Pwm в напряжение: Как из шима получить постоянное напряжение. » Хабстаб

Как из шима получить постоянное напряжение. » Хабстаб

Как получить из шима постоянное напряжение, знает каждый начинающий электронщик. Всё просто, надо пропустить шим через фильтр низких частот(в простейшем случае RC цепочка) и на выходе фильтра получим постоянное напряжение, не так ли?

На самом деле, как мне кажется всё гораздо интереснее, при попытке получить из шима постоянное напряжение появляются следующие вопросы:

Как подобрать номиналы элементов фильтра?

Сгладиться ли шим полностью или останутся пульсации?

И как вообще это работает, ведь конденсатор заряжается и разряжается через один и тот же резистор и по идее если коэффециент заполнения будет меньше половины, напряжение на конденсаторе вообще будет равно нулю. Например, у нас коэффециент заполнения равен 30%, тогда 30% периода конденсатор будет заряжаться, а 70% разряжаться, через тот же резистор и в итоге на нём ничего не останется, по крайне мере можно так подумать.

Давайте проверим это на практике, для этого соберём схему, изображённую ниже и подключимся щупами осциллографа в точки 1 и 2, надо отметить что период шима на порядок больше постоянной времени данной цепочки.

На осциллограмме видно, что действительно так и происходит, как быстро конденсатор зарядился также быстро и разрядился. Как же вообще получают постоянное напряжение из шима?

Единственная идея, которая напрашивается — это изменить номиналы RC фильтра, давайте на порядок увеличим значение резистора, тем самым увеличив постоянную RC цепи(теперь она будет равна периоду шима) или уменьшив частоту среза фильтра.

Ух ты, что-то начинает проясняться, у нас появилась постоянная составляющая. То есть в наши рассуждения закралась ошибка и заключается она в том, что конденсатор заряжается от 0 до 63% за время равное R*C(T), а разряжается он от 63% до 5% за время больше чем 2T , ниже графики, поясняющие это.

На графиках видно, что скорость зарядки и разрядки конденсатора не постоянна и зависит от заряда конденсатора, это свойство и позволяет получать из шима постоянное напряжение.

Теперь, когда мы нашли ошибку в наших размышлениях давайте, проанализируем что происходило, в первом эксперименте. Известно, что полная зарядка или разрядка конденсатора происходит за время равное 5T, а зарядка до 95% и разрядка до 5% примерно за 3T. Так как постоянная времени RC цепочки(которую мы использовали как ФНЧ) была мала, то за один период шима конденсатор успевал, почти полностью зарядиться и разрядиться.

После того как мы увеличили постоянную времени цепочки, скорость его зарядки и разрядки стала разной. Например, конденсатор успел разрядиться до 63% за время х, чтобы полностью разрядиться ему надо время превышающее . Чтобы понять это можно посмотреть на графики выше.

Итак вывод, постоянная времени RC цепочки должна быть равна или больше периода шима, тогда за один период не будет происходить полный заряд-разряд конденсатора. Если же ещё на порядок увеличить постоянную времени RC цепочки, то увеличится время переходного процесса и уменьшаться пульсации. Время переходного процесса — это промежуток времени, за которое напряжение на конденсаторе изменится от 0 до некоторой постоянной величины. Данный вывод приведен для общего понимания.

Теперь примерно, понимая как вообще получают из шима постоянное напряжение, давайте перейдём к реальной задаче.
Необходимо на одном из входов ОУ формировать опорное напряжение с помощью шима и ФНЧ, логическая единица у шима составляет 3 вольта, частота шима 10KHz, допустимый уровень пульсаций 30 милливольт. Считаем, что входы ОУ ток не потребляют, в качестве ФНЧ возьмём фильтр первого порядка, реализованный на RC цепочке.

Самый простой путь — это взять RC цепочку, у которой Т на два порядка больше величины шима и посмотреть какие будут пульсаций и дальше подбирать номиналы фильтра, но это есть не что иное, как метод научного тыка, а хотелось бы всё по-честному рассчитать.

Итак для расчёта по-честному, давайте посчитаем во сколько раз надо ослабить сигнал, 3000/30 = 100 и переведём в децибелы, получается -40дб.

Известно, что крутизна спада у фильтра первого порядка составляет 20дб/декаду и ослабление сигнала на 40дб, соответствует увеличению частоты на две декады. (20дб/декаду — уменьшение амплитуды в 10 раз(20дб), при увеличении частоты в 10 раз(декада).

Зная, что частота среза фильтра должна быть на две декады(в 100 раз) меньше частоты шимы, можно её рассчитать 10KHz/100 = 100Hz.

Номиналы фильтра можно подобрать пользуясь известной формулой.

Сопротивление возьмем равным 16K, а конденсатор 100nF.
Давайте проверим, что получится на практике, соберём схему, изображённую ниже и подключимся к точкам один и два.

И нарисуем ЛAЧХ нашей схемы.

У данного генератора импульсная система питания, которая сильно шумит, это можно видеть во втором канале, но если присмотреться, то видно, что амплитуда пульсаций на осциллограмме примерно 40 милливольт, то есть немного отличается от расчётной, но это нормально так, как шим содержит высшие гармоники, которые вносят свой вклад и спад не везде равен 20дб/декаду, это видно на ЛАЧХ. Несмотря на
некоторые допущения, мне этот расчёт показался очень простым и понятным, ведь мы с помощью простых логических размышлений и школьных формул, решили такую интересную задачу. При решении данной задачи важно понять именно физический смысл, что мы по сути на АЧХ абстрактного фильтра находим точку, которая соответствует нужному подавлению сигнала, вторая координата точки — это частота, она должна быть равна частоте шима. Таким образом мы находим одну из точек АЧХ фильтра, пользуясь этой точкой находим частоту среза, а зная её мы находим номиналы фильтра, вот и всё.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Аналоговая и цифровая

Принцип ШИМ – широтно-импульсная модуляция заключается в изменении ширины импульса при постоянстве частоты следования импульса. Амплитуда импульсов при этом неизменна.

Широтно-импульсное регулирование находит применение там, где требуется регулировать подаваемую к нагрузке мощность. Например, в схемах управления электродвигателями постоянного тока, в импульсных преобразователях, для регулирования яркости светодиодных светильников, экранов ЖК-мониторов, дисплеев в смартфонах и планшетах и т.п.

Большинство вторичных источников питания электронных устройств в настоящее время строятся на основе импульсных преобразователей, применяется широтно-импульсная модуляция и в усилителях низкой (звуковой) частоты класса D, сварочных аппаратах, устройствах зарядки автомобильных аккумуляторов, инверторах и пр. ШИМ позволяет повысить коэффициент полезного действия (КПД) вторичных источников питания в сравнении с низким КПД аналоговых устройств.

Широтно-импульсная модуляция бывает аналоговой и цифровой.

Аналоговая широтно-импульсная модуляция

Как уже упоминалось выше, частота сигнала и его амплитуда при ШИМ всегда постоянны. Один из важнейших параметров сигнала ШИМ – это коэффициент заполнения, равный отношению длительности импульса t к периоду импульса T. D = t/T. Так, если имеем сигнал ШИМ с длительностью импульса 300 мкс и периодом импульса 1000 мкс, коэффициент заполнения составит 300/1000 = 0,3. Коэффициент заполнения также выражается в процентах, для чего коэффициент заполнения умножается на 100%. По примеру выше процентный коэффициент заполнения составляет 0,3 х 100% = 30%.

Скважность импульса – это отношение периода импульсов к их длительности, т.е. величина, обратная коэффициенту заполнения. S = T/t.

Частота сигнала определяется как величина, обратная периоду импульса, и представляет собой количество полных импульсов за 1 секунду. Для примера выше при периоде 1000 мкс = 0,001 с, частота составляет F = 1/0,001 – 1000 (Гц).

Смысл ШИМ заключается в регулировании среднего значения напряжения путем изменения коэффициента заполнения. Среднее значение напряжения равно произведению коэффициента заполнения и амплитуды напряжения. Так, при коэффициенте заполнения 0,3 и амплитуде напряжения 12 В среднее значение напряжения составит 0,3 х 12 = 3,6 (В). При изменении коэффициента заполнения в теоретически возможных пределах от 0% до 100% напряжение будет изменяться от 0 до 12 В, т.е. Широтно-импульсная модуляция позволяет регулировать напряжение в пределах от 0 до амплитуды сигнала. Что и используется для регулирования скорости вращения электродвигателя постоянного тока или яркости свечения светильника.

Сигнал ШИМ формируется микроконтроллером или аналоговой схемой. Этот сигнал обычно управляет мощной нагрузкой, подключаемой к источнику питания через ключевую схему на биполярном или полевом транзисторе. В ключевом режиме полупроводниковый прибор либо разомкнут, либо замкнут, промежуточное состояние исключается. В обоих случаях на ключе рассеивается ничтожная тепловая мощность. Поскольку эта мощность равна произведению тока через ключ на падение напряжения на нем, а в первом случае к нулю близок ток через ключ, а во втором напряжение.

В переходных состояниях на ключе присутствует значительное напряжение с прохождением значительного тока, т.е. значительна и рассеиваемая тепловая мощность. Поэтому в качестве ключа необходимо применение малоинерционных полупроводниковых приборов с быстрым временем переключения, порядка десятков наносекунд.

Если ключевая схема управляет светодиодом, то при малой частоте сигнала светодиод будет мигать в такт с изменением напряжения сигнала ШИМ. При частоте сигнала выше 50 Гц мигания сливаются вследствие инерции человеческого зрения. Общая яркость свечения светодиода начинает зависеть от коэффициента заполнения – чем ниже коэффициент заполнения, тем слабее светится светодиод.

