Stabilizator sterowany cyfrowo

To nie jest miejsce tylko dla początkujących, wszyscy jesteśmy w czymś początkujący i wymieniamy się doświadczeniami.
Awatar użytkownika
gaweł
Geek
Geek
Posty: 1029
Rejestracja: wtorek 24 sty 2017, 22:05
Lokalizacja: Białystok

Stabilizator sterowany cyfrowo

Postautor: gaweł » sobota 11 wrz 2021, 21:31

Sterowany cyfrowo stabilizator napięcia

Czasem człowiek tak się zafiksuje
nad jakimś rozwiązaniem,
że nie dostrzega rozwiązań najprostszych.


Potrzebowałem rozwiązania, gdzie sygnałem logicznym/cyfrowym determinowane jest określone napięcie zasilające. Prąd obciążenia jest niewielki, więc z powodzeniem wystarczy zastosowanie stabilizatorów z literką „L”. Pierwsza koncepcja rozwiązania krążyła wokół układu LM317. Zbiór wymaganych napięć wyjściowych to: 1,8V, 2,5V, 5V i 7,5V (więc jest w zasięgu możliwości układu). W dokumentacji jest nawet sugestia rozwiązania:
konc.png

Rozwiązanie wydaje się być nawet atrakcyjne. Jeżeli zastosować układ typu 74HC138 lub 74HC139 to trochę nie pasuje sterowanie. Wymienione układy mają wyjścia ze stanem logicznym zera dla wybranego wyjścia, więc konieczny jest negator w torze lub zastosowanie zamiast tranzystora NPN tranzystora PNP (przykładowo BC557). A może... pominąć tranzystor i podłączyć bezpośrednio do wyjść układu 74HC138. W końcu na wybranym wyjściu prąd z odpowiedniej gałęzi zostanie „obciągnięty” i układ LM137 zostanie wysterowany. No nic bardziej mylnego. Pomiary pokazały, że to „maliny”. Po przemyśleniach... no może gdyby wyjście układu cyfrowego było typu otwarty kolektor/dren, to może... No więc kolejna iteracja rozwiązania: negator w torze i tranzystor jak na powyższej ilustracji. Wszystko fajnie, ale...
Nawet nasycony tranzystor ma jakieś napięcie na kolektorze i finalnie na wyjściu nie daje się zejść poniżej 2V. W moich wymaganiach jest napięcie 1,8V, no więc... znowu krzaki.
Przez głowę przewaliło się wiele różnych pomysłów, nawet takie, by dać ileś stabilizatorów na wymagane napięcia i komutować je przekaźnikiem. To może i było by dobre w zamierzchłej epoce, ale mamy XXI wiek. Czas zmienić myślenie...
Już nawet zacząłem kombinować nad przetwornikiem cyfrowo-analogowym i jego wyjście dać na operacza by uzyskać wymagany prąd obciążenia, ale rozum mi wrócił i zrezygnowałem z chorych rozwiązań.
Nie wiem skąd mi przyszło do głowy (może mi się przyśniło) → zastosować tranzystor MOSFET. Przecież on w stanie włączenia tworzy prawie zwarcie do masy (najtrudniej jest wpaść na najprostsze rozwiązania). Powstało następujące:
sch1.png

Jego głównym bohaterem (poza układem LM317 w obudowie SO8) jest tranzystor IRF7103 (w jednym układzie są dwa tranzystory z kanałem typu N):
irf7103.png

