Laboratóriumi kétcsatornás tápegység mikroprocesszoros vezérléssel. Mikrokontroller tápegység Mikrokontrollerről vezérelt kapcsolóüzemű tápegység

Minden rádióamatőrnek ajánlom, hogy ismételje meg a bevált amper-voltmérő áramkörét egy 16F676-os mikrokontrolleren. Tápegységhez lett kifejlesztve, a laboratóriumi tápegység diagramja az alábbi cikkben látható. Az A/V mérő lehetővé teszi a feszültség mérését 0-50 volt között, ampert - 0-10 ampert. A készülék már jó ideje tökéletesen működik.

A nyomtatott áramköri lapon azt tanácsolom, hogy az MK 12-es érintkezőjén hagyjunk helyet egy 0,1-2 uF-os kondenzátornak, arra az esetre, ha ki kell simítani a bemeneti erősítő által felkapott hullámokat és interferenciákat. Az op-amp bemeneti részének elemeit (R3, R4, RV2) a sönt (R101) névleges értékétől és a mérőáramtól függően kell kiválasztani.
Maga a tápegység elektromos áramköre nem rendelkezik különleges tulajdonságokkal. Ez a működő áramkör stabilan működik, a nyomtatott áramköri lap hibamentes. A diagram és a működés leírása a vrtp.ru webhelyről származik:

Ez a tápegység egyszerűsített változatának áramköre és huzalozása egy VT2 - TIP147 átvezetésen. A diagram számozása egybeesik az előzővel, 3 csatlakozóhoz kapcsolódó elemek kikerültek. A tábla mérete az előző verzióhoz hasonlóan 120 x 55 mm. Útközben tanácsot adunk, ha nem tudja eltávolítani az öngerjesztést HF-nél feszültségforrás módban, próbálja meg teljesen eltávolítani a C21 kondenzátort.

Ami a VD8-at illeti (a VT3 emitterben van), akkor ennek a zener-diódának a segítségével a DA1.1 op-amp kimeneti feszültségének működési pontja a támasztó- és tápfeszültség közepére tolódik el = +12,25 volt. Tehát ennek a műveleti erősítőnek a kimeneti feszültsége mindig e határ körül marad (5,6 + 0,7 = 6,3 Volt). A VD10 és VD11 célja pedig a megfelelő HL1 és HL2 LED-ek bekapcsolási (megvilágítási) feszültségének növelése. A helyzet az, hogy fényes LED-eket használtam a prototípuson, így az R21 és R22 ellenállások jelenléte önmagában nem volt elegendő. Az „idegen” LED felesleges megvilágításának elkerülése érdekében zener diódákat kellett beépíteni, a „feszültség-áram” stabilizációs módok váltásakor az egyik LED kialszik, és csak ezután világít a másik LED.

Más, kevésbé fényes LED-ek használatakor előfordulhat, hogy ki kell választania (leggyakrabban csökkentenie) a VD10 és VD11 zener-diódák stabilizációs feszültségét. Ami a VD10, VD11 zener-diódákat illeti, minden a kívánt kijelző fényerejének megszerzésétől függ, és hogy ne világítson az „idegen” LED.

De óvatosabbnak kell lennie a VD8 zener dióda kiválasztásakor. Az áramkör elvileg lehetővé teszi, hogy a stabilizációs feszültsége meglehetősen széles tartományban változzon (3 és 6 volt között), de van néhány árnyalat. Az R14 és R16 ellenállások olyan osztót alkotnak, amely csökkenti a feszültséget a VT3 alján, miközben korlátozza az áramot. Gondolatban zárja le az R16 alsó kapcsát a testre, és becsülje meg, hogy mekkora lesz a VT3 alapon, DA1.1 MAX kimeneti feszültség mellett (feltételezzük = 11 volt), esetünkben a VT3 alapon. kb 4,2 volt.

Ennek a feszültségnek KISEBBnek kell lennie, mint a VD8 zener-dióda feszültségének és a VT3 tranzisztor BE csomópontjának csökkenése (3,3 + 0,7 = 4 volt) összege. Ellenkező esetben a DA1.2 op-amp nem tudja lezárni a VT3-at áram túlterhelés esetén. Itt konkrétan nem vesszük figyelembe a -5 voltos feszültséget, ezáltal tartalékot képezünk. Egyszerűen fogalmazva, a VD8 stabilizációs feszültség csökkentésével jobb az R16 besorolását arányosan csökkenteni. Esetünkben a VD8 = 3,3 volt használatakor = 3,6 kOhm lesz. Igaz, ez csökkenti a HL1 fényerejét az áramkorlátozás pillanatában, de ez könnyen visszaállítható a VD10 kiválasztásával.

Ezt az áramkört összeállítottam (unipoláris tápegységgel, negatív támogatás nélkül). Minden jól működik, de 0,5A-nél nagyobb áramerősségnél 50-100 mV-os hullámzás jelenik meg a kimeneten (korábban 10-20), és a terhelés növekedésével nő. Oszcilloszkóppal átfutottam az áramkört. A hullámok a VT1 emitterből indulnak ki, és ennek megfelelően az áramkör mentén mindenhol ott vannak. Kicseréltem a tranzisztort - hiába. Megváltoztattam a TLK-t - ugyanaz az eredmény. 0,1 mikrofarad kondenzátorokkal játszottam tápellátáshoz - nulla érzelem. Próbáltam növelni a C8 kapacitását, segít de nem sokat. Ingyen 1000,0x16V-os kapacitást piszkáltam a VT1 alap és a bemenet mínusz közé... Kimeneten 2,5A-on - CSAK 2mV hullámzás, és így tovább a teljes feszültség és áram tartományban!

Egy másik tanács, próbálja meg növelni a C7-et 47...220 µF-ra, és közben nézze meg a hullámzás mértékét. Egyébként megpróbálhatod a C7-et a TL431 vezérlőtüske és a VT1 alapja közé kötni, nem pedig a TL431 vezérlőtűje és katódja közé, ahogy az eredetileg az ábrán látható. A korábbi kísérletek egy meglehetősen nagy kapacitású kondenzátor beépítésével zárultak a T1 alapba. A kapacitás csökkenése a hullámosság növekedéséhez vezetett. Volt egy „sinusszerű” kilépés is a rendszerből. A körüli manipulációk nem hozták meg a kívánt eredményt. De... mindent leszedtem és a kapacitást az R4-30Kom ellenállással párhuzamosan helyeztem el, 22 μF, plusz a T1 emitterrel. 2,5 mV-os hullámzást kaptam 2,9 A terhelőáram mellett (a transz nem tart többet), a teljes feszültségtartományban. A rezsim lineárisan növekedett, minden hullámvölgy nélkül. A 10 mikrofaradnál kisebb kapacitás növeli a hullámzást, de a 22 mikrofaradnál nagyobb kapacitás nem csökkenti azt. Őszintén szólva nem találok magyarázatot erre a tényre...

1) Maga a hagyományos olcsó op-amp használatának ötlete jó; a fenti áramkör leírása részletesen elmagyarázza, hogy mit és hogyan. Nem ismétlem magam, csak annyit mondok, hogy áramköri kialakításának alapja a dinamikatartomány közepén, vagyis a tápegységének közepén elhelyezkedő bemeneti jelekkel rendelkező op-erősítő működése (tehát az op-amp negatív előfeszítése nem szükséges). Erre a célra egy osztót vezetnek be, amely kétszeresére csökkenti a támasztófeszültséget, és a megfelelő R21 ellenálláson keresztül csökkentett (skálázott) kimeneti feszültséget erre a pontra táplálják. Erre a célra R10, R11, R21 ellenállásokat használnak - az áramkör ezen része megismétli a fent leírt prototípust.

2) R1 ellenállás - a teljesítmény elektrolitok kisütésére szolgál kikapcsolás után, ez egy szabványos megoldás. Ennek ellenére a 15 000 uF elég nagy kapacitás. Az a tény, hogy amikor az OOS-t a fent leírtak szerint bekapcsolják (az R10, R11, R21 ellenállásokról - fentebb írtam), az op-amp bemeneteinek feszültsége nem lehet nulla közelében, azaz föld. Ez 4 és 6 volt között változik, mint a prototípus áramkörben. Ezért van az áramkörben egy R8 ellenállás, amely ennek a feszültségnek a változási tartományát korlátozza, nem nullától. Mi értelme tovább csökkenteni a referenciafeszültséget az op-amp bemenetén, ha a blokk kimenetén már ugyanaz a nulla.

