🍎 💖 🥤 Pengembangan catu daya cadangan daya rendah dengan output sinus. Bagian 3. Kerjakan bug 🌟 😤 👨‍✈️

Kata Pengantar

Rangkaian artikel " Pengembangan catu daya cadangan daya rendah dengan output sinus " menggambarkan proses merancang dan membuat RIP untuk pompa sirkulasi sistem pemanas. Pada bagian kedua dari cerita, penulis mengusulkan kepada ~~komunitas dunia untuk~~ pengembang yang lebih berpengalaman dan hams sirkuit listrik perangkat yang sedang dikembangkan. Seperti yang mereka katakan, satu pikiran tidak buruk, tetapi pikiran kolektif Habra - penduduk sumber daya Geektimes.ru dan pengguna komunitas easyelectronics.ruurutan besarnya lebih baik. Setelah diskusi rinci tentang solusi sirkuit yang diusulkan, pekerjaan dilakukan pada bug. Rangkaian telah mengalami beberapa perubahan kritis dan tidak terlalu. Dalam artikel ini saya akan mencoba berdebat untuk perubahan dalam skema dengan perhitungan yang diperlukan, dll.

Penyimpangan liris

, easyelectronics.ru. , , .

Kami akan mulai memahami skema awal. Dalam proses analisis, serta mempertimbangkan komentar pengguna akun, kami akan membawa sirkuit ke ~~kesempurnaan~~ versi yang bisa diterapkan.

Selanjutnya, masing-masing node dari rangkaian yang telah mengalami perubahan akan disajikan, dan pada akhirnya rangkaian listrik umum yang dirancang dalam CAD Dip Trace.

Skema kekuatan

Catu daya berdasarkan stabilisator LDO 1% tidak berubah. Meskipun banyak yang berbicara, untuk mengganti LDO pada 5 volt dengan LM7805 yang biasa, dengan alasan bahwa case LMK dapat menghilangkan banyak daya. Bagaimanapun, konsumsi pada bus 5 volt akan menjadi sekitar 250 - 300 mA, yang dalam hal daya disipasi: P = (Uin-Uout) * I = (12-5) * 0,3 = 2,1 W. Untuk kasus SOT - 223, hanya setinggi langit.

Konsumsi arus utama pada bus daya 5 volt akan dipilih oleh layar LCD. Lampu latar LCD tidak akan konstan, pada dasarnya akan dimatikan, sehingga konsumsi saat ini pada bus ini akan menjadi setengah banyak. Artinya, kita harus menghilangkan 1W. Untuk melakukan ini, pilih poligon yang layak pada papan sirkuit tercetak, seperti yang diminta dalam komentar , jadi seharusnya tidak ada masalah dengan ini.

Pada bus 3,3 volt, LDO dengan poligon di papan harus bekerja tanpa masalah atau terlalu panas.

Dalam komentarnya , sebuah pendapat diungkapkan mengenai kapasitansi keluaran untuk jenis-jenis LDO NCP1117STxx, bahwa mereka dapat menjadi kritis untuk operasi stabil dari stabilizer. Mari kita lihat datasheet:

Sejauh yang saya mengerti dari diagram ini, hampir semua kapasitor dengan kapasitas 47 mikrofarad dan di atas akan mengarahkan LDO ke mode operasi yang stabil dan tidak terlalu penting EMP yang dimilikinya. Benar kalau saya salah. Kami selesai makan, melanjutkan.

Dioda Schottky

Ingat kembali skema aslinya.

Dioda memutus baterai dari bus daya jembatan. Sebagaimana dicatat dengan benar dalam komentar ini , banyak daya akan dialokasikan padanya dalam mode operasi dari baterai. 10 Dioda Schottky memiliki penurunan langsung pada dioda 0,8 volt. Pada arus 5 A, 4 W akan hilang di dalamnya. Terlalu banyak Selain itu, saya tidak ingin kehilangan 0,8 Volts. Jadi ikuti sarannya, dan pasang P-channel MOSFET. IRF9310 memiliki resistansi saluran terbuka 0,0046 ohm. Ini berarti bahwa kekuatan disipasi adalah P = I * I * R = 5 * 5 * 0,0046 = 0,115 W. Satu setengah pesanan kurang. Penurunan tegangan melintasi transistor adalah U = I * R = 5 * 0,0046 = 23 mV. Secara umum tidak terlihat. Total kita mendapat skema seperti itu.

