Преобразователь напряжения частотой 100 кгц

100-ваттный, 100 кГц стабилизированный источник питания с ШИМ, использующий управляющую интегральную схему

Стабилизированный источник питания, показанный на рис. 18.1, можно рассматривать в качестве базового прототипа современной технологии. Он имеет некоторые замечательные свойства, которые с трудом можно было достичь в прежних разработках. Этот источник обеспечивает значи­тельную мощность, а его частота переключений в четыре или пять раз выше, чем импульсных источников питания «первой генерации». Управ­ление в схеме осуществляется с помощью ИС, что очень существенно из-за наличия многочисленных «вспомогательных функций», которые ока­зываются реализованными автоматически. Источник использует мощный МОП-транзистор, поэтому работает с маломощным драйвером и демон­стрирует электрическую надежность с высокой устойчивостью в отноше­нии вторичного пробоя и неконтролируемого нагрева. Благодаря эффек­тивному использованию ШИМ, устройство может работать с любым напряжением сети переменного тока в пределах от 85 В до 265 В! Источ­ник имеет регулируемую токоограничивающую схему. Наконец, он очень простой, так как использует минимальное число компонент.

В этой схеме отсутствует обычно используемая для демпфирования переходного процесса переключения третья обмотка; вместо этого защит­ную функцию выполняет демпфирующая цепь, составленная из R\, С1, ВЪ и 23. Следует отметить, что вариант прямого преобразования с вы­ходным трансформатором (71) обеспечивает гибкость схемы, потому что величина постоянного выходного напряжения в значительной степени определяется выбором соответствующего коэффициента трансформации между первичной и вторичной обмотками трансформатора 71.

Уровень максимального тока, выдаваемого источником, устанавлива­ется с помощью потенциометра R6. Этим мы обязаны замечательной особенности недавно созданного семейства специализированных ИС, управляющих стабилизацией в источниках питания, и наличию в них «вспомогательных функций», которые сопровождают основную функцию стабилизации. Эти ИС обеспечивают защитные функции, эксплуатаци­онные удобства и гибкость проектирования. Реализация этих функций с помощью «разношерстных» схем обычно составляет сложную инженер­ную задачу. В Таблице 18.1 перечислены характеристики ИС Silicon General 562526, осуществляющей стабилизацию с использованием ШИМ в источнике питания, изображенном на рис. 18.1 (конечно, нет необхо­димости использовать все возможности, заложенные в ИС).

Рис. 18.1. Схема 100-ваттного стабилизированного источника питания, работающего с частотой 100 кГц и использующего специализированную ШИМ управляющую ИС. Эта схема прямого преобразования при полной нагрузке имеет к.п.д. около 75% в широком диапазоне изменения напряжения сети переменнога тока. International Rectifier Corp.

Вы видите, что необходим маломощный источник постоянного на­пряжения 12 – 15 В, обеспечивающий ток до 50 мА для питания ИС SGlSie. Совсем не обязательно, чтобы этот вспомогательный источник постоянного напряжения был стабилизированным, но для изоляции от сети целесообразно использовать небольшой трансформатор с двумя об­мотками. Спецификация деталей, вместе с данными о магнитных компо­нентах, приведена в Таблице 18.2.

Таблица 18.1. Перечень возможностей, имеющихся у ИС 5G2526, применяемой для стабилизации с использованием ШИМ. Перечисленные вспомогательные функции раньше реализовывались с помощью ОУ и дискретных устройств, что было трудной задачей. Silicon General.

• Работает при питании от 8 В до 35 В

• Опорное напряжение 5 В ±1%

• Частота колебаний генератора от 1 Гц до 350 кГц

• Двойной 100 мА источник / выходы

• Цифровое ограничение тока

• Подавление двойного импульса

• Программируемое время задержки

• Блокировка при понижении напряжения

• Измерение по одному импульсу

• Программируемое мягкое включение

• Широкий диапазон ограничения тока в синфазном режиме

• Возможность коррекции симметрии

• Гарантируемая синхронизация 6-ти устройств

Таблица 18.2. Спецификация деталей для 100-ваттного, 100 кГц источника с ШИМ.

