|
Авторский сайт Кравцова Виталия Николаевича. Представленные конструкции уникальны и разработаны только автором |
||
|
Мощный ШИМ – регулятор напряжения для автомобильного оборудования
Как
правило, в автомобиле все мощные нагрузки имеют общий провод “масса”, а ключевой
элемент регулятора должен включаться между + бортовой цепи и нагрузкой. В случае
больших потребляемых токов, например при регулировании оборотов вентилятора
кондиционера или яркости ламп автомобильных фар в качестве ключевого элемента
целесообразно использовать мощные силовые полевые транзисторы, имеющие очень
малое сопротивление открытого канала и, соответственно
На операционном усилителе DA1, транзисторах VT1,2 собран ШИМ –
регулятор, скважность выходных импульсов которого меняется от
бесконечности до 1 при изменении входного напряжения от 0 до 12В. Чтобы
получить повышенное напряжение +30В для питания выходного каскада
используется стабилизирован Смотри следующие страницы: 1. Простые ШИМ регуляторы постоянного тока на логических элементах. 2. ШИМ регуляторы на ждущих мультивибраторах и счётчиках
3. 4. ШИМ регуляторы на таймере NE555N.)
|
Друзья! Если Вам нравится сайт и Вы хотите, чтобы он обновлялся – поддержите его. Достаточно сделать несколько переходов по ссылкам рекламных баннеров. Узнав для себя много нового и полезного из контекстной рекламы, Вы внесёте посильную помощь для подготовки новых материалов, компенсировав часть затрат автора, которые сейчас достаточно велики. ВНИМАНИЕ! Вам нужно разработать сложное электронное устройство?
Тогда Вам сюда.
| |
Как было указано на предыдущих страницах, в простых схемах с активным
выходом можно использовать Р- канальные силовые полевые транзисторы, но из – за
технологически
.. 15 мм или ферритовые кольца Ф15 мм. Катушка
содержит около 100 витков провода ПЭВ-2 0,15 …0,2 мм. В качестве диода
VD2 можно использовать любые скоростные диоды с рабочим напряжением не
менее 100В. Диод VD1 предназначен для защиты схемы при случайной
переполюсовке. Используемый в схеме силовой полевой транзистор IRF1405
рассчитан на коммутацию токов до 160А и имеет очень низкое сопротивление
открытого канала. При использовании транзисторов других типов следует
иметь в виду, что сопротивление открытого канала у них увеличивается при
уменьшении паспортного значения рабочего тока, что приводит к росту
тепловых потерь.
ШИМ регуляторы на
операционных усилителях.
..
Реле регулятора напряжения генератора своими руками: схема
Стабилизатор напряжения в бортовой электросистеме автомобиля – самый важный узел без всякого преувеличения. От качества его работы будет зависеть не только стабильность и длительность срок эксплуатации аккумулятора. При этом даже вполне исправное устройство стабилизации не всегда дает гарантию соответствия напряжения и качества питания электросети автомобиля. Нередко автолюбители задаются вопросом как сделать реле регулятор напряжения генератора более надежным – обратиться к специалистам СТО, собрать или усовершенствовать самостоятельно? Вариантов много.
Содержание
- 1 Современные стабилизаторы
- 2 ШИ-стабилизатор
- 2.1 Цикл работы стабилизатора
- 2.
- 3 Модернизация регулятора напряжения
Современные стабилизаторы
На современном автотранспорте, как правило, устанавливаются автоколебательные реле. Они работают по принципу отключения питания катушки возбуждения при достижении напряжения верхнего предела 13,5-13,8 В и подключения при нижнем пороге напряжения 14,5-14,6 В.
Таким образом, выходное напряжение постоянно колеблется. Теоретически это не считается недостатком, так как напряжение не выходит за допустимые рамки. Все же это не совсем безопасно. Наверняка опытные водители знают, что слабым местом у этого вида реле являются переходные моменты, когда резко меняются обороты ротора или нагрузочный ток. Особенно неблагоприятный момент возникает при большом токе нагрузки на малых оборотах. В эти моменты колебания напряжения часто превышают верхний порог. За счет кратковременности таких скачков аккумулятор не выйдет со строя сразу, но каждый раз его емкость и соответственно ресурс сокращается.
Решают эту проблему по-разному. Иногда автолюбители просто меняют автоколебательное реле на устаревшее контактно-вибрационное. Более оптимальным решением станет заменить реле на широтно-импульсный стабилизатор или модернизировать «родной» с помощью небольших дополнений.
ШИ-стабилизатор
Широтно-импульсные стабилизаторы характеризуются более стабильной работой, то есть в сеть автомобиля подается почти постоянное напряжение, а небольшие отклонения в пределах нормы носят плавный характер. В схеме устройства использованы те же детали, что и в оригинале, но в то же время включена микросхема К561ТЛ1. Это позволило собрать мультивибратор и формирователь коротких импульсов на 1-м узле. Также упрощен узел управления выходным ключом за счет применения полевого транзистора, повышенной мощности.
