| |
 LC фильтр и ШИМ |
|
|
|
|
 Oct 26 2013, 11:00
|
Группа: Новичок
Сообщений: 6
Регистрация: 21-10-13
Пользователь №: 78 833
|
Доброго времени суток.
Прошу строго не судить - сам программист и даже далеко не все основы знаю (о чем очень даже стыдно).
Пытаюсь сделать слабенький регулируемый источник постоянного тока. Схема очень простая, так что даже приводить не стану, только опишу: есть опорное напряжение ~15 В, подаем его на p-канальный мосфет (мосфетом управляет контроллер, который генерирует ШИМ сигнал), после мосфета должен стоять LC-фильтр для сглаживания сигнала. Пробывал расчитывать фильтр сам. Фильтр заработал и действительно сглаживает сигнал, причем на мой взгляд очень даже не плохо (каких либо скачков не наблюдается). Однако есть одна проблема - регуляция на выходе составляет ~ от 60 до 90 %, а хочется хотя бы от 10%.
В итоге большая просьба - подскажите пожалуйста какую-нибудь литературу по расчету LC фильтров для источников питания с ШИМ регуляцией.
PS. Я в курсе что есть большое количество специальных микросхем для создания импульсных источников, также я в курсе что простейшие источники можно купить начиная от 150 рублей. Так что, если возможно, не отходить от предложенной схемы.
|
|
|
|
|
|
2 страниц 
1 2 >
|
 |
Ответов
(1 - 27)
|
|
Oct 26 2013, 15:47
|
Знающий
Группа: Свой
Сообщений: 781
Регистрация: 3-10-04
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 768
|
Цитата(samposebe @ Oct 26 2013, 14:00)  Прошу строго не судить - сам программист и даже далеко не все основы знаю (о чем очень даже стыдно).
В итоге большая просьба - подскажите пожалуйста какую-нибудь литературу по расчету LC фильтров для источников питания с ШИМ регуляцией. Это нормально, никто все не знает, область знаний обширна. Обычно в ключевых схемах LC фильтры приходится рассчитывать только при анализе устойчивости к самовозбуждению и для определения реакции на изменение чего-либо (сброс-наброс нагрузки, скачок входного напряжения и т.п., полоса регулирования) Для расчета по энергетике и режиму работу модель упрощается. Делаются следующие допущения: пульсации выходного напряжения отсутствуют (что достигается при большой постоянной времени выходного фильтра: большая емкость или большая индуктивность). Тогда различают 2 режима работы дросселя выходного фильтра: с непрерывным током или режим прерывистых токов. Если известны сопротивление нагрузки, выходное напряжение, частота переключений, то границу легко найти Lкр=(1-D)RT/2. Если L выбрана меньше, чем Lкр, то получится режим прерывистых токов. Это не страшно, но регулировочная характеристика Uвых=Uвх(f(D)), будет нелинейной. Есть книжка Севернс Блум - Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания, толковая. Скачать можно хотя бы тут. И диод поставьте, как правильно stells заметил.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 26 2013, 17:22
|
Профессионал
Группа: Свой
Сообщений: 1 351
Регистрация: 21-05-10
Пользователь №: 57 439
|
Цитата(samposebe @ Oct 26 2013, 15:00) Доброго времени суток.
Прошу строго не судить - сам программист и даже далеко не все основы знаю (о чем очень даже стыдно).
Пытаюсь сделать слабенький регулируемый источник постоянного тока. Схема очень простая, так что даже приводить не стану, только опишу: есть опорное напряжение ~15 В, подаем его на p-канальный мосфет (мосфетом управляет контроллер, который генерирует ШИМ сигнал), после мосфета должен стоять LC-фильтр для сглаживания сигнала. Пробывал расчитывать фильтр сам. Фильтр заработал и действительно сглаживает сигнал, причем на мой взгляд очень даже не плохо (каких либо скачков не наблюдается). Однако есть одна проблема - регуляция на выходе составляет ~ от 60 до 90 %, а хочется хотя бы от 10%.
В итоге большая просьба - подскажите пожалуйста какую-нибудь литературу по расчету LC фильтров для источников питания с ШИМ регуляцией.
