🚺 🍡 🧓🏻 带正弦输出的冗余电源。第2部分。电路图的开发 💇🏽 👨🏽‍🎤 👨🏼‍⚖️

序言

在上一篇文章中，考虑了为加热系统的循环泵开发正弦输出的60 W低功率备用电源的问题。选择了实现该设备的概念。本文将讨论设备电路的发展，并进行必要的计算以选择组成设备的组件的额定值。

配备~~CAD和教科书，~~草稿，铅笔和GOOGLE，我们将开始设计。让我们从一个简单的开始-设备的电源系统。

餐饮业

要为电路的元件供电，我们需要12、5和3.3伏的三种类型的DC总线。

十二伏总线-主要。它是电桥的电源，它将电流注入线性网络变压器的低压绕组中。从中我们馈入电桥中包含的晶体管的驱动器。网络切换继电器也将通过此总线供电。

需要五伏总线为ACS712电流芯片，逻辑芯片，字符LCD等供电。

三伏总线将为设备的“大脑”供电-MK STM32F100C8T6B。

抒情离题

Proteuse v 7.7. , . , Dip Trace. . .

这样的方案诞生了：图片可点击。 5和3.3伏母线整形器采用NCP1117STxx类型的1％LDO稳定器组成。ADC模块的模拟电源通过电感，平滑电容器和隔离电容器从3.3伏总线获取。类比土地也应划分。但这不是这种方案，因为测量不是很关键，几位数的误差也不会导致设备“故障”。我们应用软件过滤器-移动平均线，甚至可以在一类中实现误差。

电流测量和过载保护

ACS712ELCTR-05B-T电流传感器是集成电路。电流检测发生在霍尔效应上。该传感器允许MK测量正向和反向电流。其他特性可以在其pdf中找到。传感器输出为模拟量。中点对应于零电流= 2.5V。每1 A增益185mV。尽管传感器检测到高电流，但只有线性会失真，并且在特定电流下它将进入饱和状态。因此，为了与MK协调传感器的输出，请放置一个分压器。并将天平一分为二。 ADC MK位足以达到可接受的精度。

为了对线性变压器的低压绕组中的过载或短路提供高速保护，请安装分流器。来自分流器的信号被施加在运算放大器上，在比较器上，我们组装了一个带有锁存器的比较电路。过载数据将被驱动到MK中，并且通过此信号，我们将关闭所有桥接键。

下面是一个模拟电流保护操作的简短视频。

电源部分

RIP的电源部分如图所示。图片是可单击的。 晶体管桥“依赖”电流分流器，以提供高速保护。通过LC滤波器设计的电桥输出（截止频率约为1 kHz）被馈送到变压器的低压绕组。我们应该更详细地讨论滤波器和变压器。过滤器是在RL计算器程序中计算的，带有指向所谓的off的链接。我找不到网站。因此，带有计算器的存档发布在此处。这是计算屏幕。

产生的10毫安的电感值非常令人印象深刻。但是容量还不错。由于滤波器的输出发生了变化，因此您不能使用极性电容器。他在电路中并联放置了两个陶瓷电容器-4.7微法拉，X7R，25V（1206）。

根据获得的数据对节气门进行计算是在Coil32程序中进行的。这是该程序存档的链接。我为此类扼流圈选择了一个铁氧体环，其参数如下：环N87 R25x15x10。这是程序中的计算屏幕。

为了确保所需的电感，结果发现有70匝直径为1毫米的电线。手动上链完全可以接受。

变压器的选择取决于TTP-60型环形变压器，其次级电压为9伏。计算很简单。 9伏的交流电压产生12.7伏的振幅。充电电池的电压约为13伏。因此我们可以在输出上或多或少获得220伏特。给电池充电当然是不够的。因此，建议获得5-6匝的次级绕组。也就是，抽头的低压绕组。从绕组的末端，我们从网络上去除了增加的电压，以便为电池充电。当我们使用电池工作时，我们会从电桥向两端和中间端子施加电压。根据绕组两端的电压，我们可以判断电池在工作过程中高压绕组中的电压，并提供反馈以进行调整。

桥式晶体管由MK通过IRS2101S半桥驱动器控制。高位密钥的管理是根据引导方案执行的。P沟道充电晶体管由常规的双极性控制。平滑电荷扼流圈的尺寸和设计值与电桥后LC滤波器中的扼流圈相同。

网络检测与交换

对于网络检测，使用电容器电源电路。接通光耦合器的电压。光耦合器的输出被驱动到MK中以控制网络的可用性。该图如下所示。图片是可单击的。 通过灭弧电容器，二极管，齐纳二极管，平滑电容器和限流电阻的电源电压被馈送到光耦合器LED。退出前往MK。将网络切换到负载的继电器由MK控制。电流保护在运算放大器和比较器上实现。比较器的输出分为两个晶体管。第一个将信号输入到MK中，第二个关闭所有桥式晶体管。下图显示了桥的驱动器使能电路。图片是可单击的。 所有标准，根据

驱动程序IRS2101S的数据表。

桥脉冲整形电路

为了不给MK带来不必要的工作负担，在逻辑I上收集电桥脉冲信号的形成。MK需要三个信号。每个周期一个正弦波PWM，以及两个离散信号，第一半波和第二半波。该方法的实现如图所示。图片是可单击的。 过电流，在MK中建立，并由LED复制。充电P沟道晶体管的控制组织在双极NPN晶体管上。

桥接器的逻辑如下。正弦表将调制20 kHz PWM，共400个值。值到PWM寄存器的传输将通过DMA进行组织。在将一半缓冲区（即200个值）加载一个半周期后，DMA将导致中断，信号MCU_P_1和MCU_P_2将相互反转。加载整个缓冲区后，MCU_P_1和MCU_P_2信号将在DMA的中断中反转。并进一步处于循环模式。恒定的半波电平将施加到上臂晶体管，正弦波PWM施加到相对臂的下键。下一个半周期是另一对晶体管。

在过电流期间，NPN晶体管Q7将在逻辑输入端提供一个低电平，这又将导致在逻辑输出端提供一个低电平，从而锁定所有桥式晶体管。

硬件平台

三伏总线将为设备的“大脑”供电-MK STM32F100C8T6B。

如上所述，MK将来自ST STM32系列。是什么决定了这种选择？

MK具有低成本。ATMEL或PIC的机会类比价格甚至更高，位容量为8位。
板载12位ADC，DAC，DMA控制器。
32位核心容量。
程序和数据的存储容量增加。

一言以蔽之，他在许多职位上都获胜。

为了指示设备的操作并输出必要的数据，电路中将使用带有控制控制器KS0066（HD44780）的符号合成LCD。 RuNet中有很多用于处理此类显示的库。

显示器到控制器的连接图如下。图片是可单击的。 连接是直接的。 MK端口直接连接到显示器。没有执行3伏和5伏逻辑的共轭。这里可能会出现问题，并且必须将MK结论配置为集电极开路输出，并且线路应上拉至5伏，并且MK输出本身应承受5伏的电压。就像他们说的那样，生活将会显示，但是在设计印刷电路板时，有必要进行“更新”。

需要自定义按钮来组织显示屏上显示的菜单和参数的导航。

附加计算

为了计算自举电容器，我们使用本文提出的方法。在说明书的最后，有一个计算自举电容器必要容量的例子。以它为基础并重新叙述我们的现实。

我们决定电路的参数：

V _IN，MAX = 15V最大输入电压，
V _DRV = 12V驱动器电源电压和控制信号的幅度，
dV _BST = 稳态时电容器C _BST两端的纹波电压为0.5V ，
dV_BST,MAX = 3V C_BST ,
f_DRV = 100 Hz , 10 ,
D_MAX = 1 .

Q_G = 24 nC IRLZ44ZS V_DRV = 5V V_DS = 44V,
R_GS = 10 R_GS,
I_R = 10uA D_BST TJ = 80°C,
V_F = 0.6V D_BST 0.1A TJ = 80°C,
I_LK = 0.13mA TJ = 100°C,
I_QBS = 1mA , .

我们从标准系列中选择计算值。采取电容器钽的类型，以减少电容器本身的泄漏电流。总共为D型，结果为47μFx 25V。

我们计算电容器的充电电流，从而选择一个二极管。

因此，专为1 A直流电设计的二极管可以应对这一任务。

结论

本文开发了RIP的电路。现在，我们将电路的所有部分放在一起。并且在已经批准的方案的基础上，我们将开发印刷电路板的拓扑。我将在下一篇文章中介绍PCB布局和通用电路以及有关组件的规范。

我将在另一篇文章中介绍该设备功能的软件实现。有一种想法可以在程序中实现许多有趣的解决方案，例如，使用电池工作时对输出电压进行PID调节。

结语

在这篇文章中，我想向公众以及经验丰富的火腿和非业余爱好者介绍示意性解决方案。细心的读者也许会发现电路中的任何严重错误，或者建议更正确地执行各个节点。节点将有一些更简单的解决方案，或者添加其他电路解决方案以提高可靠性。

PS
链接到周期的所有部分：

带正弦输出的冗余电源。第2部分。电路图的开发

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