Широтно-импульсный регулятор с токовой обратной связью. Шим регулятор с обратной связьюШИМ на постоянник с обратной связьюПродолжаем. Как я писал, для шима проще всего взять готовую платку ВМ4511 "Регулятор яркости ламп накаливания".Можете ее спаять с нуля, но по моему проще купить.. Значит берем эту платку, подключаем ее к источнику питания 12-20 вольт, в качестве нагрузки припаиваем лампочку на 12-20 вольт.Убеждаемся что регулятор работает!Не стоит в данный момент подключать двигатель! Предлагаю следующую последовательность внесения изменений в регулятор. Поменять местами выводы компаратора 2 и 3. Дело в том что при подачи питания на платку, компаратор держит транзистор открытым и двигатель стартует на полном напряжении питания (а так нельзя включать постоянники). Проверяем что схема работает. Далее рассчитываем резистор R9.ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ!!!!!Если вместо отличного (лучшего) советского стабилитрона вы возьмете аналог (например 1N или 2N - не помню). То учитывайте что у советского стабилизатора КС512А1 минимальный ток стабилизации 0.001 А, а у аналогов (1N то-ли 2N) минимальный ток стабилизации начинается с 0.02 А.Поэтому узнавайте минимальный ток стабилизации и прибавляйте его к значению 0.009 (например (Uпит-12)/0,029.У меня напряжение питания 60 Вольт, я поставил резистор 5 кОм. Меняем резистор R9, впаиваем стабилитрон в платку. Выносим (а то и меняем) транзитор на радиатор, ну и силовую часть.Кстати у меня транзистор IRFP4468. Но не обязательно использовать столь дорогие транзисторы, а на этапе отладки лучше попроще и подешевле (я таки спалил один). Ставим переменный резистор в положение минимального опорного напряжения (стрелкой вниз), меняем нагрузку на лампочку с вашим рабочим напряжением.Проверяем что все работает. Меняем резисторы делителя R1, R2, R3 и ставим стабилитрон Д814А.Проверяем что все работает. Уже можно подключать ваш двигатель, при включении желательно повернуть резистор в минимальное опорное напряжение (стрелку вниз). Собственно немного о замене резисторов делителя и стабилитроне.Так как мы поменяли выводы 2 и 3 компаратора, то выдаваемая мощность растет с увеличением опорного напряжения.Но если на компаратор подать напряжение больше 10 вольт, то транзистор останется в постоянно открыт состоянии и выгорит.Поэтому стоит поставить защиту от подачи большого напряжения на вход компаратора. Для этого и используется стабилитрон Д814А. А чтоб он работал на 12 вольтах, у нему нужен резистор минимум 3 кОм.В последствии уменьшенное сопротивление делителя тоже пригодится.Про 10 Вольт пишут в темах, сам я не мерил (нужен осциллограф дабы посмотреть амплитуду пилы).Стабилитрон Д814А, ограничивает напряжение ниже чем может выдать делитель. Но в крайних положениях регулирующего резистора у меня остается большой запас изменения напряжения практически не влияющего на работу двигателя. В мин - двигатель просто не крутится, около МАКС - двигатель не набирает оборотов. Все вы уже можете подключать двигатель и пробовать регулировать обороты.Но помните на самым минимальных оборотах (ну не совсем мин, так оборотов 100), скорее всего вы сможете остановить двигатель двумя пальцами. PS: Далее (скорее завтра или послезавтра) по шагам пройдемся в создании обратной связи. Настраивается она легко - как я писал нужен только китайский тестер. PS2: Да я забыл сказать: у меня двигатель с последовательным возбуждением (а может и вообще на магнитах - пока не разбирал). Поэтому я не озадачен изменением напряжения на двух обмокках. Прикрепленные изображенияСообщение отредактировал Alex_IZA: 18 November 2012 - 17:30 www.chipmaker.ru Регулятор оборотов с обратной связью для коллекторных двигателей переменного токаЧитать все новости ➔ Большинство мировых производителей профессиональных угловых шлифовальных машинок (болгарок) таких как Bosch, Metabo, Makita, DeWalt и других используют два типа регуляторов оборотов с обратной связью. С помощью таходатчика На конце якоря мотора установлен кольцевой магнит с прорезью или срезом, а на плате регулятора установлена катушка индуктивности или датчик Холла. Такой регулятор обеспечивает максимально точную стабилизацию оборотов двигателя при изменении нагрузки. На основе измерения падения напряжения на электродвигателе В этом случае измеряется падение напряжения на двигателе, и схема управления изменяет длительность открытия силового ключа. Такой регулятор, если он правильно настроен, обеспечивает также хорошую стабилизацию оборотов двигателя при изменении нагрузки. Все промышленные регуляторы, собранные на микроконтроллерах, полностью залитые эпоксидной смолой и в итоге они не пригодны для ремонта, а цена за новый регулятор достаточно большая, и составляет примерно 20-30% от стоимости самого электроинструмента. В поиске специализированных микросхем для решения данной задачи мне приглянулись регуляторы Phase Control фирмы Atmel. Например, простой вариант регулятора на микросхеме U2008B. Рассмотрим схему регулятора на ИМС U2008B приведенную на рис.1. В данном регуляторе можно использовать обратную связь по току или режим плавного пуска, однако в нём нет защиты от перегрузки. Если использовать плавный пуск тогда нужны только элементы С1, R4 и перемычку Х1 не ставим, а если нужна обратную связь - тогда все наоборот.  