Основные узлы:
Цикл работы стабилизатора
С включением зажигания на выходе триггера DD1.1 появляется низкий логический уровень. В следствии, этого током зарядки конденсатора СЗ открывается транзистор VT1.
Он в свою очередь начинает подавать на входы элемента DD1.2 высокий уровень, единовременно разряжая конденсатор С4. С появлением на выходе низкого уровня DD1.2 открывает полевой транзистор VT3. Ток с вывода стабилизатора протекает обмотку возбуждения генератора.
После прекращения импульса на выходе DD1.1 образуется высокий уровень и транзистор VT1 закрывается. Происходит зарядка конденсатора С4 током, проходящим через резистор R5 от генератора, который управляется транзистором VT2. В то время как напряжение на конденсаторе С4 опуститься до нижнего предела переключения триггера DD1.2, он переключится. На его выходе возникнет высокий уровень, который закроет транзистор VT3. В целях защиты входных цепей микросхемы DD1 напряжение конденсатора С4 ограничивается диодом VD4, что при его последующей зарядке не приведет к переключению DD1.2. Когда же на выходе генератора снова формируется импульс низкого уровня, процесс начинает повторяться.
Таким образом, стабилизация осуществляется длительностью включенного состояния полевого транзистора, а процессом управляет измерительное устройство, а также генератор тока.
Когда возрастает напряжение на выводе генератора нарастает ток коллектора транзистора VT2. При увеличении ампеража конденсатор С4 начинает заряжаться быстрее и продолжительность включенного состояния транзистора VT3 уменьшается. В следствии ток, который протекает через обмотку возбуждения генератора уменьшается и, конечно же, уменьшается выходное напряжение генератора.
При понижении напряжения на выводе от генератора ток на коллекторе транзистора VT2 снижается. В результате время зарядки конденсатора С4 возрастает. Это приводит к более длительному периоду включенности транзистора VT3 и ток, который протекает через обмотку возбуждения генератора, возрастает. Выходное напряжение генератора также увеличивается.
Широтно-импульсный стабилизатор своими руками
Хотя эффективность представленного реле и его серийного производства устройство трудно найти в продаже. К тому же узнать о нем что-либо у продавцов консультантов не всегда удается. Поэтому если есть опыт в радиотехнике, реле регулятор напряжения генератора можно собрать своими руками.
Для приведенной выше принципиальной схемы можно применить следующие элементы и их альтернативные замены.
Модернизация регулятора напряжения
Это еще один вариант улучшить качество работы реле и устойчивость его к переходным моментам. За основу взято стандартное реле 50.3702-01, в схему которого добавили всего один резистор и конденсатор.
На схеме доработка обозначена красным цветом и, как видно, не требует больших усилий и особого опыта в радиоэлектронике. При увеличении напряжения в бортовой электросети, конденсатор С2 начинает заряжаться. При это часть тока протекает через базу транзистора VT1 и по величине пропорционален скорости роста напряжения. Это приводит к открытию транзистора VT1 и закрытию транзисторов VT2 и VT3. При этом происходит спад тока в катушке возбуждения, причем более ранний, чем без дополнительной установленной цепи. Это позволяет значительно уменьшить колебания напряжения в сети или вовсе их исключить. То же самое касается и снижения напряжения.
На данной схеме также можно внедрить еще одно рациональное предложение. Как известно, выходное напряжение генератора оптимизируется в зависимости от окружающей температуры и зимой должно быть выше на 0,8 В, достигая где-то 14,6 В. По стандарту сезонная подстройка выполняется снятием или установкой перемычек S1, S2 и S3. Установка перемычек исключает из схемы резисторы R1, R2 и R3 и напряжение на выходе возрастает. При снятии перемычек транзисторы снова включаются в работу и напряжение падает. Чтобы этого не делать, упомянутые транзисторы можно заменить одним подстроечным и регулировать выходное напряжение проще и с большей точностью.
Читайте также:
- Измерение напряжения на различных участках электрической цепи
- Как правильно собрать электрический щиток в квартире
- Ветровой генератор для дома: какой лучше купить
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) в зависимости от напряжения постоянного тока и цепей управления напряжением
История кажется полной альтернативных реальностей.
В конце 1870-х годов регуляторы округа Линкольн участвовали в войне округа Линкольн в Нью-Мексико. Война началась, когда местный шериф возглавил группу очень плохих людей, назначенных заместителем, чтобы найти и убить англичанина Джона Генри Танстолла. Хотя шериф и его отряд утверждали, что их преследование Танстолла включало законный захват скота, убийство Танстолла передало экономический контроль над регионом нескольким коррумпированным местным бизнесменам.
Местные жители объединились с наемниками Танстолла, чтобы сформировать Регуляторы, и стали законным отрядом, которому было поручено найти и арестовать убийц Танстолла. Один из Регуляторов — Уильям Бонни или Билли Кид — прославился тем, что убил нескольких человек во время поездки в качестве регулятора округа Линкольн.
Когда мы думаем о «регуляторах» сегодня, мы с радостью читаем последние выпуски продуктов и стремимся найти лучшие методы для достижения контроля в реальности, наполненной компонентами для поверхностного монтажа.
Давайте минутку поговорим об этой реальности. Малые форм-факторы, более быстрое время отклика и гибко-жесткие печатные платы доминируют в ландшафте проектирования. Конвергенция электронного проектирования и механического проектирования побудила к использованию инструментов трехмерного проектирования.
(Напряжение) Контроль — это все
Каждый из этих факторов также влияет на конструкцию печатной платы с точки зрения того, как мы уменьшаем электромагнитные помехи, избегаем физических столкновений между компонентами и корпусами и как мы контролируем тепло, рассеиваемое процессорами и другими компонентами. Что касается последнего пункта, активные системы охлаждения и методы регулирования напряжения, обеспечивающие работу этих систем, играют ключевую роль в проектировании печатных плат.
Активные системы охлаждения обычно состоят из вентилятора, создающего воздушный поток вокруг корпуса, и любых компонентов, выделяющих тепло. Воздушный поток отводит тепло от системы и обеспечивает большую эффективность рассеивания тепла, чем пассивные системы охлаждения, такие как радиаторы.
Однако активные системы охлаждения могут создавать другие проблемы, включая шум, повышенное энергопотребление и проблемы с надежностью. Эти проблемы решает контроль скорости охлаждающего вентилятора.
Voltage Control Works
Вы можете использовать различные типы охлаждающих вентиляторов и различные методы управления скоростью вращения вентиляторов в своей печатной плате. В простейших конструкциях либо отсутствует регулировка скорости, либо имеется базовое управление включением-выключением. В большинстве конструкций используется либо линейное управление, основанное на постоянном напряжении постоянного тока, либо схема низкочастотной широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для регулирования скорости вращения вентилятора. Другие системы полагаются на высокочастотные схемы управления.
Базовые вентиляторы охлаждения подключаются к клеммам питания и заземления, тогда как трехпроводные вентиляторы охлаждения используют третье соединение для тахометрического выхода.
Это третье соединение принимает входной сигнал, частота которого пропорциональна скорости двигателя. Оба типа вентиляторов могут работать либо с регулируемой схемой управления постоянным током, либо с низкочастотной ШИМ-схемой. Однако ключевое различие между двумя конфигурациями заключается в разомкнутом контуре управления скоростью двухпроводных основных вентиляторов охлаждения. «Разомкнутый цикл» говорит нам, что не существует метода отображения скорости вращения вентилятора. Добавление тахометрического выхода к трехпроводному вентилятору добавляет управление скоростью с обратной связью, которое обеспечивает обратную связь о скорости.
Регулировка скорости двигателя постоянного тока охлаждающего вентилятора осуществляется путем регулировки напряжения питания двигателя. С помощью этого метода ваша конструкция подает фиксированное напряжение на обмотку возбуждения двигателя и переменное напряжение на якорь. Скорость двигателя остается пропорциональной переменному напряжению.
Поскольку каждому вентилятору, управляемому напряжением постоянного тока, для достижения рабочей скорости требуется минимальное напряжение, минимальное пороговое значение напряжения зависит от типа и модели вентилятора.
Существует несколько недостатков управления двигателем постоянного тока. Если двигателю требуется шесть вольт для достижения рабочей скорости и непрерывного вращения, падение напряжения ниже порогового значения приводит к тому, что двигатель глохнет, дергается или останавливается. Управление двигателем постоянного тока также обеспечивает ограниченный диапазон управления скоростью и ограниченную эффективность из-за необходимости определенного пускового напряжения, которое заставляет вентилятор начать вращаться. Ограниченный диапазон регулирования скорости возникает из-за минимальной разницы между пусковым и рабочим напряжением скорости.
Почувствуйте пульс (широтно-импульсная модуляция)
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) обеспечивает точность и диапазон регулирования, необходимые для современных электронных устройств.
Используя простую схему в качестве примера, модулирующий сигнал в форме синусоиды подается на одну клемму, а несущий сигнал подается на другую клемму. Выходной сигнал становится высоким, когда модулирующая синусоида поднимается выше, чем пик несущего сигнала.
В зависимости от канала ШИМ, сигнала ШИМ и частоты ШИМ вы можете значительно улучшить качество цифрового сигнала и выходного напряжения вашего продукта.
Будь то аналоговая схема или цифровая схема, период ШИМ или метод ШИМ могут служить для улучшения регулирования источника питания в конструкции аналоговых устройств или управления двигателем постоянного тока.
ШИМ-сигналы помогают регулировать напряжение цифровых импульсов.
При ШИМ цифровой выход, состоящий из серии импульсов высокого уровня, или «вкл», и низкого уровня, или «выкл», управляет двигателем или другими типами аналоговых устройств. В конструкции вашей печатной платы вы можете использовать выход микроконтроллера, интегральной схемы таймера или переключающего транзистора для отправки ШИМ-сигнала на двигатель. ШИМ подает мощность в виде цифровых импульсов регулируемого напряжения. Даже между импульсами инерция удерживает двигатель и вентилятор от остановки. В результате в большинстве конструкций печатных плат, требующих определенного типа управления скоростью двигателя, используется ШИМ.
Рабочий цикл ШИМ относится к состоянию «включено» по сравнению с состоянием «выключено». Если мы видим высокие импульсы в течение 50% времени, у нас есть 50%-й рабочий цикл.
Используйте рабочие циклы схемы ШИМ, чтобы определить значения сопротивления и емкости.
Управление двигателем охлаждающего вентилятора с ШИМ заставляет двигатель реагировать на среднее значение импульсов. Таким образом, ШИМ имитирует линейное управление, получаемое за счет изменения напряжения, которое изменяется во времени. Среднее напряжение равно рабочему циклу, умноженному на максимальное напряжение, подаваемое на двигатель.
Учитывая все это, скорость двигателя зависит от регулировки рабочего цикла. Типичные схемы таймера состоят из резисторов и конденсаторов, подключенных к выходу ШИМ. Значения сопротивления и емкости определяют рабочую частоту и рабочий цикл.
Ваша конструкция может заставить двигатель работать быстрее за счет увеличения рабочего цикла выходного ШИМ-сигнала. Увеличение частоты приводит к более широким импульсам включения и более высокому среднему напряжению. Узкие импульсы «включения» указывают на более низкое среднее напряжение. Чем шире импульсы, тем больше напряжение поступает на двигатель. В результате усиливается магнитный поток в обмотках якоря двигателя и увеличивается скорость вращения двигателя.
ШИМ и напряжение постоянного тока: результаты
Трехпроводные двигатели могут работать либо с управлением напряжением постоянного тока, либо с низкочастотной широтно-импульсной модуляцией. Однако использование низкочастотного ШИМ включает и выключает вентилятор и может создавать шум. При использовании низкочастотной ШИМ вентилятор выдает тахометрический сигнал только во время работы и, как следствие, не может обеспечивать непрерывную обратную связь о скорости двигателя.
Чтобы устранить эти проблемы, в конструкции часто используются четырехпроводные двигатели, которые имеют вход ШИМ для управления скоростью. Такой подход поддерживает работу вентилятора и постоянную обратную связь, при этом питание переключается только на катушки привода. Устранение шума происходит за счет использования высокочастотных ШИМ-сигналов, которые управляют катушками на частотах выше, чем шумовой диапазон.
С набором инструментов Cadence для проектирования и анализа печатных плат вы, безусловно, сможете работать с любой схемой, чувствительной к напряжению, постоянного тока или любой другой. Работа в Allegro дает вам много места и возможностей для управления размещением компонентов и целостностью сигнала в любой схеме.
Если вы хотите узнать больше о том, какое решение у Cadence есть для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов.
Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты.
Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.
Подпишитесь на LinkedIn Посетите вебсайт Больше контента от Cadence PCB Solutions
УЗНАТЬ БОЛЬШЕCR636 | Полупроводники Bosch для автомобильной промышленности
CR636 регулирует выходное напряжение генератора 14 В до постоянного значения.
Регулятор постоянно измеряет выходное напряжение генератора, число оборотов в минуту, температуру, ток возбуждения. Он регулирует ток возбуждения, чтобы поддерживать выходное напряжение на постоянном уровне. С помощью ШИМ-команд выходное напряжение может быть установлено на любое желаемое значение в заданном диапазоне.
Преимущества продукта
- Полностью интегрированный регулятор генератора
- Регулятор с широтно-импульсной модуляцией
- Функция отклика нагрузки
- Пакет Multiwatt8 или голый кристалл
- Различные варианты программирования клиента в конце линии
через ШИМ-интерфейс
Тип | Регулятор напряжения для генераторов 14 В |
Пакет | Мультиватт8 |
Надежность работы | Пробуждение от клеммы V при отсутствии связи |
Функция защиты генератора и аккумулятора |
|
Характеристики |
|
Функции связи | Интерфейс RVC в соотв. |
