Sursa liniara controlata cu uC (PWM), cu LM317 si/sau AO

[Marian]

Cam astea ar fi cele 2 variante descrise de mine:

Amplificator de eroare, se citeste tensiunea de la iesire prin intermediul unul divizor fix la inversoare, in timp ce la neinversoare referinta o constituie exact acea variatie 0-5V obtinuta de la uC, divizorul se calculeaza simplu in functie de tensiunea maxim dorita la iesire raportata la acei 5V reprezentand pragul de sus al reglajului din uC, avantajul este o precizie destul de buna a iesirii.

 

Amplificator CC, ideea este simpla, amplificator neinversor simplu CC, la intrare o variatie 0-5V care este amplificata la iesire in functie de valoarea dorita, calculul retelei de la inversoare e cat se poate de simplu, tensiunea maxim dorita la iesire impartita la cei 5V reprezentand pragul superior al reglajului de la uC, se afla amplificarea de interes apoi se aleg rezistentele in consecinta. Configuratia asta mi se pare ceva mai simplu de utilizat insa ar prezenta un dezavantaj constand in Vbe-ul pentru tranzistorii folositi care se ia din iesire rezultand intr-o precizie mai slaba. Acuma daca curentul dorit nu-i mare cred ca s-ar putea merge pe CFP la etajul de putere ceea ce ar mari precizia la un nivel corespunzator.

 

AMplificatorul folosit in ambele cazuri ar trebui sa fie unul cu offset cat mai mic sau cu posibilitate de reglaj al offset-ului, totodata pentru precizie el trebuie ca la alimentare simpla, sa poata atat citi la intrare cat mai aproape de 0V cat si sa redea cat mai aproape de 0V. Cred ca oricare din cele 2 solutii poate fi folosita, desi la curenti mai mari pentru iesire parca amplificatorul de eroare e mai indicat putand folosi mult mai simplu mai multi tranzistori in paralel, alegerea va apartine.

[suirammarius]

Vad ca s-a dezbatut ceva subiectu' cat timp altii (eu) munceau din greu!

 

Frecventa PWM o sa fie destul de ridicata (31kHz) asa ca iesirea din filtru nu o sa fie chiar asa rea. Am facut o poza la osciloscop:

 

Legat de solutia data de Marian... de ce crezi ca nu e ok sa folosesc 317-le? Adica, nu e mai bine sa folosesc un stabilizator decat un AO cu tranzistor?

[Marian]

Daca tensiunea aia este un pwm la 31Khz "prelucrat" cu rc atunci ar fi destul de ok, ar fi de vazut insa pe mai multe baze de timp si daca nivelul chiar variaza in ritm cu umplerea...LM317 este special conceput pentru o anumita configuratie de lucru, configuratie nu tocmai compatibila cu ce doresti tu, in timp ce varianta cu AO se potriveste la fix cerintelor tale. De aceea eu consider contraindicat 317-le aici, sau oricum eu nu l-as folosi, nu cand exista solutii mult mai usor si sigur adaptabile cerintelor.PS: Si noi am muncit, nu sta nimeni cu mana in san

[suirammarius]

Daca tensiunea aia este un pwm la 31Khz "prelucrat" cu rc atunci ar fi destul de ok, ar fi de vazut insa pe mai multe baze de timp si daca nivelul chiar variaza in ritm cu umplerea...(...)

Am luat-o de la 0 la 100% si pe mai multe baze de timp. Ceea ce apare pe osciloscop e pe la 5% (aprox).

PS: Si noi am muncit, nu sta nimeni cu mana in san

Si rezultate? Ca la mine au fost 2 zile nefaste... :(Revenim la subiect!Bun... atunci sa incercam ceva nou! Aleg prima varianta (cea cu divizorul pe iesire). Nu se va incalzi foarte tare tranzistorul atunci cand caderea de tensiune pe el e foarte mare (33V intrare si 3V iesire)?Ca sa limitez curentul, nu imi trebuie o rezistenta intre colector si baza? Cum se calculeaza?Cu alte cuvinte, imi poti explica cum se calculeaza "noua varianta"?Multumesc!

[Marian]

...Am luat-o de la 0 la 100% si pe mai multe baze de timp. Ceea ce apare pe osciloscop e pe la 5%...

Ok atunci este bine, tensiunea arata bine ca si forma dar variaza la fel de bine in ritm cu modificarea umplerii? adica scazi umplerea scade indata si tensiunea proportional si precis? sau invers, creti umplerea, creste indata si tensiunea in acelasi ritm? asta conteaza pentru precizie.

...Aleg prima varianta (cea cu divizorul pe iesire). Nu se va incalzi foarte tare tranzistorul atunci cand caderea de tensiune pe el e foarte mare (33V intrare si 3V iesire)?..

Asta este o problema pentru absolut orice regulator liniar, comportamentul lor ( modul de ajustare al tensiunii ) este similar deci si problema asta este comuna tuturor, astfel incat nici la varianta cu LM317 nu ar fi fost mai breaz din acest punct de vedere. Solutia este de fiecare data un radiator corespunzator. Cat despre dimensionarea exacta a componentelor, asta depinde de datele problemei tale, ce tensiune maxima doresti la iesire, si ce curent maxim te intereseaza.

[suirammarius]

Ok atunci este bine, tensiunea arata bine ca si forma dar variaza la fel de bine in ritm cu modificarea umplerii? adica scazi umplerea scade indata si tensiunea proportional si precis? sau invers, creti umplerea, creste indata si tensiunea in acelasi ritm? asta conteaza pentru precizie.

Da, functioneaza corect. Din ce am vazut (fara sa insist prea mult pe tema asta) are o eroare maxima de 0,01V. Eu sunt multumit cu asta. Daca te intereseaza mai in detaliu, nu mi-e greu sa refac rapid "montajul" (mai ales ca am la indemana un Arduino) si sa iti fac ceva poze.

Asta este o problema pentru absolut orice regulator liniar, comportamentul lor ( modul de ajustare al tensiunii ) este similar deci si problema asta este comuna tuturor, astfel incat nici la varianta cu LM317 nu ar fi fost mai breaz din acest punct de vedere. Solutia este de fiecare data un radiator corespunzator.

Radiatoare am... de toate marimile (mi-am cumparat, de la un centru de colectare de aparatura electrica, 4 kg de radiatoare!!).

 

Cat despre dimensionarea exacta a componentelor, asta depinde de datele problemei tale, ce tensiune maxima doresti la iesire, si ce curent maxim te intereseaza.

Pai... problema e ca deocamdata nu am traf. Dar o sa pun unu' de 24V; curent... sa vedem ce-oi gasi la pret rezonabil.

Deci vreau o iesire de 30V si curent cat mai mare (peste 10A).

Cel mai tare ma intereseaza "cum se face", nu sa fie mura in gura. Adica vreau sa inteleg cum ai calculat una sau alta, de ce ai pus aia sau cealalta...

 

 

L.E.: In loc de Darlington nu ar fi mai ok un mosfet?

[Marian]

Pe mine nu ma intereseaza catusi de putin configuratia asta, singurul interes este ca tie sa-ti mearga ceea ce ai nevoie.Acuma, referitor la dimensionare, sa luam in calcul tensiunea de 30V pentru valoarea maxima de interes la iesire si un curent de 10A asa cum spui ( de fapt vrei mai mult dar hai sa zicem 10A pentru moment ). Pentru 30V la iesire estimez o intrare de minim 35V pentru a admite anumite pierderi inevitabile ( voi detalia mai tarziu ) deci sa zicem la 5V la iesire, pe regulator pica 30V, la 10A deja ai 300W disipatie pe acesta, nu mai spun de tensiuni mai mici, sau si mai rau, scurt unde protectia limiteaza curentul la cei 10A dar intreaga alimentare pica pe regulator. Esti sigur ca poti disipa puterea aia?

[suirammarius]

Da! In plus, o sa contina niste sonde de temperatura pe radiatoare. In afara de faptul ca o sa reglez viteza ventilatoarelor in functie de temperatura radiatoarelor, o sa contina si niste alarme, evident.La 10A si 5V... aproape ca nu-mi pot imagina ce as putea conecta ca sa consume atat de mult la o tensiune asa joasa. Oricum, iau in calcul orice posibilitate.Deci da, consider ca pot disipa!

[Marian]

Pai tocmai asta presupune o buna dimensionare, adica sa tii cont de situatia cea mai stresanta posibil.Ok deci poti asigura o racire corespunzatoare, deci 30V si 10A ramane. Ai ales prima varianta, cea cu divizorul pe iesire, dimensionarea celor 2 rezistente este cat se poate de simpla. Amplificatorul operational prin insasi comportamentul sau va cauta intotdeauna sa aduca ambele intrari la acelasi potential, si asta este tot ce trebuie sa stii, deci orice tensiune se va regasi la IN+ de la pwm-ul prelucrat,. se va regasi in aceeasi masura si la IN-. Acuma pentru 5V tensiune maxima de la uC doresti 30V la iesire si de asta tinem cont, alegi un curent anume prin divizor, sa zicem 1mA, deci rezistenta de la inversoare catre masa este 5/0,001=5k; rezistenta de la inversoare catre plus este (Vout-Vref)/Idiv, adica din tensiunea de la iesire se substrag cei 5V si diferenta se imparte la curentul ales in divizor, deci 25/0,001=25k. Asta ar fi divizorul fix la iesire, evident valorile sunt doar un exemplu de calcul, iti poti alege orice curent preferi prin divizor astfel incat sa poti folosi rezistente la valori standardizate. Valoarile alese tin cont de tensiunea maxima de la iesire raportata la cea maxima de comanda, la micsorarea tensiunii de la uC se va micsora automat si tensiunea de la iesire. Ar putea fi necesara o compensare a amplificatorului de eroare astfel folosit pentru a obtine stabilitate optima, asta ramane de vazut la teste.PS: Mosfetul nu ajuta la nimic, ba dimpotriva cred ca mai rau face, complicand schema.

[suirammarius]

Partea cu tranzistoru' ma intereseaza cel mai tare. Cum fac limitarea de curent, cum aleg tranzistorii (sau poate doar unu' Darlington)...Partea de comanda am inteles-o; exact cum spuneai: e usor de calculat. Aceeasi configuratie o folosisem si eu in schema cu 317-le.

[Marian]

^Ai cerut detalii, n-am facut decat sa-ti ofer raspunsurile cerute ( referitor la explicatia cu calculul pentru AO ).Acuma, avand in vedere cei 10A ceruti, nu se pune problema unui singur Darlington folosit, nici pe departe, as estima minim 4 tranzistori de putere in paralel, poate mai mult, depinde ce folosesti, deasemenea cel mai probabil ar putea fi necesar un triplet ca si etaj de forta sau un driver darlington pentru finali, (care pana la urma cam tot aia e). Deci ce tranzistori vei folosi? e important pentru a putea dimensiona corect etajul de forta.

[suirammarius]

(...)as estima minim 4 tranzistori de putere in paralel, poate mai mult, depinde ce folosesti, (...) Deci ce tranzistori vei folosi? e important pentru a putea dimensiona corect etajul de forta.

Pai... maine sau cel tarziu poimaine merg la "cumparaturi". Ma gandeam sa folosesc 2N6284. Ce parere ai?

deasemenea cel mai probabil ar putea fi necesar un triplet ca si etaj de forta sau un driver darlington pentru finali, (care pana la urma cam tot aia e).

Asta ma cam depaseste. Imi poti explica, te rog?

[Marian]

Asta ar fi in esenta ceea ce am sugerat ( triplet ):Se folosesc 3 bipolari pentru o amplificare in curent mare, care este produsul dintre amplificarile fiecaruia, adica Hfe1*Hfe2*Hfe3 ( de la T1, T2 si T3 ). Tranzistorul de care zici este darlington, si este si scump, eu am sugerat un tranzistor bipolar simplu pentru etajul de forta ( 3, 4 sau 5 in paralel depinde de tranzistorii alesi ), si apoi un etaj driver pentru ei, as sugera un darlington mediu, spre exemplu BD681 si ca tranzistori de putere ai putea merge cu TIP35C sau de ce nu chiar cu vechiul 2N3055.

[suirammarius]

Ok, o sa vád ce si cum la fata locului. Cred ca o sa iau cativa darlington si vreo 5 tip. Vedem...Nu mi-ai zis nimic de limitarea in curent. Cum se face/calculeaza ?

[Marian]

Limitarea este un generator de curent constant:

 

Q1 reprezinta etajul de putere de la iesirea AO, iar Q2 tranzistorul de la limitare. R1 este shunt care in functie de curentul de care este parcursa genereaza la borne o anumita cadere de tensiune care ajunsa la o anumita valoare ( ~0,65V ) deschide Q2 iar acesta fura curentul din baza etajului de putere. Calculul rezistentei-shunt in principiu este simplu, 0,65/Iout, adica acei 65v impartiti la curentul de interes, Q2 trebuie sa fie un tranzistor care sa suporte intreaga tensiune de alimentare Vin si curentul maxim posibil in baza etajului de putere, in cazul de fata iesirea unui AO care este limitata intern la cateva zeci de mA deci pentru siguranta sa zicem un BD139 ar fi destul de bun.

 

Calcule exacte si schema completa nu se poate face inca penca nu ai decis exact ce tranzistori vei folosi la partea de forta si de ei conteaza configuratia finala.