı olan iki adet yerleşik "hata" işlemsel yükselteç. Girişler - çıkışlar (1); (2) ve (15); (16). Amplifikatörlerin çıkışları bir OR elemanı ile birleştirilir, böylece çıkış voltajı daha büyük olan darbe süresini kontrol eder. Karşılaştırıcı girişlerinden biri genellikle referans voltajına (14) ve ikincisi - ihtiyaç duyulan yere bağlanır... Amplifikatörün içindeki sinyal gecikmesi 400 ns'dir, bir saat döngüsü içinde çalışacak şekilde tasarlanmamıştır.
Ortalama 200 mA akıma sahip mikro devrenin çıkış aşamaları, güçlü bir mosfet kapısının giriş kapasitansını hızlı bir şekilde şarj eder, ancak deşarjını sağlamaz. makul bir sürede. Bu nedenle harici bir sürücüye ihtiyaç vardır.
Pim (5) kapasitör C2 ve pim (6) dirençler R3; R4 - mikro devrenin dahili osilatörünün frekansını ayarlayın. İtme-çekme modunda 2'ye bölünür.
Giriş darbeleriyle tetiklenen senkronizasyon olasılığı vardır.
Ayarlanabilir frekans ve görev döngüsüne sahip tek çevrimli jeneratör
Ayarlanabilir frekans ve görev döngüsüne sahip tek çevrimli jeneratör (darbe süresinin duraklama süresine oranı). Tek transistörlü çıkış sürücüsü ile. Bu mod, pin 13'ün ortak bir güç veriyoluna bağlanmasıyla uygulanır.
Şema 1)
Mikro devrenin, bu durumda fazda çalışan iki çıkış aşaması olduğundan, çıkış akımını artırmak için paralel olarak bağlanabilirler... Veya dahil edilmez... (şemada yeşil renktedir) Ayrıca direnç R7 her zaman değildir Kurulmuş.
Bir op-amp ile R10 direnci üzerindeki voltajı ölçerek çıkış akımını sınırlayabilirsiniz. İkinci giriş, bölücü R5 tarafından bir referans voltajıyla beslenir; R6. Görüyorsunuz, R10 ısınacak.
Zincir C6; (3) ayağındaki R11 daha fazla stabilite için yerleştirilmiştir, veri sayfası bunu ister, ancak onsuz çalışır. Transistör aynı zamanda bir NPN yapısı olarak da kullanılabilir.
Şema (2)
Şema (3)
Ayarlanabilir frekans ve görev döngüsüne sahip tek çevrimli jeneratör. İki transistörlü çıkış sürücüsü (tamamlayıcı tekrarlayıcı).
Ne söyleyebilirim? Sinyal şekli daha iyi, anahtarlama anlarındaki geçici süreçler azaltılmış, yük kapasitesi daha yüksek ve ısı kayıpları daha düşük. Her ne kadar bu öznel bir görüş olsa da. Ancak. Artık sadece iki transistörlü sürücü kullanıyorum. Evet, geçit devresindeki direnç, geçici geçişlerin hızını sınırlar.
Şema (4)
Ve burada voltaj regülasyonu ve akım sınırlaması olan tipik bir yükseltme (yükseltme) ayarlanabilir tek uçlu dönüştürücünün bir devresine sahibiz.
Devre çalışıyor, birkaç versiyonda monte ettim. Çıkış voltajı, L1 bobininin dönüş sayısına ve R7 dirençlerinin direncine bağlıdır; R10; Kurulum sırasında seçilen R11... Makaranın kendisi herhangi bir şeye sarılabilir. Boyut - güce bağlı olarak. Halka, Sh-çekirdek, hatta çubuğun üzerinde bile. Ancak doymuş hale gelmemelidir. Bu nedenle halka ferritten yapılmışsa kesilip bir boşlukla yapıştırılması gerekir. Bilgisayar güç kaynaklarının büyük halkaları iyi çalışacaktır; kesilmelerine gerek yoktur, bunlar "toz haline getirilmiş demirden" yapılmıştır; boşluk zaten sağlanmıştır. Çekirdek W şeklindeyse, manyetik boşluk takmıyoruz; kısa orta çekirdekle geliyorlar - bunların zaten bir boşluğu var. Kısaca kalın bakır veya montaj teli ile sarıyoruz (güce bağlı olarak 0,5-1,0 mm) ve dönüş sayısı 10 veya daha fazladır (hangi voltajı almak istediğimize bağlı olarak). Yükü planlanan düşük güç voltajına bağlarız. Yaratılışımızı güçlü bir lamba aracılığıyla aküye bağlıyoruz. Lamba tam yoğunlukta yanmıyorsa bir voltmetre ve bir osiloskop alın...