MK akan mengelola MOSFET ini. Saat bekerja dari baterai, buka, saat mengisi baterai dari jaringan, tutup. Semuanya logis. Selain itu, nilainya sebanding dengan dioda Schottky, sehingga biaya perangkat dalam komponen ini tidak diharapkan.

Transformer

Kesalahan kritis telah merayap ke simpul ini. Pertimbangkan opsi aslinya.

Ketika bekerja dari baterai, ketika jembatan berjalan pada transformator, ketika arus mengalir dari awal belitan ke outletnya, di ujung belitan ada EMF polaritas negatif relatif terhadap tanah rangkaian. Selanjutnya, EMF ini mengalir melalui dioda ke ground perangkat, sehingga menyebabkan korsleting. Dengan tegangan EMF 3-4 volt, arus hubung singkat akan berada di urutan beberapa puluh ampere, yang buruk untuk dioda, belitan, dan seluruh perangkat secara keseluruhan. Yaitu, dengan korsleting pada keran di belitan tegangan rendah, tidak akan mungkin untuk mendapatkan amplitudo yang diperlukan agar pompa bekerja. Dalam hal ini, perlindungan saat ini juga tidak akan berguna. Singkatnya, perangkat tidak akan berfungsi, itu juga akan membakar lantai rangkaian. Situasi ini terlihat jelas dalam beberapa komentar. Misalnya di sinidan di sini . Ada beberapa jalan keluar.

Memutar belitan independen penuh untuk mengisi baterai,
Biarkan timah yang berkelok-kelok ini menggantung di udara sambil menggunakan baterai,
Mungkin sesuatu yang lain bisa muncul.

Saya memilih opsi kedua. Selama operasi dari baterai, relai akan memutus keluaran belitan ini dari jembatan pengisian penyearah dioda, dan selama penyambungan daya, dengan demikian memberikan peningkatan tegangan pengisian.

Sekarang untuk rangkaian pengukuran untuk umpan balik. Dia juga tidak akan bekerja dalam inklusi seperti itu. Karena tegangan dari jembatan dioda melicinkan kapasitor besar, selama operasi dari baterai pada output pembagi resistif, tegangan konstan akan ditetapkan yang secara praktis tidak bereaksi terhadap perubahan tegangan pada belitan. Jadi pengaturan PID dari tegangan output oleh sinyal ini tidak memberikan. Untuk menyelesaikannya, saya usulkan untuk memutar lilitan pengukur independen tambahan. Dengan output dari volt 5-6. Luruskan dengan jembatan dioda, halus dengan kapasitas kecil dengan konstanta waktu 5-7 ms, dan arahkan sinyal ini ke ADC MK untuk mendapatkan umpan balik. Untungnya, kekuatan yang diambil dari belitan seperti itu akan sedikit. Jadi efisiensi keseluruhan dari trafo tidak akan praktis berkurang, dan konsumsi dengan baterai tidak akan tumbuh banyak,pada 10-15 mA. Kawat untuk belitan seperti itu akan membutuhkan kawat tipis, dan kecepatan akan memberikan 1-1,5 periode untuk kontrol.

Skema terakhir dari simpul ini ternyata demikian.

Skema deteksi jaringan tetap tidak berubah. Satu-satunya hal yang ditambahkan adalah perangkat lunak anti-bouncing bacaan dari detektor.

Shunt perlindungan arus lebih

Skema itu sendiri belum berubah. Sinyal dari shunt diperkuat pada penguat operasional, kemudian dihidupkan ke komparator. Output dari komparator ketika dipicu menjadi terkunci melalui dioda. Sinyal itu sendiri memasuki MK, dan juga dirancang untuk memutuskan SEMUA jembatan transistor. Semuanya akan baik-baik saja, tetapi rangkaian reset komparator yang berfungsi tidak menerapkan perlindungan saat ini pada saat menekan tombol RESET, seperti yang dicatat dengan benar dalam komentar ini .