При управлении посредством ШИМ скорости вращения двигателя постоянного тока частота ШИМ должна быть очень высокой, и лежать за пределами слышимых звуковых частот, т.е. превышать 15-20 кГц, в противном случае двигатель будет «звучать», издавая раздражающий слух писк с частотой ШИМ. От частоты зависит и стабильность работы двигателя. Низкочастотный сигнал ШИМ с невысоким коэффициентом заполнения приведет к нестабильной работе двигателя и даже возможной его остановке.

Тем самым, при управлении двигателем желательно повышать частоту сигнала ШИМ, но и здесь существует предел, определяемый инерционными свойствами полупроводникового ключа. Если ключ будет переключаться с запаздываниями, схема управления начнет работать с ошибками. Чтобы избежать потерь энергии и добиться высокого коэффициента полезного действия импульсного преобразователя, полупроводниковый ключ должен обладать высоким быстродействием и низким сопротивлением проводимости.

Сигнал с выхода ШИМ можно также усреднять посредством простейшего фильтра низких частот. Иногда можно обойтись и без этого, поскольку электродвигатель обладает определенной электрической индуктивностью и механической инерцией. Сглаживание сигналов ШИМ происходит естественным путем в том случае, когда частота ШИМ превосходит время реакции регулируемого устройства.

Реализовать ШИМ можно посредством компаратора с двумя входами, на один из которых подается периодический пилообразный или треугольный сигнал от вспомогательного генератора, а на другой модулирующий сигнал управления. Длительность положительной части импульса ШИМ определяется временем, в течение которого уровень управляющего сигнала, подаваемого на один вход компаратора, превышает уровень сигнала вспомогательного генератора, подаваемого на другой вход компаратора.

При напряжении вспомогательного генератора выше напряжения управляющего сигнала на выходе компаратора будет отрицательная часть импульса.

Коэффициент заполнения периодических прямоугольных сигналов на выходе компаратора, а тем самым и среднее напряжение регулятора, зависит от уровня модулирующего сигнала, а частота определяется частотой сигнала вспомогательного генератора.

Цифровая широтно-импульсная модуляция

Существует разновидность ШИМ, называемая цифровой ШИМ. В этом случае период сигнала заполняется прямоугольными подымпульсами, и регулируется уже количество подымпульсов в периоде, что и определяет среднюю величину сигнала за период.

В цифровой ШИМ заполняющие период подымпульсы (или «единички») могут стоять в любом месте периода. Среднее значение напряжения за период определяется только их количеством, при этом подымпульсы могут следовать один за другим и сливаться. Отдельно стоящие подымпульсы приводят к ужесточению режима работы ключа.

В качестве источника сигнала цифровой ШИМ можно использовать COM-порт компьютера с 10-битовым сигналом на выходе. С учетом 8 информационных битов и 2 битов старт/стоп, в сигнале COM-порта присутствует от 1 до 9 «единичек», что позволяет регулировать напряжение в пределах 10-90% напряжения питания с шагом в 10%.

Похожие темы:

Управление LM317T от ШИМ сигнала

Регулируемый интегральный стабилизатор напряжения LM317 компании National Semiconductor является очень популярной микросхемой, применяемой в источниках питания. LM317T позволяет изменять выходное напряжения в диапазоне от 1.25 до 37В при максимальном токе нагрузки до 1.5A. Регулировка выходного напряжения осуществляется на входе Vadj, для этого обычно применяют делитель напряжения, а для точной подстройки можно использовать потенциометр вместо постоянного резистора. См. онлайн калькулятор LM317/LM350/LM338

Однако, с развитием цифровой техники, иногда встает задача управления выходным напряжением преобразователя от микроконтроллера, либо любого другого цифрового устройства с ШИМ выходом. Представленная ниже схема позволяет заменить потенциометр или постоянные резисторы аналоговым напряжением после ШИМ сигнала. Т.о. можно осуществить real-time мониторинг выходного напряжения и точную его подстройку.

Используя операционный усилитель и простейший ФНЧ фильтр на RC-цепочке можно преобразовать ШИМ-сигнал в необходимый регулятору уровень постоянного напряжения на входе Vadj. После ФНЧ, ШИМ сигнал амплитудой 5В преобразуется в аналоговый сигнал 0-5В, а затем при помощи ОУ преобразуется до требуемого уровня. В качестве примера разберем ситуацию, когда ОУ умножает сигнал на 2. В таком случае на вывод Vadj преобразователя LM317 поступает напряжение от 0 до 10 Вольт. Следуя формуле Vout=Vadj+1.25В из даташита, получим размах выходного напряжения в диапазоне от 1.25 до 11.25 Вольт. Можно изменять коэффициент усиления ОУ при помощи резисторов R2 и R4, например при управлении от микроконтроллеров с 3.3В выходами.

В качестве ОУ можно применить известную м/с LM741, или любую другую, с подстройкой напряжения смещения входа. Номиналы RC-фильтра рассчитываются в зависимости от частоты ШИМ. В данной схеме частота ШИМ составляла 1 кГц.

Теги:

noauthor
Опубликована: 22.03.2013

0

Вознаградить

Я собрал
0

1

x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография

0

Оценить
Сбросить

Средний балл статьи: 5
Проголосовало: 1 чел.

1-3 кГц 0-10V сигнал PWM напряжения конвертер модуль цифровой аналоговый Совет промышленного назначения

Особенности:
ШИМ преобразует цифровой сигнал в аналоговый сигнал (0 до 10V).
Вход цифровой сигнал может быть 5V или 24V уровень 0-100% PWM сигнала.
Аналоговый выходной сигнал может быть напряжение 0-10v или 0-5В.
Может быть использован для панели промышленного управления PLC или другой сигнал переключения интерфейса.
Этот модуль провод легко и удобно использовать.

Спецификация:
Состояние: 100% новый и высокое качество
Текущий: Макс. 12mA
Входное напряжение питания: 12-30В
Размер: Около. 5 x 4.5 см / 1.97 x 1.77 дюймов
Вес: 20g
Количество: 1шт
С помощью метода:
Диапазон входной частоты сигнала PWM: 1-3 КГЦ
PWM сигнал входной диапазон уровня:
4.5V 10V пика до пика уровень, перемычки, вставляются в 5V. Этот тип сигнала главным образом для обычных промышленных управления карты (такие как MACh4 Совет), для 5V интерфейс процессора.
12-24V пика до пика уровня, перемычки, вставляются в 24В. Этот тип сигнала главным образом для обычного интерфейса PLC

Объяснение вывода аналогового напряжения 0-10V:
Когда сигнал входной порт не подключен, порт вывода дает 0В. Первый раз, когда мы питания на этот модуль, мы лучше калибровки он: найти 50% долга соотношение сигнала, подключения к DIN, DIN +, амплитуда матчи соответствующей перемычки. При частоте 1 кГц ~ 3 кГц, используйте несколько метров для тестирования AO, GND. Метр должны быть показаны около 5.4V. Мы регулируем потенциометром на модуле конвертер сделать мульти метр показывает около 5.4V. После того, как это делается, мы имеем калиброванные и соответствием импульсный сигнал с этим модулем конвертер.; Модуль имеет определение 0.1В. Вывод текущего 10мА. Если коэффициент долг в противоположном напряжения, мы можем выбрать закрепление вывода PWM низкий шаг / активный MACh4 программного обеспечения.

Пакет включен:
1 сигнал x PWM преобразователь напряжения

Примечание:
После включения питания когда нет входного сигнала, на выходе получается 0В. Существует выход только тогда, когда есть вход.

Тип товара: Электронные модули

Широтно импульсная модуляция сигналов (ШИМ)

Широтно-импульсная модуляция сигналов (сокращенно ШИМ) — процесс представления сигнала в виде череды импульсов с постоянной частотой и управления уровнем этого сигнала путём изменения скважности данных импульсов. В английском варианте ШИМ имеет название pulse-width modulation (PWM)

Определение звучит сложно, но на самом деле все очень просто. Достаточно понять, что такое скважность и среднее результирующее напряжение. Самый простой способ разобраться в понятии скважности и представить, что такое ШИМ, — это рассмотреть участок цепи, который находится под постоянным напряжением Uп, в результате чего в цепи течет постоянный ток Iп. Временная диаграмма такой ситуации представлена на рисунке 1.

Рисунок 1

Из диаграммы видно, что напряжение остается постоянным во времени. Теперь представьте, что это постоянное напряжение Uп мы начинаем равномерно включать-выключать с высокой частотой, например 2000 раз в секунду. В результате получим набор импульсов рисунок 2.

Рисунок 2

Оказывается, что в этом случае набор импульсов воспринимается потребителем тока (каким либо устройством) как постоянное напряжение, но с другим (результирующим) уровнем напряжения Uрез. Это справедливо только при достаточно большой частоте импульсов.  Чтобы оценить, как это результирующее напряжение отличается от постоянного, необходимо сравнить количество заряженных частиц, протекающих по проводнику за период импульсного колебания (время импульса + время паузы), с количеством заряда протекающего при постоянном напряжении за то же время.

После математических вычислений получим формулу: Uрез = (Uи·tи) / T ,
где — напряжение импульса; — время длительности импульса; Т — период одного импульсного колебания (сумма времени импульса и времени паузы).

Таким образом, для случая, изображенного на рис. 2, когда продолжительность импульса равна времени паузы между импульсами (то есть Т=2·tи) , результирующее напряжение получится: Uрез = (Uи·tи)/2·tи = 0,5 Uи. Результирующее напряжение получилось в два раза меньше напряжения импульса. При этом важно отметить, что в теории выделяются такие коэффициенты, как скважность — S = T / tи и обратный ему коэффициент заполнения — D = tи / T . Он, как правило, выражается в процентах.