Рис. 1 Так как ИMC U2008B не может одновременно работать в режиме плавного пуска и обратной связи, она не подходит для нашей задачи. На рис.2 показана схема регулятора на микросхеме U2010B, у которой есть обратная связь по току, защита от перегрузки и плавный старт одновременно. Светодиод D2 индицирует перегрузку электродвигателя. Переключатель SA1 «Mode» обеспечивает возможность выбора действий при перегрузке на двигателе в трех режимах: Положение А — индикация перегрузки и последующий сброс на минимальные обороты. Для восстановления рабочих оборотов, необходимо выключить инструмент.  Рис. 2 Положение В — индикация перегрузки, последующий сброс на минимальные обороты, после снятие нагрузки с инструмента, восстанавливаются установленные обороты, т.е. происходит авто старт. Положение С — только индикация перегрузки, без остановки двигателя и защиты. Подбором ёмкости конденсатора СЗ от 1 до 10 мкФ можно изменять длительность и плавность пуска двигателя. Настройка регулятора. В техническом описании к ИМС U2010B в схеме подключения обозначено только падение напряжение на R6 в 250 мВ и не указано, каким именно должен быть этот резистор. Рассчитать сопротивление R6 можно исходя из мощности двигателя по формуле: R6 = UR6/(Рдвиг/Uпит), где:UR6 - напряжение на R6 (250 мВ),Рдвиг - мощность двигателя,UПИТ - напряжение питания сети. Например, для двигателя мощностью 750 Вт рассчитываем: R6= 0,25/(750/220) = 0,07 Ом. Номиналы резисторов R6 и R11, в зависимости от мощности электродвигателя, приведены в таблице.
Главное правильно подбирать резистор R6 под мощность двигателя. Выше представленная формула правильная, но на практике может потребоваться некоторая коррекция по поведению двигателя под нагрузкой. Если резистор великоват, то двигатель довольно резко стартует (т.е. происходит большая компенсация нагрузки, чем надо), а потом отключается, а если резистор будет мал, то не будет обеспечиваться компенсация нагрузки. В Datasheet к ИМС U2010B ёмкость конденсатора С2 указана 0,01 мкФ, но она рассчитана на 60-герцовую сеть, и при использования ИМС в сети 50 Гц за период выдавалось несколько импульсов управления. В итоге, обороты электродвигателя практически не регулировались и двигатель работал на полную мощность. Для сети с частотой 50 Гц нужно ёмкость конденсатора С2 увеличить до 0,015 мкФ. Первый пуск Переменный резистор Р1 (регулятор оборотов) нужно установить на минимальные обороты двигателя, по схеме движок потенциометра должен быть повернут в сторону резистора R13. Затем подстроенный резистор R10 (компенсация нагрузки) установить в среднее положение, а на место R11 (перегрузка) временно подпаять постоянный резистор сопротивлением 62 кОм. Потом включить регулятор в сеть 220 В / 50 Гц и подстроенным резистором R8 выставить самые минимальные обороты двигателя. Нужно сделать так, чтобы при включении двигатель начинал вращаться на минимальных оборотах. Если настроить устройство так, чтобы совсем не было напряжения на электродвигателе, то тогда становится слишком нелинейная зависимость управления резистором Р1 — при его повороте сначала двигатель не крутится, а потом резко стартует без плавного пуска. Далее нужно подключить вольтметр с диапазоном измерения 300 В к выводам двигателя, включить двигатель и на средних оборотах, зажимая вал или привод двигателя через тряпку рукой, выставить такое положение резистора R10, чтобы обороты электродвигателя не менялись при изменении нагрузки на его валу. Одновременно с этим нужно смотреть на вольтметр, подключенный к двигателю. При увеличении нагрузки на валу электродвигателя регулятор прибавляет напряжение, и двигатель крутится с одинаковыми оборотами, независимо от нагрузки. И вот в последнюю очередь настраивается резистор R11 (перегрузка). Постоянный резистор номиналом 62 кОм выпаиваем и вместо него ставим подстроенный или переменный резистор номиналом 220 кОм. На оборотах двигателя чуть больше минимальных, сильно зажимая вал или привод двигателя, стараемся почти заклинить вал двигателя, и по степенно изменяем величину резистора R11, пока не начнет срабатывать защита, и не станет светиться VD2. Затем измерьте сопротивление переменного резистора тестером и запаяйте в устройство соответствующий резистор. В таблице указано приблизительные значения сопротивления R11, Детали регулятора Купить микросхемы U2008B, U2010B