Источник



Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

• Вычислительная техника
  • Микроконтроллеры микропроцессоры
  • ПЛИС
  • Мини-ПК
• Силовая электроника
• Датчики
• Интерфейсы
• Теория
  • Программирование
  • ТАУ и ЦОС
• Перспективные технологии
  • 3D печать
  • Робототехника
  • Искусственный интеллект
  • Криптовалюты

Чтение RSS

Простой преобразователь напряжения в частоту своими руками

Схема преобразователя напряжение-частота на основе AD654

Преобразователь напряжения в частоту – это генератор, который выдает прямоугольный сигнал, частота которого линейно пропорциональна входному напряжению. Прямоугольный сигнал на выходе может быть напрямую подан на цифровой вывод микроконтроллера для точного измерения входного напряжения постоянного тока, что означает, что входное напряжение можно измерить с помощью любого микроконтроллера, который не имеет встроенного АЦП.

Преобразователь напряжения в частоту часто ошибочно принимают за генератор, управляемый напряжением (ГУН), но преобразователь напряжение-частота имеет много преимуществ и улучшенных технических характеристик, которых нет у ГУН, таких как динамический диапазон, низкая погрешность линейности, стабильность при температуре и напряжении питания и многое другое , И наоборот, преобразователь напряжение-частота также является возможным средством преобразования частоты в напряжение.

Здесь в этой схеме используется микросхема AD654 для демонстрации работы преобразователя, которая представляет собой монолитный преобразователь напряжения в частоту.

AD654 поставляется в 8-контактном DIP-корпусе. Он состоит из входного усилителя, очень точного встроенного генератора и мощного выходного драйвера с открытым коллектором, который позволяет микросхеме управлять до 12 нагрузками TTL, оптопарами, длинными кабелями или аналогичными нагрузками, и может работать в диапазоне напряжения между 5-30 вольт. Следует также отметить, что, в отличие от других микросхем, микросхема AD654 выдает прямоугольный сигнал, поэтому микроконтроллеру будет легко измерить показания.

Принципиальная схема преобразователя напряжения в частоту приведена далее.

Эта схема с целью тестирования была собрана на макетной без припоя с компонентами, показанными на схеме, для демонстрации добавлен потенциометр во входной секции усилителя для изменения входного напряжения, благодаря этому мы можем наблюдать изменение на выходе. Все компоненты расположены как можно ближе, чтобы уменьшить индуктивность и сопротивление паразитной емкости.

В качестве источника входного сигнала используется внутренний операционный усилитель, который предназначен для преобразования входного напряжения в ток возбуждения для повторителя NPN, когда ток возбуждения 1 мА подается на преобразователь частоты. Он заряжает внешний синхронизирующий конденсатор, и эта схема позволяет генератору обеспечивать нелинейность во всем диапазоне напряжений от 100 нА до 2 мА. Этот выходной сигнал также идет к выходному драйверу, который является просто силовым транзистором NPN с открытым коллектором, из которого мы можем получить выходное напряжение.

Чтобы рассчитать выходную частоту цепи теоретически, можно использовать следующую формулу: Fout = Vin / 10*Rt*Ct.

Здесь Fout – выходная частота, Vin – входное напряжение цепи, Rt – резистор для RC-генератора, Ct – конденсатор для RC-генератора.

Например, при Vin = 100 мВ, Rt = 10 КОм, Ct = 1000 пФ имеем: Fout = 0.1 / (10 * 10 * 0.001) = 1 КГц.

Таким образом, если на вход схемы подано 0,1 В, мы получим 1 кГц на выходе.

Для проверки схемы использовались следующие инструменты: импульсный источник питания 12 В, мультиметр Meco 108B+, Осциллограф USB-ПК Hantech 600BE.

Как видите, входное напряжение постоянного тока составляет 11,73 В.

А напряжение на входном выводе микросхемы составляет 104,8 мВ.

На осциллографе можно увидеть выходной сигнал с частотой 1.045 кГц.

Источник