PS. Я в курсе что есть большое количество специальных микросхем для создания импульсных источников, также я в курсе что простейшие источники можно купить начиная от 150 рублей. Так что, если возможно, не отходить от предложенной схемы. Вообще-то ваша точка зрения не совсем совпадает с концепцией импульсных источников питания. Вот описание того как это делается. Там используется не LC фильтр, а нечто иное. Почитайте для расширения кругозора. Может идеи возникнут. Найдете куда диод приткнуть  http://www.nxp.com/documents/application_note/APPCHP2.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 26 2013, 17:43
|
Группа: Новичок
Сообщений: 6
Регистрация: 21-10-13
Пользователь №: 78 833
|
Всем большое спасибо за информацию. Если эта операция под кодовым названием "овчина выделки не стоит" выгорит, то обязательно отпишусь. Правда, на быстрый результат расчитывать не приходится.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 26 2013, 19:30
|
Местный
Группа: Свой
Сообщений: 420
Регистрация: 22-12-04
Пользователь №: 1 608
|
В общем все сказали правильно, но оставили "самостоятельное упражнение". Если бы вы были студентом, так и надо было бы делать. Захотите - почитаете по теме, а по делу примерно так. То что вам надо - "buck converter". Вся идея в том что индуктивность стремится поддерживать постоянный ток, так же как емкость - напряжение. Добавление диода приводит к тому что при правильно подобраных элементах (легко найти формулы) ток через катушку не прерывается а накопленая энергия питает нагрузку при закрытом транзисторе. Так что это не совсем LC фильтр. Если нет желания читать всю главу по прошлой ссылке, посмотрите сюда. http://www.daycounter.com/LabBook/BuckConv...Equations.phtml
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 26 2013, 22:45
|
Профессионал
Группа: Свой
Сообщений: 1 351
Регистрация: 21-05-10
Пользователь №: 57 439
|
Цитата(samposebe @ Oct 26 2013, 21:43) Всем большое спасибо за информацию. Если эта операция под кодовым названием "овчина выделки не стоит" выгорит, то обязательно отпишусь. Правда, на быстрый результат расчитывать не приходится. На самом деле ничего сильно сложного нет. Существует три схемы импульсных источников питания buck, flyback и третью забыл. Одна для повышения напряжения, другая для понижения, а третья для получения напряжения другой полярности. Выберите ту, которая вам подходит и сделайте такую схему. Если вам надо просто маломощный ШИМ источник, то вместо катушки поставьте диод и достаточно большой конденсатор. Обратите внимание на быстродействие диода, чтобы на частоте вашего ШИМ он мог работать. В источнике импульсов ШИМ нужен только верхний транзистор, но его мощности должно хватить, чтобы, работая на ваш конденсатор в качестве нагрузки, он не сгорел. Можно поставить небольшой резистор последовательно с диодом для ограничения тока. Предложение alexf даст результат лучше. Но это проще. Цитата(alexf @ Oct 26 2013, 23:30) В общем все сказали правильно, но оставили "самостоятельное упражнение". Если бы вы были студентом, так и надо было бы делать. Не сказал, потому, что деталей сам не помню, а направление знаю -- уже много лет как программист samposebe кстати про почитать и спрашивал.
Сообщение отредактировал Tarbal - Oct 26 2013, 22:51
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 27 2013, 04:14
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 2 223
Регистрация: 3-03-06
Из: Tomsk
Пользователь №: 14 925
|
Почитать книги Семенов Б.Ю. Силовая электроника. От простого к сложному. 2005 Семенов Б.Ю. Силовая электроника для любителей и профессионалов. 2001 если на английском то http://www.ridleyengineering.com/design-center.html там бесплатная регистрация и хороший учебник в виде статей.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 27 2013, 08:34
|
Местный
Группа: Свой
Сообщений: 420
Регистрация: 22-12-04
Пользователь №: 1 608
|
Цитата(Tarbal @ Oct 26 2013, 15:45) Существует три схемы импульсных источников питания buck, flyback и третью забыл. Одна для повышения напряжения, другая для понижения, а третья для получения напряжения другой полярности. На самом деле побольше чем 3. Buck понижает Boost повышает SEPIC и buck-boost могут и повышать и понижать Flyback похож на boost, но там трансформатор так что может и повышать и понижать и полярность менять. И еще несколько экзотических: Split-pi, Cuk и т.д. Но в данном случае достаточно самого простого buck типа.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 27 2013, 11:48
|
Группа: Новичок
Сообщений: 6
Регистрация: 21-10-13
Пользователь №: 78 833
|
Цитата(alexf @ Oct 26 2013, 23:30) В общем все сказали правильно, но оставили "самостоятельное упражнение". Все правильно. Необходимо самостоятельное упражнение, дабы научиться выбирать нужный вариант и добиться минимальной разницы между расчитанными и полученными в практике значениями.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 27 2013, 12:51
|
Знающий
Группа: Свой
Сообщений: 714
Регистрация: 31-08-09
Из: Харьков
Пользователь №: 52 114
|
Цитата На самом деле побольше чем 3. Принципиально - 3 - Buck, Boost, Inverting. Остальные - их комбинации, которых можно придумать несколько десятков.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 27 2013, 14:58
|
Профессионал
Группа: Свой
Сообщений: 1 719
Регистрация: 13-09-05
Из: Novosibirsk
Пользователь №: 8 528
|
Цитата(alexf @ Oct 27 2013, 15:34) Но в данном случае достаточно самого простого buck типа. А вот не согласный я. (с) Прямая пропорциональность между выходным напряжением и коэффициентом заполнения будет только в режиме непрерывных токов. Можно, конечно, на выходе поставить резистор, который обеспечит необходимый минимальный ток, но лучше делать синхронный Buck, со вторым транзистором вместо диода. У такого преобразователя всегда режим непрерывных токов и поэтому всегда Uout=Uin*D, при любом токе нагрузки. Но ещё проще сразу усреднять выход контроллера хотя бы RC-цепью, а потом усилить это напряжение операционником во сколько нужно раз. Или ещё круче - на том-же ОУ сделать ФНЧ 2-го или 3-го порядка с усилением по постоянному току около 5 (~15V/3.3V). Микросхемы нынче дешевле дросселей, при выходном токе до нескольких миллиампер это самое простое и дешевое решение.
--------------------
Russia est omnis divisa in partes octo.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 28 2013, 00:36
|
Местный
Группа: Свой
Сообщений: 420
Регистрация: 22-12-04
Пользователь №: 1 608
|
Цитата(SSerge @ Oct 27 2013, 07:58) Но ещё проще сразу усреднять выход контроллера хотя бы RC-цепью, а потом усилить это напряжение операционником во сколько нужно раз.
Или ещё круче - на том-же ОУ сделать ФНЧ 2-го или 3-го порядка с усилением по постоянному току около 5 (~15V/3.3V). Речь вроде шла о регулируемом источнике ПИТАНИЯ, а не о преобразователе коэффициента заполнения в напряжение.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 28 2013, 01:00
|
Профессионал
Группа: Участник
Сообщений: 1 548
Регистрация: 20-12-07
Из: г.Новосибирск
Пользователь №: 33 486
|
Цитата(alexf @ Oct 28 2013, 07:36) Речь вроде шла о регулируемом источнике ПИТАНИЯ, а не о преобразователе коэффициента заполнения в напряжение. Цитата Но ещё проще сразу усреднять выход контроллера хотя бы RC-цепью, а потом усилить это напряжение операционником во сколько нужно раз. А чем же вам это не источник питания, маломощный и регулируемый. Просто ТС так и не озвучил параметры того чего ему надо.
--------------------
И на камнях растут деревья!