можно через сайт AliExpress (www.ru.aliexpress.com) в Китае с бесплатной доставкой на Украину, а далее посылка бесплатно отправляется через «Укрпочту» в любое почтовое отделение на территории Украины. Доставка на Украину производится на протяжении 25-40 дней. Например, цена 1 шт. микросхемы U2010B зависит от корпуса исполнения, примерно 0,9 USD в корпусе S016 и 1,2 USD в корпусе DIP16, а симистора ВТА24-800 - 0,4 USD. Печатная плата устройства изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Симистор VS1 лучше использовать с изолированной площадкой под радиатор серии ВТА, например BTA12-800, BTA16-800, BTA24-800, или применить другие. При мощности двигателя до 400 Вт, VS1 можно не устанавливать на радиатор. Все SMD детали типоразмера 1206, их можно запаять обычным паяльником с тонким жалом. Подстроенные резисторы - типа СП3-19а или другой малогабаритный. Переменный резистор Р1 любой на 47-50 кОм, можно малогабаритные СП4-1, СП3-9. Резистор R1 мощностью не менее 2 Вт, например, типа MЛT-2 или др. Резистор R6 изготовлен из нихромовой проволоки диаметром 0,7 - 1 мм. Автор использовал нихромовый провод из старого блока сопротивлений для зажигания автомобилей ГАЗ с маркировкой 1402.3729. Все электролитические конденсаторы на напряжение не менее 50 В. Диод D1 - типа 1N4007 или КД208, также можно использовать диод в SMD исполнении. Светодиод D2 любой малогабаритний диаметром 3-5 мм красного света. Переключатель SA1 любой малогабаритный 3-х позиционный. Если нужен только один режим перегрузки, тогда вместо него можно установить перемычку. Литература:
Печатная плата для схемы показанной на рисунке 2: Чтобы увидеть ссылку войдите или зарегистрируйтесь Автор: Валентин Шипляк, г. Ужгород Возможно, Вам это будет интересно:meandr.org Регулятор вращения электродвигателя 220 вольт с обратной связью
Наконец, начали «доходить» руки до самодельного точильного станка. В наличии был универсальный коллекторный электродвигатель УВ 051-Ц. Скорость его 7000 об/мин, что в двое больше, чем нужно для электроточила. Вдобавок, хотелось иметь регулировку оборотов (желательно с обратной связью). Пришлось собирать схему, которая отвечала всем запросам. Итак, как я пришел к тому, что скорость нужно снизить вдвое. На точильных камнях, обычно, есть надпись на какой максимальной скорости они могут работать. Чаще всего – это 25-30 м/с. Чтобы рассчитать необходимое количество оборотов электродвигателя для точильного станка – есть формула. Количество оборотов = (допустимые обороты на камне / диаметр точильного круга (в метрах) *3,14 )*60 секунд. Итого, максимальное количество оборотов электродвигателя для камня, который я приобрел = (25/0.15+3.14)*60, что приблизительно равно 3185 об/мин. Вывод: скорость 7000 об/мин электродвигателя УВ 051-Ц нужно снизить вдвое. В результате поисков, наткнулся на простую схему регулятора оборотов коллекторного электродвигателя 220 вольт с обратной связью. Информации по ней было не много, т.к., возможно, мало кто ее собирал, сомневаясь в ее работоспособности, видя насколько она примитивна. Я же ее собрал на кусочке монтажной платы, произвел отладку, убедился в работоспособности. Теперь пересказ принципа действия схемы регулятора оборотов коллекторного электродвигателя с обратной связью. R1+R2+C1 – формирует опорное напряжение, задающее скорость вращения двигателя. В момент приложения нагрузки, скорость вращения падает, снижается крутящий момент. Возникающая в двигателе и приложенная между управляющим контактом и катодом тиристора противо-ЭДС уменьшается. Пропорционально уменьшению противо-ЭДС увеличивается напряжение на управляющем контакте тиристора. Такое увеличение напряжение заставляет тиристор срабатывать при меньшем фазовом угле, и в следствии, подавать на двигатель больший ток. Тиристор нужно подбирать в зависимости от мощности электродвигателя. Мне хватило MCR100-8, в оригинальной схеме – КУ202Н. Под тиристор подбирается сопротивление резистора R3. Если тиристор КУ202Н – R3 можно не ставить. Диоды можно заменить на любые с аналогичными параметрами Д226, 1N4007 и т.д. С1 может быть в пределах 0,1-2uF, им устраняются рывки двигателя на малых оборотах. Конденсаторы с рабочим напряжением 250 вольт. Страницы: best-chart.ru Цифровой ШИМ регулятор оборотов коллекторного двигателя.CCM5D Digital DC Motor Speed Controller/PWM Stepless Speed Control Switch Black Цена $14.47Товар получен бесплатно для обзораЕще один обзор на тему всяких вещей для самоделок. На этот раз я расскажу о цифровом регуляторе оборотов. Вещица по своему интересная, но хотелось большего.Кому интересно, читайте дальше :)Имея в хозяйстве некоторые низковольтные устройства типа небольшой шлифовальной машинки и т.п. я захотел немного увеличить их функциональный и эстетический вид. Правда это не получилось, хотя я надеюсь все таки добиться своего, возможно в другой раз, на за саму вещицу расскажу сегодня.