Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ограничение тока для импульсного стабилизатора

Схемотехника параметрических, линейных и импульсных стабилизаторов напряжения постоянного тока

Для выполнения курсовой работы были выбраны две схемы источников вторичного электропитания с линейным и импульсным регулированием.

Импульсное регулирование реализовано на шим-генераторе SG3525 компании Моторола, а сама схема является аналогом компьютерного блока питания, только несколько упрощенным. Данная схема интересна, так как на ее основе можно построить стабилизированный источник напряжения с защитой по макс. току, от перенапряжения и автоподстройкой мощности под переменную нагрузку, с максимальной мощностью до 3-5 кВт.

Схему с линейным регулированием мне было удобно разработать самому, так как была необходимость сделать источник однополярного питания с регулировкой максимального тока и напряжения мощностью около 500 Вт (аналог ТЕС 18).

Характеристики моей схемы: Uвых = 0…60 В, Iвых = 0…5 А, защита по макс. току и блок управления обмотками трансформатора (БУОТ), который увеличивает КПД, подстраивая выходную мощность под нагрузку. БУОТ разгружает транзисторы от лишней рассеиваемой мощности и разгружает трансформатор при низкоомной нагрузке.

. Схема с импульсным регулированием

Предложенный импульсный источник постоянного напряжения, можно разбить на 3 схемы.

. Силовая часть. В этой части элементы работают с большими токами при рабочем напряжении 150 В.

. Управляющая часть. Величина питания 12 В и токи не превышают

мА. Эта схема осуществляет управление выходными силовыми транзисторами, защиту по току и выходному напряжению.

. Выпрямительная часть. Задача этой части выпрямить и сгладить напряжение, которое пойдет на нагрузку.

L и N это выводы для подключения к электросети 220 В 50 Гц. Трансформатор Т1, диодный мост Gl1 и конденсатор С7, осуществляют дежурное питание ШИМ контроллера (см. Рис. 2.). R12 и диод VD6 это вывод с выхода ИИП, после запуска схема питает сама себя и дежурное питание не используется. Это нужно для увеличения стабильности питания управляющей части.

Дросель L1, С1 и С2 это фильтр по питанию электросети. Он не пропускает помехи в схему и не дает проходить помехам из схемы в сеть. NTC это термистор, этот элемент имеет отрицательный температурный коэффициент. Он ограничивает пусковой ток ИИП, после начала работы он нагревается и его сопротивление уменьшается.

GL2 — диодный мост с макс. током 20-30 А., выпрямляет сеть 220. Далее происходит зарядка последовательно соединенных конденсаторов С3,С4, номиналы которых равны, резисторы R1,R2 шунтирующие эти конденсаторы нужны для разрядки последних после отключения схемы.

Предыдущая обвязка нужна для питания трансформатора 3.Используется схема полумост. Для этой схемы нужно двухполярное питание, для этого и используются 2 последовательно включенных конденсатора. Точка Y является землей этой схемы, относительно нее конденсатор С3 имеет потенциал 155 В, а С4 -155В.

VT1 и VT2 два силовых МОП ключа управляемых трансформатором 4, R4, R5 — разряжают затворы транзисторов и не дают превысить допустимую разность потенциалов затвор-исток в 20 В. VD1 и VD2 шунтируют транзисторы от обратной полярности тока, в момент выключения транзистора индуктивность стремится поддержать идущий ток и начинает увеличивать напряжение, для VT1 диод VD2 открывается и большая часть тока заряжает конденсатор С4. R3 и С5 выполняет туже функцию. С6 нужен для пропуска только переменной составляющей, так как трансформатор передает энергию когда ток проходящий через него изменяется, так же как и конденсатор.

Трансформатор Т2 нужен для слежения величины тока через Т3.

ИС 1- интегральная микросхема SG3525. Это генератор прямоугольных импульсов с возможностью регулировки частоты от 20 до 200 000 Гц и коэффициента заполнения (широтно-импульсная модуляция).

