На чем собрать источник тока 50В, 5A, DC/DC, точный, стоимость неважна - т.к. единичный экземпляр Опции

[Filov]

Здравствуйте!

Моя задача - обеспечить питание магнитной системы прибора 0-50В, 0-5А. В качестве предисточника для моего DC/DC хочу использовать AD/DC 50B - 7A например от MW - там защиты от к.з. и перегрева есть (или необходим AC/DC с другими параметрами?).

Выходной ток(напряжение) хочу регулировать с помощью микроконтроллера (например ATmega168). В смысле он упраляет ЦАП, PWM - контроллером и проч.....

Регулировать хочу с максимальной точностью - например задавать напряжение с точностью 1мВ-500мкВ (может можно точнее???).

Нагрузка постоянная - электромагнит.

И чтобы можно было менять напряжение на нагрузке линейно со скоростью 1В/с. Например от 30 до 31 В за секунду. Или весь диапазон за минуту (в принципе можно и за 10).

Сообственно все. Я так понимаю необходимо делать импульсный источник.

Должен состоять из МК, точного АЦП, ЦАП, PWM контроллера, драйверов моста MOSFET, самих MOSFET транзисторов, фильтров, бесконтактных датчиков тока и напряжения....

Вообщем как то много для меня....

Может можно реализовать это как-то проще или есть микросхемы, включающие несколько компонентов в комплексе...

Подскажите, пожалуйста, как быть.

Сообщение отредактировал Filov - Feb 18 2008, 12:33

[Валентиныч]

Соглашусь с tntsasha и Tanya. И добавлю.: истина по середине.
Для обеспечения пристойного КПД (что не главное, главное - стабильный температурный режим, который ухудшается с уменьшением КПД) следует применить любой ШИМ источник напряжения. А для обеспечения минимума пульсаций - параметрический (линейный) регулятор, как вторая ступень.
На выходе ШИМ - напряжение ~ на 5-7 вольт больше, чем нужно на выходе устройства в целом. Эти 5-7 вольт нужны для обеспечения комфортной работы линейника.
В первом плече - MOFSET, управляемый камнем (168 Мега - явный перебор, вполне хватит и 8-ки), с частотой преобразования 20-100 кГц (как пойдет), затем хороший LC фильтр, и с него уже на параметрику. Контроль тока - шунтом в цепи электромагнита.
Алгоритм примерно такой:
1) Задаем ток в цепи магнита (наборной панелью, кнопиками с ЖК-дисплеем, не важно...).
2) В зависимости от требуемого тока выставляем ШИМ (вполне хватит 8-10-разрядного, стандартного ШИМа на любом таймере любой Меги, главное, обеспечить на выходе ШИМа напругу не 5-7 вольт больше, чем требуется на выходе) и опорное в управляющей цепи параметрики (здесь потребуется ЦАП, не менее, чем 12 разрядов, какой, с ходу не подскажу, не спец, но для разрешения порядка 10-50 мВ, при 50 вольтовом диапазоне выходных напряжений не менее того).
3) Штатным АЦП Меги измеряем напругу на токовом шунте (не исключено, что потребуется усилиться, при этом использовать внутренний операционник-компаратор камня не рекомендую). По его данным корректируем параметры ШИМ и опорного ЦАП, придерживаясь требуемой разницы напряжений на выходе первой и второй ступени источника.
4) При необходимости, включаем собственные мозги и пишем ветку кода, управляющую скоростью нарастания/снижения напряжения в рабочей цепи.

Задача не тривиальная, но вполне решаемая. На таком принципе лет 10 назад делал лабораторный ИП с очень низкими пульсациями на выходе. Правда, там задача стояла немного другая - требовалось задавать на выходе и напряжение, и ток. В диапазоне 0-3 А (дискрет 10 мА) и 0-30 В (дискрет 10 мВ).
Значения ШИМ и ЦАП прошивались в РФ-ку, но это значения не имеет.
Пульсации на выходе были менее 100 мкВ, и 100 мкА. И это не предел...

[Filov]

В первом плече - MOFSET, управляемый камнем (168 Мега - явный перебор, вполне хватит и 8-ки), с частотой преобразования 20-100 кГц (как пойдет), затем хороший LC фильтр, и с него уже на параметрику.

В принципе atmega в FastPWM может выдать и тактовой частоте 12MHz может выдать ШИМ c частотой 12000/256=50kHz при использовании восьмибитного таймера-счетчика. Этого насколько я понимаю должно быть достаточно.

2) главное... опорное в управляющей цепи параметрики (здесь потребуется ЦАП, не менее, чем 12 разрядов, какой, с ходу не подскажу, не спец, но для разрешения порядка 10-50 мВ, при 50 вольтовом диапазоне выходных напряжений не менее того).

Т.е. фактически усиление мощности напрмер на биполярном каскаде с ЦАП?

3) Штатным АЦП Меги измеряем напругу на токовом шунте (не исключено, что потребуется усилиться, при этом использовать внутренний операционник-компаратор камня не рекомендую). По его данным корректируем параметры ШИМ и опорного ЦАП, придерживаясь требуемой разницы напряжений на выходе первой и второй ступени источника.

Думаю стоит поставить внешний АЦП - внутренний мне кажется точнее 8 бит с трудом...

4) При необходимости, включаем собственные мозги и пишем ветку кода, управляющую скоростью нарастания/снижения напряжения в рабочей цепи.

Я думаю можно подсмотреть у кого-то. Главное из кучи всего выбрать то что нужно. А самое главное не изобретать велосипед - тем более с таким уровнем подготовки как у меня

Задача не тривиальная, но вполне решаемая. На таком принципе лет 10 назад делал лабораторный ИП с очень низкими пульсациями на выходе. Правда, там задача стояла немного другая - требовалось задавать на выходе и напряжение, и ток. В диапазоне 0-3 А (дискрет 10 мА) и 0-30 В (дискрет 10 мВ).
Значения ШИМ и ЦАП прошивались в РФ-ку, но это значения не имеет.
Пульсации на выходе были менее 100 мкВ, и 100 мкА. И это не предел...

Буду надеяться....

На мой взгляд, неправильная у Вас идеология - централизованное управление...

Иначе похоже никак. Те алгоритмы, которые требуются, можно реализовать только на PC. А от конечных модулей - систем управления механикой, источниками питания, системами сбора данных требуется выполнять лишь простейшие действия. Иначе очень сложно.

Лучше (я так думаю) - аналоговое управление, которое легче и быстрее настроить. А задатчик цифровой - Ваш 20-разрядный ЦАП. И продуманные защиты от сбоев программы и проч.

Т.е. фактически ЦАП управляет не полумостом или мостом а каскадом биполярников?

Почему у них шим? Нравится им... А можно сделать и трех-четырех каскадную, если трансформатор с отводами... Можно и ШИМ, следящий за напряжением на проходном транзисторе (ах). Можно и тиристорный выпрямитель... Что хотите...

Вот... Сложно выбрать и понять суть.

Для контороля поставьте стрелочный прибор в точку рассогласования тока... Не шучу...

Не понял - что за точка рассогласования тока?

Судя по тем фразам, которые Вы пишите про управление...
Вот такой совет...
Соберите сначала ту часть, которая стабилизирует напряжение...
Возьмите хороший стрелочный (на худой конец - цифровой) амперметр и, глядя на стрелочку, покрутите ручками подстройку (задатчик напряжения - fine) - поработайте системой управления - прочувствуйте все это спинным мозгом - почти все вопросы отпадут...
Может и ethernet расхочется.... сам собой.

Т.е. собрать линейную часть на биполярниках и поуправлять ей например потенциометриком?

Может и ethernet расхочется.... сам собой.

Сложно сказать - надо попробовать как Вы советуете...

[Валентиныч]

В принципе atmega в FastPWM может выдать и тактовой частоте 12MHz может выдать ШИМ c частотой 12000/256=50kHz при использовании восьмибитного таймера-счетчика. Этого насколько я понимаю должно быть достаточно.

Более чем... Ведь задача первого звена лишь одна - обеспечить минимально-необходимое напряжение на входе параметрики. И исключить лишние потери (электрические и тепловые, которые в данном случае не превысят 25 Вт).

Т.е. фактически усиление мощности напрмер на биполярном каскаде с ЦАП?

Да, примерно так. Посмотрите, как работает параметрический стабилизатор напряжения. Хотя бы у тех же Титце-Шенка, или у Хоровица. В тривиальном случае это обычный эмиттерный повторитель, на базу которого подается опорное напряжение + 0,7 В падения на переходе база-эмиттер. Это для кремния. Для германия будет почти в 3 раза меньше. Но на коллекторе, при этом, все равно нужно вольт на 5 больше опорного.

Думаю стоит поставить внешний АЦП - внутренний мне кажется точнее 8 бит с трудом...

Пожалуй. Хотя, у камушков серии 430 аппаратные 12-разрядные ЦАП/АЦП молотят довольно стабильно.

Я думаю можно подсмотреть у кого-то.

А вот это вряд ли... Вам ведь задачу "в одном флаконе" решить нужно, а это однозначно свой код писать придется. Попытки компиляции таких вещей, как правило, заканчиваются отрицательно. Если компилировать не из собственных наработок, конечно.
Кстати, подобный подход (с микропроцессором) позволит довольно легко организовать управлением девайса по любому из имеющихся аппаратных интерфейсов (УАРТ, УСАРТ, и т.д.). Правда, это не совсем интернет...