Производитель данного регулятора фирма Maitech, вернее именно это название часто встречается на всяких платках и блочках для самоделок, хотя сайт этой фирмы почему то мне не попался. Из-за того, что я не сделал в итоге то, что хотел, обзор будет короче обычного, но начну как всегда с того, как это продается и присылается.В конверте лежал обычный пакетик с защелкой. В комплекте только регулятор с переменным резистором и кнопкой, жесткой упаковки и инструкции нет, но доехало все целым и без повреждений. Сзади присутствует наклейка, заменяющая инструкцию. В принципе большего для такого устройства и не требуется.Указан рабочий диапазон напряжения 6-30 Вольт и максимальный ток в 8 Ампер. Внешний вид весьма неплох, темное "стекло", темно-серый пластик корпуса, в выключенном состоянии кажется вообще черным. По внешнему виду зачет, придраться не к чему. Спереди была приклеена транспортировочная пленка.Установочные размеры устройства:Длина 72мм ( минимальное отверстие в корпусе 75мм), ширина 40мм, глубина без учета передней панели 23мм (с передней панелью 24мм).Размеры передней панели:Длина 42.5,мм ширина 80ммПеременный резистор идет в комплекте с ручкой, ручка конечно грубовата, но для применения вполне сойдет.Сопротивление резистора 100КОм, зависимость регулировки - линейная.Как потом выяснилось, 100КОм сопротивление дает глюк. При питании от импульсного БП невозможно выставить стабильные показания, сказывается наводка на провода к переменному резистору, из-за чего показания скачут +\- 2 знака, но ладно бы скакали, вместе с этим скачут обороты двигателя.Сопротивление резистора высокое, ток маленький и провода собирают все помехи вокруг.При питании от линейного БП такая проблема отсутствует полностью.Длина проводов к резистору и кнопке около 180мм. Кнопка, ну тут ничего особенного. Контакты нормально открытые, установочный диаметр 16мм, длина 24мм, подсветки нет.Кнопка выключает двигатель.Т.е. при подаче питания индикатор включается, двигатель запускается, нажатие на кнопку его выключает, второе нажатие включает опять.Когда двигатель выключен то индикатор так же не светится. Под крышкой находится плата устройства.На клеммы выведены контакты питания и подключения двигателя.Плюсовые контакты разъема соединены вместе, силовой ключ коммутирует минусовой провод двигателя.Подключение переменного резистора и кнопки разъемное.На вид все аккуратно. Выводы конденсатора немного кривоваты, но я думаю что это можно простить :) Индикатор довольно большой, высота цифры 14мм.Размеры платы 69х37мм. Плата собрана аккуратно, около контактов индикатора присутствуют следы флюса, но в целом плата чистая.На плате присутствуют: диод для защиты от переполюсовки, стабилизатор 5 Вольт, микроконтроллер, конденсатор 470мкФ 35 Вольт, силовые элементы под небольшим радиатором.Так же видны места под установку дополнительных разъемов, назначение их непонятно. Набросал небольшую блок-схему, просто для примерного понимания что и как коммутируется и как подключается. Переменный резистор так и включен одной ногой к 5 Вольт, второй на землю. потому его можно спокойно заменить на более низкий номинал. На схеме нет подключений к нераспаянному разъему. В устройстве использован микроконтроллер 8s003f3p6 производства STMicroelectronics.Насколько мне известно, этот микроконтроллер используется в довольно большом количестве разных устройств, например ампервольтметрах. Стабилизатор питания 78M05, при работе на максимальном входном напряжении нагревается, но не очень сильно. Часть тепла от силовых элементов отводится на медные полигоны платы, слева видно большое количество переходов с одной стороны платы на другую, что помогает отводить тепло.Так же тепло отводится при помощи небольшого радиатора, который прижат к силовым элементам сверху. Такое размещение радиатора кажется мне несколько сомнительным, так как тепло отводится через пластмассу корпуса и такой радиатор помогает несильно.Паста между силовыми элементами и радиатором отсутствует, рекомендую снять радиатор и промазать пастой, хоть немного но станет лучше. В силовой части применен транзистор IRLR7843, сопротивление канала 3.3мОм, максимальный ток 161 Ампер, но максимальное напряжение всего 30 Вольт, потому я бы рекомендовал ограничивать входное на уровне 25-27 Вольт. При работе на околомаксимальных токах присутствует небольшой нагрев.Так же рядом расположен диод, который гасит выбросы тока от самоиндукции двигателя.Здесь применен STPS1045 10 Ампер, 45 Вольт. К диоду вопросов нет.Первое включение. Так получилось, что испытания я проводил еще до снятия защитной пленки, потому на этих фото она еще есть.Индикатор контрастный, в меру яркий, читается отлично. Сначала я решил попробовать на мелких нагрузках и получил первое разочарование.