PWM 24V sprieguma regulators ar savām rokām. PWM kontrolieris

Taimeris 555 tiek plaši izmantots vadības ierīcēs, piemēram, iekšā PWM - ātruma regulatori līdzstrāvas motoriem.

Ikviens, kurš kādreiz ir lietojis bezvadu skrūvgriezi, droši vien ir dzirdējis čīkstošu skaņu, kas nāk no iekšpuses. Tā ir motora tinumu svilpošana PWM sistēmas radītā impulsa sprieguma ietekmē.

Vienkārši ir nepieklājīgi regulēt ar akumulatoru savienota dzinēja ātrumu citā veidā, lai gan tas ir pilnīgi iespējams. Piemēram, vienkārši pievienojiet jaudīgu reostatu virknē ar motoru vai izmantojiet regulējamu lineāro sprieguma regulatoru ar lielu radiatoru.

PWM regulatora variants, kura pamatā ir 555 taimeri, ir parādīts 1. attēlā.

Ķēde ir diezgan vienkārša, un tās pamatā ir multivibrators, lai gan pārveidots par impulsu ģeneratoru ar regulējamu darba ciklu, kas ir atkarīgs no kondensatora C1 uzlādes un izlādes ātruma attiecības.

Kondensators tiek uzlādēts caur ķēdi: +12V, R1, D1, rezistora kreisā puse P1, C1, GND. Un kondensators tiek izlādēts gar ķēdi: augšējā plāksne C1, rezistora P1 labā puse, diode D2, taimera tapa 7, apakšējā plāksne C1. Pagriežot rezistora P1 slīdni, jūs varat mainīt tā kreisās un labās daļas pretestību attiecību un līdz ar to kondensatora C1 uzlādes un izlādes laiku un līdz ar to arī impulsu darba ciklu.

1. attēls. PWM regulatora ķēde uz 555 taimera

Šī shēma ir tik populāra, ka tā jau ir pieejama komplekta veidā, kā parādīts turpmākajos attēlos.

2. attēls. PWM regulatoru kopas shematiskā diagramma.

Šeit ir parādītas arī laika diagrammas, taču diemžēl detaļu vērtības netiek parādītas. Tos var redzēt 1. attēlā, tāpēc tas ir parādīts šeit. Bipolārā tranzistora TR1 vietā, nemainot ķēdi, varat izmantot jaudīgu lauka efektu, kas palielinās slodzes jaudu.

Starp citu, šajā diagrammā ir parādījies vēl viens elements - diode D4. Tās mērķis ir novērst laika kondensatora C1 izlādi caur strāvas avotu un slodzi - motoru. Tas nodrošina PWM frekvences stabilizāciju.

Starp citu, ar šādu shēmu palīdzību jūs varat kontrolēt ne tikai līdzstrāvas motora ātrumu, bet arī vienkārši aktīvo slodzi - kvēlspuldzi vai kādu sildelementu.

3. attēls. PWM regulatora komplekta iespiedshēmas plate.

Ja ieguldāt nedaudz darba, to ir pilnīgi iespējams izveidot no jauna, izmantojot kādu no iespiedshēmu plates zīmēšanas programmām. Lai gan, ņemot vērā nelielo detaļu skaitu, būs vieglāk salikt vienu eksemplāru, izmantojot šarnīra instalāciju.

4. attēls. PWM regulatoru komplekta izskats.

Tiesa, jau saliktais firmas komplekts izskatās diezgan jauki.

Šeit, iespējams, kāds uzdos jautājumu: “Šajos regulatoros slodze ir savienota starp +12V un izejas tranzistora kolektoru. Bet kā ir, piemēram, automašīnā, jo tur jau viss ir savienots ar mašīnas zemi, virsbūvi?

Jā, jūs nevarat iebilst pret masu; šeit mēs varam tikai ieteikt pārvietot tranzistora slēdzi uz "pozitīvā" vada spraugu. Šādas shēmas iespējamā versija ir parādīta 5. attēlā.

5. attēls.

6. attēlā atsevišķi parādīta MOSFET izejas stadija. Tranzistora noteka ir savienota ar akumulatora +12 V, vārti vienkārši “karājas” gaisā (kas nav ieteicams), un avota ķēdei ir pievienota slodze, mūsu gadījumā spuldze. Šis attēls ir parādīts vienkārši, lai izskaidrotu, kā darbojas MOSFET tranzistors.

6. attēls.

Lai atvērtu MOSFET tranzistoru, pietiek ar pozitīvu spriegumu uz vārtiem attiecībā pret avotu. Šajā gadījumā spuldze iedegsies ar pilnu intensitāti un spīdēs, līdz tranzistors tiks aizvērts.

Šajā attēlā vienkāršākais veids, kā izslēgt tranzistoru, ir īssavienojums vārtiem uz avotu. Un šāda manuāla aizvēršana ir diezgan piemērota tranzistora pārbaudei, bet reālā ķēdē, it īpaši impulsu ķēdē, jums būs jāpievieno vēl dažas detaļas, kā parādīts 5.

Kā minēts iepriekš, lai ieslēgtu MOSFET tranzistoru, ir nepieciešams papildu sprieguma avots. Mūsu ķēdē tā lomu spēlē kondensators C1, kas tiek uzlādēts caur +12V ķēdi, R2, VD1, C1, LA1, GND.

Lai atvērtu tranzistoru VT1, tā vārtiem jāpieliek pozitīvs spriegums no uzlādēta kondensatora C2. Ir pilnīgi skaidrs, ka tas notiks tikai tad, kad tranzistors VT2 ir atvērts. Un tas ir iespējams tikai tad, ja optrona tranzistors OP1 ir aizvērts. Tad pozitīvais spriegums no kondensatora C2 pozitīvās plāksnes caur rezistoriem R4 un R1 atvērs tranzistoru VT2.

Šobrīd ieejas PWM signālam jābūt zemā līmenī un jāapiet optrona gaismas diode (šo LED pārslēgšanu bieži sauc par inverso), tāpēc optrona gaismas diode ir izslēgta un tranzistors ir aizvērts.

Lai izslēgtu izejas tranzistoru, tā vārti ir jāpievieno avotam. Mūsu shēmā tas notiks, kad atveras tranzistors VT3, un tas prasa, lai optrona OP1 izejas tranzistors būtu atvērts.

PWM signāls šajā laikā ir augstā līmenī, tāpēc gaismas diode netiek šunta un izstaro tai piešķirtos infrasarkanos starus, optrona tranzistors OP1 ir atvērts, kas rezultātā izslēdz slodzi - spuldzi.

Viena no šādas shēmas izmantošanas iespējām automašīnā ir dienas gaitas gaismas. Šajā gadījumā autobraucēji apgalvo, ka izmanto tālās gaismas lukturus, kas ieslēgti ar pilnu intensitāti. Visbiežāk šie dizaini ir uz mikrokontrollera, internetā to ir daudz, taču vieglāk to izdarīt ar 555 taimeri.

Draiveri MOSFET tranzistoriem uz 555 taimera

555 integrētais taimeris atrada citu pielietojumu trīsfāzu invertoros vai, kā tos biežāk sauc par mainīgas frekvences diskdziņiem. “Frekvenču draiveru” galvenais mērķis ir regulēt trīsfāzu asinhrono motoru griešanās ātrumu. Literatūrā un internetā var atrast daudzas paštaisītu frekvenču piedziņas shēmas, par kurām interese nav zudusi līdz mūsdienām.

Kopumā ideja ir šāda. Rektificētais tīkla spriegums tiek pārveidots par trīsfāzu, izmantojot kontrolieri, tāpat kā rūpnieciskajā tīklā. Bet šī sprieguma frekvence var mainīties kontroliera ietekmē. Izmaiņu metodes ir dažādas, sākot no vienkāršas manuālas vadības līdz regulēšanai ar automātisku sistēmu.

Trīsfāzu invertora blokshēma ir parādīta 1. attēlā. Punkti A, B, C parāda trīs fāzes, kurām ir pievienots asinhronais motors. Šīs fāzes iegūst, pārslēdzot tranzistoru slēdžus, kas šajā attēlā parādīti kā īpaši IGBT tranzistori.

Attēls 1. Trīsfāzu invertora blokshēma

Invertora jaudas slēdža draiveri ir uzstādīti starp vadības ierīci (kontrolieri) un strāvas slēdžiem. Kā draiveri tiek izmantotas specializētas mikroshēmas, piemēram, IR2130, kas ļauj kontrolierim pieslēgt visus sešus taustiņus uzreiz - trīs augšējos un trīs apakšējos, turklāt tas nodrošina arī veselu virkni aizsardzības. Visu informāciju par šo mikroshēmu var atrast datu lapā.