Powstał układ badawczy:
ukl_pom.png

Co prawda rozwiązanie testowe obejmowało połowę funkcjonalności bo komutowało dwa napięcia (trochę lenistwo mnie dotknęło), ale eksperymenty potwierdziły, że będzie działać. Dip-switchem sterowałem układem 74HC139, który w dalszej kolejności działał na tranzystory BC457.
Uważny czytelnik powinien zauważyć (uważność to najistotniejszy element), że w rozwiązaniu proponowanym przez producenta jest jeden opornik „bez tranzystora”. Ogranicza on napięcie wyjściowe „od góry”. Trochę to komplikuje obliczenia wartości pozostałych oporników, gdyż są one niejako dołączane równolegle do tego „niekomutowanego”. W zaproponowanym rozwiązaniu takiego czegoś nie ma, co implikuje, że zawsze musi być jeden z tranzystorów MOSFET włączony. To jest zabezpieczone tym, że sygnał E w układzie 74HC139 ma stałą wartość zera, więc zawsze jedno z wyjść będzie w stanie aktywnym. Wyłączenie wszystkich wyjść (co się przekłada na wyłączenie wszystkich tranzystorów MOSFET) spowoduje, że na wyjściu pojawi się praktycznie napięcie wejściowe (12V) co może okazać się zabójcze dla reszty.
Tak więc, jeżeli ktoś potrzebuje gotowca, to może skorzystać z mojej oferty na rozwiązanie.
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.

Prawdziwe słowa nie są przyjemne. Przyjemne słowa nie są prawdziwe.
Lao Tse

Awatar użytkownika
Zegar
User
User
Posty: 154
Rejestracja: wtorek 02 lip 2019, 14:42

Re: Stabilizator sterowany cyfrowo

Postautor: Zegar » niedziela 12 wrz 2021, 10:58

Przypomniało mi to dawne czasy...
ProgramatorSA80_1985.jpg

Sam tego nie wymyśliłem - narysowane ręką mojego promotora w technikum. Podobieństwo do MIK86 jest nieprzypadkowe.
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
"If A = success, then the formula is A = X + Y + Z.
X is work. Y is play. Z is keep your mouth shut."
A. Einstein

Awatar użytkownika
gaweł
Geek
Geek
Posty: 1029
Rejestracja: wtorek 24 sty 2017, 22:05
Lokalizacja: Białystok

Re: Stabilizator sterowany cyfrowo

Postautor: gaweł » niedziela 12 wrz 2021, 12:56

Zegar pisze:Przypomniało mi to dawne czasy...

Może jeszcze coś fajnego ci się przypomni...

Rozdzielczość rysunku nie pozwala na poznanie szczegółów, ale mam wrażenie, że o to chodziło.

Prawdziwe słowa nie są przyjemne. Przyjemne słowa nie są prawdziwe.
Lao Tse

Awatar użytkownika
Zegar
User
User
Posty: 154
Rejestracja: wtorek 02 lip 2019, 14:42

Re: Stabilizator sterowany cyfrowo

Postautor: Zegar » niedziela 12 wrz 2021, 13:30

gaweł pisze:Rozdzielczość rysunku nie pozwala na poznanie szczegółów, ale mam wrażenie, że o to chodziło.

Wyciąłem fragment ze starego skanu i nie sprawdziłem... Teraz będzie lepiej.
Programator_SA80.jpg
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
"If A = success, then the formula is A = X + Y + Z.
X is work. Y is play. Z is keep your mouth shut."
A. Einstein

Awatar użytkownika
gaweł
Geek
Geek
Posty: 1029
Rejestracja: wtorek 24 sty 2017, 22:05
Lokalizacja: Białystok

Re: Stabilizator sterowany cyfrowo

Postautor: gaweł » niedziela 12 wrz 2021, 15:03

Zegar pisze:Teraz będzie lepiej.

Teraz to są znacząco lepsze widoki. :)

Prawdziwe słowa nie są przyjemne. Przyjemne słowa nie są prawdziwe.
Lao Tse

Awatar użytkownika
j23
User
User
Posty: 431
Rejestracja: czwartek 08 paź 2015, 18:40

Re: Stabilizator sterowany cyfrowo

Postautor: j23 » poniedziałek 13 wrz 2021, 15:19

"Trochę" jeszcze to dopracować (z pwm?) i może powstanie minifalownik DIY? (sinusoida, ale ze sterowaniem zmienną częstotliwością także). Nie wiem czy to ma sens, ale to w końcu ostatecznie eksperymenty. A nuż coś ciekawego wyjdzie?
Internet łączy ludzi, którzy dzielą się swoimi zainteresowaniami, pomysłami i potrzebami, bez względu na geograficzne (przeciwności).
BOB TAYLOR, PARC

Awatar użytkownika
gaweł
Geek
Geek
Posty: 1029
Rejestracja: wtorek 24 sty 2017, 22:05
Lokalizacja: Białystok

Re: Stabilizator sterowany cyfrowo

Postautor: gaweł » poniedziałek 13 wrz 2021, 23:15

j23 pisze:... i może powstanie minifalownik DIY?

Qrcze, to bardzo inspirujące, trzeba to przemyśleć :)

Prawdziwe słowa nie są przyjemne. Przyjemne słowa nie są prawdziwe.
Lao Tse

Awatar użytkownika
j23
User
User
Posty: 431
Rejestracja: czwartek 08 paź 2015, 18:40

Re: Stabilizator sterowany cyfrowo

Postautor: j23 » wtorek 14 wrz 2021, 00:02

gaweł pisze:
j23 pisze:... i może powstanie minifalownik DIY?

Qrcze, to bardzo inspirujące, trzeba to przemyśleć :)

Z tym, że chyba wtedy na wejściu (po dzielniku napięcia na dwie połówki biegunów), no i chyba potem po dwa zestawy takiego zestawu jak wyżej (ale bez MCU). MCU chyba powinien być jeden tylko do sterowania i przełączania biegunów... z tym że odwrotnie spolaryzowane. Dzięki Kolego Gaweł za podzielenie się wiedzą. Bardzo ciekawy układ elektroniczny.
Pozdrawiam, Jarek J23
Internet łączy ludzi, którzy dzielą się swoimi zainteresowaniami, pomysłami i potrzebami, bez względu na geograficzne (przeciwności).
BOB TAYLOR, PARC

Awatar użytkownika
gaweł
Geek
Geek
Posty: 1029
Rejestracja: wtorek 24 sty 2017, 22:05
Lokalizacja: Białystok

Re: Stabilizator sterowany cyfrowo

Postautor: gaweł » środa 15 wrz 2021, 13:36

j23 pisze:Z tym, że chyba wtedy na wejściu (po dzielniku napięcia na dwie połówki biegunów), ...

Rozwiń swoją koncepcję, to może być ciekawe doświadczenie.

Prawdziwe słowa nie są przyjemne. Przyjemne słowa nie są prawdziwe.
Lao Tse

Awatar użytkownika
piotrek
User
User
Posty: 134
Rejestracja: niedziela 05 lis 2017, 02:46

Re: Stabilizator sterowany cyfrowo

Postautor: piotrek » piątek 17 wrz 2021, 01:13

Ideałem byłoby użyć tutaj potencjometru cyfrowego, ponieważ dokładność napięcia na wyjściu zależałaby tylko od nastawionej rezystancji.
Tak jest, dlatego że obwodzie rezystorów układu LM317 płynie stały prąd.
Niestety, sprawa nie jest prosta bo napięcie podawane na cyfrowy potencjometr (A,B,W) jest ograniczone (często do 5,5V) a prąd (Wiper Current) to kilka mA, kiedy LM317 potrzebuje co najmniej 10 mA (max) prądu do prawidłowego funkcjonowania stabilizacji.
Na upartego można przezwyciężyć tą przeszkodę za pomocą układu "transformatora rezystancji", który umożliwia użycie taniego, zwykłego, potencjometru cyfrowego, np MCP40D18 (wartości elementów do policzenia). Zamiast npn można użyć mosfet-n i rezystora w źródle o małej rezystancji.
Układ z wolnym wzmacniaczem pewnie popsuje nieco odpowiedź impulsową LM317.

digitadjvolt.png
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.


Wróć do „Podstawy elektroniki - teoria i praktyka”

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Google [Bot] i 4 gości