3) Szerintem a negatív előfeszítés hiánya nem hátrány, hanem előnye az áramkörnek, bár az íze és a színe - ugye... Nehézebb két-három ellenállást hozzáadni, mint negatív feszültséghez egyenirányítót összeszerelni? egy szűrő, egy stabilizátor - nekem úgy tűnik, hogy nem.

4) VD5 Zener-dióda - eltolja a DA1.1 op-amp kimeneti feszültségének működési pontját - a dinamikatartomány közepére, azaz a tápegység közepére. Az op-amp kimeneti feszültsége soha nem csökken 5...6 volt alá, amire általában szükségünk van a hagyományos op-amp-ként való használathoz, nem Rail-to-Rail stb.

5) A VT2 tranzisztorként való alkalmazása, egy Darlington típusú összetett szerkezet, egyszerre két problémát old meg. Először is, nagymértékben tehermentesíti a VT3 tranzisztor áramát (nem kell hűtőbordára helyezni stb.), amely szinte az áramkör teljes bemeneti feszültségével működik, másodszor pedig lehetővé teszi a hagyományos tranzisztorok párhuzamos adagolóként történő használatát. , egészen kis nyereséggel, gyakorlatilag anélkül, hogy aggódnának a kiválasztásuk miatt. Persze lehet próbálkozni, rendes tranzisztort rakni a VT2 helyére, de, mint elárulom, egyelőre mindez. Nem hiába hívtam fel a gyűjtögetők figyelmét arra, hogy VT2-ként csak egy Darlington típusú KOMPOZIT P-N-P tranzisztorra van szükség.

6) Mi történt a MAX kimeneti árammal, jobb, ha megkérdezi egy fizikust. Véleményem szerint valami 12 amperes kimeneti áramot távolított el ebből az áramkörből, magam is meglepődtem. Szerintem itt nem kell kommentár, bár úgy gondolom, hogy egy folyamatos szabályozású áramkörhöz ez az áram túlságosan túlzó. Más problémák is felmerülnek, a hőelvezetés, a megbízhatóság stb., stb. De ahogy mondani szokták, ez a felhasználó döntése, ha tetszik az áramkör működése, mit mondhatna még.

7) A tranzisztorok megválasztása azt jelenti, hogy a megengedett feszültségükben megvan a szükséges tartalék. Remélem megérted, hogy ha a bemeneti feszültséget kb. 50 V-ra tervezik, akkor a tranzisztorok határértéke legalább 80...100 volt. De ez általában minden rendszerre vonatkozik, nem csak erre.

A VD2 dióda lehetővé teszi a C8 támogatás szűrőkondenzátorának kisülését az egység kikapcsolása után, a VD6 és VD7 zener-diódák pedig beállítják a HL1 és HL2 jelző LED-ek alternatív világítási módját. A VD4 dióda jelentős feszültséglökést ad át a blokk kivezetésein a bemeneti elektrolitjainak, hogy megvédje magukat a csatlakozókat (csak abban az esetben, soha nem tudhatod, milyen induktív terhelést kapcsolnak ezekre a kapcsokra).

A VD8 dióda megvédi az áteresztő tranzisztorokat attól, hogy túl nagy negatív feszültséggel érjék el a kimenetet. A C16 és C17 kondenzátorok közös kondenzátorok a tápegység kimenetén. Az R29 ellenállás enyhe terhelést hoz létre a tápegység kimenetén, miközben dinamikus paraméterei javulnak, ráadásul a kimeneti feszültség csökkentésére történő szabályozáskor a C17 kimenet gyorsabban kisül, ez kényelmesebb. A C15 kondenzátor kiküszöböli a kimeneti áramkorlátozó áramkör öngerjesztésének lehetőségét.

Egy normál (nem kompozit!!!) szilícium NPN tranzisztor kinyitásához az alapjára olyan feszültséget kell kapcsolni, amely körülbelül 0,7 volttal magasabb, mint az emitternél. Tehát, ha eltávolítja a VD5 zener-diódát (csatlakoztassa a VT3 emitterét a földhöz), akkor ahhoz, hogy a VT3 az alapján (vagyis a DA1.1 op-amp kimenetén) megnyissa, + potenciálnak kell lennie. 0,7 volt. Az op-amp kimenetén nem kapunk 5...6 V körüli feszültséget, a földpotenciálhoz közel fog működni, és egy unipolárisról táplált hagyományos op-erősítőnél ez nem jó. Ezért telepítettem a VD5 zener diódát, hogy az op-amp kimeneti feszültségének működési pontját a tápegység közepére toljam. Összegzés - ez a zener dióda kötelező.

Ha szereted a klasszikusokat (bár minden relatív), csinálj negatív torzítású áramkört, ezt a kérdést nem értettem. Végül is senki sem kényszeríti Önt arra, hogy összeállítsa ezt a konkrét sémát. A 6. érintkező visszacsatolást kap a kimenetről az R21 ellenálláson keresztül; egyszerűen az R10, R11 ellenállások által létrehozott referenciafeszültség felét táplálják oda.

Ha a hűtőt nem lehet külön tekercsről táplálni, akkor jobb, ha a bemeneti elektrolitokból veszi az energiát egy kis zajcsillapító fojtótekercsen keresztül. Korlátozza a felesleget ellenállással vagy egyszerű stabilizátorral, esetleg hőmérséklet-forgásszabályozóval kombinálva. Nem javaslom a hűtő tápellátását a tartóról levenni, ezért ez egy támaszték, hogy ne legyen interferencia vagy interferencia.

Útközben tanácsok, jobb, ha a támasztóstabilizátor bemenetét (ez a VT1 kollektor, az R2 ellenállás felső kivezetése és a VD2 katód) külön vezetékkel csatlakoztatjuk közvetlenül a C6 bemeneti elektrolitok pluszjához, kisebb lesz a hullámzás hatása a MAX kimeneti áramoknál.

Amikor „két vagy három ellenállásról” beszéltem, az R10, R11 hozzáadására gondoltam, ezek segítségével derül ki, hogy nem kell nullával egyenlő feszültséget kapcsolnunk az op-amp bemeneteire. hogy ugyanazt a nullát kapjuk a blokk kimenetén Olvassa Nézze meg közelebbről a prototípus áramkör leírását, ott részletesen le van írva.Általában ennek az áramkörnek az a trükkje, hogy az op-amp, amely szabályozza a A feszültség nem működik a dinamikatartományának szélein, nevezetesen a közepén, ezért rendes op-erősítőt tehetsz bele.

A TL431-ről. Annak érdekében, hogy ez a stabilizátor ne rendelkezzen teljes bemeneti feszültséggel, a VT1 tranzisztoron egy tehermentesítő fokozatot vezetnek be. Gondoljon bele, az emitterén 12,5 volt van (így számítják ki az R4 és R5 osztót a támasztóstabilizátorban), ami azt jelenti, hogy az alapján a feszültség 0,7 volttal magasabb, azaz 13,2 volt. És az összes fennmaradó többletfeszültség leesik a VT1 tranzisztoron, a TL431-en áthaladó áramot az R3 ellenállás korlátozza. Az R2 ellenállás a nyitási feszültséget a VT1 alapján állítja be, a TL431 pedig ennek a feszültségnek a szabályozásával stabilizálja a támasztófeszültséget. Természetesen a VT1 tranzisztor kevés energiát ad le, és felhívtam a figyelmet arra, hogy célszerű egy kis zászlós hűtőbordára helyezni, erre van hely a táblán.

Azt is tanácsolom, hogy figyeljen a diagram legújabb verziójára (337288 és 337290 bejegyzések). Az áramkorlátozó áramkör kimenete a DA1.1 op-amp bemenetére csatlakozik, vagyis nem a feszültségkorlátozó rendszeren belül, hanem úgymond „kívül”. Az árambeállítás túllépése esetén a VT7 tranzisztor nyit, és megkerüli a DA1.1 bemenetet, korlátozva az áramerősséget a blokk kimenetén. Ez az áramköri megoldás lehetővé teszi, hogy az áramkorlátozási módból való kilépéskor megszabaduljon a kimeneten a kibocsátásoktól. Feltéve persze, hogy magát a feszültségszabályozó csatornát normál esetben az OOS szempontjából állítják be.

Bemutatom a figyelmükbe a „Radio” 3. számában megjelent jó laboratóriumi tápegység bevált diagramját, maximum 40 V feszültséggel és legfeljebb 10 A áramerősséggel. A tápegység digitális digitális kijelző egység mikrokontroller vezérléssel. A tápegység áramköre az ábrán látható:

A készülék működésének leírása. Az optocsatoló körülbelül 1,5 V-os feszültségesést tart fenn a lineáris szabályozón. Ha a chip feszültségesése nő (például a bemeneti feszültség növekedése miatt), az optocsatoló LED-je és ennek megfelelően a fototranzisztor bekapcsol. A PHI vezérlő kikapcsol, és lezárja a kapcsolótranzisztort. A lineáris stabilizátor bemeneti feszültsége csökken.

A stabilitás növelése érdekében az R3 ellenállást a lehető legközelebb kell elhelyezni a DA1 stabilizátor chiphez. Az L1, L2 fojtók a VT1, VT3 térhatású tranzisztorok kapukapcsaira helyezett ferritcsövek szakaszai. Ezeknek a csöveknek a hossza körülbelül a vezeték hosszának a fele. Az L3 induktor MP 140 permalloyból összehajtott két K36x25x7,5 gyűrűs mágneses magra van feltekercselve, tekercselése 45 menetet tartalmaz, melyek két 1 mm átmérőjű PEV-2 vezetékre vannak feltekerve, egyenletesen elhelyezve a mágnes kerülete mentén. mag. Az IRF9540 tranzisztor cseréje IRF4905-re, az IRF1010N tranzisztor BUZ11, IRF540-re megengedett.

Ha szükséges 7,5 A-t meghaladó kimeneti áram mellett, akkor a DA1-gyel párhuzamosan egy másik DA5 szabályozót kell hozzáadni. Ekkor a maximális terhelési áram eléri a 15 A-t. Ebben az esetben az L3 induktort négy, 1 mm átmérőjű PEV-2 vezetékből álló köteggel tekerjük fel, és a C1-SZ kondenzátorok kapacitása körülbelül megduplázódik. Az R18, R19 ellenállásokat a DA1, DA5 mikroáramkörök azonos fűtési foka szerint választják ki. A PHI vezérlőt ki kell cserélni egy másikra, amely lehetővé teszi a magasabb frekvenciájú működést, például KR1156EU2.

Modul a laboratóriumi tápegység feszültségének és áramának digitális mérésére

A készülék alapja a PICI6F873 mikrokontroller. A DA2 chip tartalmaz egy feszültségstabilizátort, amely referenciaként szolgál a DDI mikrokontroller beépített ADC-jéhez is. Az RA5 és RA4 portvonalak ADC bemenetként vannak programozva a feszültség és az áram mérésére, az RA3 pedig egy térhatású tranzisztor vezérlésére. Az áramérzékelő az R2 ellenállás, a feszültségérzékelő pedig az R7 R8 rezisztív osztó. Az aktuális érzékelő jelét a DAI műveleti erősítő erősíti. 1. és a DA1.2 műveleti erősítőt puffererősítőként használják.

Műszaki adatok:

• Feszültségmérés, V - 0..50.
• Árammérés, A - 0,05..9,99.
• Védelmi küszöbök:
• - árammal. A - 0,05 és 9,99 között.
• - feszültség szerint. B - 0,1 és 50 között.
• Tápfeszültség, V - 9...40.
• Maximális áramfelvétel, mA - 50.

Effektek, frekvenciamérők és így tovább. Hamarosan eljut arra a pontra, hogy könnyebb lesz multivibrátort vezérlőre szerelni :) De van egy pont, hogy minden típusú vezérlő nagyon hasonlít a K155 sorozat hagyományos digitális mikroáramköreihez - ez szigorúan 5 voltos teljesítmény kínálat. Természetesen a hálózatra csatlakoztatott eszközben ilyen feszültséget találni nem okoz gondot. De a mikrokontrollerek használata kis méretű elemes eszközök részeként nehezebb. Mint tudják, a mikrokontroller csak digitális jeleket észlel - logikai nullát vagy logikai egyet. Az ATmega8 mikrokontrollernél 5 V tápfeszültség mellett a logikai nulla 0 és 1,3 V közötti feszültség, a logikai pedig 1,8 és 5 V között van. Ezért a normál működéséhez a tápfeszültségnek ez az értéke szükséges.

Ha az AVR mikrokontrollerekről van szó, két fő típus létezik:

A maximális teljesítmény elérése érdekében magas frekvenciákon - tápellátás 4,5 és 5,5 volt között 0...16 MHz órajelen. Egyes modelleknél - 20 MHz-ig, például ATtiny2313-20PU vagy ATtiny2313-20PI.

A gazdaságos működéshez alacsony órajel-frekvencián - 2,7...5,5 volt 0...8 MHz frekvencián. A második típusú mikroáramkör jelölése abban különbözik az elsőtől, hogy az „L” betű a végére kerül. Például ATtiny26 és ATtiny26L, ATmega8 és ATmega8L.

Vannak olyan mikrokontrollerek is, amelyek képesek a tápfeszültséget 1,8 V-ra csökkenteni; „V” betűvel vannak jelölve, például ATtiny2313V. De mindenért fizetni kell, és amikor csökken a teljesítmény, akkor az órajelet is csökkenteni kell. Az ATtiny2313V esetében 1,8...5,5 V tápellátás mellett a frekvencia 0...4 MHz tartományban legyen, 2,7...5,5 V tápegységnél - 0... 10 MHz. Ezért, ha maximális teljesítményre van szükség, telepítenie kell az ATtiny26-ot vagy az ATmega8-at, és az órajel frekvenciáját 8...16 MHz-re kell növelni 5 V-os tápegységgel. Ha a hatékonyság a legfontosabb, jobb az ATtiny26L vagy az ATmega8L használata, és csökkenteni a frekvenciát és a tápegységet.

A javasolt átalakító áramkörben, amikor két, összesen 3 V feszültségű AA elemmel táplálják, a kimeneti feszültség 5 V-ra van kiválasztva, hogy a legtöbb mikrokontroller számára elegendő teljesítményt biztosítson. A terhelési áram legfeljebb 50 mA, ami teljesen normális - elvégre, ha például 4 MHz-es frekvencián működnek, a PIC vezérlők, modelltől függően, 2 mA-nél kisebb áramfelvétellel rendelkeznek.

Az átalakító transzformátor egy 7-15 mm átmérőjű ferritgyűrűre van feltekerve, és két tekercset (20 és 35 fordulat) tartalmaz egy 0,3 mm-es vezetékkel. Magként egy közönséges kis 2,5x7 mm-es ferrit rudat is vehet rádióvevő tekercsekből. VT1 - BC547, VT2 - BC338 tranzisztorokat használunk. Elfogadható, hogy helyettesítsék őket hasonló szerkezetűekkel. A kimeneti feszültséget 3,6k ellenállással választjuk ki. Természetesen csatlakoztatott terheléssel egyenértékű - 200-300 ohmos ellenállással.

Szerencsére a technológia nem áll meg, és ami mostanában a legújabb technológiának tűnt, az már érezhetően elavult. Bemutatom az STMicroelectronics kampány új fejlesztését - az STM8L mikrokontrollerek sorozatát, amelyek 130 nm-es technológiával készülnek, és kifejezetten az ultraalacsony szivárgási áramok előállítására szolgálnak. Az MK működési frekvenciája 16 MHz. Az új mikrokontrollerek legérdekesebb tulajdonsága, hogy 1,7 és 3,6 V közötti tápfeszültséggel tudnak működni. A beépített feszültségstabilizátor pedig további rugalmasságot biztosít a tápfeszültségforrás kiválasztásában. Mivel az STM8L mikrokontrollerek használata akkumulátort igényel, minden mikrokontroller rendelkezik beépített be-/kikapcsoló-visszaállító és alacsony feszültségű visszaállító áramkörrel. A beépített tápfeszültség-érzékelő összehasonlítja a bemeneti tápfeszültségeket egy meghatározott küszöbértékkel, és megszakítást generál annak átlépésekor.

A bemutatott kivitelben az energiafogyasztás csökkentésének egyéb módszerei közé tartozik a beépített nem felejtő memória és a különféle csökkentett energiafogyasztási módok használata, amelyek magukban foglalják az 5 μA energiafogyasztású aktív üzemmódot, a 3 μA készenléti üzemmódot, a stop üzemmód 1 μA-es valós idejű órával és teljes leállással - csak 350 nA! A mikrokontroller 4 µs alatt képes helyreállni a leállási módból, így a lehető leggyakrabban a legalacsonyabb energiafogyasztású módot használhatja. Általánosságban elmondható, hogy az STM8L 0,1 mA/megahertz dinamikus áramfelvételt biztosít.

Beszélje meg a MIKROVEZÉRLŐ TELJESÍTMÉNYE című cikket

A jó, megbízható és könnyen használható tápegység a legfontosabb és leggyakrabban használt eszköz minden rádióamatőr laboratóriumban.