Читайте так же:
Параметры стабилизаторов постоянного тока

Меняя ширину импульса можно регулировать величину энергии, которая подводится на первичную обмотку трансформатора 3, тем самым подстраивается напряжение под нагрузку на вторичной обмотке. Обычно, чтобы покрыть просадку на трансформаторе, вторичную обмотку мотают на большее напряжение, так чтобы выходное напряжение составляло 75% от максимального.

Питание подводится на 13 и 15 выводы в пределах 8-35 В.

,7 выводы задают частоту осциллятора.

софт старт, плавный старт микросхемы, то есть после подачи питания коэффициент заполнения плавно увеличивается, а не рывком до максимального, так как в начальный момент напряжение на вторичной «0».

На 6 вывод ставят резистор, он нужен для более точной подстройки частоты.

Вывод 9 — выход операционного усилителя, С18 и R7 нужны, чтобы замедлить нарастание потенциала на выходе ОУ.

11, 14 выходы А и В питают GDT (Gate Drive Transformers ). В данной топологии схемы полумост, управляющий сигнал нужно прикладывать относительно истока соответствующего транзистора. Потенциалы истоков отличаются на 150 В. Для это используют развязывающий трансформатор 4.

и 2 выводы вход инвертирующий и не инвертирующий ОУ, с выхода силового трансформатора через делитель, который рассчитывают на опорный источник 5.1 В (16 вывод), заводят обратную связь так чтобы при номинальном напряжении на вторичной обмотке, на делителе было 5.1 вольта. ОУ будет увеличивать потенциал на своем выходе, пока вход 1 и 2 не уровняются.

Вывод 10 отключает микросхему при подаче активного уровня. Трансформатор тока (Т2), создавая ток через R16 создает UR16, половина которого снимается на переменный резистор P1. При превышении допустимого уровня ИС отключается.

Защита по превышению выходного напряжения реализована через стабилитрон VD7.

Для повышения КПД вторичная обмотка намотана со средней точкой, это позволяет использовать 2 диода для выпрямления. В этом случае прямо смещен один диод, а не два . Для выпрямления используют диоды шотки, так как падение на них меньше чем на обычных диодах, что так же повышает КПД. Дросель 2 и конденсаторы С9, С10 образуют выходной фильтр.

Vc выход питания для ИС, Vo выход для защиты по напряжению.

Лучшие статьи по информатике

Применение аппаратно-вычислительной платформы Arduino для программирования автомобильных компьютерных систем
Если у нас нет GPS Приемника, а мы хотим, как то ориентироваться в пространстве, то можно использовать цифровой компас, который ре .

Разработка плана реконструкции с заменой аналоговой АТС на цифровую АТС Алмаз-1
В последние годы на телефонных сетях Российской Федерации внедряются новые системы АТС и узлы коммутации, которые обеспечивают качественную и надежную связь .

Ремонт и диагностика смартфонов HTC
Смартфон (англ. smartphone — умный телефон) — мобильный телефон, дополненный функциональностью карманного персонального компьютера. Смартфоны отличаются от .

Импульсный стабилизатор с регулировкой напряжения (от 1,25 до 28В) и тока (от 0,1 до 8А) на основе микросхемы XL4016.

Назначение, технические характеристики, схема подключения.

Импульсный стабилизатор, еще его называют понижающий DC-DC преобразователь XL4016, это малогабаритный, недорогой, высокоэффективный модуль с КПД до 95% на основе которого можно достаточно просто реализовать блок питания с регулировкой напряжения от 1,25 до 28В, а также ограничением (стабилизацией) тока от 0,1 до 8А, что позволяет ему выполнять функции автоматического зарядного устройства для аккумуляторов от самых малых (пальчиковых) до автомобильных. Стоит около 4$. Купить можно здесь.