Нет, претензий к производителю и магазину у меня нет, просто я надеялся, что в таком относительно недешевом устройстве будет присутствовать стабилизация оборотов двигателя.Увы, это просто регулируемый ШИМ, на индикаторе отображается % заполнения от 0 до 100%.Мелкого двигателя регулятор даже не заметил, дня него это совсем смешной ток нагрузки :) Внимательные читатели наверняка обратили внимание на сечение проводов, которыми я подключил питание к регулятору.Да, дальше я решил подойти к вопросу более глобально и подключил более мощный двигатель.Он конечно заметно мощнее регулятора, но на холостом ходу его ток около 5 Ампер, что позволило проверить регулятор на режимах более приближенных к максимальным.Регулятор вел себя отлично, кстати я забыл указать что при включении регулятор плавно увеличивает заполнение ШИМ от нуля до установленного значения обеспечивая плавный разгон, на индикаторе при этом сразу показывается установленное значение, а не как на частотных приводах, где отображается реальное текущее.Регулятор не вышел из строя, немного нагрелся, но не критично. Так как регулятор импульсный, то я решил просто ради интереса потыкаться осциллографом и посмотреть что происходит на затворе силового транзистора в разных режимах.Частота работы ШИМа около 15 КГц и не меняется в процессе работы. Двигатель заводится примерно при 10% заполнения. Изначально я планировал поставить регулятор в свой старый (скорее уже древний) блок питания для мелкого электроинструмента (о нем как нибудь в другой раз). по идее он должен был стать вместо передней панели, а на задней должен был расположиться регулятор оборотов, кнопку ставить не планировал (благо при включении устройство сразу переходит в режим - включено).Должно было получиться красиво и аккуратно. Но дальше меня ждало некоторое разочарование.1. Индикатор хоть и был немного меньше по габаритам чем вставка передней панели, но хуже было то, что он не влазил по глубине упираясь в стойки для соединения половинок корпуса.и если пластмассу корпуса индикатора можно было срезать, то не стал бы все равно, так как дальше мешала плата регулятора.2. Но даже если бы первый вопрос я бы решил, то была вторая проблема, я совсем забыл как у меня сделан блок питания. Дело в том, что регулятор рвет минус питания, а у меня дальше по схеме стоит реле реверса, включения и принудительной остановки двигателя, схема управления всем этим. И с их переделкой оказалось все куда сложнее :( Если бы регулятор был со стабилизацией оборотов, то я бы все таки заморочился и переделал схему управления и реверса, либо переделал регулятор под коммутацию + питания. А так можно и переделаю, но уже без энтузиазма и теперь не знаю когда.Может кому интересно, фото внутренностей моего БП, собирался он лет так около 13-15 назад, почти все время работал без проблем, один раз пришлось заменить реле. Резюме.ПлюсыУстройство полностью работоспособно.Аккуратный внешний вид.Качественная сборкаВ комплект входит все необходимое. МинусыНекорректная работа от импульсных блоков питания.Силовой транзистор без запаса по напряжениюПри таком скромном функционале завышена цена (но здесь все относительно). Мое мнение. Если закрыть глаза на цену устройства, то само по себе оно вполне неплохое, и выглядит аккуратно и работает нормально. Да, присутствует проблема не очень хорошей помехозащищенности, думаю что решить ее несложно, но немного расстраивает. Кроме того рекомендую не превышать входное напряжение выше 25-27 Вольт.Больше расстраивает то, что я довольно много смотрел варианты всяких готовых регуляторов, но нигде не предлагают решение со стабилизацией оборотов. Возможно кто то спросит, зачем мне это. Объясню, как то попала в руки шлифовальная машинка со стабилизацией, работать гораздо приятнее чем обычной. На этом все, надеюсь что было интересно :) ru-sku.livejournal.com Улучшенный ШИ регулятор на TL494
Вернуться в раздел электроники
Улучшенный ШИМ контроллер на TL494 Автор статьи: Токмаков Н.М., Сыктывкар, 2011г. Статья продолжает тему создания устройств управления мощными электродвигателями. В данном случае рассматривается устройство для управления электродвигателем с напряжением питания 24 вольта и мощностью до 2-х киловатт. Но регулятор можно применить и для других напряжений и мощностей, для этого его требуется дополнить устройством понижения напряжения питания электронной части, а транзисторы заменить на другие подходящие по мощности и допустимым напряжениям и токам. Выходной каскад устройства способен управлять десятком указанных на схеме транзисторов. Ранее на сайте уже размещена схема ШИМ регулятора оборотов коллекторного электродвигателя на микросхеме TL494, но как оказалось она имеет недостаток связанный с неполным диапазоном регулирования мощности. Терялось около 4-5% мощности двигателя. Упоминаемую статью можно посмотреть