Az ipari stabilizált táp meglehetősen drága eszköz. A tápegység tervezésekor mikrokontroller segítségével olyan készüléket építhet, amely számos kiegészítő funkcióval rendelkezik, könnyen gyártható és nagyon kedvező árú.

Ez a digitális egyenáramú tápegység nagyon sikeres termék volt, és immár a harmadik verziójában jelenik meg. Még mindig ugyanazon az elgondoláson alapul, mint az első lehetőség, de néhány szép fejlesztést tartalmaz.

Bevezetés

Ez a tápegység a legkevésbé bonyolult, mint a legtöbb más áramkör, de sokkal több funkcióval rendelkezik:

A kijelző mutatja az aktuálisan mért feszültséget és áramértékeket.
- A kijelző az előre beállított feszültség- és áramkorlátokat mutatja.
- Csak szabványos alkatrészeket használnak (nincs speciális chip).
- Egypolaritású tápfeszültséget igényel (nincs külön negatív tápfeszültség a műveleti erősítőkhöz vagy a vezérlőlogikához)
- A tápellátást a számítógépéről vezérelheti. Leolvashatja az áramerősséget és a feszültséget, és egyszerű parancsokkal beállíthatja őket. Ez nagyon hasznos az automatizált teszteléshez.
- Kis billentyűzet a kívánt feszültség és maximális áram közvetlen beviteléhez.
- Ez egy nagyon kicsi, de erős áramforrás.

Lehetséges-e eltávolítani néhány összetevőt vagy hozzáadni további funkciókat? A trükk az, hogy az analóg alkatrészek, például az op-erősítők funkcióit áthelyezzük a mikrokontrollerbe. Más szóval, a szoftverek, az algoritmusok bonyolultsága növekszik, a hardver bonyolultsága pedig csökken. Ez csökkenti az általános bonyolultságot, mivel a szoftver egyszerűen letölthető.

Alapvető elektromos projektötletek

Kezdjük a legegyszerűbb stabilizált tápegységgel. 2 fő részből áll: egy tranzisztorból és egy zener diódából, amely referenciafeszültséget hoz létre.

Ennek az áramkörnek a kimeneti feszültsége Uref mínusz 0,7 Volt lesz, ami a tranzisztornál B és E közé esik. A Zener dióda és az ellenállás referenciafeszültséget hoz létre, amely akkor is stabil, ha feszültségcsúcsok vannak a bemeneten. Egy tranzisztorra van szükség a nagy áramok kapcsolásához, amelyeket a zener-dióda és az ellenállás nem tud biztosítani. Ebben a szerepben a tranzisztor csak az áramot erősíti. Az ellenállás és a zener dióda áramának kiszámításához el kell osztania a kimeneti áramot a tranzisztor HFE-jével (HFE-szám, amely a tranzisztor jellemzőit tartalmazó táblázatban található).

Mik a problémák ezzel a sémával?

A tranzisztor kiég, ha rövidzárlat van a kimeneten.
- Csak rögzített kimeneti feszültséget biztosít.

Ezek elég súlyos korlátok, amelyek miatt ez az áramkör alkalmatlanná válik a projektünkhöz, de ez az alapja az elektronikus vezérlésű tápegység tervezésének.

E problémák leküzdéséhez „intelligenciát” kell használni, amely szabályozza a kimeneti áramot és megváltoztatja a referenciafeszültséget. Ennyi (...és ez sokkal bonyolultabbá teszi az áramkört).

Az elmúlt néhány évtizedben az emberek op-erősítőket használtak ennek az algoritmusnak a működtetésére. A műveleti erősítők elvileg analóg számítógépként használhatók összeadásra, kivonásra, szorzásra vagy logikai „vagy” műveletek végrehajtására feszültségeken és áramokon.

Napjainkban mindezek a műveletek gyorsan elvégezhetők egy mikrokontroller segítségével. A legjobb az egészben, hogy egy voltmérőt és egy ampermérőt kapsz ingyenes kiegészítőként. Mindenesetre a mikrokontrollernek ismernie kell a kimeneti áram és feszültség paramétereit. Csak meg kell jeleníteni őket. Mire van szükségünk egy mikrokontrollertől:

ADC (analóg-digitális konverter) feszültség és áram mérésére.
- DAC (digital-analog converter) a tranzisztor vezérlésére (a referenciafeszültség beállítására).

A probléma az, hogy a DAC-nak nagyon gyorsnak kell lennie. Ha rövidzárlatot észlelünk a kimeneten, akkor azonnal csökkenteni kell a feszültséget a tranzisztor alján, különben kiég. A válaszsebességnek ezredmásodperceken belül kell lennie (olyan gyors, mint egy műveleti erősítő).

Az ATmega8-ban elég gyors ADC van, és első ránézésre nincs DAC. Használhat impulzusszélesség-modulációt (PWM) és analóg aluláteresztő szűrőt a DAC eléréséhez, de a PWM önmagában túl lassú a szoftverben a rövidzárlat elleni védelem megvalósításához. Hogyan építsünk gyors DAC-ot?

Számos módja van a digitális-analóg átalakítók létrehozásának, de ennek gyorsnak és egyszerűnek kell lennie, amely könnyen illeszthető a mikrokontrollerünkhöz. Létezik egy átalakító áramkör, amelyet "R-2R mátrixnak" neveznek. Csak ellenállásokból és kapcsolókból áll. Kétféle ellenállásértéket használnak. Egy R értékkel, egy pedig dupla R értékkel.

Fent egy 3 bites R2R DAC kapcsolási rajza látható. Logikai vezérlés vált a GND és a Vcc között. Egy logikai egyes köti a kapcsolót a Vcc-hez és egy logikai nulla a GND-hez. Mit csinál ez az áramkör? A feszültséget Vcc/8 lépésekben szabályozza. A teljes kimeneti feszültség:

Uout = Z * (Vcc / (Zmax +1), ahol Z a DAC bitfelbontása (0-7), jelen esetben 3 bites.

Az áramkör belső ellenállása, amint látható, egyenlő lesz R-vel.

Külön kapcsoló használata helyett az R-2R mátrixot csatlakoztathatja a mikrokontroller portvonalaihoz.

Különböző szintű DC jel létrehozása PWM (impulzusszélesség-moduláció) segítségével

Az impulzusszélesség-moduláció olyan technika, amely impulzusokat generál, és azokat egy aluláteresztő szűrőn vezeti át, amelynek vágási frekvenciája lényegesen alacsonyabb, mint az impulzusfrekvencia. Ennek eredményeként az egyenáram és a feszültség jele ezen impulzusok szélességétől függ.

Az Atmega8 hardveres 16 bites PWM-mel rendelkezik. Azaz elméletileg lehetséges egy 16 bites DAC kis számú komponens felhasználásával. Ahhoz, hogy valódi egyenáramú jelet kapjunk egy PWM jelből, szűrni kell azt, ez nagy felbontásnál probléma lehet. Minél nagyobb pontosságra van szükség, annál alacsonyabbnak kell lennie a PWM jel frekvenciájának. Ez azt jelenti, hogy nagy kondenzátorokra van szükség, és a válaszidő nagyon lassú. A digitális egyenáramú tápegység első és második változata 10 bites R2R mátrixra épült. Vagyis a maximális kimeneti feszültség 1024 lépésben állítható be. Ha az ATmega8-at 8 MHz-es órajelgenerátorral és 10 bites PWM-mel használja, akkor a PWM jelimpulzusok frekvenciája 8MHz/1024 = 7,8KHz. A legjobb egyenáramú jel eléréséhez szűrnie kell egy 700 Hz-es vagy kisebb másodrendű szűrővel.

Elképzelheti, mi történne, ha 16 bites PWM-et használna. 8MHz/65536 = 122Hz. 12 Hz alatt kell.

Az R2R mátrix és a PWM kombinálása

A PWM és az R2R mátrixot együtt használhatja. Ebben a projektben 7 bites R2R mátrixot fogunk használni 5 bites PWM jellel kombinálva. 8 MHz-es vezérlő órajellel és 5 bites felbontással 250 kHz-es jelet kapunk. A 250 kHz-es frekvencia kis számú kondenzátor segítségével DC jellé alakítható.

A digitális egyenáramú tápegység eredeti változata 10 bites R2R mátrix alapú DAC-t használt. Az új kialakításban R2R mátrixot és PWM-et használunk, összesen 12 bites felbontással.

Túlmintavétel

Némi feldolgozási idő rovására az analóg-digitális konverter (ADC) felbontása növelhető. Ezt nevezik újramintavételezésnek. A négyszeres újramintavételezés dupla felbontást eredményez. Azaz: 4 egymást követő mintával kétszer annyi lépést lehet elérni ADC-nként. Az újramintavétel mögötti elméletet a cikk végén található PDF-dokumentum ismerteti. Túlmintavételezést alkalmazunk a vezérlőköri feszültséghez. Az aktuális vezérlőkörhöz az ADC eredeti felbontását használjuk, mivel itt a gyors válaszidő fontosabb, mint a felbontás.