R7 dirençlerini seçiyoruz; R10; R11 ve L1 bobininin dönüş sayısı, yükte amaçlanan gerilime ulaşıyor.
Herhangi bir damar üzerinde kalın tel ile Dr1'i 5...10 tur şoklayın. L1 ve Dr1'in aynı çekirdeğe sarıldığı seçenekleri bile gördüm. Kendim kontrol etmedim.
Şema (5)
Bu aynı zamanda, örneğin bir dizüstü bilgisayarı araba aküsünden şarj etmek için kullanılabilecek gerçek bir güçlendirme dönüştürücü devresidir. Girişlerdeki (15); (16) karşılaştırıcı, "verici" pilin voltajını izler ve üzerindeki voltaj seçilen eşiğin altına düştüğünde dönüştürücüyü kapatır.
Zincir C8; R12; Snubber olarak adlandırılan VD2, endüktif emisyonları bastırmak için tasarlanmıştır. Düşük voltajlı bir MOSFET tasarruf sağlar, örneğin IRF3205, yanılmıyorsam (drenaj - kaynak) 50V'a kadar dayanabilir. Ancak verimliliği büyük ölçüde azaltır. Hem diyot hem de direnç oldukça ısınır. Bu güvenilirliği artırır. Bazı modlarda (devreler), onsuz, güçlü bir transistör hemen yanar. Ama bazen tüm bunlar olmadan da çalışıyor... Osiloskopa bakmak lazım...
Şema (6)
İtme-çekme ana jeneratörü.
Çeşitli tasarım ve ayar seçenekleri.
İlk bakışta, çok çeşitli anahtarlama devreleri, gerçekten çalışan çok daha mütevazı sayıda devrelere iniyor... Genellikle "kurnaz" bir devre gördüğümde yaptığım ilk şey, onu tanıdık standartta yeniden çizmektir. bana göre. Daha önce GOST olarak adlandırılıyordu. Günümüzde nasıl çizileceği belli değil, bu da algılamayı son derece zorlaştırıyor. Ve hataları gizler. Bunun çoğunlukla bilerek yapıldığını düşünüyorum.
Yarım köprü veya köprü için ana osilatör. Bu en basit jeneratördür.Atım süresi ve frekansı manuel olarak ayarlanır. Süreyi (3) bacaktaki optokuplör kullanarak da ayarlayabilirsiniz, ancak ayar çok keskindir. Mikro devrenin çalışmasını kesmek için kullandım. Bazı "armatürler" (3) pimi kullanarak kontrol etmenin imkansız olduğunu, mikro devrenin yanacağını söylüyor, ancak deneyimim bu çözümün işlevselliğini doğruluyor. Bu arada, bir kaynak invertöründe başarıyla kullanıldı.
Şema (10)
Akım ve gerilim regülasyonunun (stabilizasyon) uygulanmasına örnekler. 12 numaralı resimde yaptığım şeyi ben de beğendim. Muhtemelen mavi kapasitörler takmanıza gerek yoktur, ancak onlara sahip olmak daha iyidir.
Şema (11)
Güç kaynağı cihazlarının tasarımında yer alan tüm elektronik mühendisleri, er ya da geç, bir yük eşdeğerinin bulunmaması veya mevcut yüklerin ve boyutlarının işlevsel sınırlamaları sorunuyla karşı karşıya kalır. Neyse ki, Rusya pazarında ucuz ve güçlü alan etkili transistörlerin ortaya çıkması durumu bir şekilde düzeltti.