Вид и назначение выводов и регулировок импульсного стабилизатора с двух сторон:

Характеристики, заявленные на сайте продавца:

  1. Входное напряжение – 7-40 Вольт
  2. Диапазон регулировки выходного напряжения — 1.25-35 Вольт
  3. Максимальный выходной ток — 8 Ампер
  4. Диапазон регулировки тока 0,3-8 Ампер
  5. Порог выключения индикации заряда — 0.1 от установленного выходного тока (изменяется цвет светодиода на зеленый).
  6. Минимальная разница между входным и выходным напряжением — 1 Вольт
  7. КПД — до 95%
  8. Рабочая частота — 300кГц (хотя в даташит самой XL4016E1 180 кГц)
  9. Выходные пульсации напряжения, 50мВ при токе 5 Ампер, входном напряжении 24 и выходном 12 Вольт.
  10. Диапазон рабочих температур — от — 40 до + 85.
  11. Ток холостого хода — до 20мА
  12. Точность поддержания тока — ±1%
  13. Точность поддержания напряжения — ±1%
  14. Параметры проверены в диапазоне температур 25-60 градусов и изменение составило менее 5% при токе нагрузки 5 Ампер.
Читайте так же:
Потери тока в стабилизаторе

Основной элемент стабилизатора – микросхема XL4016E1:

Даташит (основные характеристики) на эту микросхему доступен в интернете. В нем указаны все характеристики микросхемы и приведены типовые схемы включения.

Также в интернете доступно несколько вариантов принципиальных схем этого импульсного стабилизатора (понижающего DC-DC преобразователя XL4016). Наиболее совпадающая с моим экземпляром выглядит так:

Обзоров, информации по эксплуатации и доработке этого импульсного стабилизатора в интернете много. В основном отзывы положительные.

Основные замечания и особенности:

  1. При токах 3-5 Ампер хорошо работает без вентилятора и дополнительных радиаторов. При больших токах желательно вентилятор или дополнительные радиаторы.
  2. Резисторы 10кОм для регулировки выходного напряжения и тока как правило выносят на лицевую панель корпуса. Если выпаять многооборотные подстроечные резисторы из платы и установить на переднюю панель корпуса обычные переменные резисторы, то сложно производить точную установку напряжения и тока. Поэтому нужно приобретать многооборотные переменные резисторы или подключать последовательно 10 кОм еще переменные резисторы по 1 кОм для плавной регулировки. Тогда для регулировок будет по 2 резистора, грубая и плавная. Проблема решается полностью.
  3. В некоторых отзывах встречаются нарекания на зависимость выходного напряжения от тока нагрузки. Здесь важно, чтобы блок питания от которого питается сам импульсный стабилизатор имел достаточную мощность. Ну и при зарядке аккумуляторов очень критичных к максимальному напряжению на них, например, Li-Ion, контролировать процесс.
  4. Нет защиты от переполюсовки входного напряжения. Если часто подключается к различным блокам питания целесообразно на входе поставить диод, например Шоттки, на 10А. Что касается выхода, то при работе переполюсовка для самого стабилизатора не опасна, у него сработает ограничение по току. Но в самой нагрузке, для которой перепутана полярность могут выйти из строя детали, если ограничение по току в стабилизаторе выставлено на большое значение. А вот например, если при отключенном питании стабилизатора будет подключен аккумулятор для зарядки и у него перепутана полярность, то на плате стабилизатора может выйти из строя диод, подключенный к 3 выводу микросхемы XL4016. Так что если заряжаете мощные аккумуляторы, то лучше поставить защитный диод и на выходе.

Ниже на видео показан пример использования этого импульсного стабилизатора в универсальном блоке питания-зарядном:

Обзор импульсного стабилизатора напряжения adp3050

Обзор импульсного стабилизатора напряжения ADP3050

В представленной статье рассмотрен импульсный стабилизатор напряжения ADP3050, с использованием инструмента Buck Regulator Design Tool. Дано описание его основных параметров и особенностей. Была разобрана схема с использованием указанного стабилизатора напряжения, с конкретными входными и выходными параметрами, также с настроенной группой дополнительных параметров, таких как пульсации по току и напряжения. После чего выполнен анализ полученных результатов представленных как графически, так и в табличной форме. Построены графики коэффициента полезного действия, с указанием возможных потерь, амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики, а также переходная характеристика. Некоторые полученные результаты были проверены с использовании формул представленных в технической документации устройства. Сделан вывод по качеству и надежности рассматриваемого компонента.

Читайте так же:
Экономичный стабилизатор напряжения с малым потреблением тока

Ключевые слова: импульсный стабилизатор напряжения, технические характеристики и особенности, выходное напряжение.

Как известно импульсный стабилизатор напряжения ­– это стабилизатор, работающий в ключевом режиме. Регулирующий элемент имеет два режима: режим отсечки (максимальное сопротивление) и режим насыщения (минимальное сопротивление). Помимо ключа, важнейшим элементов является интегратор, напряжение которого изменяется плавно[1].

ADP3050 ­– это понижающий импульсный стабилизатор с ШИМ, работающий в режиме управления током. Он включает в себя ключ с высоким рабочим током (1 А) и все необходимые логические блоки, функции управления и защиты. Данный стабилизатор имеет уникальную схему компенсации, которая позволяет применять выходные конденсаторы любого типа (танталовые, керамические, электролитические, OS-CON). В отличие от некоторых понижающих импульсных стабилизаторов рассматриваемый компонент не имеет ограничений на выбор конкретного типа выходного конденсатора или значения эквивалентного последовательного сопротивления[2].

Основные особенности ADP3050:

    Широкий диапазон входных напряжений: 3.6 В – 30 В; Варианты с регулируемым и фиксированным (3.3 В, 5В) выходным напряжением; Интегрированный силовой ключ, рабочий ток 1А; Работает с миниатюрными компонентами для поверхностного монтажа; Ограничение тока с проверкой на каждом цикле; Пиковое входное напряжение (100мс): 60 В.; 8-выводный корпус SOIC с улучшенной теплопередачей ; Может быть сконфигурирован как понижающий преобразователь, инвертер или преобразователь SEPIC.

Стабилизатор имеет специальный вход BOOST, использующийся для дополнительной регулировки насыщения затвора силового ключа, что позволяет увеличить эффективность стабилизатора. Высокая частота переключения позволяет использовать малые внешние компоненты для поверхностного монтажа. Возможность использования широкого выбора компонентов, имеющихся в продаже, обеспечивает большую гибкость конструкции. Для полностью работоспособной схемы, необходимо всего несколько внешних компонентов.

ADP3050 имеет вход, использование которого запускает режим пониженного энергопотребления, общий ток питания уменьшается до 20 мА. Внутренние функции защиты включают в себя схему защиты от перегрева, а также схему ограничения тока с проверкой на каждом цикле[2].

Рассмотрим работу данного стабилизатора, используя возможности симуляции, предоставляемые компанией производителем Analog Devices, а именно с помощью Buck Regulator Design Tool. Изначально нам необходимо задать входные параметры и желаемые выходные. Не будем рассматривать крайние случаи, а также схемы с фиксированным выходным напряжением, зададимся произвольными средними значениями рисунок 1.

Рисунок 1 – Основные параметры схемы

Задали границы входного напряжения 9 В – 30 В, выходное напряжения 7 В, выходной ток 1 А, температура при которой собственно стабилизатор работает , после чего задали режим максимальной эффективности. Далее есть возможность задать дополнительные настройки.

Подробно настройки в этой статье рассматриваться не будут. Сейчас мы рассмотрим результаты виртуального моделирования рисунок 2.

Конденсатор как стабилизатор тока

Управляемый стабилизатор тока
Кто может подсказать по схеме? Мне нужно снять нагрузочную характеристику источника питания с.

Регулируемый стабилизатор тока
Подскажите пожалуйста нужно реализовать схему при напряжении питания 5В регулируемого стабилизатора.

Импульсный стабилизатор тока источника
Подскажите, как может выглядеть схема импульсного стабилизатора тока в применении к источнику.

Линейный стабилизатор тока на MOSFET транзисторе
Всем привет. Понадобился регулируемый стабилизатор тока, порывшись в инете родил такую схему.

Параметры озвучте, это раз. Конденсатор — ни разу не стабилизатор тока. Это два. Так что тема названа криво. При включении последовательно конденсатор является сопротивлением на переменке (реактивным), поэтому применять его нужно осторожно. Допустим если нагрузка трансформаторная — есть хорошийй шанс поймать резонанс с неприятными последствиями.

Читайте так же:
Схемы стабилизаторов напряжения с ограничением тока

Если надо ограничить ток — то может и проканает, в любом случае надо знать о чем речь.
Если нужна именно стабилизация — кондер однозначно «нет».

Стабилизация бывает двух видов:
1. САР (система автоматического регулирования)
2. Стабилизатор на нелинейном элементе.

1 — относительно сложный
2 — громоздкий обычно.

Так что «мне нужна простая сложная схема» как-то не получится. Линейный элемент, такой как конденсатор, не может ничего стабилизировать в принципе, только ограничивать. Определяйтесь. Может проще конечное устройство допилить? Или оно «черный ящик» и лезть туда нельзя? Если его можно кормить постоянкой то задача упростится. А из вашего описания (резистивная нагрузка) — выходит что можно.

Видится решение с регулируемым ИИП.

ток ограничиваем максимальный, если быть точным требуется ограничить мощность на активную нагрузку, сохранение синусоиды на нагрузке обязательно. Потому никакие полупериодные регуляторы и ограничители не подойдут.

Только пожалуйста не говорите мне что придется обратится к лампам накаливания.

Следует ли понимать, что нагрузка будет не такая, как выше описано? Ведь там было от 1,5 до 6 А, иначе говоря, 5 А никак не получится в начале работы.
Темнишь с заданием, а ждешь помощи.

Если весь вопрос в расчете екмости конденсатора для заданного комплексного сопротивления, то вот формулы, можешь считать:

220 / I = Z (комплексное сопротивление)
Z = SQRT( R^2 + Xc^2)
Xc = 1 / (314*C)
Все величины в вольтах, амперах, омах и фарадах.

А вообще, для бОльшего тока нужно ставить бОльшие емкости, что сразу резко ограничивает стабилизирующий эффект, и так не слишком большой.

Следует ли понимать, что нагрузка будет не такая, как выше описано? Ведь там было от 1,5 до 6 А, иначе говоря, 5 А никак не получится в начале работы.
Темнишь с заданием, а ждешь помощи.

Если весь вопрос в расчете екмости конденсатора для заданного комплексного сопротивления, то вот формулы, можешь считать:

220 / I = Z (комплексное сопротивление)
Z = SQRT( R^2 + Xc^2)
Xc = 1 / (314*C)
Все величины в вольтах, амперах, омах и фарадах.

А вообще, для бОльшего тока нужно ставить бОльшие емкости, что сразу резко ограничивает стабилизирующий эффект, и так не слишком большой.

А так вот где собака зарыта. Напоминаю.
Изменения:
Параметры установки будут доведены до 5А на старте.
Требуется:
зафиксировать ток потребления на 5А независимо от сопротивления нагрузки.

Подразумевается что при включении установки, стартовый ток установится на 5А, но.
Со временем без ограничителя тока(мощности) ток поднимется. ну очень сильно.
То есть по сути требуется ограничение мощности на нагрузке независимо от затребованного.

Если при питании 220 В стартовый ток 1.5 А, то для стабилизации на уровне 5 А нужно будет напряжение минимум 733 В (это если все обстоит именно так как написано, и нагрузка чисто активная). Вопрос с питанием уже решен?

Если при питании 220 В стартовый ток 1.5 А, то для стабилизации на уровне 5 А нужно будет напряжение минимум 733 В (это если все обстоит именно так как написано, и нагрузка чисто активная). Вопрос с питанием уже решен?

Так все таки ограничение мощности или стабилизация тока? Это сильно разные вещи

Да, согласен, сильно извиняюсь за неверную постановку вопроса.
требуется именно ограничить максимальную потребляемую мощность ограничением тока на уровне 5А.

drvtos уже представил простые формулы расчета реактивного(емкостного) сопротивления но, млин, 103 мкф надо при 300В сухого конденсатора. Где такие взять?

Читайте так же:
Стабилизатор тока для зарядки автомобильного аккумулятора своими руками

Я не спец по силовой электронике, но могу предположить, что твой опыт с нагревом электролитов — не очень удачный. По-моему, там нужно не просто воткнуть встречно, а еще зашунтировать резисторами (достаточно высокоомными по сравнению с реактивным сопротивлением самого кондера). Дело в том, что последовательное включение распределяет напряжения в зависимости от утечек. И может быть такое, что на один (лучший) электролит придется больше половины напряжения.
Во всяком случае, так делают при последовательном соединении диодов — параллелят из резюками.

К чему я это: не факт, что электролиты НИЗЗЯ. «Вы просто не умеете их готовить» 🙂 Я тоже. Но поискать инфу можно. И электролиты сейчас есть очень интересные.
Это раз.
А во-вторых, поставить батарею сухих кондеров — что особенного? Или тебе, мало того, что из говна стабилизатор нужно, так еще и малогабаритный?
А в третьих, откуда строго 300 В? Ты же только часть напруги рассеиваешь, притом меньше половины (ЕМНИП). Ну, запас, оно да, но можно и вы*бнуться на пределе. Смотря, что за установка, насколько все ответственно.

Я не спец по силовой электронике, но могу предположить, что твой опыт с нагревом электролитов — не очень удачный. По-моему, там нужно не просто воткнуть встречно, а еще зашунтировать резисторами (достаточно высокоомными по сравнению с реактивным сопротивлением самого кондера). Дело в том, что последовательное включение распределяет напряжения в зависимости от утечек. И может быть такое, что на один (лучший) электролит придется больше половины напряжения.
Во всяком случае, так делают при последовательном соединении диодов — параллелят из резюками.

К чему я это: не факт, что электролиты НИЗЗЯ. «Вы просто не умеете их готовить» 🙂 Я тоже. Но поискать инфу можно. И электролиты сейчас есть очень интересные.
Это раз.
А во-вторых, поставить батарею сухих кондеров — что особенного? Или тебе, мало того, что из говна стабилизатор нужно, так еще и малогабаритный?
А в третьих, откуда строго 300 В? Ты же только часть напруги рассеиваешь, притом меньше половины (ЕМНИП). Ну, запас, оно да, но можно и вы*бнуться на пределе. Смотря, что за установка, насколько все ответственно.

Про раз, возможно.
про два, про енто и речь ставится будет батарея сухих кондеров с подходящей фарадностью а возможно и несколько комплектов на разную мощность ограничения, просто желательно по одному на шаг, чтобы не городить. и кста мы уже определились что ента кня не стабилизатор а ограничитель.
про три, очень дельная мысль, сам не догнал, посчитаем.

Помощь в написании контрольных, курсовых и дипломных работ здесь.

Регулируемый стабилизатор-приставка с ограничением тока
Тема лабораторных источников питания настолько обширна, что я быстро отказался от идеи сообразить.

Посоветуйте схему линейного стабилизатор тока подешевле.
Тут решил себе домой поставить освещение на диодах, прикупил диодов с CRI 95+, посмотрел на их.

Стабилизатор тока для небольшой светодиодной RGB ленты
Привет, Хочу поиграться со светодиодной RGB лентой, выбор пал на такую — 12 Lm/LED 30шт на метр.

Стабилизатор тока
Уважаемые гуру) у меня к вам такая просьба: мне нуно написать курсовую, но я не знаю как к ней.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию