Kendi ellerinizle PWM 24V voltaj regülatörü. PWM denetleyicisi

555 zamanlayıcı, örneğin kontrol cihazlarında yaygın olarak kullanılır. PWM - DC motorlar için hız kontrolörleri.

Akülü tornavida kullanan herkes muhtemelen içeriden gelen bir gıcırtı sesi duymuştur. Bu, PWM sistemi tarafından üretilen darbe voltajının etkisi altında motor sargılarının ıslık sesidir.

Oldukça mümkün olmasına rağmen, aküye bağlı bir motorun hızını başka bir şekilde düzenlemek kesinlikle uygunsuzdur. Örneğin, güçlü bir reostayı motora seri olarak bağlayın veya büyük bir radyatöre sahip ayarlanabilir bir doğrusal voltaj regülatörü kullanın.

555 zamanlayıcıyı temel alan bir PWM regülatörünün bir çeşidi Şekil 1'de gösterilmektedir.

Devre oldukça basittir ve bir multivibratöre dayanmaktadır, ancak C1 kapasitörünün şarj ve deşarj oranlarının oranına bağlı olarak ayarlanabilir bir görev döngüsüne sahip bir puls üretecine dönüştürülmüştür.

Kapasitör devre üzerinden şarj edilir: +12V, R1, D1, direncin sol tarafı P1, C1, GND. Ve kapasitör devre boyunca boşaltılır: üst plaka C1, direncin P1 sağ tarafı, diyot D2, zamanlayıcının pimi 7, alt plaka C1. Direnç P1'in kaydırıcısını döndürerek, sol ve sağ parçalarının dirençlerinin oranını ve dolayısıyla C1 kapasitörünün şarj ve deşarj süresini ve sonuç olarak darbelerin görev döngüsünü değiştirebilirsiniz.

Şekil 1. 555 zamanlayıcıdaki PWM regülatör devresi

Bu şema o kadar popüler ki, aşağıdaki şekillerde de gösterildiği gibi zaten bir set halinde mevcut.

Şekil 2. Bir dizi PWM regülatörünün şematik diyagramı.

Burada zamanlama diyagramları da gösteriliyor ancak maalesef parça değerleri gösterilmiyor. Şekil 1'de görülebilirler, bu yüzden burada gösterilmiştir. Bipolar transistör TR1 yerine, devreyi değiştirmeden, yük gücünü artıracak güçlü bir alan etkili olanı kullanabilirsiniz.

Bu arada, bu şemada başka bir eleman ortaya çıktı - diyot D4. Amacı, zamanlama kapasitörü C1'in güç kaynağı ve yük - motor aracılığıyla boşalmasını önlemektir. Bu, PWM frekansının stabilizasyonunu sağlar.

Bu arada, bu tür devrelerin yardımıyla yalnızca bir DC motorun hızını değil, aynı zamanda sadece aktif yükü - bir akkor lamba veya bir tür ısıtma elemanını da kontrol edebilirsiniz.

Şekil 3. PWM regülatör kitinin baskılı devre kartı.

Biraz çalışırsanız, baskılı devre kartı çizim programlarından birini kullanarak bunu yeniden oluşturmak oldukça mümkündür. Az sayıda parça göz önüne alındığında, bir kopyayı menteşeli bir kurulum kullanarak birleştirmek daha kolay olacaktır.

Şekil 4. Bir dizi PWM regülatörünün görünümü.

Doğru, zaten monte edilmiş markalı set oldukça hoş görünüyor.

Burada belki birisi şu soruyu soracaktır: “Bu regülatörlerdeki yük +12V ile çıkış transistörünün toplayıcısı arasına bağlıdır. Peki ya örneğin bir arabada, çünkü oradaki her şey zaten arabanın zeminine, gövdesine bağlı?”

Evet, kütleye karşı çıkamazsınız, burada yalnızca transistör anahtarını "pozitif" teldeki boşluğa kaydırmanızı önerebiliriz. Böyle bir şemanın olası bir versiyonu Şekil 5'te gösterilmektedir.

Şekil 5.

Şekil 6 MOSFET çıkış aşamasını ayrı ayrı göstermektedir. Transistörün tahliyesi akünün +12V'sine bağlanır, kapı havada basitçe "asılı kalır" (bu tavsiye edilmez) ve kaynak devresine bir yük, bizim durumumuzda bir ampul bağlanır. Bu şekil basitçe bir MOSFET transistörünün nasıl çalıştığını açıklamak için gösterilmiştir.

Şekil 6.

Bir MOSFET transistörünü açmak için kaynağa göre kapıya pozitif voltaj uygulamak yeterlidir. Bu durumda ampul tam yoğunlukta yanacak ve transistör kapanana kadar yanacaktır.

Bu şekilde transistörü kapatmanın en kolay yolu, kaynağa giden kapıya kısa devre yaptırmaktır. Ve böyle bir manuel kapatma, transistörü kontrol etmek için oldukça uygundur, ancak gerçek bir devrede, özellikle bir darbe devresinde, Şekil 5'te gösterildiği gibi birkaç ayrıntı daha eklemeniz gerekecektir.

Yukarıda belirtildiği gibi MOSFET transistörünün açılması için ek bir voltaj kaynağına ihtiyaç vardır. Devremizde rolü, +12V devre, R2, VD1, C1, LA1, GND üzerinden şarj edilen C1 kondansatörü tarafından oynanır.

Transistör VT1'i açmak için, yüklü kapasitör C2'den gelen pozitif voltajın kapısına uygulanması gerekir. Bunun yalnızca transistör VT2 açık olduğunda gerçekleşeceği oldukça açıktır. Ve bu yalnızca optokuplör transistörü OP1 kapalıysa mümkündür. Daha sonra C2 kapasitörünün pozitif plakasından R4 ve R1 dirençleri aracılığıyla gelen pozitif voltaj, transistör VT2'yi açacaktır.

Şu anda, giriş PWM sinyali düşük bir seviyede olmalı ve optokuplör LED'ini atlamalıdır (bu LED anahtarlamasına genellikle ters denir), bu nedenle optokuplör LED'i kapalı ve transistör kapalıdır.

Çıkış transistörünü kapatmak için kapısını kaynağa bağlamanız gerekir. Devremizde bu, transistör VT3 açıldığında gerçekleşecektir ve bu, optokuplör OP1'in çıkış transistörünün açık olmasını gerektirir.

Şu anda PWM sinyali yüksek seviyededir, bu nedenle LED şöntlenmez ve kendisine atanan kızılötesi ışınları yayar, optokuplör transistörü OP1 açıktır, bu da sonuç olarak yükü - ampulü kapatır.

Böyle bir şemayı bir arabada kullanma seçeneklerinden biri gündüz yanan farlardır. Bu durumda sürücüler, tam yoğunlukta açık olan uzun farları kullandıklarını iddia ediyorlar. Çoğu zaman, bu tasarımlar bir mikrodenetleyici üzerindedir, internette birçoğu vardır, ancak bunu 555 zamanlayıcıda yapmak daha kolaydır.

555 zamanlayıcıdaki MOSFET transistörleri için sürücüler

555 entegre zamanlayıcı, üç fazlı invertörlerde veya daha çok değişken frekanslı sürücüler olarak adlandırıldığı şekliyle başka bir uygulama buldu. “Frekans sürücülerinin” temel amacı üç fazlı asenkron motorların dönüş hızını düzenlemektir. Literatürde ve internette, bugüne kadar ilgi çekmeyen birçok ev yapımı frekans sürücüsü şeması bulabilirsiniz.

Genel olarak fikir şudur. Düzeltilen şebeke voltajı, endüstriyel ağda olduğu gibi kontrolör kullanılarak üç faza dönüştürülür. Ancak bu voltajın frekansı kontrolörün etkisi altında değişebilir. Değişim yöntemleri, basit manuel kontrolden otomatik sistemle düzenlemeye kadar farklıdır.

Üç fazlı bir eviricinin blok şeması Şekil 1'de gösterilmektedir. A, B, C noktaları asenkron motorun bağlı olduğu üç fazı göstermektedir. Bu fazlar, bu şekilde özel IGBT transistörleri olarak gösterilen transistör anahtarlarının değiştirilmesiyle elde edilir.

Şekil 1. Üç fazlı bir invertörün blok şeması

İnverter güç anahtarı sürücüleri, kontrol cihazı (kontrolör) ile güç anahtarları arasına takılır. Sürücü olarak IR2130 gibi özel mikro devreler kullanılır ve altı anahtarın tümünü aynı anda denetleyiciye bağlamanıza olanak tanır - üç üst ve üç alt ve ayrıca bir dizi koruma sağlar. Bu çiple ilgili tüm detayları Veri Sayfasında bulabilirsiniz.

