⚗️ ⏰ 🕵️ تطوير مصدر طاقة احتياطي منخفض الطاقة مع خرج جيب. الجزء 3. العمل على البق 👨 ⚒️ 🏨

مقدمة

تصف سلسلة المقالات " تطوير مصدر طاقة احتياطي منخفض الطاقة بمخرج جيب " عملية تصميم وإنشاء RIP لمضخة دوران لنظام التدفئة. في الجزء الثاني من القصة ، اقترح المؤلف على ~~المجتمع العالمي~~ للمطورين الأكثر خبرة ولهم دائرة كهربائية للجهاز الذي يتم تطويره. كما يقولون ، عقل واحد ليس سيئًا ، ولكن العقل الجماعي لحبرة - سكان مورد Geektimes.ru ومستخدمي مجتمع easyelectronics.ruترتيب حجم أفضل. بعد مناقشات مفصلة لحلول الدوائر المقترحة ، تم العمل على البق. لقد مرت الدائرة بالعديد من التغييرات الحرجة وليست شديدة التغيرات. في هذه المقالة سأحاول مناقشة التغييرات في المخطط بالحسابات اللازمة ، إلخ.

الاستطراد الغنائي

, easyelectronics.ru. , , .

سنبدأ في فهم المخططات الأولية. في عملية التحليل ، بالإضافة إلى مراعاة تعليقات المستخدم ، سنجلب الدائرة إلى ~~الكمال في~~ إصدار عملي.

بعد ذلك ، سيتم عرض العقد الفردية للدائرة التي خضعت لتغييرات ، وفي النهاية ، تم تصميم دائرة كهربائية عامة مصممة في CAD Dip Trace.

مخطط الطاقة

لم يتغير مصدر الطاقة القائم على مثبتات LDO بنسبة 1٪. على الرغم من أن العديد تحدثوا لصالح استبدال LDO عند 5 فولت بـ LM7805 المعتاد ، بحجة أن حالة LMK يمكن أن تبدد الكثير من الطاقة. بعد كل شيء ، سيكون الاستهلاك في الحافلة 5 فولت حوالي 250 - 300 مللي أمبير ، والتي من حيث قوة التبديد: P = (Uin-Uout) * I = (12-5) * 0.3 = 2.1 W. ماذا بالنسبة للحالة SOT - 223 ، هي ببساطة عالية في السماء.

سيتم تحديد الاستهلاك الحالي الرئيسي في ناقل الطاقة 5 فولت بواسطة شاشة LCD. لن تكون الإضاءة الخلفية لشاشات الكريستال السائل ثابتة ، حيث سيتم إيقاف تشغيلها بشكل أساسي ، بحيث يكون الاستهلاك الحالي في هذه الحافلة النصف. أي أننا بحاجة إلى تبديد 1 وات. للقيام بذلك ، حدد مضلعًا لائقًا على لوحة الدوائر المطبوعة ، كما هو مطلوب في التعليقات ، لذلك يجب ألا تكون هناك مشكلة في ذلك.

في الحافلة 3.3 فولت ، يجب أن يعمل LDO مع المضلع على اللوحة دون أي مشاكل أو ارتفاع درجة الحرارة.

في التعليق ، تم الإعراب عن رأي بشأن سعة الإخراج لهذه الأنواع من LDO NCP1117STxx ، والتي يمكن أن تكون حاسمة للتشغيل المستقر للمثبت. دعونا نرى ورقة البيانات:

بقدر ما أفهم من هذا الرسم التخطيطي ، فإن أي مكثف تقريبًا بسعة 47 ميكروفاراد وما فوق سيدفع LDO إلى وضع تشغيل مستقر وليس من المهم جدًا أي EMP لديه. صحيح إذا كنت مخطئا. انتهينا من الوجبات ، ومضى.

الصمام الثنائي شوتكي

أذكر المخطط الأصلي.

يقوم الصمام الثنائي بفصل البطارية من ناقل طاقة الجسر. كما لوحظ بشكل صحيح في هذا التعليق ، سيتم تخصيص الكثير من الطاقة عليه في وضع التشغيل من البطارية. 10 يحتوي الصمام الثنائي Schottky على انخفاض مباشر في الصمام الثنائي 0.8 فولت. عند تيار 5 أ ، سيتم تبديد 4 وات عليه. كثير جدا. بالإضافة إلى ذلك ، لا أريد أن أفقد 0.8 فولت. لذلك اتبع النصيحة ، ووضعت mosfet قناة P. IRF9310 لديه مقاومة قناة مفتوحة من 0.0046 أوم. هذا يعني أن قوة التبديد ستكون P = I * I * R = 5 * 5 * 0.0046 = 0.115 W. أمر واحد ونصف أوامر أقل. سيكون انخفاض الجهد عبر الترانزستور U = I * R = 5 * 0.0046 = 23 mV. بشكل عام غير ملحوظ. المجموع نحصل على مثل هذا المخطط.