Alan etkili transistörlere dayanan elektronik yüklerin amatör tasarımları, bipolar muadillerine göre elektronik direnç olarak kullanıma daha uygun olarak ortaya çıkmaya başladı: daha iyi sıcaklık stabilitesi, açık durumda neredeyse sıfır kanal direnci, düşük kontrol akımları - belirleyen ana avantajlar Güçlü cihazlarda düzenleyici bileşen olarak kullanılmaları tercih edilir. Ayrıca, fiyat listeleri çok çeşitli elektronik yük modelleriyle dolu olan cihaz üreticilerinden çok çeşitli teklifler ortaya çıktı. Ancak üreticiler, “elektronik yükler” olarak adlandırılan çok karmaşık ve çok işlevli ürünlerini ağırlıklı olarak üretime odakladıkları için, bu ürünlerin fiyatları o kadar yüksek ki, yalnızca çok zengin bir kişinin satın almaya gücü yetiyor. Doğru, zengin bir kişinin neden elektronik yüke ihtiyaç duyduğu tam olarak belli değil.
Amatör mühendislik sektörüne yönelik ticari olarak üretilmiş herhangi bir EN'yi fark etmedim. Bu, her şeyi yeniden kendi başınıza yapmanız gerekeceği anlamına gelir. Eh... Hadi başlayalım.
Elektronik Yük Eşdeğerinin Avantajları
Prensip olarak, çeşitli güç cihazlarını kurarken tasarımcılar tarafından sıklıkla kullanılan geleneksel araçlara (güçlü dirençler, akkor lambalar, termal ısıtıcılar ve diğer cihazlar) göre elektronik yük eşdeğerleri neden tercih edilir?
Güç kaynaklarının tasarımı ve onarımıyla ilgilenen portal vatandaşları şüphesiz bu sorunun cevabını biliyor. Kişisel olarak, "laboratuarınızda" bir elektronik yükün bulunması için yeterli olan iki faktör görüyorum: küçük boyutlar, basit araçlar kullanarak yük gücünü büyük sınırlar içinde kontrol edebilme yeteneği (aynı şekilde ses seviyesini veya cihazın çıkış voltajını düzenlediğimiz gibi). güç kaynağı - normal değişken bir dirençle ve güçlü anahtar kontakları, reosta motoru vb. ile değil).
Ek olarak, elektronik yükün "eylemleri" kolayca otomatikleştirilebilir, böylece elektronik yük kullanılarak bir güç cihazının test edilmesi daha kolay ve daha karmaşık hale gelir. Aynı zamanda elbette mühendisin gözleri ve elleri serbest kalıyor ve iş daha verimli hale geliyor. Ancak olası tüm çanların, ıslıkların ve mükemmelliklerin zevkleri bu makalede yok ve belki başka bir yazara ait. Bu arada, bir tür elektronik yükten daha bahsedelim - darbeli.
EN'nin darbeli versiyonunun özellikleri
Analog elektronik yükler kesinlikle iyidir ve güç cihazlarını kurarken elektronik yükleri kullananların çoğu bunun avantajlarını takdir etmiştir. Darbeli güç kaynaklarının kendine has özellikleri vardır; bu, örneğin dijital cihazların çalışması gibi bir güç kaynağının darbeli yük altında çalışmasını değerlendirmeyi mümkün kılar. Güçlü ses frekans amplifikatörleri, güç kaynağı cihazları üzerinde de karakteristik bir etkiye sahiptir ve bu nedenle, belirli bir amplifikatör için tasarlanan ve üretilen güç kaynağının belirli bir yük altında nasıl davranacağını bilmek güzel olurdu.
Onarılan güç kaynaklarını teşhis ederken darbeli EN kullanmanın etkisi de fark edilir. Örneğin, darbeli EN'nin yardımıyla modern bir bilgisayar güç kaynağında bir arıza bulundu. Bu 850 watt'lık güç kaynağının beyan edilen arızası şuydu: Bilgisayar, bu güç kaynağıyla çalışırken, herhangi bir uygulamayla çalışırken, kapatma sırasında tüketilen güce bakılmaksızın herhangi bir zamanda rastgele kapandı. Normal bir yük için test edildiğinde (bir dizi +3V, +5V güçlü direnç ve +12V halojen ampuller), bu güç kaynağı, yük gücünün 2/3 olmasına rağmen birkaç saat boyunca bir patlama ile çalıştı. güç ilan etti. Arıza, darbeli elektrik güç kaynağını +3V kanalına bağlarken ortaya çıktı ve ampermetre iğnesi 1A işaretine ulaştığı anda güç kaynağı kapanmaya başladı. Bu durumda diğer pozitif gerilim kanallarının her birindeki yük akımları 3A'yı aşmamıştır. Denetleme panosunun arızalı olduğu ortaya çıktı ve benzer bir tanesiyle değiştirildi (neyse ki, yanmış bir güç ünitesine sahip aynı güç kaynağı ünitesi vardı), ardından güç kaynağı ünitesi darbeli için izin verilen maksimum akımda normal şekilde çalıştı. Bu makaledeki açıklamaya konu olan güç kaynağı örneği (10A) kullanılır.
Fikir
Darbe yükü oluşturma fikri oldukça uzun zaman önce ortaya çıktı ve ilk olarak 2002'de uygulandı, ancak mevcut haliyle ve farklı bir eleman bazında ve biraz farklı amaçlarla uygulanmadı ve o zamanlar yeterli değildi. kişisel olarak bu fikri geliştirmem için teşvikler ve diğer gerekçeler. Artık yıldızlar farklı şekilde hizalanmış durumda ve bu cihazın bir sonraki enkarnasyonu için bir şeyler bir araya geldi. Öte yandan, cihazın başlangıçta biraz farklı bir amacı vardı - darbe transformatörlerinin ve bobinlerin parametrelerini kontrol etmek. Ama biri diğerine müdahale etmiyor. Bu arada, bu veya benzeri bir cihazı kullanarak endüktif bileşenleri araştırmak isteyen varsa lütfen: aşağıda, bu konuya adanmış saygıdeğer (güç elektroniği alanında) mühendislerin makalelerinin arşivleri bulunmaktadır.
Peki prensipte “klasik” (analog) EN nedir? Kısa devre modunda çalışan akım dengeleyici. Ve başka hiçbir şey yok. Ve herhangi bir tutkuyla haklı çıkacak kişi, şarj cihazının veya kaynak makinesinin çıkış terminallerini kapatacak ve şunu söyleyecektir: bu elektronik bir yük! Elbette böyle bir kısa devrenin hem cihazlar hem de operatörün kendisi için zararlı sonuçlara yol açmayacağı bir gerçek değil, ancak her iki cihaz da gerçekten akım kaynağıdır ve bazı ince ayarlar yapıldıktan sonra, herhangi bir keyfi ilkel akım kaynağı gibi bir elektronik yük. Analog EN'deki akım, test edilen güç kaynağının çıkışındaki voltaja, kapısındaki voltaj değeri tarafından ayarlanan alan etkili transistör kanalının omik direncine bağlı olacaktır.
Darbeli bir elektrik güç kaynağındaki akım, darbe genişliğini, çıkış anahtarının açık kanalının minimum direncini ve test edilen güç kaynağının özelliklerini (kapasitörlerin kapasitansı, endüktansı) içerecek parametrelerin toplamına bağlı olacaktır. güç kaynağı bobinleri, çıkış voltajı).
Anahtar açıkken EN, test edilen güç kaynağı ünitesinin kapasitörlerinin boşaldığı ve bobinlerin (güç kaynağı ünitesinde bulunuyorlarsa) doyma eğiliminde olduğu kısa süreli bir kısa devre oluşturur. Ancak klasik bir kısa devre oluşmaz çünkü Darbe genişliği, güç kaynağı kapasitörlerinin deşarj akımının büyüklüğünü belirleyen mikrosaniye değerleriyle zamanla sınırlıdır.
Aynı zamanda, darbeli bir güç kaynağının test edilmesi, test edilen güç kaynağı için daha ekstrem bir durumdur. Ancak böyle bir kontrol, güç kaynağı cihazına sağlanan besleme iletkenlerinin kalitesi de dahil olmak üzere daha fazla "tuzak" ortaya çıkarır. Bu nedenle, darbeli bir elektrik güç kaynağını 0,8 mm çekirdek çapına ve 5A yük akımına sahip bakır tellerin bağlanmasıyla 12 voltluk bir güç kaynağına bağlarken, elektrik güç kaynağındaki osilogram, dikdörtgen şeklinde bir dizi olan dalgalanmaları ortaya çıkardı. 2V'a kadar salınımlı darbeler ve besleme voltajına eşit genliğe sahip keskin sivri uçlar. Güç kaynağının terminallerinde, elektrik güç kaynağından neredeyse hiç titreşim yoktu. EN'nin kendisinde, her bir EN besleme iletkeninin çekirdek sayısı 6'ya kadar artırılarak dalgalanmalar minimuma indirildi (50 mV'den az). "İki çekirdekli" versiyonda, "altı" ile karşılaştırılabilir minimum dalgalanma -core” versiyonu, kabloları yük ile besleyen bağlantı noktalarına 4700 mF kapasiteli ek bir elektrolitik kondansatör takılarak elde edildi. Bu nedenle, bir güç kaynağı oluştururken darbeli güç kaynağı çok faydalı olabilir.
Şema
EN, popüler (çok sayıda geri dönüştürülmüş bilgisayar güç kaynağı sayesinde) bileşenler kullanılarak monte edilmiştir. EN devresi ayarlanabilir frekans ve darbe genişliğine sahip, termal ve akım korumalı bir jeneratör içerir. Jeneratör PWM'de yapılmıştır 494 TL.
Frekans ayarı değişken direnç R1 tarafından gerçekleştirilir; görev döngüsü - R2; termal hassasiyet - R4; akım sınırı - R14.
Jeneratör çıkışı, 4 veya daha fazla alan etkili transistörlerin kapı kapasitansı üzerinde çalışacak şekilde bir emitör takipçisi (VT1, VT2) tarafından çalıştırılır.
Devrenin jeneratör kısmı ve VT1, VT2 transistörlerindeki tampon aşaması, +12...15V çıkış voltajına ve 2A'ya kadar akıma sahip ayrı bir güç kaynağından veya gücün +12V kanalından beslenebilir. Tedarik test ediliyor.
EN çıkışı (alan etkili transistörün drenajı) test edilen güç kaynağının "+" ucuna bağlanır, EN'nin ortak kablosu güç kaynağının ortak kablosuna bağlanır. Alan etkili transistörlerin kapılarının her biri (grup kullanımları durumunda), tampon aşamasının çıkışına kendi direnciyle bağlanmalı, kapı parametrelerindeki (kapasitans, eşik voltajı) fark dengelenmeli ve senkron çalışma sağlanmalıdır. anahtarlardan.
Fotoğraflar, EN kartında bir çift LED'in bulunduğunu göstermektedir: yeşil - yük gücü göstergesi, kırmızı, mikro devre hata amplifikatörlerinin kritik bir sıcaklıkta (sabit ışık) veya akım sınırlı olduğunda (zar zor fark edilir titreme) çalışmasını gösterir. Kırmızı LED'in çalışması, vericisi ortak bir kabloya bağlı olan KT315 transistöründeki bir anahtarla kontrol edilir; mikro devrenin pimi 3 ile taban (5-15 kOhm'luk bir direnç aracılığıyla); toplayıcı - (1,1 kOhm'luk bir direnç aracılığıyla), anodu DA1 mikro devresinin 8, 11, 12 numaralı pinlerine bağlı olan LED'in katodu ile. Bu düğüm şemada gösterilmemiştir çünkü kesinlikle zorunlu değildir.
Direnç R16 ile ilgili. Üzerinden 10A'lık bir akım geçtiğinde, direncin harcadığı güç 5W olacaktır (diyagramda gösterilen dirençle birlikte). Gerçek tasarımda 0,1 Ohm dirence sahip bir direnç kullanılmış (gerekli değer bulunamamıştır) ve aynı akımda gövdesinde harcanan güç 10 W olacaktır. Bu durumda direncin sıcaklığı, (fotoğrafta gösterilen radyatörü kullanırken) fazla ısınmayan EN tuşlarının sıcaklığından çok daha yüksektir. Bu nedenle, sıcaklık sensörünü EN tuşlarıyla radyatöre değil, R16 direncine (veya yakın çevresine) monte etmek daha iyidir.
Dün bunun hakkında pratik bir çalışma yaptık; yakın zamana kadar en yaygın olanı (şu anda teknoloji daha da ileri gitti) PWM kontrol cihazı. Yaklaşık 30 hatalı blok biriktirdim. Önce ne gelir bilmiyorum, tamir etmeyi öğrenmek için topladım ya da tamir etmeyi öğrenmeyi hayal ettim ve bu yüzden topladım =))) miniDSO DS203 oyuncak osiloskop aldım (zaten birkaç yıl önce), öncelikle darbeli kaynakların pratik amaçlı çalışmaları için. Sonra onunla oynadım ve güç kaynaklarını tamir etme fikrinden vazgeçtim. Mikro devrenin yapısını anlayacak kadar tecrübem ve moralim yoktu.
Şu ana kadar sadece küçük hasarlı blokları onarabildim.
İnternette mikro devrenin nasıl çalıştığına dair fazlasıyla açıklama var, örneğin bu makaleyi daha önce okudum ama hemen hiçbir şey anlamadım.
Kontrol çipi TL494
Sonra bir adamın bir bloğu kolayca alıp tamir ettiği bir videoya rastladım.
PWM çipinin servis edilebilirliğini kontrol ettiği ana bağlantı.
ATX güç kaynağının doğru onarımı (TheMovieAll tarafından)
Genel olarak hatalı bloklardan birini tekrar çıkardım ve ondan sonra tekrarlamaya başladım.
AT bloğunda deney anında başarılı oldu; harici bir kaynaktan güç sağlandığında mikro devre açıldı ve mikro devrenin 5., 8. ve 11. ayaklarındaki "doğru" osilogramları gözlemleyebildim. ATX ile hemen işe yaramadı.
Bir süre sıkıntı çektikten sonra, PWM'yi birkaç ATX bloğunda çalıştırmayı denedikten sonra, PWM'nin hepsinde arızalı olamayacağını düşündüm. Yani yanlış bir şey yapıyorum. Ancak o zaman PS-on sinyali fikri ortaya çıktı. Şasiye kısa devre yaptırdım ve işe yaradı! Burada, 4. bacaktaki direncin kısa devre edilmesinin evrensel bir yöntem olmadığını, blok kartının özel tasarımına bağlı olduğunu, genellikle DTC'nin Vref'e, devreyi kesmeden bağlantısı kesilemeyecek şekilde bağlandığını eklemek isterim. izlemek. TheMovieAll adamı şanslıydı; dirence kısa devre yaptırdı ve Vref'i yere göndermedi. Bu dirence hiç dokunmamak daha iyidir. Daha doğru bir yöntem, tanınmış site ROM.by, nokta 3'teki talimatlara göredir. Birkaç yıl önce okumama rağmen bilgi bolluğu anlamama ve anlamama izin vermedi. Görünüşe göre bazı şeyleri anlamak yıllar alıyor =)))
ROM.by: Genç bir güç kaynağı tamircisinin ABC'si. Okuyun, sonra soru sorun.
Alıntı:
"PWM çipi TL494 ve benzeri (KA7500) kontrol ediliyor.
Kalan PWM'ler hakkında daha fazla bilgi yazılacaktır.
1. Üniteyi ağa bağlayın. 12. bacakta yaklaşık 12-30V olmalıdır.
2. Değilse, görev odasını kontrol edin. Varsa, 14. bacaktaki voltajı kontrol edin - +5V (+-%5) olmalıdır.
3. Değilse mikro devreyi değiştirin. Eğer öyleyse, PS-ON toprağa kısa devre yaptığında 4. ayağın davranışını kontrol edin. Devreden önce yaklaşık 3...5V, sonra - yaklaşık 0 olmalıdır.
4. Jumper'ı ayak 16'dan (akım koruması) zemine takın (kullanılmıyorsa zaten yerde durmaktadır). Böylece MS akım korumasını geçici olarak devre dışı bırakıyoruz.
5. PS-ON'u toprağa kapatıyoruz ve PWM'nin 8. ve 11. ayaklarında ve ardından anahtar transistörlerin tabanlarında darbeleri gözlemliyoruz.
6. 8 veya 11 bacakta darbe yoksa veya PWM ısınırsa mikro devreyi değiştirin. Tanınmış üreticilerin (Texas Instruments, Fairchild Semiconductor, vb.) Mikro devrelerinin kullanılması tavsiye edilir.
7. Resim güzelse, PWM ve sürücü kademesi canlı kabul edilebilir.
8. Anahtar transistörlerde darbe yoksa, ara aşamayı (sürücü) kontrol ederiz - genellikle sürücü transında kolektörlü 2 parça C945, iki 1N4148 ve 50V'de 1...10 μF kapasitanslar, kablolarında diyotlar , anahtar transistörlerin kendileri, güç ayaklarının transformatörünün ve izolasyon kapasitörünün lehimlenmesi."