Saya melihat solusi untuk masalah ini. Tombol "RESET" untuk membuatnya di MK. Algoritma di MK merekam penekanan dan penekanan tombol. Kemudian, melalui transistor, setel ulang perlindungan. Dan hanya setelah kedatangan sinyal ke MK bahwa proteksi tidak aktif, mulailah menghasilkan PWM ke jembatan. Jadi, jika penyebab overload belum dihilangkan, maka perlindungan saat ini akan berfungsi lagi, dan tidak masalah jika pengguna menekan tombol atau tidak. Ngomong-ngomong, dengan satu sentuhan tombol, saat perangkat sedang beroperasi, kita akan menyalakan lampu latar LCD selama beberapa detik. Total rangkaian berubah seperti ini.

Kontrol relay

Rangkaian ini menggunakan 3 relay untuk 12 volt. Dua di antaranya memiliki koil resistansi tinggi dan kontak yang cukup lemah, 1 A per grup. Untuk switching tegangan tinggi, 220 volt cukup dengan margin, karena daya beban pompa 60 W, dan 20-60 W selama pengisian baterai. Artinya, kita masuk ke lantai ampere. Tetapi relai di nomor 3 sudah bolak-balik 5 ampere dari arus pengisian, untuk waktu yang layak. Jadi relay memiliki kontak untuk arus seperti itu, resistansi koil sudah 400 Ohm.

Kami akan mengontrol relai melalui transistor NPN dengan MK. Relai akan diberi energi hanya selama pengoperasian RIP pada beban baterai. Jadi waktu pengoperasian relai akan dihitung beberapa jam seminggu, atau bahkan kurang. Tetapi bahkan fakta ini cenderung mengurangi konsumsi arus ini ke minimum sementara koil relay berada di bawah arus. Artikel

ini menulis dengan baik bagaimana hal ini dapat dicapai tanpa menggunakan skema yang terlalu rumit. Gambar menunjukkan unit kontrol koil relay yang terpisah. Kami menghitung resistor dan kapasitor untuk relai semacam itu. Tipe relai: HJR4102-L-12VDC-SZ dan SRD-12VDC-SL-C.

Kami menghitung konsumsi relai saat ini dalam operasi normal. I = Upit / Rcat = 12/720 = 0,0167 A = 16,7 mA. Arus ini akan dikonsumsi oleh koil. Untuk menjaga armature dalam keadaan tertarik, nilai saat ini dapat dikurangi dengan sepertiga. Yaitu, I = 16.7 * (2/3) = 11 mA. Bulatkan nilai ini menjadi 10 mA. Sekarang total resistansi seharusnya. R = U / I = 12/10 * 10-3 = 1200 Ohm. Dari jumlah tersebut, 720 Ohm adalah resistansi dari koil, dan resistansi tambahan Rr = 1200-720 = 480 Ohms keluar. Pilih dari baris standar ke sisi bawah. 470 Ohm, kita akan mengambil ukuran standar dari resistor SMD 1206. Daya yang dihamburkan dari ukuran standar ini adalah 0,25 W. Sekarang kita menghitung daya yang benar-benar menonjol pada resistor semacam itu. P = I * I * R = 10 * 10-3 * 10 * 10-3 * 470 = 47000 * 10-6 = 0,047 W. Jadi resistor tidak akan memanas.Secara analogi, nilai resistor untuk kumparan 400 ohm adalah 200 Ohm. Mari kita ambil lebih sedikit dari seri standar - 180 Ohm. Arus penahanan akan mencapai 20 mA. Daya hambat dari resistor ini diperoleh P = 0,072 watt. Juga tidak melebihi yang dinyatakan untuk ukuran standar ini 0,25 watt.

Kami menghitung kapasitansi kapasitor untuk memastikan "kios" armature saat ini. Mari kita atur waktu “kegagalan” armature dan penyertaan relay 20 ms. Arus yang mengalir melalui koil pada saat ini harus 30 mA untuk koil "diperkuat". Karenanya, C = t * I / U = 20 * 10-3 * 30 * 10-3 / 12 = 50 * 10-6 = 50 μF. Kami menggandakan kapasitas, untuk kepastian yang lebih besar, yaitu dapatkan 100 uF. Untuk gulungan yang lebih lemah, setengah dari kapasitas ini sudah cukup.