Фактически коэффициент заполнения показывает, на сколько процентов импульс заполняет весь период колебания Т. Если коэффициент заполнения D равен 1 (100%), то время импульса целиком заполняет период и фактически это постоянное напряжение. Если уменьшить коэффициент заполнения D, например, до 0,25 (25%), то длительность импульса будет всего 25% от всего периода, а результирующее напряжение будет уже в 4 раза меньше, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3

Из всего сказанного следует и более наглядное понимание термина «Широтно-импульсная модуляция». Получается, что уровень сигнала (величина уровня напряжения) регулируется широтой импульса, т.е. сигнал модулируется посредством череды импульсов разной ширины.

Как видите, с помощью такой модуляции можно получать напряжения разных уровней. Причем в отличие от банального пропускания тока через резистор с целью уменьшения напряжения метод ШИМ гораздо экономичнее. Если регулировать напряжение резистором, то на нем выделяется тепло и часть электрической энергии теряется. При ШИМ энергии теряется существенно меньше, поэтому данная модуляция активно используется в различных регуляторах напряжения и блоках питания. Принципы импульсной модуляции используются для решения многих других задач.

Сгенерировать собственную ШИМ, а так ж собрать различные интересные схемы с применением устройств управляемых ШИМ, вы сможете в наборах первого уровня Эвольвектор.

Программное обеспечение регулятора напряжения с ШИМ-управлением

Please use this identifier to cite or link to this item:
https://elib.belstu.by/handle/123456789/31857

Title:Программное обеспечение регулятора напряжения с ШИМ-управлением
Authors:Беляев, Валерий Павлович
Лабушев, Александр Александрович
Keywords:ШИМ-управление
электроприводы переменного тока
регулируемые электроприводы переменного тока
асинхронные двигатели
полупроводниковые регуляторы
ШИМ-напряжение
программное обеспечение
регуляторы напряжения
Issue Date:2019
Publisher:БГТУ
Citation:Беляев, В. П. Программное обеспечение регулятора напряжения с ШИМ-управлением / В. П. Беляев, А. А. Лабушев // Труды БГТУ. Сер. 4, Принт- и медиатехнологии. — Минск : БГТУ, 2019. — № 2 (225). — С. 11-19.
Abstract:Статья посвящена разработке программного обеспечения функционирования полупроводникового регулятора напряжения, реализующего ШИМ-управление напряжением переменного тока на статорных обмотках асинхронного короткозамкнутого электродвигателя. Широтно-импульсное регулирование напряжением осуществляется запатентованным способом. Способ позволяет уничтожить некоторые высшие гармонические составляющие в питающем двигатель напряжении, что создает условия получения качественных пусковых, регулировочных и тормозных свойств регулируемого электропривода переменного тока, в основу которого положен регулятор напряжения.
URI:https://elib.belstu.by/handle/123456789/31857
Appears in Collections:2019, № 2

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Все про широтно-импульсную модуляцию (ШИМ)

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) – это метод преобразования сигнала, при котором изменяется длительность импульса (скважность), а частота остаётся константой. В английской терминологии обозначается как PWM (pulse-width modulation). В данной статье подробно разберемся, что такое ШИМ, где она применяется и как работает.

Область применения

С развитием микроконтроллерной техники перед ШИМ открылись новые возможности. Этот принцип стал основой для электронных устройств, требующих, как регулировки выходных параметров, так и поддержания их на заданном уровне. Метод широтно-импульсной модуляции применяется для изменения яркости света, скорости вращения двигателей, а также в управлении силовым транзистором блоков питания (БП) импульсного типа.

Широтно-импульсная (ШИ) модуляция активно используется в построении систем управления яркостью светодиодов. Благодаря низкой инерционности, светодиод успевает переключаться (вспыхивать и гаснуть) на частоте в несколько десятков кГц. Его работа в импульсном режиме воспринимается человеческим глазом как постоянное свечение. В свою очередь яркость зависит от длительности импульса (открытого состояния светодиода) в течение одного периода. Если время импульса равно времени паузы, то есть коэффициент заполнения – 50%, то яркость светодиода будет составлять половину от номинальной величины. С популяризацией светодиодных ламп на 220В стал вопрос о повышении надёжности их работы при нестабильном входном напряжении. Решение было найдено в виде универсальной микросхемы – драйвера питания, работающего по принципу широтно-импульсной или частотно-импульсной модуляции. Схема на базе одного из таких драйверов детально описана здесь.

Подаваемое на вход микросхемы драйвера сетевое напряжение постоянно сравнивается с внутрисхемным опорным напряжением, формируя на выходе сигнал ШИМ (ЧИМ), параметры которого задаются внешними резисторами. Некоторые микросхемы имеют вывод для подачи аналогового или цифрового сигнала управления. Таким образом, работой импульсного драйвера можно управлять с помощью другого ШИ-преобразователя. Интересно, что на светодиод поступают не высокочастотные импульсы, а сглаженный дросселем ток, который является обязательным элементом подобных схем.

Масштабное применение ШИМ отражено во всех LCD панелях со светодиодной подсветкой. К сожалению, в LED мониторах большая часть ШИ-преобразователей работает на частоте в сотни Герц, что негативно отражается на зрении пользователей ПК.

Микроконтроллер Ардуино тоже может функционировать в режиме ШИМ контроллера. Для этого следует вызвать функцию AnalogWrite() с указанием в скобках значения от 0 до 255. Ноль соответствует 0В, а 255 – 5В. Промежуточные значения рассчитываются пропорционально.

Повсеместное распространение устройств, работающих по принципу ШИМ, позволило человечеству уйти от трансформаторных блоков питания линейного типа. Как результат – повышение КПД и снижение в несколько раз массы и размеров источников питания.

ШИМ-контроллер является неотъемлемой частью современного импульсного блока питания. Он управляет работой силового транзистора, расположенного в первичной цепи импульсного трансформатора. За счёт наличия цепи обратной связи напряжение на выходе БП всегда остаётся стабильным. Малейшее отклонение выходного напряжения через обратную связь фиксируется микросхемой, которая мгновенно корректирует скважность управляющих импульсов. Кроме этого современный ШИМ-контроллер решает ряд дополнительных задач, способствующих повышению надёжности источника питания:

  • обеспечивает режим плавного пуска преобразователя;
  • ограничивает амплитуду и скважность управляющих импульсов;
  • контролирует уровень входного напряжения;
  • защищает от короткого замыкания и превышения температуры силового ключа;
  • при необходимости переводит устройство в дежурный режим.

Принцип работы ШИМ контроллера

Задача ШИМ контроллера состоит в управлении силовым ключом за счёт изменения управляющих импульсов. Работая в ключевом режиме, транзистор находится в одном из двух состояний (полностью открыт, полностью закрыт). В закрытом состоянии ток через p-n-переход не превышает несколько мкА, а значит, мощность рассеивания стремится к нулю. В открытом состоянии, несмотря на большой ток, сопротивление p-n-перехода чрезмерно мало, что также приводит к незначительным тепловым потерям. Наибольшее количество тепла выделяется в момент перехода из одного состояния в другое. Но за счёт малого времени переходного процесса по сравнению с частотой модуляции, мощность потерь при переключении незначительна.

Широтно-импульсная модуляция разделяется на два вида: аналоговая и цифровая. Каждый из видов имеет свои преимущества и схемотехнически может реализовываться разными способами.

Аналоговая ШИМ

Принцип действия аналогового ШИ-модулятора основан на сравнении двух сигналов, частота которых отличается на несколько порядков. Элементом сравнения выступает операционный усилитель (компаратор). На один из его входов подают пилообразное напряжение высокой постоянной частоты, а на другой – низкочастотное модулирующее напряжение с переменной амплитудой. Компаратор сравнивает оба значения и на выходе формирует прямоугольные импульсы, длительность которых определяется текущим значением модулирующего сигнала. При этом частота ШИМ равна частоте сигнала пилообразной формы.

Цифровая ШИМ

Широтно-импульсная модуляция в цифровой интерпретации является одной из многочисленных функций микроконтроллера (МК). Оперируя исключительно цифровыми данными, МК может формировать на своих выходах либо высокий (100%), либо низкий (0%) уровень напряжения. Однако в большинстве случаев для эффективного управления нагрузкой напряжение на выходе МК необходимо изменять. Например, регулировка скорости вращения двигателя, изменение яркости светодиода. Что делать, чтобы получить на выходе микроконтроллера любое значение напряжения в диапазоне от 0 до 100%?

Вопрос решается применением метода широтно-импульсной модуляции и, используя явление передискретизации, когда заданная частота переключения в несколько раз превышает реакцию управляемого устройства. Изменяя скважность импульсов, меняется среднее значение выходного напряжения. Как правило, весь процесс происходит на частоте в десятки-сотни кГц, что позволяет добиться плавной регулировки. Технически это реализуется с помощью ШИМ-контроллера – специализированной микросхемы, которая является «сердцем» любой цифровой системы управления. Активное использование контроллеров на основе ШИМ обусловлено их неоспоримыми преимуществами:

  • высокой эффективности преобразования сигнала;
  • стабильность работы;
  • экономии энергии, потребляемой нагрузкой;
  • низкой стоимости;
  • высокой надёжности всего устройства.

Получить на выводах микроконтроллера ШИМ сигнал можно двумя способами: аппаратно и программно. В каждом МК имеется встроенный таймер, который способен генерировать ШИМ импульсы на определённых выводах. Так достигается аппаратная реализация. Получение ШИМ сигнала с помощью программных команд имеет больше возможностей в плане разрешающей способности и позволяет задействовать большее количество выводов. Однако программный способ ведёт к высокой загрузке МК и занимает много памяти.

Примечательно, что в цифровой ШИМ количество импульсов за период может быть различным, а сами импульсы могут быть расположены в любой части периода. Уровень выходного сигнала определяется суммарной длительностью всех импульсов за период. При этом следует понимать, что каждый дополнительный импульс – это переход силового транзистора из открытого состояния в закрытое, что ведёт к росту потерь во время переключений.