Ve her şey yoluna girecek, ancak böyle bir mikro devre ev deneyleri için çok pahalı. Ve burada, KR1006VI1 olarak da bilinen eski dostumuz entegre zamanlayıcı 555 yine imdadımıza yetişiyor. Üç fazlı bir köprünün bir kolunun şeması Şekil 2'de gösterilmektedir.

Şekil 2. 555 zamanlayıcıdaki MOSFET transistör sürücüleri

Schmitt tetikleme modunda çalışan KR1006VI1, güç transistörlerinin üst ve alt anahtarları için sürücü olarak kullanılır. Bu modda bir zamanlayıcı kullanıldığında, çıkış transistörlerinin hızlı anahtarlanmasını sağlayan en az 200 mA'lık bir kapı açma darbe akımı elde etmek yeterlidir.

Alt tuşların transistörleri doğrudan denetleyicinin ortak teline bağlanır, bu nedenle sürücüleri kontrol etmekte herhangi bir zorluk yaşanmaz - alt sürücüler mantıksal sinyallerle doğrudan denetleyiciden kontrol edilir.

Üst tuşların durumu biraz daha karmaşıktır. Öncelikle üst anahtar sürücülerin nasıl çalıştırıldığına dikkat etmelisiniz. Bu beslenme yöntemine “güçlendirici” denir. Anlamı aşağıdaki gibidir. DA1 mikro devresi, C1 kapasitörü tarafından çalıştırılır. Ama nasıl şarj edilebilir?

Transistör VT2 açıldığında, C1 kapasitörünün negatif plakası pratik olarak ortak kabloya bağlanır. Bu sırada C1 kondansatörü güç kaynağından VD1 diyotu aracılığıyla +12V voltaja kadar şarj edilir. Transistör VT2 kapatıldığında, VD1 diyotu da kapanacaktır, ancak C1 kapasitöründeki enerji rezervi, bir sonraki döngüde DA1 yongasını tetiklemek için yeterlidir. Denetleyiciden ve kendi aralarında galvanik izolasyon elde etmek için üst tuşların U1 optocoupler aracılığıyla kontrol edilmesi gerekir.

Bu güç kaynağı yöntemi, güç kaynağının karmaşıklığından kurtulmanıza ve tek bir voltajla idare etmenize olanak tanır. Aksi takdirde transformatör üzerinde üç adet izole sargıya, üç adet doğrultucuya ve üç adet stabilizatöre ihtiyaç duyulacaktır. Bu güç kaynağı yöntemi hakkında daha fazla ayrıntı, özel mikro devrelerin açıklamalarında bulunabilir.

Boris Aladyshkin, http://electrik.info

Böyle bir PWM kontrol cihazı, düşük voltajlı elektrik motorları da dahil olmak üzere güçlü yükleri kontrol etmek için kullanılabilir.Bugün bu mucize modülün küçük bir yüzeysel incelemesini yapmaya çalışacağım ve ana parçaları ve çalışma prensibini göstermeye çalışacağım.

Doğal olarak Çin'de üretilen, neyin ne olduğu açık olmasına rağmen karttaki birçok bileşenin yıpranmış olması üzücü.

PWM regülatörü düzgün güç ayarı sağlar, çıkış voltajı aralığı 10-50 Volt'tur ve bu defalarca test edilmiştir. Maksimum akım 60 Amper'e kadardır ve bu, böyle bir kartın elektrikli arabaların, scooterların veya bisikletlerin hızını kontrol etmek (ayarlamak) için kullanılmasını mümkün kılar. Modül, saha anahtarlarını motorun kendi kendine indüksiyonundan korumak için tasarlanmış söndürme diyotlarının varlığı nedeniyle bu tür amaçlar için özel olarak tasarlanmıştır. Bu ürünü satın almak isteyenler için link burada

Kart, TO220 paketinde her biri kendi ısı emicisine sahip 12 adet üç pimli bileşene sahiptir; bunlardan 4'ü diyot ve geri kalan 8'i alan etkili transistördür.

Çinli mühendisler, saha çalışanları da dahil olmak üzere tahtadaki pek çok şeyi sildiler (ya da daha doğrusu, üzerlerinde hiçbir işaret yok).

