Как да получите постоянно напрежение от подложка
Всеки начинаещ електронен инженер знае как да получи постоянно напрежение от подложка. Това е просто, трябва да прекарате ШИМ през нискочестотен филтър (в най-простия случай RC верига) и на изхода на филтъра получаваме постоянно напрежение, нали?
Всъщност ми се струва, че всичко е много по-интересно, когато се опитвате да получите постоянно напрежение от шайбата, възникват следните въпроси:
Как да изберете рейтингите на филтриращите елементи?
Независимо дали подложката е напълно изгладена или остават пулсации?
И как работи по принцип, тъй като кондензаторът се зарежда и разрежда през един и същ резистор и на теория, ако коефициентът на запълване е по-малък от половината, напрежението в кондензатора обикновено ще бъде нула. Например, имаме коефициент на запълване 30%, след това 30% от периода, в който кондензаторът ще бъде зареден, и 70% ще се разредят през същия резистор и в резултат нищо няма да остане върху него, поне може да мислите така.
Нека проверим това на практика, за това ще съберем схемата, показана по-долу, и ще свържем сондите на осцилоскопа към точки 1 и 2, трябва да се отбележи, че периодът на подложка е с порядък по-голям от времевата константа на тази верига.
Осцилограмата показва, че това се случва наистина, колко бързо кондензаторът се зарежда толкова бързо и разрежда. Как се получава постоянно напрежение от подложка?
Единствената идея, която се предлага, е да се променят стойностите на RC филтъра, нека да увеличим стойността на резистора с порядък, като по този начин увеличаваме константата на RC веригата (сега тя ще бъде равна на PWM периода) или намаляване на граничната честота на филтъра.
Леле, нещо започва да се изяснява, имаме постоянен компонент. Тоест, в нашите разсъждения се прокрадна грешка и тя се крие във факта, че кондензаторът се зарежда от 0 до 63% за време, равно на R * C (т) и се разрежда от 63% до 5% за време, по-дълго от 2T, по-долу са графики, обясняващи това.
Графиките показват, че скоростта на зареждане и разреждане на кондензатора не е постоянна и зависи от заряда на кондензатора, това свойство позволява получаване на постоянно напрежение от ШИМ.
Сега, когато открихме грешка в нашето мислене, нека анализираме какво се е случило в първия експеримент. Известно е, че пълното зареждане или разреждане на кондензатор се случва за време, равно на 5T, и зареждане до 95% и разреждане до 5% за около 3T. Тъй като константата на времето на RC веригата (която използвахме като нискочестотен филтър) беше малка, за един период на подложка кондензаторът имаше време да бъде почти напълно зареден и разреден.