AVRs в LEIPZIG лабораторен принцип на захранване
За захранване на захранващия блок е необходимо захранване с превключен режим с поне 36V/3A. Предимството на захранването с превключен режим е по-добрата ефективност и произтичащата от това по-ниска отпадна топлина и по-ниското тегло.
За съжаление честотата на превключване на захранването с включен режим може да се почувства на изхода. Затова препоръчвам конвенционален трансформатор.
с трансформатор
Това означава, че моят трансформатор има изходно напрежение 30 волта и 2 ампера. Причината е коефициентът на загуба на мощност от около 1,8, който трябва да се изчисли за трансформатор.
Формула:
С моя трансформатор 100VA това прави само ефективни 55,5VA. С трансформатор 180VA с 2x 15V 30V/3A също би било възможно.
Мост Грац с Сибелкос:
(кликнете за уголемяване)
8000µF работят само ако трансформаторът все още има достатъчно голям резерв на мощност. Тъй като трансформаторът ми е доста малък, трябваше да осигуря 15000µF.
Блок за управление на захранването
9V трансформатор с окабеляване съгласно [3] е отговорен за захранването на управляващата част и цифровата част. Нерегулираното захранване на OPV не създава проблеми, тъй като +/- 12V служи само за захранване на OPV.
Допълнение: Тъй като напрежението на отворената верига на малкия трансформатор е твърде високо, на изхода за симетричното захранване монтирах 2 10V волта ценерови диода, включително серийни резистори.
(кликнете за уголемяване)
Използването на DC/DC преобразувател се провали поради високото ниво на смущения на изхода 5V на тествания преобразувател. На осцилоскопа имаше къси пикове с базово натоварване 10mA. Трябва да се страхуваме, че тези смущения ще повлияят на регулирането и изходното напрежение.
Допълнително захранване
В допълнение към контролируемия източник на напрежение трябва да има и други източници на напрежение. Обикновено се нуждаете от 5Volt за цифрови схеми като AVR микроконтролер и за доставка на OPV обикновено +/- 12Volt. Тогава за това могат да се използват фиксираните източници на напрежение. За 5Volt използвам 7,5V импулсно захранване, което е проектирано като захранване с добавка. За +/- 12Volt използвам плосък трансформатор 230V/2x15V. Класически серийни регулатори се използват за регулиране. Те също допринасят за ефективното потискане на смущения.
(кликнете за уголемяване)
Защита от претоварване
Всъщност исках да предпазя допълнителните захранвания с предпазители. Нямам представа какво ме е карало. В ретроспекция се оказва лош план. Бих сменил само предпазителя. Освен това, предпазителите са склонни да бъдат малко бавни в отговор, дори и пъргавите. Затова разработих и използвах електронни изключвания с претоварване за допълнителни доставки.
Веригата работи само с +/- 15V захранващо напрежение на OPV. Причината е общия диапазон на режим на използвания OPV. TL084 или TL082 могат да обработят входен сигнал до положителното захранващо напрежение, но не и входен сигнал, който се простира до отрицателното захранващо напрежение. Като решение OPV се експлоатират с 3V по-високо захранващо напрежение.
Принцип на защита от свръхток на захранването + 12V
(кликнете за увеличаване)
След линейния регулатор за 12 волта има шунт от 0,5 ома. Спадът на напрежението в този резистор е пропорционален на протичащия ток.
Формула:
Това напрежение се усилва с диференциален усилвател и след това се подава към компаратор. Прагът на превключване или изключващият ток се настройва с помощта на потенциометъра на компаратора. Флип-флопът надолу по веригата поема изключването дори в случай на свръхток импулс. Нулира се чрез изключване и включване на лабораторното захранване. Това означава, че захранващият блок трябва да бъде умишлено изключен и включен отново в случай на повреда. Самото изключване се извършва от P-канал MOSFET.
Принцип на защита от свръхток на захранването -12V
(кликнете за уголемяване)
Веригата е идентична с веригата за + 12V, но разликата е, че отрицателното захранване е изключено. Тук е проблемът, че всъщност GND има по-положителен потенциал в сравнение с -12V. За да може безопасно да се изключи MOSFET, е необходимо управляващо напрежение до същия отрицателен потенциал от -12V. Изходът на тригера може да изведе само GND или + 12Volt, което е дори по-високо в потенциал от GND. Номерът тук е ценеровият диод. Всеки Zener диод има пробив в 3-ия квадрант на неговата характеристика. Възползвах се от това. Анодът е на портата на MOSFET и се поддържа с отрицателен потенциал чрез резистор R20. Това означава, че ценеровият диод провежда, когато към неговия катод са приложени 12 волта, а когато са приложени 0 волта, той е с високо съпротивление. Обратно, ако тригерът издава 0 волта, N-каналният MOSFET блокира и ако тригерът извежда + 12V, MOSFET преминава през.
И двете вериги комбинирани след това водят до крайната защита от свръхток за +/- 12 волта. +/- 15Volt се генерират от нерегулираното напрежение, използвайки Zener диоди.
(кликнете за уголемяване)
Вместо TL084 може да се използва друг 4-посочен OPV. OPV трябва да издържа само на захранващо напрежение от 30V (TL074, LM324 ...).
Защита от свръхток + 5V
(кликнете за уголемяване)
С 5Volt избрах същата верига като с + 12V. Като шунт се използва парче тел с напречно сечение 0,5 mm 2 и дължина 15 cm, което след това е приблизително 0,015Ohm. Токът се измерва като измерване от ниска страна. Това улеснява избора на OPV. В противен случай принципът е същият като наблюдението на +/- 12 волта. Тук е важно да използвате MOSFET с логическо ниво, в противен случай MOSFET няма да премине напълно при + 5V и вътрешното съпротивление е твърде високо.
Ако искате да използвате друг OPV, трябва да обърнете внимание на общия режим на OPV. Това трябва да работи с входен сигнал до GND. A TL082 напр. не мога да направя това. Най-добрият избор тук е OPV за железопътен вход. Представител ще бъде MAX407.
Секция за захранване
Ще поема частта за изпълнение от [4] и ще я адаптирам към моите нужди.
Изчисляване на печалбата:
т.е. ние се нуждаем от печалба от 6, за да постигнем поне 30 волта изходно напрежение с 5 волта управляващо напрежение.
Тъй като се оказа, че силовият транзистор е неблагоприятен за разсейване на топлината, инсталирах 2 транзистора BD245. Резистор (паралелно свързване на 4x 1Ω резистори = 0,25Ω) в емитерната линия е важен за компенсиране на различните разпръсквания на транзисторите. В противен случай това може да доведе до провеждане на един транзистор по-рано от другия. Това увеличава температурата на чипа, което води до допълнително увеличаване на тока до разрушаването на този транзистор. Съпротивлението на излъчвателя противодейства на това. Можете също така да свържете допълнително транзистори успоредно за още по-добро разпределение на загубата на мощност, но не трябва да забравяте и съпротивлението на излъчвателя.
За контрол на изходните параметри е необходима и измервателна верига. За разлика от [3], токът към земята се измерва с шунт от 0,5Ω (10x 4,7Ω паралелно) или 0,1Ω (10x 1Ω паралелно), което е значително по-лесно от измерването на ток от висока страна. Тук се използва диференциално измерване с OPV. Според [11], това има по-линейна крива на измерване в сравнение с метода на измерване от [2] .
Спад на напрежението на магистралата:
За съжаление това измерване на тока оказва влияние върху измерването на напрежението. Това се компенсира от действителното напрежение с OPV субтрактор. Тази схема идва от Application Note 450 от ATMEL. За да се компенсира люлеенето на напрежението на шунтиращия резистор при протичане на ток, референтната точка на неинвертиращия OPV не е заземена, а шунтиращата връзка. По този начин OPV работи като субтрактор и компенсираното напрежение на шунта вече няма влияние върху измерването и регулирането.
Изчисляване на стойностите:
Усилване на диференциалния усилвател:
Разделителна способност на LCD дисплея на стойността на напрежението:
Контролна част аналогова
Самото регулиране се извършва с 2 операционни усилвателя, които имат ИЛИ схема от 2 диода на изхода. Принципът може да се види ясно в [1]/стр. 9. След това LT1014 се използва в завършената верига, тъй като има входно отместване от само 150µV. В допълнение към потискането на вибрациите и двата OPV имат външна система за компенсация на честотната характеристика, състояща се от C3 и C4. Подробни обяснения можете да намерите в [7]. Диодът на Shottky, успореден на изходния електролитен кондензатор (10µF/100V), се използва за бързо намаляване на напрежението на кондензатора, когато изходното напрежение е намалено. Отделна схема за защита от свръхток срещу неправилна полярност, напр. батерия на изхода. Зададените стойности за управлението се правят от ATMEGA8 с 12-битов DA преобразувател за напрежение и ток.
Показаната тук електрическа схема не е пълна и е само за разбиране. Пълната електрическа схема може да бъде намерена в: Табла: Контролна платка
(кликнете за уголемяване)
За теста настроих веригата като изпитание на макет (без диференциално измерване и компенсация) и успешно я пуснах в действие въпреки дивата настройка.
Закъснение при включване
Случайно забелязах, че при включване на захранването се получава пик на високо напрежение. Причината ще бъде, че + 5Volt е по-вероятно от +/- 10V захранване на OPV.
Добавено е забавяне при включване, за да се предотврати това. Тази схема може да бъде преоборудвана и на съществуваща платка.
Това превръща транзистора Q2 за 0.5sec. поддържа се на земята след включване и пикът на напрежението не настъпва.
Мониторинг на температурата
Температурата на радиатора на захранващия блок се следи за безопасност. Това се прави с биметален превключвател. В кутията на моя занаят имаше малък биметален превключвател, наречен „PEPI NR“. Това превключва при 60 ° C. Conrad има подобни биметални превключватели. Ако те се отворят при гранична температура, превключвателят се поставя между резистора 1KΩ и земята. Резисторът 10kΩ влиза в кабела + 5V. NPN транзисторът Q5 превключва управляващото напрежение на транзистора Q2 към земя в случай на аларма. Друг ред отива към контролера.
(За веригата вижте "Раздел за аналогово управление")
Друга възможност е да се използва диод или транзистор като сензор.
Потенциометърът се използва за настройка на температурата, при която захранващият блок на захранващия блок трябва да се изключи.
Защита срещу претоварване и обратна полярност
Захранващият блок е способен на непрекъснати натоварвания до 30V/3A с трансформатор. Захранващият блок трябва да бъде защитен срещу неправилна полярност или външно захранване чрез изходните гнезда извън този диапазон.
Останалите компоненти са с контролна цел и не са показани изцяло.
Показаната тук електрическа схема не е пълна и е само за разбиране. Пълната електрическа схема може да бъде намерена в: Табла: Изходна платка
(кликнете за увеличаване)
Друг вариант не би бил да се използва предпазител, а електронен предпазител, както във втората част на [10]. Това спестява досадната смяна на предпазителя, но трябва да приемете увеличените разходи за компоненти. Първо ще въведа втория вариант като електронен предпазител. Можете да обсъдите необходимостта. Как работи: След включване релето се включва автоматично, за разлика от оригинала. В случай на неправилна полярност или текущ поток над 3,5А (регулируем с потенциометъра), релето отпада и трябва да се активира ръчно с помощта на бутона. Останалото е подобно на описаното в [10]/Част2. Размених само входовете на OPV и кондензаторът се зарежда само когато токът е надвишен.
Веригата е Не тествани.
Съответната схема може да бъде намерена тук:
(кликнете за увеличаване)
Аз самият избрах простия вариант, защото резервното копие никога не трябва да реагира при действителна работа. Единственият случай би бил външно напрежение с грешна полярност.