Un viss būtu kārtībā, bet šāda mikroshēma ir pārāk dārga mājas eksperimentiem. Un šeit atkal palīgā nāk mūsu vecais draugs integrētais taimeris 555, pazīstams arī kā KR1006VI1. Trīsfāzu tilta vienas rokas diagramma ir parādīta 2. attēlā.

2. attēls. MOSFET tranzistoru draiveri uz 555 taimera

KR1006VI1, kas darbojas Schmitt sprūda režīmā, tiek izmantoti kā jaudas tranzistoru augšējo un apakšējo slēdžu draiveri. Izmantojot taimeri šajā režīmā, pietiek vienkārši iegūt vārtu atvēršanas impulsa strāvu vismaz 200 mA, kas nodrošina ātru izejas tranzistoru pārslēgšanu.

Apakšējo taustiņu tranzistori ir savienoti tieši ar kontroliera kopējo vadu, tāpēc nav nekādu grūtību vadīt draiverus - apakšējos draiverus vada tieši no kontrollera ar loģiskiem signāliem.

Situācija ar augšējiem taustiņiem ir nedaudz sarežģītāka. Pirmkārt, jums vajadzētu pievērst uzmanību tam, kā tiek darbināti augšējo taustiņu draiveri. Šo uztura metodi sauc par “pastiprināšanu”. Tās nozīme ir šāda. DA1 mikroshēmu darbina kondensators C1. Bet kā to var iekasēt?

Kad tranzistors VT2 atveras, kondensatora C1 negatīvā plāksne ir praktiski savienota ar kopējo vadu. Šajā laikā kondensators C1 tiek uzlādēts no strāvas avota caur diodi VD1 līdz spriegumam +12 V. Kad tranzistors VT2 aizveras, aizvērsies arī diode VD1, taču enerģijas rezerves kondensatorā C1 ir pietiekamas, lai nākamajā ciklā iedarbinātu DA1 mikroshēmu. Lai panāktu galvanisko izolāciju no kontrollera un savā starpā, augšējie taustiņi jāvada caur optronu U1.

Šī barošanas metode ļauj atbrīvoties no barošanas avota sarežģītības un iztikt tikai ar vienu spriegumu. Pretējā gadījumā būtu nepieciešami trīs izolēti tinumi uz transformatora, trīs taisngrieži un trīs stabilizatori. Sīkāka informācija par šo barošanas metodi ir atrodama specializēto mikroshēmu aprakstos.

Boriss Aladiškins, http://electrik.info

Ar šādu PWM kontrolieri var vadīt jaudīgas slodzes, tai skaitā zemsprieguma elektromotorus.Šodien mēģināšu veikt nelielu virspusēju apskatu par šo brīnummoduli un parādīt galvenās detaļas un darbības principu.

Dabiski ražots Ķīnā, žēl, ka daudzas tāfeles sastāvdaļas ir nolietotas, lai gan ir skaidrs, kas ir kas.

PWM regulators nodrošina vienmērīgu jaudas regulēšanu, izejas sprieguma diapazons ir 10-50 volti, kas ir atkārtoti pārbaudīts. Maksimālā strāva ir līdz 60 ampēriem, un tas dod iespēju izmantot šādu plati, lai kontrolētu (regulētu) elektromobiļu, skrejriteņu vai velosipēdu ātrumu. Modulis ir īpaši izstrādāts šādiem nolūkiem, jo ​​tajā ir dzesēšanas diodes, kas ir paredzētas lauka slēdžu aizsardzībai no motora pašindukcijas. Tiem, kas vēlas iegādāties šo produktu, šeit ir saite

Platē ir 12 trīs kontaktu komponenti TO220 iepakojumā, katrs ar savu siltuma izlietni, no kuriem 4 ir diodes, bet atlikušie 8 ir lauka efekta tranzistori.

Ķīniešu inženieri uz tāfeles ir izdzēsuši daudz, tostarp lauka strādniekus (pareizāk sakot, viņiem vispār nav marķējumu).

Ir galvenais oscilators, kura izejā ir uzstādīts dalītājs. Tādējādi tiek saņemti divi līdzīgi signāli, kas tiek nosūtīti nirējam, un no tiem ir divi.