ЗДЕСЬ . Новая схема несколько доработана. Принципиальная схема регулятора: Верхнее положение задатчика оборотов соответствует отсутствию управляющих импульсов. Нижнее положение - максимальной мощности. Резисторами R3 и R1 можно изменить сектор работы рабочего органа потенциометра. Схема разрабатывалась и испытывалась на электротрайке с напряжением тяговой батареи 24 вольта. Поэтому некоторые элементы расчитаны на питание от 24 вольт, в частности узел питания на интегральном стабилизаторе DA1. При использовании более высокого напряжения необходимо позаботиться о понижении питания до разумной величины (30-18 вольт) или запитать от отдельной батареи аккумуляторов. Силовые выходные транзисторы должны иметь рабочее напряжение не менее 2-х кратно большее напряжения тяговой батареи, а суммарный ток сборки транзисторов в 2-4 раза больше номинального тока нагрузки. В качестве главного управляющего элемента устройства используется микросхема типа TL494CN, выпускаемая фирмой TEXAS INSTRUMENT (США). Она выпускается рядом зарубежных фирм под разными наименованиями. Например, фирма SHARP (Япония) выпускает микросхему IR3M02, фирма FAIRCHILD (США) - иА494, фирма SAMSUNG (Корея) - КА7500, фирма FUJITSU (Япония) - МВ3759, есть ещё mPC494,TL493,TL495,TL594 и т.д. Все эти микросхемы являются полными аналогами отечественной микросхемы КР1114ЕУ4 (М1114ЕУ4,K1006EУ4). Есть ещё отечественная микросхема M1114ЕУ3, но у неё изменена разводка выводов по ножкам микросхемы. TL594 - аналог TL494 c улучшенной точностью усилителей ошибки и компаратора. TL598 - аналог TL594 c двухтактным (pnp-npn) повторителем на выходе. Плюсы: Развитые цепи управления, два дифференциальный усилителя (могут выполнять и логические функции) Минусы: Однофазные выходы требуют дополнительной обвески (по сравнению с UC3825). Недоступно токовое управление, относительно медленная петля обратной связи. Синхронное включение двух и более ИС не так удобно, как в UC3825. Не будем подробно рассматривать устройство и работу этой управляющей микросхемы. ЗДЕСЬ можно посмотреть статью c описанием работы микросхемы. Разводка печатной платы регулятора:
На рисунке должно быть все понятно. Размер печатной платы из одностороннего фольгированного стеклотекстолита 63 х 71 мм. Обратите внимание: дорожки питания разведены таким образом, что силовая и управляющая части запитаны отдельными проводниками. Это принципиально. Поставлена цель иметь максимально упрощенный ШИ регулятор для ДТП, поэтому ограничимся именно таким построением схемы устройства. Это позволит подобрать необходимые детали даже в дали от крупных городов. Микросхема TL494 широко применяется в блоках питания компьютеров, поэтому её найти не составит труда. При аккуратной сборке выходные импульсы должны иметь такой вид выходного сигнала с формирователя импульсов: При самостоятельной разводке печатной платы транзисторы VT2 и VT3 следует ставить ближе к источнику питания, а между эмиттерами транзисторов установить керамический конденсатор в непосредственно близости к ним.Силовой модуль, куда входят резисторы R11-R15, транзисторы VT4-VT7, диод VD2 изготавливается отдельно с тщательным соблюдением требований к силовым устройствам. А диод VD2 вообще рекомендую ставить вблизи электродвигателя или на его клеммы, снабдив небольшим радиатором с площадью пластин 30-50 кв.см.
Обратите внимание на подвод токосьемных проводников. После запаивания транзисторов и резисторов, надо уделить особое внимание прокладке электрических проводов. Необходимо проложить медные жилы непосредственно до выводов транзисторов. И чем толще, тем лучше. Удельные сопротивления припоя и меди различаются почти в десять раз. Поэтому в силовых цепях на припой как на проводник электричества расчитывать не следует. Он создает значительное падение напряжения, что является причиной неравномерной загрузки силовых транзисторов и как следствие ведет к проблемам с качественной работой всего устройства в целом. Чтобы не быть голословным приведу удельные сопротивления: медь - 0.0175 Ом*мм2/м, припой - 0.167 Ом*мм2/м (олово-0.115, свинец-0.221) Управляющий сигнал к силовому блоку подвести витым проводом и в центр сборки, а еще лучше для каждого транзистора свою витую пару, но это уже как идеальный вариант. Демпферный диод VD3 можно установить как в силовом блоке (если есть место) так и непосредственно на электродвигатель, либо по пути прокладки силовых кабелей. Возможно для кого-то представит интерес следующая схема устройства регулятора. Она несколько проще, но имеется недостаток в виде не полного регулирования мощности. Это связано с тем, что ключи имеют паузу (Dead time) для предотвращения сквозных токов в работе двухтактных каскадов. Это не позволяет использовать несколько последних процентов мощности нагрузки. Фотография осциллограммы наглядно показывает этот факт.