Пример использования ШИМ регулятора

Один из вариантов реализации ШИМ простого регулятора уже описывался ранее в этой статье. Он построен на базе микросхемы NE555 и имеет небольшую обвязку. Но, несмотря на простату схемы, регулятор имеет довольно широкую область применения: схемы управления яркости светодиодов, светодиодных лент, регулировка скорость вращения двигателей постоянного тока.

Точное и быстрое установление аналогового напряжения на основе цифровых сигналов ШИМ

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это распространенный метод генерации аналогового напряжения от цифрового устройства, такого как микроконтроллер или FPGA. Большинство микроконтроллеров имеют встроенные периферийные устройства для генерации ШИМ, и для генерации сигнала ШИМ от ПЛИС требуется всего несколько строк кода RTL. Это простой и практичный метод, если требования к характеристикам аналогового сигнала не слишком строгие, поскольку требуется только один выходной вывод, а накладные расходы кода очень низкие по сравнению с цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП) с SPI или I 2 Интерфейс C.На рисунке 1 показано типичное приложение с цифровым выходным контактом, который фильтруется для получения аналогового напряжения.

Рисунок 1. ШИМ-аналоговый

Не нужно копать очень глубоко, чтобы раскрыть бесчисленное множество недостатков этой схемы. 12-битный аналоговый сигнал в идеале должен иметь пульсацию менее 1 LSB, что требует наличия фильтра нижних частот 1,2 Гц в случае сигнала PWM 5 кГц. Импеданс выхода напряжения определяется резистором фильтра, который может быть довольно большим, если конденсатор фильтра должен иметь разумный размер.Таким образом, выход должен управлять только нагрузкой с высоким сопротивлением. Наклон (усиление) от ШИМ к аналоговой передаточной функции определяется цифровым напряжением питания микроконтроллера (возможно, неточным). Более тонкий эффект заключается в том, что несоответствие между эффективным сопротивлением вывода цифрового выхода питанию в высоком состоянии и сопротивлением заземления в низком состоянии должно быть небольшим по сравнению со значением резистора фильтра, чтобы поддерживать линейность. Наконец, сигнал ШИМ должен быть непрерывным, чтобы поддерживать постоянное значение выходного напряжения, что может представлять проблему, если процессор должен быть переведен в состояние отключения с низким энергопотреблением.

На рис. 2 показана попытка исправить эти недостатки. Выходной буфер позволяет использовать резистор фильтра с высоким сопротивлением, обеспечивая аналоговый выход с низким сопротивлением. Точность усиления улучшена с помощью внешнего КМОП буфера, питание от опорного напряжения таким образом, что колебание ШИМ сигнала между землей и точным высоком уровне. Эта схема исправна, но количество деталей велико, и нет способа улучшить время установления 1,1 секунды, и нет способа «удерживать» аналоговое значение без непрерывного сигнала ШИМ.

Рисунок 2. Улучшенное преобразование ШИМ в аналоговый?

LTC2644 и LTC2645 — это ЦАП с двойным и четырехрядным выходом ШИМ-напряжения с внутренним опорным сигналом 10 ppm / ° C, которые обеспечивают истинное 8-, 10- или 12-битное качество цифровых сигналов ШИМ. LTC2644 и LTC2645 преодолевают эти проблемы, напрямую измеряя рабочий цикл входящего сигнала ШИМ и отправляя соответствующий 8-, 10- или 12-битный код на прецизионный ЦАП на каждом нарастающем фронте.

Ссылки на внутренний 1.25V устанавливает выход полномасштабного до 2.5В, и внешняя ссылка могут быть использованы, если требуются другой выход полномасштабный. Отдельный вывод IOV CC устанавливает уровень цифрового входа, позволяя напрямую подключаться к ПЛИС 1,8 В, микроконтроллерам 5 В или любому напряжению между ними. Характеристики точности по постоянному току превосходны: смещение 5 мВ, максимальная ошибка усиления 0,8% и максимальное значение INL 2,5 LSB (12 бит). Время установления выхода составляет 8 мкс от нарастающего фронта входа ШИМ с точностью до 0,024% от конечного значения (1 LSB при 12 битах). Диапазон частот ШИМ составляет от 30 Гц до 6.25 кГц для 12-битных версий.

На рис. 4 показано типичное приложение обрезки / ограничения подачи, в котором используется еще одна уникальная особенность LTC2644. Привязка IDLSEL к высокому уровню выбирает операцию «выборка / удержание»; выходы имеют высокий импеданс при запуске (без запаса), постоянный высокий уровень на входе заставляет выход удерживать свое значение бесконечно долго, а постоянный низкий уровень переводит выход в состояние высокого импеданса. Таким образом, подача может быть сокращена один раз при включении с помощью импульса ШИМ, за которым следует высокий уровень.Понижение уровня сигнала ШИМ позволяет схеме полностью выйти из операции маржирования. Привязка IDLSEL к GND выбирает «прозрачный режим», в котором постоянный высокий уровень на входе устанавливает выход на полную шкалу, а постоянный низкий уровень устанавливает выход на нулевую шкалу.

Рисунок 3. 4-канальный преобразователь ШИМ в аналоговый

Рисунок 4. Заявка на маржинацию

Не отчаивайтесь, если вы столкнетесь лицом к лицу с ограничениями типичной ШИМ аналоговой техники. LTC2645 позволяет формировать точные аналоговые сигналы с быстрой установкой на цифровых выходах с широтно-импульсной модуляцией, сохраняя при этом небольшое количество деталей и простоту кода.

Широтно-импульсная модуляция

— learn.sparkfun.com

Что такое широтно-импульсная модуляция?

Широтно-импульсная модуляция (PWM) — это причудливый термин для описания типа цифрового сигнала. Широтно-импульсная модуляция используется во множестве приложений, включая сложные схемы управления. Обычно мы используем их в SparkFun для управления затемнением светодиодов RGB или для управления направлением сервопривода. Мы можем достичь ряда результатов в обоих приложениях, потому что широтно-импульсная модуляция позволяет нам изменять, сколько времени сигнал находится на высоком уровне аналоговым способом.Хотя сигнал может быть только высоким (обычно 5 В) или низким (земля) в любое время, мы можем изменить пропорцию времени, в течение которого сигнал является высоким, по сравнению с тем, когда он низкий в течение постоянного интервала времени.

Роботизированная клешня, управляемая серводвигателем с использованием широтно-импульсной модуляции

Рекомендуемая литература

Некоторые базовые руководства, которые вы могли бы рассмотреть в первую очередь:

Рабочий цикл

Когда сигнал высокий, мы называем это «вовремя».Для описания количества «вовремя» мы используем понятие рабочего цикла. Рабочий цикл измеряется в процентах. Процент рабочего цикла конкретно описывает процент времени, в течение которого цифровой сигнал остается включенным в интервале или периоде времени. Этот период обратно пропорционален частоте сигнала.

Если цифровой сигнал проводит половину времени включенным, а другую половину — выключенным, мы бы сказали, что цифровой сигнал имеет рабочий цикл 50% и напоминает идеальную прямоугольную волну. Если процентное значение выше 50%, цифровой сигнал проводит больше времени в высоком состоянии, чем в низком, и наоборот, если рабочий цикл меньше 50%.Вот график, иллюстрирующий эти три сценария:

Примеры рабочего цикла 50%, 75% и 25%

100% рабочий цикл будет таким же, как установка напряжения на 5 В (высокое). Рабочий цикл 0% будет таким же, как заземление сигнала.

Примеры

Яркость светодиода можно регулировать, регулируя рабочий цикл.

ШИМ используется для управления яркостью светодиода

С помощью светодиода RGB (красный, зеленый, синий) вы можете контролировать, какое количество каждого из трех цветов вы хотите в цветовой смеси, уменьшая их яркость с разной степенью яркости.

Основы смешения цветов

Если все три горят в равной степени, в результате будет белый свет различной яркости. Синий, равно смешанный с зеленым, станет бирюзовым. В качестве чуть более сложного примера попробуйте полностью включить красный, зеленый — 50% рабочего цикла и синий — полностью выключить, чтобы получить оранжевый цвет.

PWM можно использовать для смешивания цветов RGB

Частота прямоугольной волны должна быть достаточно высокой при управлении светодиодами, чтобы получить надлежащий эффект затемнения.Волна 20% рабочего цикла при 1 Гц будет очевидна, что она включается и выключается для ваших глаз, в то время как 20% рабочий цикл при 100 Гц или выше будет выглядеть более тусклым, чем полностью включенным. По сути, период не может быть слишком большим, если вы стремитесь к эффекту затемнения с помощью светодиодов.

Вы также можете использовать широтно-импульсную модуляцию для управления углом серводвигателя, прикрепленного к чему-то механическому, например, манипулятору робота. Сервоприводы имеют вал, который поворачивается в определенное положение в зависимости от его линии управления. Наши серводвигатели имеют диапазон около 180 градусов.

Частота / период зависят от управления конкретным сервоприводом. Ожидается, что типичный серводвигатель будет обновляться каждые 20 мс с импульсом от 1 до 2 мс, или, другими словами, от 5 до 10% рабочего цикла на форме волны 50 Гц. С импульсом 1,5 мс серводвигатель будет в естественном положении на 90 градусов. С импульсом 1 мс сервопривод будет в положении 0 градусов, а с импульсом 2 мс сервопривод будет в положении 180 градусов. Вы можете получить полный диапазон движения, обновив сервопривод промежуточным значением.

ШИМ используется для удержания серводвигателя под углом 90 градусов относительно его кронштейна

Ресурсы и дальнейшее развитие

Широтно-импульсная модуляция используется в различных приложениях, в частности, для управления. Вы уже знаете, что его можно использовать для затемнения светодиодов и управления углом наклона серводвигателей, и теперь вы можете начать исследовать другие возможные применения. Если вы чувствуете себя потерянным, не стесняйтесь проверить SparkFun Inventor’s Kit, в котором есть примеры использования широтно-импульсной модуляции.Если вы готовы немедленно перейти к кодированию и иметь Arduino, посмотрите здесь пример кодирования PWM.