سيدير MK هذا mosfet. عند العمل من البطارية ، افتح ، عند شحن البطارية من الشبكة ، أغلق. كل شيء منطقي. بالإضافة إلى ذلك ، فهي قابلة للمقارنة في التكلفة إلى الصمام الثنائي Schottky ، بحيث لا يتوقع تكلفة الجهاز في هذا المكون.

محول

تسلل خطأ فادح إلى هذه العقدة. فكر في الخيار الأصلي.

عند العمل من البطارية ، عندما يعمل الجسر على محول ، عندما يتدفق التيار من بداية اللف إلى مخرجه ، في نهاية اللف ، يوجد EMF للقطبية السلبية بالنسبة إلى أرض الدائرة. علاوة على ذلك ، يتدفق هذا الكهرومغناطيسي من خلال الصمام الثنائي إلى أرض الجهاز ، مما يخلق دائرة قصر. مع جهد EMF من 3-4 فولت ، سيكون تيار الدائرة القصيرة بترتيب عدة عشرات من الأمبيرات ، وهو أمر سيء للصمام الثنائي ، والملف ، والجهاز بأكمله ككل. أي ، مع وجود دائرة كهربائية قصيرة عند الصنبور في اللف المنخفض الجهد ، لن يكون من الممكن الحصول على السعة اللازمة لتشغيل المضخة. في هذه الحالة ، ستكون الحماية الحالية أيضًا عديمة الفائدة. في كلمة واحدة ، لن يعمل الجهاز ، وسوف يحرق أيضًا أرضية الدائرة. وقد شوهدت هذه الحالة بوضوح في العديد من التعليقات. على سبيل المثال ، هناو هنا . هناك عدة طرق للخروج.

لف لف مستقل كامل لشحن البطارية ،
اترك دبوس التثبيت هذا معلقًا في الهواء أثناء التشغيل على البطارية ،
ربما شيء آخر يمكنك التفكير فيه.

استقرت على الخيار الثاني. أثناء التشغيل من البطارية ، سوف يكسر المرحل محطة اللف هذه من جسر شحن مقوم الصمام الثنائي ، وأثناء الشحن ، قم بتوصيله ، وبالتالي توفير جهد شحن متزايد.

الآن لدائرة القياس للتغذية المرتدة. هي أيضا لن تعمل في مثل هذا الإدماج. نظرًا لأن الجهد من جسر الصمام الثنائي يخضع للتمليس على المكثفات الكبيرة ، أثناء التشغيل من البطارية عند خرج المقسم المقاوم ، فسيتم تعيين جهد ثابت لا يتفاعل عمليًا مع التغيرات في الجهد عبر اللف. لذلك لا يوفر تنظيم PID لجهد الخرج بواسطة هذه الإشارة. للحل ، أقترح إنهاء ملف قياس إضافي مستقل. مع خرج فولت 5-6. تصويب مع جسر الصمام الثنائي ، على نحو سلس بسعة صغيرة مع ثابت زمني 5-7 مللي ثانية ، ودفع هذه الإشارة إلى ADC MK للحصول على ملاحظات. لحسن الحظ ، فإن القوة المأخوذة من هذا اللف ستكون ضئيلة. لذلك لن تعاني الكفاءة الإجمالية للمحول عمليا ، ولن ينمو الاستهلاك مع البطارية كثيرًا ،في 10-15 مللي أمبير. سيحتاج سلك لمثل هذا اللف إلى سلك رفيع ، وستوفر السرعة 1-1.5 فترات للتحكم.

تحول المخطط النهائي لهذه العقدة على هذا النحو.

ظل نظام الكشف عن الشبكة دون تغيير. الشيء الوحيد الذي يجب إضافته هو برنامج مضاد للارتداد لقراءات الكاشف.

تحويل التيار الزائد الحماية

المخطط نفسه لم يتغير. يتم تضخيم الإشارة من التحويلة على مضخم التشغيل ، ثم يتم تشغيلها إلى المقارنة. يصبح إخراج المقارنة عند تشغيله مزلاجًا من خلال الصمام الثنائي. تدخل الإشارة نفسها إلى MK ، وهي مصممة أيضًا لفصل جميع الترانزستورات الجسرية. كل شيء سيكون على ما يرام ، لكن دائرة إعادة الضبط لمقارنة الحماية الحالية لا تنفذ الحماية الحالية في لحظة الضغط على زر إعادة الضبط ، كما لوحظ بشكل صحيح في هذا التعليق .