Katrs vadītājs kontrolē lauka slēdžu līniju (4 gab.), kā rezultātā visu lauka slēdžu jaudas izejas ir savienotas paralēli.
Ķēde ir ļoti pārdomāta, taču ķīnieši neņēma vērā vienu lietu - izejā nav īssavienojuma aizsardzības.

Kopumā šis ir otrs līdzīgais modulis, kas man ir, pirmajā versijā tika uzstādīts mazas pretestības šunts - saruna ar pārdevēju apstiprināja, ka tas ir strāvas šunts, no kura tiek ņemti rādījumi aizsardzības sistēmai, t.i., piliens ir ierakstīts uz šī konkrētā šunta, bet kad pienāca dēlis es biju šokā - ir šunts, bet aizsargķēdes komponenti vienkārši nav uzstādīti uz tāfeles, tāpēc šunts pilda banāla džempera lomu, kā rezultātā šis dēlis izdega vienā mirklī.

Un plato, par kuru mēs šodien runājam, joprojām ir dzīvs un labi, bet atkal tas ir ļoti neaizsargāts aizsardzības trūkuma dēļ.
Shematiskās daļas ziņā viss ir standartā - jaudīgs PWM apgriezienu regulators dzinējam, svarīgi nepārsniegt maksimāli pieļaujamo ieejas spriegumu (50 volti max), pretējā gadījumā stabilizatora ķēde, kas nodrošina strāvu PWM mikroshēmai un šoferis, izdegs.

Bez problēmām var regulēt arī halogēnu lampu un citu pasīvo slodžu spilgtumu. Pārbaudīju regulatoru pie 30 ampēru slodzes, taustiņi bija knapi silti, neskatoties uz mazajiem radiatoriem, lai gan tas bija sagaidāms, jo PWM vadība ir daudz efektīvāka par lineāro vadību.

Ir ērti regulēt jaudīgu patērētāju barošanas spriegumu, izmantojot regulatorus ar impulsa platuma modulāciju. Šādu regulatoru priekšrocība ir tāda, ka izejas tranzistors darbojas slēdža režīmā, kas nozīmē, ka tam ir divi stāvokļi - atvērts vai aizvērts. Ir zināms, ka lielākā tranzistora sildīšana notiek pusatvērtā stāvoklī, kas noved pie nepieciešamības to uzstādīt uz liela laukuma radiatora un glābt to no pārkaršanas.

Es ierosinu vienkāršu PWM regulatora ķēdi. Ierīce tiek darbināta no 12V pastāvīga sprieguma avota. Ar norādīto tranzistora gadījumu tas var izturēt strāvu līdz 10A.

Apsvērsim ierīces darbību: uz tranzistoriem VT1 un VT2 ir samontēts multivibrators ar regulējamu darba ciklu. Impulsu atkārtošanās ātrums ir aptuveni 7 kHz. No tranzistora VT2 kolektora impulsi tiek nosūtīti uz galveno tranzistoru VT3, kas kontrolē slodzi. Darba ciklu regulē mainīgais rezistors R4. Kad šī rezistora slīdnis atrodas galējā kreisajā pozīcijā, skatiet augšējo diagrammu, impulsi ierīces izejā ir šauri, kas norāda uz regulatora minimālo izejas jaudu. Galējā labajā pozīcijā skatīt apakšējo diagrammu, impulsi ir plati, regulators darbojas ar pilnu jaudu.

PWM darbības shēma KT1

Izmantojot šo regulatoru, jūs varat vadīt 12 V sadzīves kvēlspuldzes, līdzstrāvas motoru ar izolētu korpusu. Ja regulatoru izmanto automašīnā, kur mīnuss ir savienots ar korpusu, savienojums jāveic caur pnp tranzistoru, kā parādīts attēlā.
Sīkāka informācija: Ģeneratorā var darboties gandrīz visi zemfrekvences tranzistori, piemēram, KT315, KT3102. Atslēgas tranzistors IRF3205, IRF9530. Pnp tranzistoru P210 varam nomainīt pret KT825, un slodzi var pieslēgt līdz 20A strāvai!

Un nobeigumā jāsaka, ka šis regulators manā auto ar salona apsildes dzinēju strādā jau vairāk kā divus gadus.

Radioelementu saraksts