Не стесняйтесь исследовать:

Что такое ШИМ, как его измерить

ШИМ означает широтно-импульсную модуляцию, которая означает переменную природу ширины импульса, которая может генерироваться из определенного источника, такого как дискретная ИС, микроконтроллер или транзисторная схема.

Что такое ШИМ

Проще говоря, процесс ШИМ — это не что иное, как включение и выключение напряжения питания с определенной скоростью с разными временными соотношениями ВКЛ / ВЫКЛ, здесь длина включения напряжения может быть больше, меньше или равна к длине выключателя.

Например, ШИМ может состоять из напряжения, фиксированного для включения и выключения со скоростью 2 секунды ВКЛ, 1 секунда ВЫКЛ, 1 секунда ВКЛ, 2 секунды ВЫКЛ или 1 секунда ВКЛ, 1 секунда ВЫКЛ.

Когда эта скорость включения / выключения напряжения питания по-разному оптимизируется, мы говорим, что напряжение является ШИМ или широтно-импульсной модуляцией.

Все вы, должно быть, уже знакомы с тем, как постоянный потенциал постоянного тока появляется на графике зависимости напряжения от времени, как показано ниже:

На изображении выше мы видим прямую линию на уровне 9 В, это достигается, потому что уровень 9V не меняется во времени, поэтому мы можем наблюдать прямую линию.

Теперь, если этот 9V включается и выключается через каждую 1 секунду, то приведенный выше график будет выглядеть так:

Мы можем ясно видеть, что теперь линия 9V больше не является прямой линией в виде блоков после каждого 1 секунду, так как 9V попеременно включается и выключается через каждую секунду.

Вышеуказанные кривые выглядят как прямоугольные блоки, потому что, когда 9V включается и выключается, операции происходят мгновенно, что внезапно заставляет 9V перейти на нулевой уровень, а затем внезапно на уровень 9V, тем самым формируя прямоугольные формы на графике.

Вышеупомянутое условие вызывает пульсирующее напряжение, которое имеет два параметра, которые необходимо измерить, а именно: пиковое напряжение и среднее напряжение или среднеквадратичное напряжение.

Пиковое и среднее напряжение

На первом изображении пиковое напряжение, очевидно, составляет 9 В, а среднее напряжение также равно 9 В просто потому, что напряжение постоянно без каких-либо перерывов.

Однако на втором изображении, хотя напряжение включается / выключается с частотой 1 Гц (1 секунда ВКЛ, 1 секунда ВЫКЛ), пик все равно будет равен 9В, потому что пик всегда достигает отметки 9В во время ВКЛ. периоды.Но среднее напряжение здесь не 9 В, а 4,5 В, потому что включение и отключение напряжения выполняется с частотой 50%.

В обсуждениях ШИМ эта частота включения / выключения называется рабочим циклом ШИМ, поэтому в приведенном выше случае это 50% -ный рабочий цикл.

Когда вы измеряете ШИМ цифровым мультиметром в диапазоне постоянного тока, вы всегда будете получать среднее значение, показанное на измерителе.

Новые любители часто путаются с этим показателем и принимают его за пиковое значение, что совершенно неверно.

Как объяснено выше, пиковое значение ШИМ будет в основном равно напряжению питания, подаваемому в схему, в то время как среднее напряжение на измерителе будет средним из периодов включения / выключения ШИМ.

Переключение МОП-транзистора с ШИМ

Итак, если вы переключаете МОП-транзистор с ШИМ и обнаруживаете, что напряжение затвора составляет, например, 3 В, не паникуйте, поскольку это может быть просто среднее напряжение, указанное измерителем, пиковое значение напряжение может достигать напряжения питания вашей цепи.

Следовательно, можно ожидать, что МОП-транзистор будет хорошо и полностью проводить через эти пиковые значения, и среднее напряжение будет влиять только на его период проводимости, а не на характеристики переключения устройства.

Как мы обсуждали в предыдущих разделах, ШИМ в основном включает в себя изменение ширины импульса, другими словами, периоды включения и выключения постоянного тока.

Скажем, например, вам нужен выход ШИМ с временем включения, которое на 50% меньше, чем время включения.

Предположим, что выбранное время включения составляет 1/2 секунды, тогда время выключения будет равно 1 секунде, что приведет к рабочему циклу 1/2 секунды включения и 1 секунды выключения, как можно увидеть на следующая диаграмма.

Анализ рабочего цикла ШИМ

В этом примере ШИМ оптимизированы для получения пикового напряжения 9 В, но среднего напряжения 3,15 В, поскольку время включения составляет всего 35% от одного полного полного цикла включения / выключения.

Один полный цикл относится к периоду времени, который позволяет данному импульсу завершить одно полное время включения и одно время выключения.

Аналогичным образом можно намереваться оптимизировать ширину импульса частоты с помощью следующих данных:

Здесь можно увидеть, что время включения увеличилось, чем время выключения, на 65% за один полный цикл, поэтому здесь среднее значение напряжения становится равным. 5,85 В.

Вышеупомянутое среднее напряжение также называется среднеквадратичным значением или среднеквадратичным значением напряжения.

Поскольку это все прямоугольные или прямоугольные импульсы, среднеквадратичное значение можно вычислить, просто умножив коэффициент заполнения в процентах на пиковое напряжение.

Оптимизация ШИМ для имитации синусоиды

Однако в случаях, когда ШИМ оптимизирована для имитации импульса переменного тока, расчет RMS становится немного сложным.

Давайте возьмем пример следующего ШИМ, который оптимизирован для изменения его ширины в соответствии с изменяющейся амплитудой или уровнем синусоидального сигнала переменного тока.

Вы можете узнать больше об этом в одной из моих предыдущих статей, где я объяснил, как IC 555 можно использовать для генерации синусоидального эквивалента ШИМ-выхода.

Как мы видим на изображении выше, ширина импульсов изменяется в зависимости от мгновенного уровня синусоидальной волны. По мере того, как синусоидальная волна стремится достичь пика, соответствующая ширина импульса становится шире, и наоборот.

Использование SPWM

Это указывает на то, что, поскольку уровень напряжения синусоидальной волны постоянно меняется со временем, ШИМ также меняются со временем, постоянно меняя свою ширину. Такая ШИМ также называется ШИМ или синусоидальной широтно-импульсной модуляцией.

Таким образом, в приведенном выше случае импульсы никогда не бывают постоянными, а по-разному меняют свою ширину со временем.

Это усложняет вычисление среднеквадратичного или среднего значения, и мы не можем просто умножить рабочий цикл на пиковое напряжение для достижения среднеквадратичного значения.

Хотя фактическая формула для получения выражения RMS довольно сложна, после соответствующих выводов окончательная реализация на самом деле становится довольно простой.

Расчет среднеквадратичного значения напряжения ШИМ

Таким образом, для расчета среднеквадратичного значения изменяющееся напряжение ШИМ в ответ на синусоидальную волну может быть получено путем умножения 0.7 (постоянная) с пиковым напряжением.

Итак, для пика 9 В мы получаем 9 x 0,7 = 6,3 В, это среднеквадратичное напряжение или среднее значение 9-вольтового пика ШИМ, имитирующего синусоидальную волну.

Роль ШИМ в электронных схемах?

Вы обнаружите, что концепция PWM по существу связана с конструкциями схем
, в которых задействованы индукторы, особенно с повышающими топологиями, такими как инверторы, SMPS, MPPT, схемы драйверов светодиодов и т. Д.

Без индуктора функция PWM могла бы не иметь реальное значение или роль в данной цепи, это связано с тем, что только катушка индуктивности имеет неотъемлемую особенность преобразования переменной ширины импульса в эквивалентную величину повышенного (повышенного) или пониженного (пониженного) напряжения или тока, которые становятся целым и единственная идея технологии PWM.

Использование ШИМ с индукторами

Чтобы понять, как ШИМ влияет на выход индуктора с точки зрения напряжения и тока, сначала важно узнать, как индуктор ведет себя под влиянием пульсирующего напряжения.

В одном из моих предыдущих постов я объяснил, как работает понижающая повышающая схема, это классический пример, демонстрирующий, как ШИМ или переменная длительность импульса могут использоваться для измерения выхода индуктора.

Хорошо известно, что по «природе» индуктор всегда противостоит внезапному приложению напряжения к нему и позволяет ему проходить только через определенное время в зависимости от характеристик его обмотки, и во время этого процесса он сохраняет эквивалентное количество энергия в нем.

Теперь, если в ходе вышеописанного процесса напряжение внезапно отключается, индуктор снова не может справиться с этим внезапным исчезновением приложенного напряжения и пытается уравновесить его, выпуская сохраненный в нем ток.

Реакция индуктора на ШИМ

Таким образом, индуктор будет пытаться противодействовать включению напряжения, сохраняя ток, и пытается уравновесить его в ответ на внезапное отключение напряжения, «отбрасывая» накопленную энергию обратно в систему.

Этот откат называется обратной ЭДС индуктора, и содержание этой энергии (напряжение, ток) будет зависеть от характеристик обмотки индуктора.

В основном количество витков определяет, должно ли ЭДС быть выше по напряжению, чем напряжение питания, или ниже, чем напряжение питания, а толщина провода определяет величину тока, которую индуктор может выдавать.

Есть еще один аспект вышеупомянутой катушки индуктивности, который является синхронизацией периодов включения / выключения напряжения.

Вот где использование ШИМ становится решающим.

Хотя количество витков в основном определяет выходные значения для конкретного устройства, они также могут изменяться по желанию, подавая на дроссель оптимизированный ввод ШИМ.

С помощью переменного ШИМ мы можем заставить индуктор генерировать / преобразовывать напряжения и токи с любой желаемой скоростью, либо как повышенное напряжение (пониженный ток), либо повышенный ток (пониженное напряжение), или наоборот.