A projekt részletes leírása

Néhány technikai részlet még hiányzik:

A DAC (digitális-analóg konverter) nem tud teljesítménytranzisztort meghajtani
- A mikrokontroller 5V-ról működik, ez azt jelenti, hogy a DAC maximális kimenete 5V, a teljesítménytranzisztoron pedig a maximális kimeneti feszültség 5 - 0,7 = 4,3 V.

Ennek javításához áram- és feszültségerősítőket kell hozzáadnunk.

Erősítő fokozat hozzáadása a DAC-hoz

Az erősítő hozzáadásakor szem előtt kell tartanunk, hogy nagy jeleket kell kezelnie. A legtöbb erősítőtervezés (pl. hanghoz) abból a feltételezésből indul ki, hogy a jelek kicsik lesznek a tápfeszültséghez képest. Tehát felejtse el az összes klasszikus könyvet a teljesítménytranzisztor erősítőjének kiszámításáról.

Használhatnánk op-erősítőket, de ezek további pozitív és negatív tápfeszültséget igényelnének, amit el szeretnénk kerülni.

További követelmény, hogy az erősítőnek stabil állapotban, rezgés nélkül kell erősítenie a feszültséget nulláról. Egyszerűen fogalmazva, a tápfeszültség bekapcsolásakor nem szabad ingadoznia a feszültséget.

Az alábbiakban egy erre a célra alkalmas erősítő fokozat diagramja látható.

Kezdjük a teljesítménytranzisztorral. BD245-öt (Q1) használunk. A jellemzők szerint a tranzisztor HFE = 20 3A-nál. Ezért körülbelül 150 mA-t fog fogyasztani a bázison. A vezérlőáram erősítésére a „Darlington tranzisztorként” ismert kombinációt használjuk. Ehhez közepes teljesítményű tranzisztort használunk. Általában a HFE értékének 50-100 között kell lennie. Ez 3 mA-re (150 mA / 50) csökkenti a szükséges áramerősséget. A 3 mA-es áram kis teljesítményű tranzisztoroktól, például BC547/BC557-től érkező jel. Az ilyen kimeneti árammal rendelkező tranzisztorok nagyon alkalmasak feszültségerősítő építésére.

Ahhoz, hogy 30V-os kimenetet kapjunk, a DAC-ról érkező 5V-ot 6-os tényezővel kell felerősítenünk. Ehhez a fent látható módon PNP és NPN tranzisztorokat kombinálunk. Ennek az áramkörnek a feszültségerősítését kiszámítjuk:

Vampl = (R6 + R7) / R7

A tápegység 2 változatban kapható: 30 és 22 V maximális kimeneti feszültséggel. Az 1K és a 6,8K kombinációja 7,8-as tényezőt ad, ami a 30 V-os változatnál jó, de nagyobb áramoknál előfordulhat némi veszteség (a képletünk lineáris, de a valóságban nem). A 22 V-os verzióhoz 1K és 4,7K-t használunk.

Az áramkör belső ellenállása a BC547 alapon látható módon:

Rin = hfe1 * S1 * R7 * R5 = 100 * 50 * 1K * 47K = 235 MOhm

A HFE körülbelül 100-200 a BC547 tranzisztor esetében
- S a tranzisztor erősítési görbéjének meredeksége, és körülbelül 50 [egység = 1/Ohm]

Ez több mint elég magas ahhoz, hogy csatlakoztassuk a DAC-hoz, amelynek belső ellenállása 5000 ohm.

Belső egyenértékű kimeneti ellenállás:

Útvonal = (R6 + R7) / (S1 + S2 * R5 * R7) = körülbelül 2Ω

Elég alacsony a Q2 tranzisztor használatához.

Az R5 összeköti a BC557 alapját az emitterrel, ami "kikapcsolt"-ot jelent a tranzisztor számára, mielőtt a DAC és a BC547 feljönne. Az R7 és R6 először a Q2 alapját köti a földhöz, ami lefelé fordítja a Darlington végfokozatot.

Más szóval, ebben az erősítő fokozatban minden alkatrész kezdetben ki van kapcsolva. Ez azt jelenti, hogy a tranzisztorokról nem fogunk be- és kimeneti rezgéseket kapni a tápfeszültség be- és kikapcsolásakor. Ez egy nagyon fontos szempont. Láttam drága ipari tápegységeket, amelyek kikapcsolt állapotban túlfeszültséget tapasztalnak. Az ilyen forrásokat mindenképpen kerülni kell, mivel könnyen megölhetik az érzékeny eszközöket.

Korlátok

Korábbi tapasztalatból tudom, hogy egyes rádióamatőrök szeretnék „testreszabni” maguknak a készüléket. Íme a hardverkorlátozások listája és azok leküzdésének módjai:

BD245B: 10A 80W. 80W 25"C-os hőmérsékleten. Más szóval, van egy 60-70W-on alapuló teljesítménytartalék: (Maximális bemeneti feszültség * Max áramerősség)< 65Вт.

Hozzáadhat egy második BD245B-t, és növelheti a teljesítményt 120 W-ra. Az áram egyenletes eloszlásának biztosítása érdekében adjon hozzá egy 0,22 ohmos ellenállást minden BD245B emitter vezetékéhez. Ugyanaz az áramkör és kártya használható. Szerelje fel a tranzisztorokat a megfelelő alumínium hűtőre, és csatlakoztassa őket rövid vezetékekkel az alaplaphoz. Az erősítő képes meghajtani egy második teljesítménytranzisztort (ez a maximum), de előfordulhat, hogy módosítani kell az erősítést.

Áramérzékelő sönt: 0,75 ohmos 6 W-os ellenállást használunk. Elegendő teljesítmény 2,5 A áram mellett (Iout ^ 2 * 0,75<= 6Вт). Для больших токов используйте резисторы соответствующей мощности.

Áramforrás

Használhat transzformátort, egyenirányítót és nagy kondenzátorokat, vagy használhat 32/24 V-os laptop adaptert. A második lehetőség mellett döntöttem, mert... Az adaptereket néha nagyon olcsón adják (akciósan), és néhányuk 70 W-ot ad 24 V-on vagy akár 32 V-on.

A legtöbb sonka valószínűleg hagyományos transzformátorokat használ, mert könnyen beszerezhetők.

A 22V-os 2,5A-es változathoz szüksége van: 3A 18V-os transzformátorra, egyenirányítóra és 2200uF-os vagy 3300uF-os kondenzátorra. (18 * 1,4 = 25 V)
A 30V-os 2A-es változathoz szükséges: 2,5A-es 24V-os transzformátor, egyenirányító és 2200uF vagy 3300uF-os kondenzátor. (24 * 1,4 = 33,6 V)

Nem árt nagyobb áramváltót használni. Sokkal jobb teljesítményt nyújt egy híd egyenirányító 4 alacsony kiesési diódával (pl. BYV29-500).

Ellenőrizze, hogy a készülék szigetelése nem rossz. Ügyeljen arra, hogy a készülék olyan részeit ne érintse meg, ahol a feszültség 110/230 V lehet. Csatlakoztassa a ház összes fém részét a földhöz (nem a GND áramköröket).

Transzformátorok és hálózati adapterek laptopokhoz

Ha két vagy több tápegységet szeretne használni a készülékben pozitív és negatív feszültség előállítására, akkor fontos, hogy a transzformátorok le legyenek szigetelve. Legyen óvatos a laptop hálózati adaptereivel. Az alacsony fogyasztású adapterek továbbra is működhetnek, de egyeseknél előfordulhat, hogy a negatív kimeneti érintkező a bemeneti földelő érintkezőhöz csatlakozik. Ez rövidzárlatot okozhat a földelővezetéken keresztül, ha két tápegységet használ az egységben.

Egyéb feszültség és áram

Két lehetőség van: 22V 2,5A és 30V 2A. Ha módosítani szeretné a kimeneti feszültség vagy áram határait (csak csökkenteni), akkor egyszerűen módosítsa a hardware_settings.h fájlt.

Példa: Egy 18 V-os 2,5 A-es verzió elkészítéséhez egyszerűen módosítsa a maximális kimeneti feszültséget 18 V-ra a hardware_settings.h fájlban. Használhat 20V 2,5A tápegységet.

Példa: Egy 18 V-os 1,5 A-es verzió elkészítéséhez egyszerűen módosítsa a maximális kimeneti feszültséget a hardware_settings.h fájlban 18 V-ra és max. áram 1,5A. Használhat 20V 1,5A tápegységet.

Tesztelés

A táblára telepített utolsó elemnek egy mikrokontrollernek kell lennie. A telepítés előtt azt javaslom, hogy végezzen néhány alapvető hardvertesztet:

1. teszt: Csatlakoztasson egy kis feszültséget (10 V elég) a kártya bemeneti kapcsaira, és ellenőrizze, hogy a feszültségszabályozó pontosan 5 V DC feszültséget állít elő.

2. teszt: Mérje meg a kimeneti feszültséget. 0 V-nak kell lennie (vagy nullához közelinek, például 0,15-nek, és nullára hajlamos, ha a terhelés helyett 2 kOhm-os vagy 5 kOhm-os ellenállást csatlakoztat.)

3. teszt: Telepítse a mikrovezérlőt az alaplapra, és töltse be az LCD-teszt szoftvert a kicsomagolt tar.gz digitaldcpower csomag könyvtárában található parancsok végrehajtásával.

tegye a teszt_lcd.hex
tegye a load_test_lcd-t

A kijelzőn látnia kell, hogy „az LCD működik”.

Most letöltheti a működő szoftvert.

Néhány figyelmeztetés a működő szoftverrel végzett további teszteléshez: Legyen óvatos a rövidzárlatokkal, amíg nem teszteli a korlátozó funkciót. Az áramkorlátozás tesztelésének biztonságos módja az alacsony ellenállású ellenállások (ohm egység), például autók izzóinak használata.

Állítsa alacsonyra az áramkorlátot, például 30 mA 10 V-on. Azonnal látnia kell a feszültségesést majdnem nullára, amint csatlakoztatja az izzót a kimenethez. Hiba van az áramkörben, ha a feszültség nem csökken. Az autólámpával akkor is megvédheti az áramkört, ha hiba van, mert nem zárja rövidre.

Szoftver

Ez a rész bemutatja, hogyan működik a program, és hogyan használhatja fel a tudást néhány változtatásra. Emlékeztetni kell azonban arra, hogy a rövidzárlat elleni védelem szoftverben történik. Ha valahol hibát követett el, előfordulhat, hogy a védelem nem működik. Ha rövidre zárja a kimenetet, a készülék füstfelhőbe kerül. Ennek elkerülése érdekében használjon 12 V-os autólámpát (lásd fent) a rövidzárlat elleni védelem teszteléséhez.

Most egy kicsit a program felépítéséről. Amikor először megnézi a fő programot (a main.c fájlt, töltse le a cikk végén), látni fogja, hogy csak néhány sor inicializálási kód kerül végrehajtásra bekapcsoláskor, majd a program beír egy végtelen hurok.

Valójában két végtelen ciklus van ebben a programban. Az egyik a főhurok ("while(1)( ...)" a main.c-ben), a másik pedig az analóg-digitális átalakító periodikus megszakítása (az "ISR(ADC_vect)(...)" függvény az analógban.c). Az inicializálás után a megszakítás 104 µs-ként megtörténik. Az összes többi függvény és kód ezen ciklusok egyikének keretében kerül végrehajtásra.

Egy megszakítás bármikor leállíthatja egy főhurok feladat végrehajtását. Ezután a feladat feldolgozása anélkül történik, hogy más feladatok elterelnék, majd a feladat végrehajtása ismét a főhurokban folytatódik azon a helyen, ahol megszakadt. Ebből két következtetés következik:

1. A megszakítási kód ne legyen túl hosszú, mivel a következő megszakítás előtt be kell fejeződnie. Mert itt fontos a gépi kódban szereplő utasítások száma. Egy C-kód egy soraként felírható matematikai képlet akár több száz sor gépi kódot is használhat.

2. A megszakítási függvényben és a főhurok kódjában használt változók a végrehajtás közepén hirtelen megváltozhatnak.

Mindez azt jelenti, hogy a főhurok testében olyan összetett dolgokat kell elvégezni, mint a kijelző frissítése, a gombok tesztelése, az áram és feszültség konvertálása. A megszakításoknál időkritikus feladatokat látunk el: áram- és feszültségmérés, túlterhelés elleni védelem és DAC konfigurálás. A megszakításoknál a bonyolult matematikai számítások elkerülése érdekében ezeket DAC egységekben hajtják végre. Vagyis az ADC-vel azonos mértékegységekben (egész értékek 0 ... 1023-tól az áramerősséghez és 0 ... 2047-ig a feszültséghez).

Ez a program fő gondolata. Röviden ismertetem az archívumban található fájlokat is (feltételezve, hogy ismeri az SI-t).

main.c - ez a fájl tartalmazza a fő programot. Minden inicializálás itt történik. A főhurok itt is megvalósul.
Az analog.c egy analóg-digitális átalakító, itt minden megtalálható, ami egy feladatmegszakítással összefüggésben működik.
dac.c - digitális-analóg konverter. A ddcp.c-ből inicializálva, de csak az Analog.c-vel használva
kbd.c - billentyűzet adatfeldolgozó program
lcd.c - LCD meghajtó. Ez egy speciális verzió, amely nem igényel kijelző RW érintkezőt.

A szoftver mikrokontrollerbe való betöltéséhez programozóra van szüksége, például az avrusb500-ra. A cikk végén letöltheti a szoftver zip archívumát.

Szerkessze a hardware_settings.h fájlt, és állítsa be a hardvernek megfelelően. Itt lehet kalibrálni a voltmérőt és az ampermérőt is. A fájlt jól kommentálták.

Csatlakoztassa a kábelt a programozóhoz és a készülékhez. Ezután állítsa be a konfigurációs biteket, hogy a mikrokontrollert a belső 8 MHz-es oszcillátorról fussanak. A program erre a frekvenciára készült.

Gombok

A tápegység 4 gombbal rendelkezik a helyi feszültségszabályozáshoz és max. áramerősség, az 5. gombbal a beállításokat az EEPROM memóriába mentjük, így a készülék következő bekapcsolásakor ugyanazok a feszültség- és árambeállítások lesznek.

U+ növeli a feszültséget, U - csökkenti. Ha lenyomva tartja a gombot, egy idő után a leolvasások gyorsabban „futnak”, hogy könnyen változtassa a feszültséget nagy tartományon belül. Az I + és I - gombok ugyanúgy működnek.

Kijelző

A kijelző jelzése így néz ki:

A jobb oldali nyíl azt jelzi, hogy jelenleg feszültségkorlátozás van érvényben. Ha rövidzárlat van a kimeneten, vagy a csatlakoztatott eszköz a beállított áramerősségnél többet fogyaszt, a kijelző alsó sorában egy nyíl jelenik meg, jelezve, hogy az áramkorlát engedélyezve van.

Néhány kép a készülékről

Íme néhány kép az általam összeállított tápegységről.

Nagyon kicsi, de nagyobb teljesítményű és erősebb, mint sok más tápegység:

A Pentium processzorok régi alumínium radiátorai kiválóan alkalmasak a teljesítményelemek hűtésére:

A tábla és az adapter elhelyezése a házba:

A készülék megjelenése:

Kétcsatornás tápegység opció. Boogyman közzétette:

Megosztani:

A tápegység kimeneti feszültsége 1,25....26 V-on belül változtatható, a maximális kimeneti áram 2 A. Az áramvédelmi küszöbérték 0,01...2 A-en belül változtatható 0,01 A-es lépésekben, és válaszkésleltetés - 1...10 ms-on belül 1 ms-os lépésekben és 10...100 ms-on belül 10 ms-os lépésekben. A feszültségstabilizátor (1. ábra) az LT1084-ADJ (DA2) chipre van szerelve. Akár 5 A kimeneti áramot biztosít, és beépített védelmi egységekkel rendelkezik mind a túlmelegedés (üzemi hőmérséklet kb. 150 °C), mind a kimeneti áram túllépése ellen. Ezenkívül az áramvédelem küszöbértéke függ a mikroáramkör feszültségesésétől (a bemeneti és kimeneti feszültségek különbségétől). Ha a feszültségesés nem haladja meg a 10 V-ot, a maximális kimeneti áram elérheti az 5 A-t, ha ez a feszültség 15 V-ra emelkedik, akkor 3...4 A-re csökken, 17... 18 V-nál, ill. több, nem haladja meg az 1 A-t. Az 1,25...26 V tartományba eső kimeneti feszültség beállítását az R8 változtatható ellenállás biztosítja.

