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.

есть несколько критериев и подходов к дизайну фильтров, забейте в гугл - filter design for pwm inverter, хотя бы пары прочитанных статей будет достаточно.

я так понял, что Вы изобретаете понижающий преобразователь? посмотрите типовую схему, у Вас не хватает одной детали

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.

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

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.

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

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.



Не сказал, потому, что деталей сам не помню, а направление знаю -- уже много лет как программист samposebe кстати про почитать и спрашивал.

Слабенький это как?
15 Вольт 1 мАмпер?

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.

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.

Все правильно. Необходимо самостоятельное упражнение, дабы научиться выбирать нужный вариант и добиться минимальной разницы между расчитанными и полученными в практике значениями.

Принципиально - 3 - Buck, Boost, Inverting. Остальные - их комбинации, которых можно придумать несколько десятков.

А остальные главы по Вашей ссылке как скачать?

Мне Гугл нашел , но судя по всему оно на сайте Филипса лежит и должно быть доступно.
Поищите здесь:
http://www.nxp.com/search?q=applications+p...ord&rows=10


http://www.nxp.com/search?q=impulse+power+...ord&rows=10


Сработал метод тыка
http://www.nxp.com/documents/application_note/APPCHP3.pdf
http://www.nxp.com/documents/application_note/APPCHP4.pdf
http://www.nxp.com/documents/application_note/APPCHP5.pdf
http://www.nxp.com/documents/application_note/APPCHP6.pdf
http://www.nxp.com/documents/application_note/APPCHP7.pdf
http://www.nxp.com/documents/application_note/APPCHP8.pdf

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.

К флайбеку можно прицепить трансформатор. Без трансформатора он повышает.

Речь вроде шла о регулируемом источнике ПИТАНИЯ, а не о преобразователе коэффициента заполнения в напряжение.

А чем же вам это не источник питания, маломощный и регулируемый.
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.

Все как и обычно: то, что надо - выясняется в самом конце дискуссии.
Неужели так сложно сразу предоставить условия задачи?

Проблема импульсного преобразователя в том что если ток нагрузки слишком маленький, то регулятор переходит в режим когда напряжение перестает линейно зависеть от скважности. 0.3 A - не много. Так что можно катушку взять побольше индуктивности не боясь габаритов и цены.

А есть комбинированный вариант. 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.

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.

Вот уж точно. Ваш источник под категорию слабенького уже не подходит. Его надо делать по науке.

ТС же хочет набраться опыта.

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).

Пол дела - правильно поставить задачу. И под нее грамотное ТЗ.

Возможно много вариантов. Например:
1. изучить работу импульсного регулятора на примере переделки БП
2. простыми средствами сделать управление выходным напряжением от микроконтроллера
3. сделать наиболее эффективный БП
4. главное - минимум помех
5 ???

Естественно в каждом случае свои варианты.