В некоторых приложениях ШИМ может использоваться даже без катушки индуктивности, например, для уменьшения силы света светодиода или в схемах таймера микроконтроллера, где выход может быть оптимизирован для генерации напряжений при другом включении, периоды выключения для управления нагрузкой в соответствии с предполагаемыми рабочими характеристиками.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какой-либо вопрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Как работает широтно-импульсная модуляция в VFD


Преобразователи частоты (VFD), используемые в промышленных приложениях, обеспечивают эффективный способ изменения скорости и крутящего момента подключенного двигателя.ЧРП состоит из трех основных частей: секции входного преобразователя, промежуточной шины постоянного тока и выходной секции инвертора.

Рисунок 1 — ЧРП состоит из 3 основных частей

В секции преобразователя используется диодный мостовой выпрямитель для преобразования входного переменного напряжения в постоянное. Секция шины постоянного тока состоит из батареи конденсаторов, которая используется для сглаживания постоянного напряжения из секции преобразователя и обеспечения некоторой емкости хранения напряжения. Секция инвертора VFD принимает напряжение постоянного тока от шины постоянного тока и инвертирует его обратно в переменное напряжение и переменное напряжение переменной частоты, используемое для управления двигателем.


Что такое широтно-импульсная модуляция (ШИМ)?

Процесс преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение переменной частоты (VVVF) переменного напряжения в инверторной секции частотно-регулируемого привода называется широтно-импульсной модуляцией или ШИМ.

Широтно-импульсная модуляция использует транзисторы, которые включают и выключают напряжение постоянного тока в определенной последовательности для создания выходного напряжения и частоты переменного тока. В большинстве частотно-регулируемых приводов сегодня используются биполярные транзисторы с изолированным затвором или IGBT.Типичная конфигурация IGBT в инверторной секции частотно-регулируемого привода показана ниже на рисунке 2.

Рисунок 2 — Схема выходного каскада IGBT ЧРП

Транзисторы действуют как переключатель, соединяющий шину постоянного тока между обмотками двигателя. ЧРП с входом 480 В переменного тока будет иметь шину постоянного тока примерно 678 В постоянного тока. Таким образом, «импульс» относится к включению и выключению транзисторов, производящих импульс напряжения с амплитудой приблизительно 678 В постоянного тока.

Целью управления ШИМ является создание выходного сигнала синусоидального тока для создания крутящего момента в двигателе.

Чтобы ток протекал между двумя фазами двигателя, указанного выше, должен быть активирован по крайней мере один транзистор в верхней части диаграммы и один в нижней части диаграммы. Используя определенные комбинации транзисторов, можно индуцировать ток в любом направлении между фазами.

Например, если T1 и T6 разомкнуты, ток будет течь от положительного полюса шины постоянного тока через фазу U-V двигателя, а затем — через отрицательный полюс шины постоянного тока.Если T3 и T4 разомкнуты, то ток будет течь от положительной шины постоянного тока через фазу V-U двигателя к отрицательной шине постоянного тока.

Одним из преимуществ использования частотно-регулируемого привода с технологией ШИМ является возможность управлять величиной тока, проходящего через обмотки двигателя, что при работе роторного промышленного двигателя преобразуется в управление величиной крутящего момента на валу двигателя.

В случае частотно-регулируемого привода, использующего технологию ШИМ, это достигается путем изменения среднеквадратичного напряжения двигателя.Контролируя время включения и выключения каждого импульса, можно управлять результирующим среднеквадратичным напряжением на фазах двигателя. «Ширина» импульса влияет на результирующее выходное среднеквадратичное значение напряжения.

Более длительное время «ВКЛ» импульса приводит к более высокому среднеквадратичному напряжению на фазах.

ШИМ-представление с более длительным временем включения

Более короткое время «ВКЛ» импульсов приводит к более низкому среднеквадратичному напряжению на фазах двигателя.

ШИМ-представление с более коротким временем включения

Таким образом, модулируя ширину импульса каждой последовательной полуволной, можно управлять среднеквадратичным напряжением на фазах двигателя. Результирующее переменное среднеквадратичное напряжение позволяет частотно-регулируемому преобразователю изменять величину тока, протекающего между фазами двигателя. Форма волны тока, создаваемая в процессе ШИМ, также зависит от частоты переключения IGBT.


Частота переключения

Частота переключения IGBT относится к скорости включения / выключения отдельных IGBT.Типичные используемые частоты переключения составляют 4 кГц, 8 кГц и даже до 16 кГц. Более высокая частота переключения обеспечит более чистую форму волны для двигателя, поскольку на каждой полуволне будет больше импульсов.

В дополнение к крутящему моменту двигателя (току), скорость двигателя (частота) также может контролироваться с помощью ШИМ. Изменяя период импульсов напряжения, которые индуцируют ток в фазах двигателя, можно изменить результирующую частоту формы выходного тока.

Разные формы сигналов ШИМ приводят к разным выходным частотам

KEB — Эксперт по приводам

Соединяя управление шириной импульса и периодом группы импульсов, ШИМ-приводы предоставляют средства для управления как напряжением, так и частотой на выходе двигателя переменного тока.

Возможность управления крутящим моментом и скоростью двигателя переменного тока открывает возможности применения для разработчиков машин. Скорость двигателя можно оптимизировать для конкретного применения для достижения более высокой эффективности системы (т. Е. Управления вентиляторами). Скорость двигателя можно увеличить выше номинальной для увеличения производительности. Крутящий момент двигателя можно ограничить, чтобы защитить механические компоненты системы. Контролируемый запуск и остановка двигателей может устранить механические компоненты, которые могут со временем изнашиваться.

Свяжитесь с инженером KEB America, чтобы обсудить, как мы можем применить VFD для решения ваших задач.

Введение в широтно-импульсную модуляцию

Рассмотрим мощную технику управления аналоговыми цепями с помощью цифровых выходов микропроцессора.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это мощный метод управления аналоговыми цепями с помощью цифровых выходов микропроцессора. ШИМ используется в самых разных приложениях, от измерения и связи до управления мощностью и преобразования.

Аналоговые схемы

Аналоговый сигнал имеет постоянно изменяющееся значение с бесконечным разрешением как по времени, так и по величине. Батарея на девять вольт является примером аналогового устройства, поскольку ее выходное напряжение не равно 9 В, меняется со временем и может принимать любое числовое значение. Точно так же количество тока, потребляемого от батареи, не ограничивается конечным набором возможных значений. Аналоговые сигналы отличаются от цифровых сигналов, потому что последние всегда принимают значения только из конечного набора заранее определенных возможностей, таких как набор {0V, 5V}.

Аналоговые напряжения и токи могут использоваться для непосредственного управления вещами, например громкостью автомобильного радио. В простом аналоговом радиоприемнике ручка соединена с переменным резистором. Когда вы поворачиваете ручку, сопротивление увеличивается или уменьшается. При этом ток, протекающий через резистор, увеличивается или уменьшается. Это изменяет величину тока, подаваемого на динамики, тем самым увеличивая или уменьшая громкость. Аналоговая схема — это такая же схема, как радио, выход которой линейно пропорционален входу.

Каким бы интуитивным и простым ни казалось аналоговое управление, оно не всегда экономически привлекательно или практично. Во-первых, аналоговые схемы имеют тенденцию с течением времени дрейфовать, и поэтому их очень сложно настроить. Прецизионные аналоговые схемы, которые решают эту проблему, могут быть очень большими, тяжелыми (просто подумайте о старом домашнем стереооборудовании) и дорогими. Аналоговые схемы также могут сильно нагреваться; рассеиваемая мощность пропорциональна напряжению на активных элементах, умноженному на ток через них.Аналоговая схема также может быть чувствительной к шуму. Из-за бесконечного разрешения любое возмущение или шум аналогового сигнала обязательно изменяет текущее значение.

Цифровое управление

Цифровое управление аналоговыми цепями позволяет значительно снизить системные затраты и энергопотребление. Более того, многие микроконтроллеры и DSP уже включают в себя контроллеры PWM на кристалле, что упрощает реализацию.

Вкратце, ШИМ — это способ цифрового кодирования уровней аналогового сигнала.За счет использования счетчиков высокого разрешения рабочий цикл прямоугольной волны модулируется для кодирования определенного уровня аналогового сигнала. Сигнал PWM по-прежнему является цифровым, потому что в любой момент времени полное питание постоянного тока либо полностью включено, либо полностью отключено. Источник напряжения или тока подается на аналоговую нагрузку посредством повторяющейся серии импульсов включения и выключения. Время включения — это время, в течение которого питание постоянного тока подается на нагрузку, а время выключения — это период, в течение которого это питание отключено.При наличии достаточной полосы пропускания любое аналоговое значение может быть закодировано с помощью ШИМ.

На рисунке 1 показаны три различных сигнала ШИМ. На рисунке 1а показан выход ШИМ при рабочем цикле 10%. То есть сигнал включен в течение 10% периода, а остальные 90% выключен. На рисунках 1b и 1c показаны выходы ШИМ при рабочем цикле 50% и 90% соответственно. Эти три выхода ШИМ кодируют три различных значения аналогового сигнала: 10%, 50% и 90% от полной мощности. Если, например, напряжение питания 9 В, а рабочий цикл 10%, значение 0.Результаты аналогового сигнала 9 В.

Рисунок 1: ШИМ-сигналы с различной скважностью

На рисунке 2 показана простая схема, которая может управляться с помощью ШИМ. На рисунке батарея 9 В питает лампочку накаливания. Если бы мы замкнули переключатель, соединяющий батарею и лампу, на 50 мс, лампочка в течение этого интервала будет получать 9 В. Если мы затем разомкнем выключатель на следующие 50 мс, лампа получит 0 В. Если мы будем повторять этот цикл 10 раз в секунду, лампочка будет гореть, как если бы она была подключена к 4.Аккумулятор 5В (50% от 9В). Мы говорим, что рабочий цикл составляет 50%, а частота модуляции составляет 10 Гц.

Рисунок 2: Простая схема

Для большинства нагрузок, как индуктивных, так и емкостных, требуется гораздо более высокая частота модуляции, чем 10 Гц. Представьте, что наша лампа была включена на пять секунд, затем выключена на пять секунд, а затем снова включена. Рабочий цикл по-прежнему будет составлять 50%, но первые пять секунд лампочка будет ярко гореть, а в следующие — не горит. Для того, чтобы лампочка видела напряжение 4.5 вольт, период цикла должен быть коротким относительно времени реакции нагрузки на изменение состояния переключателя. Чтобы добиться желаемого эффекта диммерной (но всегда горящей) лампы, необходимо увеличить частоту модуляции. То же самое и в других приложениях ШИМ. Общие частоты модуляции находятся в диапазоне от 1 кГц до 200 кГц.

Аппаратные контроллеры

Многие микроконтроллеры включают в себя контроллеры ШИМ. Например, Microchip PIC16C67 включает два, каждый из которых имеет выбираемые время и период.Рабочий цикл — это отношение продолжительности включения к периоду; частота модуляции обратна периоду. Чтобы начать работу с ШИМ, в техническом паспорте указано, что программное обеспечение должно:

  • Установите период во встроенном таймере / счетчике, который обеспечивает модулирующую прямоугольную волну.
  • Установите время включения в регистре управления ШИМ.
  • Установите направление вывода ШИМ, который является одним из выводов ввода / вывода общего назначения.
  • Запустить таймер.
  • Включите ШИМ-контроллер.

Хотя конкретные контроллеры ШИМ действительно различаются по программным деталям, основная идея в целом одна и та же.

Связь и управление

Одним из преимуществ ШИМ является то, что сигнал остается цифровым на всем пути от процессора до управляемой системы; Цифро-аналоговое преобразование не требуется. Сохранение цифрового сигнала сводит к минимуму шумовые эффекты. Шум может повлиять на цифровой сигнал только в том случае, если он достаточно силен, чтобы изменить логическую 1 на логический 0 или наоборот.

Повышенная помехозащищенность — еще одно преимущество выбора ШИМ по сравнению с аналоговым управлением и основная причина, по которой ШИМ иногда используется для связи. Переход с аналогового сигнала на ШИМ может значительно увеличить длину канала связи. На приемном конце подходящая RC-цепочка (резистор-конденсатор) или LC (индуктор-конденсатор) может удалить модулирующую высокочастотную прямоугольную волну и вернуть сигнал в аналоговую форму.

PWM находит применение в самых разных системах.В качестве конкретного примера рассмотрим тормоз с ШИМ-управлением. Проще говоря, тормоз — это устройство, которое сильно что-то зажимает. Во многих тормозах величина давления зажима (или тормозное усилие) регулируется аналоговым входным сигналом. Чем больше напряжения или тока подается на тормоз, тем большее давление будет оказывать тормоз.

Выход контроллера ШИМ может быть подключен к переключателю между питанием и тормозом. Чтобы обеспечить большую мощность торможения, программному обеспечению нужно только увеличить рабочий цикл выходного сигнала ШИМ.Если требуется определенная величина тормозного давления, необходимо провести измерения для определения математической зависимости между рабочим циклом и давлением. (И полученные формулы или справочные таблицы будут изменены с учетом рабочей температуры, поверхностного износа и т. Д.)

Чтобы установить давление на тормоз, скажем, 100 фунтов на квадратный дюйм, программное обеспечение будет выполнять обратный поиск, чтобы определить рабочий цикл, который должен создавать такое количество силы. Затем он установит рабочий цикл ШИМ на новое значение, и тормоз отреагирует соответствующим образом.Если в системе имеется датчик, рабочий цикл можно настроить под управлением замкнутого контура до тех пор, пока желаемое давление не будет точно достигнуто.

PWM экономичен, компактен и невосприимчив к шуму. И теперь это в твоей сумке с хитростями. Так что используйте это.

Майкл Барр — главный редактор ESP. Он также является автором книги Программирование встраиваемых систем на C и C ++ (O’Reilly, 1999) и дополнительным преподавателем в Университете Мэриленда.

Пишите ему по адресу.

Вернуться к сентябрю 2001 г. Содержание

Продолжить чтение

часто задаваемых вопросов: широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

Какова цель широтно-импульсной модуляции (ШИМ)?

В импульсных преобразователях

используется силовой полупроводниковый переключатель (обычно MOSFET) для управления магнитным элементом (трансформатором или катушкой индуктивности), выпрямленный выход которого создает постоянное напряжение.Обычно КПД превышает 90%, что примерно в два раза выше, чем у линейного регулятора.

Импульсный преобразователь изменяет свой выходной постоянный ток в ответ на изменения нагрузки. Одним из широко используемых подходов является широтно-импульсная модуляция (ШИМ), которая управляет выходной мощностью переключателя питания, изменяя время его включения и выключения. Отношение времени включения к времени периода переключения — это рабочий цикл. На рис. 1 показаны три различных варианта рабочего цикла ШИМ: 10%, 50% и 90%. Рабочий цикл и мощность редко имеют какое-либо отношение друг к другу.Вместо этого рабочий цикл регулируется для регулирования выходного напряжения.

На рис. 2 показан упрощенный ШИМ-контроллер, используемый в импульсном преобразователе. Во время работы часть выходного постоянного напряжения возвращается в усилитель ошибки, что заставляет компаратор управлять временем включения и выключения ШИМ. Если отфильтрованный выходной сигнал силового полевого МОП-транзистора изменяется, обратная связь регулирует рабочий цикл, чтобы поддерживать выходное напряжение на желаемом уровне.

Для генерирования ШИМ-сигнала, усилитель ошибки принимает в качестве входного сигнала обратной связи и ссылки стабильное напряжение для получения выходного сигнала, связанный с разностью двух входов.Компаратор сравнивает выходное напряжение усилителя ошибки с линейным нарастанием (пилообразной кривой) генератора, создавая модулированную ширину импульса. Выход компаратора подается на логическую схему переключения, выход которой поступает на выходной драйвер для внешнего силового полевого МОП-транзистора. Логика переключения обеспечивает возможность включения или отключения сигнала ШИМ, подаваемого на силовой полевой МОП-транзистор.

Почему схема ШИМ нуждается в компенсации крутизны?

Рабочие циклы ШИМ выше 50% требуют компенсационного линейного изменения, называемого компенсацией наклона, чтобы избежать нестабильности.Более высокие рабочие циклы требуют еще большей компенсации крутизны. То есть, если переключатель PWM включен более чем на 50% периода переключения, необходимо использовать компенсацию крутизны для поддержания стабильности системы. При традиционной компенсации крутизны переключающий преобразователь может стать нестабильным для рабочих циклов, приближающихся к 100%, поэтому необходимо использовать специальную компенсацию крутизны. На рис. 3 показан ШИМ-контроллер, который использует компенсацию наклона.

Схема блокировки пониженного напряжения (UVLO) устанавливает рабочий диапазон входного постоянного напряжения ШИМ-контроллера.Есть два порога UVLO. При превышении порога включения UVLO включается ШИМ-контроллер. Если входное напряжение постоянного тока падает ниже порога отключения UVLO, ШИМ-контроллер выключается.

Контроллеры

PWM могут иметь однополярные или сдвоенные выходы. Типы с двумя выходами предназначены для двухтактных, мостовых или синхронных выпрямительных МОП-транзисторов. В этих конфигурациях контроллер ШИМ должен либо точно установить мертвое время двух выходов, либо предотвратить их перекрытие. Если оба выхода могут быть включены одновременно, это приведет к увеличению рассеиваемой мощности и электромагнитных помех.Некоторые контроллеры PWM включают специальные схемы для управления мертвым временем или перекрытием.

Большинство микросхем ШИМ-контроллеров обеспечивают токоограничивающую защиту, измеряя выходной ток. Если вход считывания тока превышает определенный порог, он завершает текущий цикл (поцикловое ограничение тока).

Компоновка схемы имеет решающее значение при использовании резистора считывания тока, который должен быть типа с низкой индуктивностью. Найдите его и конденсатор фильтра считывания тока очень близко и подключите непосредственно к выводу PWM IC.Кроме того, все чувствительные к шуму соединения заземления малой мощности должны быть соединены вместе рядом с заземлением ИС, а одно соединение должно быть выполнено с заземлением питания (точка заземления сенсорного резистора).

В большинстве микросхем ШИМ-контроллеров частоту генератора задает один внешний резистор или конденсатор. Чтобы установить желаемую частоту генератора, используйте уравнение в таблице данных контроллера для расчета номинала резистора.

Некоторые преобразователи ШИМ включают возможность синхронизации генератора с внешними часами с частотой, которая либо выше, либо ниже частоты внутреннего генератора.Если синхронизация не требуется, подключите вывод синхронизации к земле, чтобы предотвратить шумовые помехи.

Функция плавного пуска позволяет преобразователю мощности постепенно достигать начальной установившейся рабочей точки, тем самым снижая пусковые напряжения и скачки напряжения. В большинстве ИС с ШИМ внешний конденсатор устанавливает время плавного пуска.

Высокоскоростной широтно-импульсный модулятор

MCP1631 и MCP1631V компании

Microchip Technology — это высокоскоростные аналоговые ШИМ.. В сочетании с микроконтроллером MCP1631 / MCP1631V может управлять рабочим циклом энергосистемы, обеспечивая регулирование выходного напряжения или тока. Микроконтроллер может использоваться для регулировки выходного напряжения или тока, частоты переключения и максимального рабочего цикла, обеспечивая при этом дополнительные функции, делающие систему питания более интеллектуальной, надежной и адаптируемой.