أرى حل لهذه المشكلة على هذا النحو. يتم وضع زر إعادة الضبط على MK. الخوارزمية في MK تسجل الضغط والضغط على الزر. ثم ، من خلال الترانزستور ، قم بإعادة تعيين الحماية. وفقط عند وصول إشارة إلى عضو الكنيست بأن الحماية غير نشطة ، ابدأ في توليد PWM إلى الجسر. وبالتالي ، إذا لم يتم القضاء على سبب الحمل الزائد ، فستعمل الحماية الحالية مرة أخرى ، ولا يهم إذا ضغط المستخدم على الزر أم لا. بالمناسبة ، بلمسة زر واحدة ، أثناء تشغيل الجهاز ، سنقوم بتشغيل الإضاءة الخلفية لشاشات الكريستال السائل لبضع ثوان. تحولت الدائرة الإجمالية مثل هذا.

التحكم في التتابع

تستخدم الدائرة 3 مرحلات بجهد 12 فولت. اثنان منهم لديهم ملف عالي المقاومة واتصالات ضعيفة إلى حد ما ، 1 أ لكل مجموعة. للتبديل عالي الجهد ، يكفي 220 فولت بهامش ، لأن قوة الحمل هي مضخة 60 واط ، و 20-60 واط أثناء شحن البطارية. أي أننا ندخل في أرضية الأمبير. لكن التتابع في الرقم 3 ينتقل بالفعل 5 أمبيرات من تيار الشحن ، لوقت لائق. لذا فإن التتابع لديه اتصالات لمثل هذا التيار ، فإن مقاومة الملف لديها بالفعل 400 أوم.

سوف نتحكم في التتابع من خلال ترانزستورات NPN مع MK. سيتم تنشيط المرحلات فقط أثناء تشغيل RIP على حمل البطارية. لذلك سيتم حساب وقت تشغيل التتابع عدة ساعات في الأسبوع ، أو حتى أقل. ولكن حتى هذه الحقيقة تميل إلى تقليل استهلاك هذا التيار إلى الحد الأدنى في حين أن ملفات التتابع تحت التيار. تكتب

هذه المقالة جيدًا كيف يمكن تحقيق ذلك دون اللجوء إلى مخططات معقدة للغاية.

تظهر الصورة وحدة تحكم منفصلة في ملف التتابع.

نحن نحسب المقاومات والمكثفات لمثل هذا التتابع. نوع التتابع: HJR4102-L-12VDC-SZ و SRD-12VDC-SL-C.

نحسب الاستهلاك الحالي للمرحل في التشغيل العادي. I = Upit / Rcat = 12/720 = 0.0167 أ = 16.7 مللي أمبير. سيتم استهلاك هذا التيار بواسطة الملف. للحفاظ على المحرك في حالة منجذبة ، يمكن تقليل القيمة الحالية بمقدار الثلث. أي أنا = 16.7 * (2/3) = 11 مللي أمبير. قرّب هذه القيمة إلى 10 مللي أمبير. الآن يجب أن تكون المقاومة الكلية. R = U / I = 12/10 * 10-3 = 1200 أوم. من بينها 720 أوم هي مقاومة الملف ، والمقاومة الإضافية Rr = 1200-720 = 480 أوم تخرج. اختر من الصف القياسي إلى الجانب السفلي. 470 أوم ، سنأخذ الحجم القياسي لمقاوم SMD 1206. الطاقة المتبدلة لهذا الحجم القياسي هي 0.25 وات. الآن نحسب القوة التي ستبرز حقًا على مثل هذا المقاوم. P = I * I * R = 10 * 10-3 * 10 * 10-3 * 470 = 47000 * 10-6 = 0.047 واط لذلك لن يسخن المقاوم.قياسا على ذلك ، قيمة المقاوم لفائف 400 أوم هي 200 أوم ، لنأخذ أقل قليلا من السلسلة القياسية - 180 أوم. سيكون تيار القابضة عند 20 مللي أمبير. يتم الحصول على الطاقة المشتتة من هذا المقاوم P = 0،072 واط. أيضا لا يتجاوز هذا الحجم القياسي المعياري 0.25 واط.

نحسب سعة المكثفات لضمان "المماطلة" الحالية للحديد. دعونا نحدد وقت "فشل" المحرك وإدراج التتابع 20 مللي ثانية. يجب أن يكون التيار المتدفق عبر الملف في هذه اللحظة 30 مللي أمبير للملف "المقوى". وبالتالي ، C = t * I / U = 20 * 10-3 * 30 * 10-3 / 12 = 50 * 10-6 = 50 μF. نضاعف القدرة ، لمزيد من اليقين ، أي احصل على 100 فائق التردد. بالنسبة للفائف الأضعف ، يكفي نصف هذه السعة.

توليد النبض لجسر H

في الجزء الثاني من القصة ، قررت أن أستخدم ناتج PWM واحد مع MK ، ومخرجين يبدّلان أكتاف الجسر. اجمع كل هذا على المنطق ، وأرسل الإشارات الناتجة إلى محركات الأقراص الرئيسية.

رابط لمخطط هذا النهج هنا .

في التعليقات، هنا و هنا ، بوضوح فشل هذا النهج، لأن MC اختيار يسمح لك لتوليد PWM حسب الحاجة لكل المفتاح الخاص دون أي مشاكل البرامج.

الاستطراد الغنائي

, STM32. 32 Cortex-M3, 4 4 . , , «» . , , . . , , .

في المجموع ، تم تبسيط دارة تشكيل النبض. لا توجد رقاقة منطقية. جميع قنوات PWM الأربعة مباشرة من MK تذهب إلى السائقين. يدخل الإدخال من مقارن الحماية الحالي MK ، على الساق ، وهو الجهاز الذي يوقف PWM في جميع المخرجات.

الخوارزمية النهائية ستكون شيء من هذا القبيل. يتم إنشاء PWM الجيبية في MC عند إخراج CH1 و CH1N. هذا ، بالنسبة لذراع الجسر ، نحصل على PWM على كلا المفتاحين ، خلال الوقت الميت. هذه هي نصف الموجة الأولى ، في هذه اللحظة تكون صفرًا عند CH2 ، وواحدة عند CH2N ، أي أن المفتاح السفلي للكتف الثاني مفتوح. ستكون نصف الموجة القادمة عكس ذلك تمامًا. CH2 و CH2N خلال الوقت الميت ، يولد PWM الجيبية ، ويصل واحد إلى CH1N. وهكذا في الدورة ، بشكل أكثر دقة في DMA إلى "اللانهاية". سأنشر جميع حلول البرامج في المقالة التالية ، مع رموز المصدر وشروحه.

لتلخيص

بعد كل التغييرات في الدائرة ، يتم تقديم النسخة ~~النهائية~~ المصححة في شكل رسومات ، بالإضافة إلى أرشيف CAD تراجع Dip Trace.

يتم عرض المخططات وكذلك مواصفات المكونات أدناه. مواصفات تحت المفسد. رقم الورقة 1. الصورة قابلة للنقر ورقة رقم 2. صورة قابلة للنقر

المواصفات

( )

الخلاصة

بعد كل الترقيات ، استقرت التغييرات على مثل هذا المخطط. الآن ، وفقًا للمواصفات ، سأقدم طلبًا لمكونات الراديو التي لا أملكها. وكما اتضح ، ليس لدي شيء سوى المقاومات والمكثفات و NPN - الترانزستورات والكتل الطرفية. لذلك نشأت المهمة لشراء مكونات الراديو. لحسن الحظ ، لتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة بطريقة LUT ، هناك جميع المواد الاستهلاكية اللازمة.

سيتم إجراء الطلب الرئيسي في المتجر عبر الإنترنت http://chip-nn.ru/ . لكن المحولات ومكثفات الأفلام ذات السعة الكبيرة يجب شراؤها من http://chipdip.ru لم يتم العثور على شيء ما في مكان واحد.

هذا ما يبدو عليه بيان المشتريات في الوقت الحالي.

المبلغ أصبح بالفعل لائقًا. يجب أن يضاف إلى ذلك أشياء صغيرة ، 100 روبل. الرسوم - 100. شاشة LCD ، التي كنت مستلقية حولها. بسعر اليوم ، يكلف حوالي 500 روبل. علاوة على ذلك ، أي لكل هذا الخير. لذا ، على حساب هواة الراديو ، سنقترب من مبلغ 3500 روبل.

نظرًا لأن عطلات نهاية الأسبوع والعطلات مغلقة ، سأقدم الطلب فورًا بعد عطلة الرجال الحقيقيين.

الخاتمة

أريد أن أشكر كل من شارك في المناقشة و "العصف الذهني" عند النظر في دوائر هذا الجهاز. إنسان خاص شكرا لأولئك الذين اكتشفوا التعليقات النقدية في المخطط ، واقترحوا أيضًا حلولًا أكثر صحة وبساطة لبعض العقد. روابط

PS
لجميع أجزاء الدورة:

تطوير مصدر طاقة احتياطي منخفض الطاقة مع خرج جيب. الجزء 1. بيان المشكلة
تطوير مصدر طاقة احتياطي منخفض الطاقة مع خرج جيب. الجزء 2. تطوير مخطط الدائرة الكهربائية
تطوير مصدر طاقة احتياطي منخفض الطاقة مع خرج جيب. الجزء 3. العمل على البق

تطوير مصدر طاقة احتياطي منخفض الطاقة مع خرج جيب. الجزء 3. العمل على البق