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 28 2013, 11:41
|
Группа: Новичок
Сообщений: 6
Регистрация: 21-10-13
Пользователь №: 78 833
|
Цитата(domowoj @ Oct 28 2013, 05:00) Просто ТС так и не озвучил параметры того чего ему надо. Если честно, то не думал, что будет большое количество нюансов (большая, однако, дискуссия получилась). А дело обстоит примерно следующим образом: есть старый регулируемый источник питания "Волна-М" с двумя выходами (1 канал - 3.6В, 2-ой канал - от 1.5 до 12В, в качестве регулятора использовался потенциометр), внутри него есть трансформатор, с которого идет около 15 В (если не ошибаюсь, ~0.3 A) после выпрямления (полностью описывать, что там внутри, думаю, нет смысла), 2-ой канал перестал в один момент работать (по моему виноват один из транзисторов), менять транзистор и возвращаться к старой схеме желания нет. Вот и пришла в голову идея его немного модернизировать: поставить контроллер, дисплейчик, энкодер, выкинуть всю старую схему по управлению вплоть до диодных мостов и сделать на полученной базе уже, на мой взгляд, нормальный источник, с защитой по КЗ, отображением текущего напряжения и тока на выходе, может что еще придумаю. Смысл вопроса был исключительно в предоставлении пары-тройки ссылок на проверенную литературу. И просто сделать это все своими руками, дабы получить какой-никакой опыт самостоятельных (ну более или менее) разработок. Кстати большое спасибо alexf, наверное, это было то что надо. PS. надеюсь это ко мне вопрос был.
|
|
|
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Oct 28 2013, 11:54
|
Guests
|
Все как и обычно: то, что надо - выясняется в самом конце дискуссии.
Неужели так сложно сразу предоставить условия задачи?
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 29 2013, 00:00
|
Профессионал
Группа: Участник
Сообщений: 1 548
Регистрация: 20-12-07
Из: г.Новосибирск
Пользователь №: 33 486
|
Цитата(alexf @ Oct 29 2013, 01:45) Почти как предлагал SSerge на выходе ШИМ RC интегратор. Операционник усиливает в 3 раза 0-5В до 0-15, и подать на управляющую ножку LM317. На выходе будет на 1.25в больше, т.е. будет линейный регулятор от 1.25 до 15 (реально до сколько даст выпрямитель) и до 1.5 А (реально до сколько даст выпрямитель). Помех меньше а КПД на 0.3А не так важно. Что уж тогда "мелочиться", поставить вместо "на выходе ШИМ RC интегратором" ЦАП с полноценным источником опорного и умощненным на выходе ОУ. Получим соответствие кода и выходного напряжения, код, после небольших преобразований, можно подавать на индикаторы. Останется только с помощью того же МК измерить ток в нагрузке и также вывести на индикаторы.
--------------------
И на камнях растут деревья!
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 29 2013, 01:02
|
Местный
Группа: Свой
Сообщений: 420
Регистрация: 22-12-04
Пользователь №: 1 608
|
Цитата(domowoj @ Oct 28 2013, 17:00) Что уж тогда "мелочиться" Я обычно стремлюсь решить поставленную задачу минимально необходимыми средствами. Хотя ТЗ и не было, по контексту представляется что не требуется высокая точность а требуется усовершенствовать простой прибор.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 29 2013, 13:00
|
Профессионал
Группа: Участник
Сообщений: 1 548
Регистрация: 20-12-07
Из: г.Новосибирск
Пользователь №: 33 486
|
Цитата(alexf @ Oct 29 2013, 08:02) Я обычно стремлюсь решить поставленную задачу минимально необходимыми средствами. Хотя ТЗ и не было, по контексту
представляется что не требуется высокая точность а требуется усовершенствовать простой прибор. Цитата И просто сделать это все своими руками, дабы получить какой-никакой опыт самостоятельных (ну более или менее) разработок. ТС же хочет набраться опыта.
--------------------
И на камнях растут деревья!
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 30 2013, 14:21
|
Группа: Новичок
Сообщений: 6
Регистрация: 21-10-13
Пользователь №: 78 833
|
Прошу прощения за задержку ответа. (пока в командировке)
Я потому и просил литературу, что хочу разобраться сам. Ну не получается у меня просто принять от других данный и сделать как говорят сразу, а (к очень большому сожалению) только после похода через поле с молдавскими противопихотными минами что-то начинает получаться.
Все познается в сравнении. Под рукой лежит источник посильнее - 24 В , 15 A (хоть и китайский, но рабочий), он должен быть следующим, ну... когда-то... в какой-то.... перспективе. (он просто меньше года после покупки пролежал, пока не созрел).
|
|
|
|
|
|
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|