Устройтва не имеют собственной защиты от перегрузок и коротких замыканий, поэтому используйте амперметр для контроля тока в нагрузке. На базе вышеуказанной схемы разработано устройтво с защитой по току в нагрузке.
Используя опыт изготовления ШИМ регуляторов двигателей постоянного тока для электромобилей, наш украинский коллега из п.Долина Иваново-Франковской области Александр Сорочка разработал и собрал действующий контроллер для электродвигателя. (кликнуть по рисунку для открытия в отдельном окне)
Схема разрабатывалась с помощью программы Splan v5.0, печатная плата программой SprintLayOut v4.0. Их легко найти на просторах Интернета. Программы также можно скачать здесь на сайте в разделе "Архивы". Они легко и быстро осваиваются в работе даже начинающими. Для удобства работы с документацией предлагается возможность скачать исходные файлы СХЕМЫ и ЧЕРТЕЖА платы. Не лишне сообщить, что чертеж последней печатной платы возможно применить для изготовления всех устройств представленных в статье, просто некоторые соединения выполнить перемычками через имеющиеся отверстия в плате. Для управления драйвером (ШИМ регулятором) традиционно применяю датчик положения дроссельной заслонки типа 39.3855 от ВАЗовских автомобилей. Он устроен не совсем так как хотелось бы. Была попытка разобрать его и усовершенствовать. Разобрать удалось, но усовершенствовать не представляется возможным. Может быть кому-то удастся это сделать. Вот его конструкция (по контуру крышки залит компаунд, он легко колется резаком): После сборки крышечку залить селиконовым герметиком, излишки удалить до высыхания. Вернуться в раздел электроники, к другим схемам ШИМ elektrocar.narod.ru Широтно-импульсный регулятор с токовой обратной связью
О П И С А Н И Е (и)961133 ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических Республик (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.11.80 (2! ) 3009110/18-2 (51)М. Кл. Н 03 К 7/08 с присоединением заявки М (23) Приоритет 1Ьеударетееиный каиитет СССР пв делам изобретений н открытий Опубликовано 23.09.82, Бюллетень,ре 35 (53)УДК 821.378. 54(088.8) Дата опубликования описания 26.09,82 В. Г. Еременко, А. Б. Токарев, А. В. Сукманов,. В. Г. Вигдорчик и Г. М. Веденеев (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР С ТОКОВОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении регуляторов постоянного напряжения с широким диапазоном изменения нагрузки. Известно устройство, содержащее два силовых транзистора, трансформатор тока с двумя силовыми, двумя базовыми, одной управляющей обмотками, два за-. пускающих транзистора, блок управления и ключ переменного тока из двух диодов и двух транзисторов (1 j . Недостатком устройства. является невысокая надежность вследствие возникно« вения высокочастотных колебаний в об-. мотках трансформатора тока B момент замыкания управляющей обмотки ключом переменного тока, вызывающих паразитные включения силовых транзисторов. 2О Наиболее близким по- технической суп ности к предлагаемоМу является управляемый широтно-импульсный модулятор с токовой обратной связью, содержащий трансформатор тока с двумя силовыми, двумя базовыми, управляющей и запускающей обмотками, первый и второй силовые транзисторы, между базами и эмиттерами которых включены базовые обмотки транс« форматора тока, первый и второй транзисторы срыва, первый и второй диоды, блок управления, нагрузку t2J Недостатком известного устройства является низкая надежность вследствие. паразитных включений силовых транзисторов при замыкании транзисторами срыва управляющей обмотки. Йель изобретения - повышение надежности работы устройства путем исключения паразитных включений силовых транзисторовв. Поставленная цель достигается тем, что в широтно-импульсном регуляторе с токовой обратной связью, содержащем трансформатор тока с двумя силовыми, двумя базовыми и управляющей обмоч камы, первый и второй силовые транзисто3 06113 ры, между базами и эмиттерами которых включены базовые обмотки трансформатора тока, первый и второй транзисторы срыва, первый и второй диоды, блок управления, нагрузку, коллекторы силовых транзисторов через нагрузку соединены с обшей шиной, а эмиттеры через силовые обмотки трансформатора тока подключены. к шине питания, эмиттеры транзисторов срыва соединены с шиной питания, а ба- 10 эы подключены через резисторы к первому выходу срыва блока управления, второй выход которого подключен к шине пита I ния, между коллекторами транзисторов срыва и базами силовых транзисторов, ка-1> тодами к последним, включены первый и второй диоды, с анодами которых соеди.нена управляющая обмотка трансформатора тока и запускающие выходы блока управления. 76 На фиг. 1 приведена схема предлагае мого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Широтно-импульсный регулятор содержит два силовых транзистора 1 и 2, транс 5 форматор тока 3 с базовыми 4 и 5, силовыми 6 и 7 .и управляющей 8 обмотками, причем разноименные выводы соответствукпцих силовых 6 и 7 и базовых обмоток 4 и 5 подключены к,одноименным30 электродам транзисторов 1 и 2. Нагрузка 9 подключена к точке соединения коллекторов транзисторов 1 и 2 . К базам силовых транзисторов 1 и 2 подсоединены катоды диодов 10 и 11, а к их анодам подключены соответственно коллекторы транзисторов 12 и 13 срыва, а также выводы управляющей обмотки 8 и выводы запускающего выхода 14 блока 15 управления. К базам транзисторов 12 и 13 @ срыва через развязывающие резисторы 16 и 17 и к эмиттерам этих транзисторов подсоединены выводы выхода 18 срыва блока 15 управления. На фиг. 2а изображены импульсы О а„с запускающего 4 выхода 14 блока 15 управления, а на фиг. 2 б изображены импульсы срыва U|. с выхода 18 блока 15 управления. Широтно-импульсный регулятор работает о следующим образом. В момент t с выхода 14 блока 15 управления на управляющую обмотку 8 поступает запускающий импульс 0 ап и в базовых обмотках трансформатора 3 тока наводится ЭДС. На переходе эмиттер-ба- за одного силового транзистора, например 1, ЭДС имеет такую полярность, что транзистор 1 открывается, Одновременно к 3 4 переходу эмиттер - база транзистора 2 приложена ЭДС запирающей полярности и транзистор 2 остается запертым. По цепи: шина — обмотка 6 - транзистор 1 - нагрузка 9 — общая шина начинает протекать ток, который наводит ЭДС в обмотках трансформатора тока такого знака, что транзистор l поддерживается в открытом состоянии и нагрузка 9 подключена к источнику питания. В этом состоянии схема находится с момента 1 до . В это ! время на переход эмиттер - база транзис» торов 12 и 13 приложено запирающее напряжение и эти транзисторы заперты. В момент с выхода 18 блока 15 управления поступает импульс срыва (J ср который отпирает транзисторы 12 и 13 срыва. Это приводит K тому, что последсвательно с обмотками 4 и 6 подключается через транзистор 13 многовитковая обмотка 8, через диод 10 начинает протекать ток, в результате ток базы транзистора 1 уменьшается и транзистор 1 закрывается. Начиная с момента до t, транзис торы 1 и 2 заперты и нагрузка отключена от источника питания. В момент t> приходит запускающий импульс на транзистор 2, и он включается. Таким образом, транзисторы 1 и 2 поочередно включаются и обеспечивают подключение нагрузки к источнику питания, причем время выключенного состояния определяется длительностъю импульсов срыва. Широтно-импульсный регулятор с токовой обратной связью проще по устрой ству и обладает более высокой надежностью, чем известные устройства вследствие отсутствия паразитных включений силовых транзисторов. Формула и э о б р е т е н и я Широтно-импульсный регулятор с токовой обратной связью, содержащий трансформатор тока с двумя силовыми, двумя базовыми и управляющей обмотками, первый и второй силовые транзисторы, между базами и эмиттерами которых включены базовые обмотки трансформатора тока, первый и второй транзисторы срыва, первый и второй диоды, блок управления, нагрузку, о тличаюшийс я тем, что, с целью повышения надежности, коллекторы силовых транзисторов через нагрузку соединены с общей шиной, а эмит,тмры через силовые обмотки трансформа5 . 961 133 6 тора тока подключены к шине питания, обмотка трансформатора тока и запускаюэмиттеры транзисторов срыва соединены шие выходы блока управления. с шиной питания, а базы подключены че- Источники информации, риаз резисторы к первому выходу срыва принятые во внимание при экспертизе блока управления, второй выход которого у . 1. Авторское свидетельство СССР подключен к шине питании, между коллек- М 817991, Кп. Н 03 К 7/08, торами транзисторов срыва и базами си«11.05.79. ловых транзисторов, катодами к послед- 2. Авторское свидетельство СССР ним, включены первый и второй диоды, с Ж 766000, кл. Н 03 К 3/08, анодами которых соединена управляющая 10 15,11.78. 961133 Составитель В. Егоркин Редактор T. Кугрышева ТехредМ. Надь Корректор Л. Бокшан Заказ 73 17/75 .Тираж 959 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4     www.findpatent.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