Çıkışında bir bölücünün kurulu olduğu bir ana osilatör vardır. Böylece dalgıca gönderilen iki benzer sinyal alınır ve bunlardan iki tane vardır.

Her sürücü bir hat saha anahtarını (4 adet) kontrol eder; bunun sonucunda tüm saha anahtarlarının güç çıkışları paralel olarak bağlanır.
Devre çok iyi düşünülmüş, ancak Çinliler bir şeyi hesaba katmadı - çıkışta kısa devre koruması yok.

Genel olarak, bu sahip olduğum ikinci benzer modül, ilk versiyonda düşük dirençli bir şant kuruldu - satıcıyla yapılan bir görüşme bunun koruma sistemi için okumaların alındığı mevcut bir şant olduğunu doğruladı, yani. bu özel şant üzerine kaydedildi, ancak kart geldiğinde şok oldum - bir şönt var, ancak koruma devresinin bileşenleri karta takılı değil, bu nedenle şant banal bir atlama teli rolünü oynuyor, sonuç olarak bu tahta bir anda yandı.

Bugün bahsettiğimiz yayla ise hala canlı ve iyi durumdadır ancak yine de koruma eksikliği nedeniyle oldukça savunmasızdır.
Şematik kısım açısından, her şey standarttır - motor için güçlü bir PWM hız regülatörü, izin verilen maksimum giriş voltajını (maks. 50 Volt) aşmamak önemlidir, aksi takdirde PWM mikro devresine güç sağlayan stabilizatör devresi ve sürücü yanacak.

Halojen lambaların ve diğer pasif yüklerin parlaklığını da sorunsuz bir şekilde ayarlayabilirsiniz. Regülatörü 30 Amperlik bir yük altında kontrol ettim, küçük soğutuculara rağmen tuşlar zar zor ısınıyordu, ancak bu beklenen bir şeydi çünkü PWM kontrolü doğrusal kontrolden çok daha verimli.

Darbe genişliği modülasyonlu regülatörler kullanarak güçlü tüketicilerin besleme voltajını düzenlemek uygundur. Bu tür regülatörlerin avantajı, çıkış transistörünün anahtar modunda çalışmasıdır; bu, açık veya kapalı olmak üzere iki duruma sahip olduğu anlamına gelir. Transistörün en büyük ısınmasının yarı açık durumda meydana geldiği bilinmektedir, bu da onu geniş alanlı bir radyatöre kurma ve aşırı ısınmadan koruma ihtiyacına yol açmaktadır.

Basit bir PWM regülatör devresi öneriyorum. Cihaz, 12V sabit voltaj kaynağından güç almaktadır. Transistörün belirtilen örneği ile 10A'ya kadar akıma dayanabilir.

Cihazın çalışmasını ele alalım: VT1 ve VT2 transistörlerine ayarlanabilir görev döngüsüne sahip bir multivibratör monte edilmiştir. Darbe tekrarlama hızı yaklaşık 7 kHz'dir. Transistör VT2'nin toplayıcısından darbeler, yükü kontrol eden anahtar transistör VT3'e gönderilir. Görev döngüsü değişken direnç R4 tarafından düzenlenir. Bu direncin kaydırıcısı en sol konumda olduğunda, üstteki şemaya bakın, cihazın çıkışındaki darbeler dardır, bu da regülatörün minimum çıkış gücünü gösterir. En sağ konumda, alt şemaya bakınız, darbeler geniştir, regülatör tam güçte çalışır.

KT1'de PWM işleminin şeması

Bu regülatörü kullanarak, yalıtımlı mahfazalı bir DC motoru olan 12 V ev tipi akkor lambaları kontrol edebilirsiniz. Regülatör eksisinin gövdeye bağlı olduğu araçta kullanılıyorsa bağlantı şekildeki gibi pnp transistör üzerinden yapılmalıdır.
Ayrıntılar: Jeneratörde neredeyse tüm düşük frekanslı transistörler çalışabilir, örneğin KT315, KT3102. Anahtar transistör IRF3205, IRF9530. Pnp transistör P210'u KT825 ile değiştirebiliriz ve yük 20A'ya kadar akıma bağlanabilir!

Ve sonuç olarak şunu söylemeliyim ki bu regülatör arabamda iki yıldan fazla bir süredir içten ısıtma motoruyla çalışıyor.

Radyo elemanlarının listesi