Pembuatan pulsa untuk jembatan H

Pada bagian kedua dari cerita ini, saya memutuskan bahwa saya akan menggunakan satu output PWM dengan MK, dan dua output mengalihkan bahu jembatan. Kumpulkan semua ini pada logika, dan kirim sinyal yang dihasilkan ke driver utama.

Tautan ke skema pendekatan ini di sini .

Dalam komentar, di sini dan di sini , jelas menunjukkan kegagalan pendekatan ini, karena MK yang dipilih memungkinkan Anda untuk menghasilkan PWM, sesuai kebutuhan, untuk setiap kunci pribadi, tanpa masalah perangkat lunak khusus.

Penyimpangan liris

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

Secara total, sirkuit pembentukan pulsa disederhanakan. Tidak ada chip logika. Keempat saluran PWM langsung dari MK menuju driver. Input dari pembanding perlindungan saat ini, memasuki MK, di kaki, yang perangkat keras mematikan PWM di semua output.

Algoritma terakhir akan seperti ini. PWM sinusoidal dihasilkan dalam MC pada output CH1 dan CH1N. Artinya, untuk bahu jembatan, kita mendapatkan PWM di kedua kunci, melalui waktu mati. Ini adalah gelombang setengah pertama, pada saat ini adalah nol pada CH2, dan satu pada CH2N, yaitu, kunci bawah bahu kedua terbuka. Setengah gelombang berikutnya akan menjadi kebalikannya. CH2 dan CH2N melalui waktu mati, menghasilkan PWM sinusoidal, dan satu tiba di CH1N. Dan seterusnya dalam siklus, lebih tepatnya di DMA ke "tak terbatas". Saya akan menerbitkan semua solusi perangkat lunak di artikel berikutnya, dengan kode sumber dan penjelasannya.

Untuk meringkas

Setelah semua perubahan dalam sirkuit, versi terkoreksi ~~akhir~~ disajikan dalam bentuk gambar, serta arsip CAD Dip Trace.

Skema serta spesifikasi komponen disajikan di bawah ini. Spesifikasi di bawah spoiler. Lembar nomor 1. Gambar dapat diklik Lembar No. 2. Gambar bisa diklik

Spesifikasi

( )

Kesimpulan

Setelah semua peningkatan, perubahan diselesaikan pada skema semacam itu. Sekarang, sesuai spesifikasinya, saya akan memesan komponen radio yang tidak saya miliki. Dan ternyata, saya tidak memiliki apa pun kecuali resistor sen, kapasitor, NPN - transistor dan blok terminal. Maka muncul tugas untuk membeli komponen radio. Untungnya, untuk pembuatan papan sirkuit tercetak dengan metode LUT, ada semua bahan habis pakai yang diperlukan.

Pesanan utama akan dibuat di toko online http://chip-nn.ru/ . Tetapi transformator, kapasitor film berkapasitas besar harus dibeli di http://chipdip.ru Sesuatu di satu tempat, tidak dapat ditemukan.

Seperti inilah pernyataan pengadaan saat ini.

Jumlahnya sudah lumayan. Untuk ini harus ditambahkan hal-hal kecil, 100 rubel .Biaya 100. Layar LCD, yang saya berbaring di sekitar. Pada tingkat hari ini, harganya sekitar 500 rubel. Selanjutnya, apa pun untuk semua kebaikan ini. Jadi dengan biaya seorang amatir radio kami akan mendekati jumlah 3.500 rubel.

Karena akhir pekan dan hari libur sudah dekat, saya akan memesan segera setelah liburan pria sejati.

Epilog

Saya ingin mengucapkan terima kasih kepada semua orang yang berpartisipasi dalam diskusi dan "brainstorming" ketika mempertimbangkan sirkuit perangkat ini. Manusia yang spesial mengucapkan terima kasih kepada mereka yang menemukan komentar kritis dalam skema, dan juga mengusulkan solusi yang lebih benar dan sederhana untuk beberapa node.

PS
Tautan ke semua bagian siklus:

. 1.
. 2.
. 3.

Pengembangan catu daya cadangan daya rendah dengan output sinus. Bagian 3. Kerjakan bug