MCP1631 (управление в режиме тока) и MCP1631V (управление в режиме напряжения) содержит ШИМ, драйвер MOSFET, усилитель считывания тока, усилитель считывания напряжения и компаратор перенапряжения.Эти ИС работают с входным напряжением от 3,0 В до 5,5 В. Дополнительные функции включают отключение, блокировку пониженного напряжения (UVLO) и защиту от перегрева.

Для приложений, которые работают от входа высокого напряжения, MCP1631HV и MCP1631VHV могут работать напрямую от входа от + 3,5 В до + 16 В. Для этих приложений доступен дополнительный регулируемый выход с низким падением напряжения + 5 В или + 3,3 В, который может обеспечивать ток до 250 мА для питания микроконтроллера и вспомогательных цепей

Внутренний ШИМ MCP1631 / MCP1631V состоит из усилителя ошибки, высокоскоростного компаратора и защелки.Выход усилителя сравнивается либо с MCP1631 CS (вход первичного измерения тока), либо с MCP1631V VRAMP (вход линейного изменения напряжения) высокоскоростного компаратора. Когда сигнал CS или VRAMP достигает уровня выходного сигнала усилителя ошибки, цикл включения завершается, и внешний переключатель блокируется до начала следующего цикла.

Среди типичных применений для MCP1631 / MCP1631V можно назвать зарядные устройства с программируемым переключателем, способные заряжать различные химические соединения, такие как Li-Ion, NiMH, NiCd и Pb-Acid, сконфигурированные как одиночные или множественные элементы.Комбинируя с небольшим микроконтроллером, можно также разработать интеллектуальные конструкции светодиодного освещения и программируемые источники напряжения и тока топологии SEPIC.

Входы MCP1631 / MCP1631V могут быть подключены к контактам ввода / вывода микроконтроллера для гибкости проектирования. Дополнительные функции, интегрированные в MCP1631HV / MCP1631VHV, обеспечивают формирование сигнала и функции защиты для зарядных устройств или источников постоянного тока.

Контроллер повышения текущего режима

Показано на Рисунок 3 — это Texas Instruments TPS40210 и TPS40211 с широким входным напряжением (4.От 5 В до 52 В), несинхронные регуляторы повышения. Они подходят для топологий, в которых требуется N-канальный полевой транзистор с заземленным источником, включая повышающий, обратный, SEPIC и различные приложения для драйверов светодиодов.

Характеристики устройства включают программируемый плавный пуск, защиту от перегрузки по току с автоматическим повторным запуском и программируемую частоту генератора. Управление в текущем режиме обеспечивает улучшенную переходную характеристику и упрощенную компенсацию контура. Основное различие между этими двумя частями является опорным напряжением, к которому усилитель ошибки регулирует FB контактный.

Резистор и конденсатор, подключенные к выводу RC, определяют частоту генератора. Конденсатор заряжается примерно до VVDD / 20 током, протекающим через резистор, а затем разряжается внутренним транзистором TPS40210. Вы можете синхронизировать TPS40210 и TPS40211 с внешними часами, частота которых должна быть выше, чем частота свободного хода преобразователя.

Контроллеры tps40210 и TPS40211 являются контроллерами режима тока и используют резистор, включенный последовательно с силовым полевым транзистором на клеммах источника, для измерения тока как для управления режимом тока, так и для защиты от перегрузки по току.Резистор считывания тока служит как ограничителем тока, так и датчиком управления режимом тока, поэтому его следует выбирать на основе как стабильности (ограничение управления в режиме тока), так и ограничения тока (ограничение устройства).

Стандартный повышающий преобразователь не имеет метода ограничения тока от входа к выходу в случае короткого замыкания на выходе. Если требуется защита от такого типа событий, необходимо использовать некоторую вторичную схему защиты.

Характеристикой режима управления пиковым током является состояние, при котором контур управления током становится нестабильным.Контур напряжения поддерживает регулирование, но пульсирующее напряжение на выходе увеличивается. и колеблется на половине частоты переключения.

Для исправления этого состояния необходимо применить компенсирующую рампу от генератора к сигналу, идущему на широтно-импульсный модулятор. В TPS40210 / 11 пилообразный сигнал генератора применяется в фиксированной величине к широтно-импульсному модулятору. Чтобы преобразователь не перешел в субгармоническую нестабильность, крутизна сигнала линейного нарастания компенсации должна составлять не менее половины спада сигнала линейного нарастания тока.Поскольку компенсационная рампа является фиксированной, она накладывает ограничение на выбор резистора считывания тока. Наклон компенсации крутизны должен быть не менее половины, а предпочтительно равным крутизне спада формы сигнала измерения тока, наблюдаемой на широтно-импульсном модуляторе.Максимальное значение устанавливается на резистор измерения тока при работе в непрерывном режиме с коэффициентом заполнения 50% или больше.

В целях проектирования следует применить некоторый запас к фактическому значению резистора считывания тока.В качестве отправной точки фактический выбранный резистор должен быть на 80% или меньше, чем номинал резистора, который делает линейную кривую компенсации крутизны равной половине крутизны спада тока.

Синхронный понижающий ШИМ-контроллер постоянного тока

ADP1828 — это универсальный синхронный понижающий контроллер напряжения с ШИМ-режимом. Он управляет N-канальным силовым каскадом для регулирования выходного напряжения от 0,6 В до 85% входного напряжения и рассчитан на работу с большими МОП-транзисторами для стабилизаторов точки нагрузки.ADP1828 идеально подходит для широкого спектра приложений с высоким энергопотреблением, таких как питание ввода-вывода DSP и ядра процессора, а также универсальное питание в телекоммуникациях, медицинской визуализации, ПК, играх и промышленных приложениях.

Показанный на рис. 4 , ADP1828 работает от входных напряжений смещения от 3 до 18 В с внутренним LDO, который генерирует выход 5 В для входных напряжений смещения более 5,5 В. Цепи управления, драйверы затворов и Внешний повышающий конденсатор работает от выхода LDO для входа между 5.5 В и 18 В. PV питает привод затвора нижнего полевого МОП-транзистора (DL), а IN питает внутреннюю схему управления. Подключите PV к PGND с конденсатором 1 мкФ или более, а от IN к GND с конденсатором 0,1 мкФ или более. Обойдите вход питания в PGND с помощью конденсатора подходящей емкости.

Частота коммутации также может быть синхронизирована с внешними часами до двухкратной номинальной частоты генератора. Выход часов можно использовать для синхронизации дополнительных ADP1828 (или контроллеров ADP1829), что устраняет необходимость во внешнем источнике синхронизации.

ADP1828 включает в себя защиту плавного пуска для ограничения любого пускового тока от входного источника питания во время запуска, защиту от обратного тока во время плавного пуска для предварительно заряженного выхода, а также регулируемую схему ограничения тока без потерь с использованием внешнего датчика MOSFET RDS (ON). . Для приложений, требующих упорядочивания источников питания, ADP1828 предоставляет отслеживающий вход, который позволяет отслеживать выходное напряжение во время запуска, выключения и отказов. Дополнительные функции контроля и управления включают тепловую перегрузку, блокировку при пониженном напряжении и исправное энергопотребление.

ADP1828 работает в диапазоне температур перехода от -40 ° C до + 125 ° C и доступен в 20-выводном QSOP

Контроллеры с фиксированной частотой, ШИМ, режимом напряжения, несимметричные

% PDF-1.4
%
1 0 объект
>
эндобдж
6 0 obj

/ Title (MC34060A — Односторонние контроллеры с фиксированной частотой, ШИМ, режимом напряжения)
>>
эндобдж
2 0 obj
>
эндобдж
3 0 obj
>
эндобдж
4 0 obj
>
транслировать
BroadVision, Inc.2020-09-30T12: 21: 34 + 02: 002011-03-09T15: 56: 36-07: 002020-09-30T12: 21: 34 + 02: 00application / pdf

  • MC34060A — Фиксированная частота, ШИМ , Односторонние контроллеры в режиме напряжения
  • ON Semiconductor
  • MC34060A — недорогой аппарат с фиксированной частотой и шириной импульса.
    схема управления модуляцией, предназначенная в первую очередь для несимметричных
    SWITCHMODE управление питанием.MC34060A указан в коммерческой эксплуатации.
    диапазон температур от 0 ° до + 70 ° C, указан MC33060A
    в автомобильном температурном диапазоне от −40 ° до + 85 ° C.
  • Acrobat Distiller 9.4.2 (Windows) uuid: 92198c3a-622d-4f96-a51b-d2f069665c65uid: d00f9026-2bc0-4720-b944-4b3816ea1d2d Распечатать

    конечный поток
    эндобдж
    5 0 obj
    >
    эндобдж
    7 0 объект
    >
    эндобдж
    8 0 объект
    >
    эндобдж
    9 0 объект
    >
    эндобдж
    10 0 obj
    >
    эндобдж
    11 0 объект
    >
    эндобдж
    12 0 объект
    >
    эндобдж
    13 0 объект
    >
    эндобдж
    14 0 объект
    >
    эндобдж
    15 0 объект
    >
    эндобдж
    16 0 объект
    >
    эндобдж
    17 0 объект
    >
    эндобдж
    18 0 объект
    >
    эндобдж
    19 0 объект
    >
    эндобдж
    20 0 объект
    >
    эндобдж
    21 0 объект
    >
    эндобдж
    22 0 объект
    >
    эндобдж
    23 0 объект
    >
    эндобдж
    24 0 объект
    >
    эндобдж
    25 0 объект
    >
    эндобдж
    26 0 объект
    >
    эндобдж
    27 0 объект
    >
    эндобдж
    28 0 объект
    >
    эндобдж
    29 0 объект
    >
    эндобдж
    30 0 объект
    >
    эндобдж
    31 0 объект
    >
    транслировать
    HWnFȯd # B.