Annak érdekében, hogy a tápegység legfeljebb 2 A kimeneti áramot biztosítson a kimeneti feszültségek teljes tartományában, a DA2 stabilizátor bemenetén lépcsőzetes feszültségváltást alkalmaznak. Négy teljes hullámú egyenirányító van összeszerelve a T1 lecsökkentő transzformátoron és a VD1-VD8 diódákon. A VD1, VD2 dióda egyenirányítót és a DA1 feszültségstabilizátort a DD1 mikrokontroller, a DA3 műveleti erősítő és a HG1 digitális kijelző táplálására tervezték. Az egyenirányító kimeneti feszültsége a VD5, VD6 diódákon 9...10 V, a VD4, VD7 diódákon - 18...20 V, valamint a VD3, VD8 - 27...30 V. Ennek a háromnak a kimenetei az egyenirányítók, a tápegység kimeneti feszültségének értékétől függően, az U1-U3 opto-relé térhatású tranzisztorin keresztül csatlakoztathatók a C4 simítókondenzátorhoz és a DA2 stabilizátor bemenetéhez. Az opto-relét a DD1 mikrokontroller vezérli.

A VT1 kapcsolótranzisztor egy elektronikus kulcs funkcióját látja el, a DD1 mikrokontroller parancsára a tápegység kimenetére (XS1 jack) csatlakoztatja vagy leválasztja a stabilizátor feszültségét. Az R14 ellenálláson egy áramérzékelő van felszerelve, a rajta lévő feszültség a kimeneti áramtól függ. Ezt a feszültséget a DA3.1 műveleti erősítő egyenáramú skálázó erősítője erősíti fel, és a DA3.2 műveleti erősítő puffererősítőjének kimenetéről a DD1 mikrokontroller PCO vonalára (23. érintkező) kerül. a beépített ADC bemeneteként van konfigurálva. A tápegység működési módjait, valamint az áram és a feszültség aktuális értékeit a HG1 LCD kijelző mutatja.

A tápfeszültség bekapcsolásakor a DD1 RSZ mikrokontroller kimenete a kimeneti feszültségtől függetlenül magas logikai szintre kerül, az U1 optocsatoló térhatású tranzisztorai megnyílnak, és egy egyenirányító VD3, VD8 diódákkal (27...30 V) csatlakozik a DA2 stabilizátor bemenetére. Ezután a DD1 mikrokontrollerbe épített ADC segítségével megmérjük az egység kimeneti feszültségét. Ez a feszültség az R9R11R12 rezisztív osztóra kerül, a beállított R11 ellenállás motorjából pedig a már csökkentett feszültség a mikrokontroller PC1 vonalára jut, amely ADC bemenetként van konfigurálva.

Működés közben a kimeneti feszültséget folyamatosan mérik, és a megfelelő egyenirányítót a stabilizátor bemenetére csatlakoztatják. Ennek köszönhetően a DA2 stabilizátor bemeneti és kimeneti feszültsége közötti különbség nem haladja meg a 10...12 V-ot, ami lehetővé teszi a maximális kimeneti áram biztosítását bármilyen kimeneti feszültség mellett. Ezenkívül ez jelentősen csökkenti a DA2 stabilizátor melegítését.

Ha az egység kimeneti feszültsége nem haladja meg az 5,7 V-ot, akkor a DD1 mikrokontroller PC5 kimenetén magas, az RSZ és RS4 kimeneteken pedig alacsony szint lesz, így a DA2 stabilizátor bemenete 200 %-os feszültséget kap. 9...10V az egyenirányítótól a VD5, VD6 diódákon. Az 5,7...13,7 V kimeneti feszültség tartományban 18...20 V feszültség kerül a stabilizátorba az egyenirányítóból a VD4, VD7 diódák segítségével. Ha a kimeneti feszültség meghaladja a 13,7 V-ot, a DA2 stabilizátor 27...30 V feszültséget kap a VD3, VD8 diódákon lévő egyenirányítóról. A kapcsolási küszöbfeszültségek a kezdeti beállítások menüben módosíthatók 1 és 50 V között.

Ezzel egyidejűleg a kimeneti áramot mérik; ha túllép egy előre beállított értéket, akkor a PC2 kimenetén alacsony logikai szint lesz beállítva, a VT1 tranzisztor zár, és nem folyik feszültség a tápegység kimenetére. Ha a felvett áram pulzál, akkor az amplitúdó értéke megjelenik.
Közvetlenül a tápfeszültség bekapcsolása után a VT1 tranzisztor zárva van, és a kimenet nem kap feszültséget. A program a védelmi válaszáram és a késleltetési idő beállítása módban van (ha szükséges), a HG1 LCD kijelző a következő üzenetet jeleníti meg:

VÉDELEM
I=0,00A

és az SB3 gomb megnyomása után a legjelentősebb számjegy villogásával:

KÉSLELTETÉS 1 ms

Az első esetben a három számjegy közül az egyik villog, a számjegy aktuális értéke az SB1 „+” vagy az SB2 „-” gomb megnyomásával módosítható. Ezt a számjegyet az SB3 „Select” gomb megnyomásával lehet kiválasztani. A védelem letiltásához nyomja meg az SB2 „-” gombot, amíg a képernyőn meg nem jelenik az üzenet:
U= 10,0 V
z ki z

A szükséges védelmi működési áram beállítása után nyomja meg az SB3 „Select” gombot, és tartsa lenyomva körülbelül egy másodpercig - a készülék működési módba kerül, a VT1 tranzisztor kinyílik, és a HG1 LCD kijelző megjeleníti az aktuális feszültséget és áramértékeket:
U= 10,0 V
I=0,00A

A késleltetés bekapcsolásakor a feszültség- és áramértékek mellett egy villogó felkiáltójel is megjelenik a kijelzőn emlékeztetőül:
U=10,0 V
Én 0.00A!

Ha a védelem ki van kapcsolva, a felkiáltójel helyett villogó villám jelenik meg.
Ha a kimeneti áram eléri vagy meghaladja a védelmi áram beállított értékét, a VT1 tranzisztor zár, és a képernyőn megjelenik a következő üzenet:
VÉDELEM
I=1,00A

Ezenkívül a „VÉDELEM” szó villogni fog. Bármelyik gomb rövid megnyomása után a készülék ismét a védelmi működési áram beállítási módjára vált.
Ha működési módban megnyomja az SB1 „+” vagy SB2 „-” gombot, az áramvédelem késleltetésének beállítására szolgáló szakasz bekapcsol, és a következő üzenet jelenik meg a jelzőn:
KÉSLELTETÉS 1 ms

Az SB1 "+" vagy az SB2 "-" gomb megnyomásával a késleltetést 1 ms-ról 10 ms-ra módosíthatja 1 ms-os lépésekben, és 10 ms-ról 100 ms-ra 10 ms-os lépésekben. Az aktuális védelmi késleltetés a következőképpen működik. Ha a kimeneti áram eléri vagy meghaladja a beállított értéket, akkor a beállított időtartamú (1-100 ms) szünet szünetet tart, amely után a mérés újra megtörténik. Ha az áram továbbra is egyenlő vagy nagyobb, mint a beállított érték, a VT1 tranzisztor zár, és a terhelés feszültségmentes lesz. Ha ezen időintervallum alatt a kimeneti áram kisebb lesz, mint az üzemi áram, a készülék működési módban marad. A késleltetés letiltásához csökkentenie kell az értékét az SB2 „-” gomb megnyomásával, amíg a képernyőn meg nem jelenik a következő üzenet:
OFF DELAY

Üzemmódban manuálisan kikapcsolhatja a kimeneti feszültséget és átkapcsolhat a védelmi áram beállítási módba, ehhez nyomja meg az SB3 „Select” gombot.
A programnak van egy kezdeti beállítások menüje, amelybe belépéshez az SB3 „Select” gomb lenyomva tartása mellett kell bekapcsolni a tápegységet. Először a DD1 mikrokontroller beépített ADC órajelének beállítására szolgáló menü jelenik meg:
ADC ÓRA 500 kHz

Az SB1 "+" vagy SB2 "-" gomb megnyomásával a beépített ADC három órajel-frekvenciáját választhatja ki: 500 kHz, 1 MHz és 2 MHz. 500 kHz-es frekvencián a védelmi válaszidő 64 μs, 1 és 2 MHz-es frekvenciákon 36, illetve 22 μs. Jobb, ha a készüléket 500 kHz-es frekvencián kalibrálja (alapértelmezés szerint beállítva).

A következő beállításhoz nyomja meg az SB3 „Select” gombot, és megjelenik a következő üzenet:
2. LÉPÉS
5,7V-TÓL

A menü ezen részében módosíthatja (az SB1 "+" vagy az SB2 "-" gomb megnyomásával) annak a kimeneti feszültségnek az értékét, amelyen az egyik vagy másik egyenirányító csatlakozik a DA2 stabilizátor bemenetére. Amikor legközelebb megnyomja az SB3 „Select” gombot, megjelenik egy menü a következő kapcsolási küszöb beállításához:
LÉPÉSEK
13,7V-TÓL

Amikor a menü következő szakaszára lép, megnyílik a VT1 tranzisztor, és az áramvédelem le lesz tiltva. Megjelenik az üzenet: U= 10.0V* I=0.OOA*
Ebben a részben a programban a kimeneti feszültség leolvasott értékeinek a kimeneti áramtól függő korrekciójára használt k együttható értéke módosul. Az a tény, hogy az R14 ellenálláson és a VT1 tranzisztoron a maximális kimeneti áram mellett a feszültségesés 0,5 V-ig terjed. Mivel a programban a kimeneti feszültség mérésére az R9R11R12 rezisztív osztót használjuk, amely az R14 ellenállás és a VT1 tranzisztor előtt van csatlakoztatva, az átfolyó áramtól függően ezt a feszültségesést a rendszer kiszámolja és levonja a mért feszültségértékből. Ha megnyomja az SB1 "+" vagy SB2 "-" gombot, a jelző a k együttható értékét jeleníti meg az aktuális érték helyett:
U= 10,0V* k=80

Alapértelmezésben 80, az SB1 "+" vagy SB2 "-" gomb megnyomásával módosítható.
Amikor legközelebb megnyomja az SB3 „Select” gombot, a DD1 mikrokontroller újraindul, és az összes beállítás a nem felejtő memóriájába kerül, és a következő indításoknál használatos.




A legtöbb alkatrész, beleértve a T1 transzformátort is, egy prototípus nyomtatott áramköri lapon van elhelyezve (2. ábra). Vezetékes telepítést használtak. A C5 és C7 kondenzátorokat a lehető legközelebb kell felszerelni a DA2 stabilizátor kapcsaihoz. Az előlapon (3. ábra) található egy jelzőfény, tápkapcsoló, változtatható ellenállás, gombok és kimeneti csatlakozók.


Rögzített MLT, S2-23 ellenállásokat használnak, az R14 ellenálláson kívül - SQP-15 típusú, többfordulatú tuning ellenállások - SP5-2, változó ellenállások - SPZ-1, SPZ-400, amelyek motorja hárommal egyenlő áttételű fogaskeréken keresztül forgásba hajtva (4. ábra). Az eredmény egy háromfordulatú változó ellenállás, amely lehetővé teszi a feszültség gyors és ugyanakkor pontos megváltoztatását a stabilizátor kimenetén.

C5, C7 tantál kondenzátorok, importált oxidkondenzátorok, a többi - K10-17 ajánlott. A diagramon feltüntetettek helyett használhat egy LCD-kijelzőt (két sor, egyenként nyolc karakter) angol-orosz karakterkészlettel a KS0066, HD47780 vezérlőkön, például a Winstar WH0802A-YGH-CT vezérlőin. Az 1N4005 diódák cserélhetők 1N4002-1N4007, 1N5819 diódákkal, a P600B diódák - P600DP600M, 1 N5401-1 N5408 diódákkal.

Az LT1084 stabilizátor egy hővezető szigetelő tömítésen keresztül csatlakozik a készülék fém testéhez, amely hűtőbordaként működik, ez a stabilizátor cserélhető az LM1084-re, de állítható kimeneti feszültséggel kell rendelkeznie (ADJ indexszel) . A hazai analóg a KR142EN22A mikroáramkör, de teljesítményét ebben az eszközben nem tesztelték. A 7805 stabilizátor helyettesíthető a hazai KR142EN5A-val.

Fojtó L1 - hazai DM-0.1 vagy importált EC-24, 100 Ohmos ellenállásra cserélhető. Kvarc rezonátor ZQ1 - RG-05, HC-49U. Gombok - bármely normál nyitott érintkezővel, például SDTM-630-N, tápkapcsoló - B100G. Transzformátort használtak, amelynek típusa ismeretlen (csak a szekunder tekercs paraméterei vannak feltüntetve - 24 V, 2,5 A), de méretét tekintve hasonló a TTP-60 transzformátorhoz. A szekunder tekercset eltávolítják, és két újat tekercselnek. A tekercs eltávolítása előtt a szükséges fordulatszám meghatározásához megmértük a kimeneti feszültséget, és meghatároztuk az 1 V feszültségre eső fordulatok számát. Ezután PEV-2 0,7...0,8 huzallal egyidejűleg két tekercselés történik két-két csappal. A fordulatok számának olyannak kell lennie, hogy mindkét tekercs első csapjai 9 V feszültségűek legyenek, a második csapok pedig 18 V. A szerző változatában a tekercsek mindegyike 162 menetet tartalmazott az 54. és a 108. menetből származó csapokkal.

A beállítás beépített mikrokontroller, op-amp és indikátor nélkül kezdődik az egyenirányítók és a DA1 stabilizátor kimenetein lévő állandó feszültségek ellenőrzésével. A mikrokontroller programozásakor be kell állítani a konfigurációs biteket (biztosítékbitek):
CKSELO - 1;
CKSEL1 - 1;
CKSEL2- 1;
CKSEL3- 1;
SUT1 - 1;
BOOTRST - 1;
EESAVE - 1;
WDTON - 1;
RSTDISBL - 1;
SUTO - 0;
BODEN - 0;
BODLEVEL - 0;
BOOTSZO - 0;
BOOTSZ1 - 0;
CKOPT - 0;
SPIEN - 0.

A mikrokontroller áramkörön belül programozható, a programozót az XP2 csatlakozóhoz kell csatlakoztatni. Ebben az esetben a mikrokontroller tápellátásáról gondoskodik.
A mikrokontroller és az op-amp telepítése után csatlakoztassa a jelzőt, és kapcsolja be a készüléket (terhelés nélkül), tartsa lenyomva az SB3 „Select” gombot, és a mikrokontroller program a kezdeti beállítási módba lép. Az R16 ellenállás beállítja a jelzőkép kívánt kontrasztját, az R18 ellenállás kiválasztása pedig a jelzőpanel háttérvilágításának fényerejét.

Ezután az SB3 „Select” gomb megnyomásával ki kell választani a k ​​együttható beállítási szakaszt a menüben. A készülék kimenetére egy szabványos voltmérő csatlakozik, és a kimeneti feszültség a maximum közelébe van állítva. Az R11 ellenállás kiegyenlíti az indikátor és a voltmérő leolvasását. Ebben az esetben a kimeneti áramnak nullának kell lennie.

Ezután állítsa be a minimális kimeneti feszültséget (1,25 V), és csatlakoztasson a kimenetre egy sorba kötött szabványos ampermérőt és egy kb. 10 Ohm ellenállású, 40...50 W teljesítményű terhelő ellenállást. A kimeneti feszültség megváltoztatásával állítsa be a kimeneti áramot körülbelül 2 A-re, és használja az R17 ellenállást, hogy a jelzőállást összhangba hozza az ampermérő leolvasásával. Ezt követően az ampermérővel sorba kapcsolunk egy 1 kOhm ellenállású ellenállást, és a kimeneti áramot a kimeneti feszültség változtatásával 10 mA-re állítjuk. A jelzőnek ugyanazt az aktuális értéket kell mutatnia; ha ez nem így van, és a leolvasott értékek kisebbek, akkor a DA1 stabilizátor kimenete és a VT1 tranzisztor forrása közé 300...1000 Ohm ellenállású ellenállást kell beépíteni, és annak kiválasztása a leolvasások kiegyenlítése érdekében a mutató és az ampermérő. Átmenetileg használhat változtatható ellenállást, majd kicserélheti egy megfelelő ellenállású állandóra.

Végül tisztázzuk a k együttható értékét. Ehhez egy szabványos voltmérőt és egy erős terhelési ellenállást ismét csatlakoztatnak a kimenethez. A kimeneti feszültség változtatásával a kimeneti áram a maximum közelébe kerül. Az SB1 "+" vagy SB2 "-" gomb megnyomásával módosítsa a k együtthatót úgy, hogy a jelző és a voltmérő leolvasása egybeessen. Az SB3 „Select” gomb megnyomása után a mikrokontroller újraindul, és a tápegység üzemkész.
Meg kell jegyezni, hogy a maximális kimeneti áramot (2 A) a használt optorelék típusa korlátozza, és 2,5 A-re növelhető, ha erősebbre cserélik.

ARCHÍVUM: Letöltés a szerverről


D. MALTSEV, Moszkva
„Rádió” 2008. 12. sz Fejezet: