Вот по этой схеме я и решил делать
Для примера я решил делать преобразователь, способный давать стабилизированные 12 Вольт при колебаниях входного от 9 до 16 Вольт. Правда мощность преобразователя невелика, так как используется встроенный ключ микросхемы, но решение вполне работоспособно.
Если умощнить схему, поставить дополнительный полевой транзистор, дроссели на больший ток и т.д. то такая схема может помочь решить проблему питания 3,5 дюйма жесткого диска в машине. Так же, такие преобразователи могут помочь решить проблему получения, ставшего уже популярным, напряжения 3.3 Вольт от одного литиевого аккумулятора в диапазоне 3-4.
2 Вольта. Но для начала превратим условную схему в принципиальную.
После этого превратим ее в трассировку, не будем же мы на монтажной плате все ваять.
Ну дальше я пропущу этапы, описанные в одном из моих обзоров, где я показал, как изготавливать печатную плату.
В итоге получилась небольшая платка, размеры платы 28х22.5, толщина после запайки деталей — 8мм.
Нарыл по дому всяких разных деталек. Дроссели у меня были в одном из обзоров. Резисторы всегда есть. Конденсаторы частично были, а частично выпаял из разных устройств. Керамический на 10мкФ выпаял из старого жесткого диска (еще они водятся на платах мониторов), алюминиевый SMD взял из старого CD-ROMа.
Спаял платку, получилось вроде аккуратно. Надо было сделать фото на каком нибудь спичечном коробке, но забыл. Размеры платы примерно в 2.5 раза меньше спичечного коробка.
Плата поближе, старался компоновать плату поплотнее, свободного месте не очень много. Резистор 0.25 Ома образован четырьма по 1 Ом параллельно в 2 этажа.
Ну а дальше результаты проверки.
Фотографий много, потому убрал под спойлер
Проверял в четырех диапазонах, но случайно получилось в пяти, не стал этому противиться, а просто сделал еще одно фото. У меня не было резистора на 13КОм, пришлось впаять на 12, поэтому на выходе напряжение несколько занижено. Но так как плату я делал просто для проверки микросхемы (т.е. сама по себе эта плата больше для меня никакой ценности не несет) и написания обзора, то не стал заморачиваться. В качестве нагрузки была лампа накаливания, ток нагрузки около 225мА На входе 9 Вольт, на выходе 11.45
На входе 11 Вольт, на выходе 11.44.
На входе 13 вольт, на выходе все те же 11.44
На входе 15 Вольт, на выходе опять 11.44. 🙂
После этого думал закончить, но так как в схеме указал диапазон до 16 Вольт, то и проверить решил на 16. На входе 16.28, на выходе 11.44 Так как я разжился цифровым осциллографом, то решил снять осциллограммы.
Я их так же спрятал под спойлер, так как их довольно много
Я сделал осциллограммы на выходе микросхемы и на выходе БП. В щупе был включен делитель сигнала на 10. 9 Вольт 11 Вольт 13 Вольт 15 Вольт. Здесь я изменил время развертки, так как не получалось впихнуть весь период в одно окно. Это конечно игрушка, мощность преобразователя смешная, хотя и полезная.
Но товарищу я подобрал несколько более мощный вариант на Алиэксрессе.
Возможно кому то будет и полезно. Ссылки по теме.
Повышающе-понижающий DC-DC преобразователь 7..14В / 9В 0,5А
MC34063 sepic Стабилизатор тока светодиодов на микросхеме МС34063 MC34063A описание, схема подключения. Калькулятор DC-DC MC34063
Файл печатной платы, схема, даташит. — ссылка.
Контроллер ШИМ своими руками
Сегодня разберёмся что такое ШИМ и с чем его едят, а также как сделать контроллер в домашних условиях.
Что такое ШИМ?
ШИМ (широтно-импульсная модуляция, англ. pulse—width modulation (PWM)) — это способ управления мощностью путём импульсной подачи питания. Мощность меняется в зависимости от длительности подаваемых импульсов.
ШИМ в современной электронике применяется повсеместно, для регулировки яркости подсветки вашего смартфона, скорости вращения кулера в компьютере, для управления моторами квадрокоптера или гироскутера. Cписок можно продолжать бесконечно.
В любительской электронике ШИМ контроллеры часто используются для управления яркостью светодиодных лент и для управления мощными двигателями постоянного тока.
Принцип работы ШИМ
В отличии от линейных систем, где мощность регулируется путём снижения электрических параметров (тока или напряжения), при использовании ШИМ мощность, передаваемая потребителю, регулируется временем импульсов, что существенно повышает эффективность работы контроллера. В аналоговых системах остаточная мощность рассеивалась в виде тепла, здесь же при снижении потребления остаточная мощность просто не используется.
Основная характеристика ШИМ – СКВАЖНОСТЬ (процент заполнения) – процентное соотношение длительности импульсов к периоду. На рисунке ниже изображено 5 степеней скважности прямоугольного ШИМ сигнала:
Скважность ШИМ
ПЕРИОД — это время за которое происходит полный цикл колебания сигнала. Измеряется в секундах. Он линейно зависит от частоты сигнала и рассчитывается по формуле:
T(перод) = 1/f(частота)
f(частота) = 1/ T(перод)
Частота ШИМ – это количество периодов (или если хотите, циклов колебаний) в единицу времени. Частота измеряется в Герцах (Гц), 1 Гц это одно колебание в 1 секунду.
Если сигнал делает 100 колебаний в секунду, значит частота равняется 100 Гц. Чем выше частота тем меньше период.
Откуда берётся ШИМ
Вариант 1 — аналоговый
ШИМ сигнал создаётся специально сконструированными устройствами – генераторами ШИМ сигнала или генераторами прямоугольных импульсов. Они могут быть собраны как на аналоговой базе, так и на основе микроконтроллеров, как в виде схемы из нескольких транзисторов, так и в виде интегральной микросхемы.
Самый простой вариант это микросхема NE555, собирается всё по схеме:
Схема ШИМ генератора на NE555
Но если лень разбираться и паять, то китайцы за нас всё уже давно сделали.
ШИМ генератор на NE555
Стоит $0,5, работает стабильно при питании от 5 до 16 вольт. Выдаёт ШИМ сигнал амплитудой в 5 вольт, скважность можно менять подстроечным резистором (вон та синяя штуковина с вырезом под отвертку). При желании можно заменить подстроечный резистор на переменный и получим удобную ручку регулировки.
Вариант 2 – цифровой
Более сложный для новичка – использование микроконтроллера, но вместе с тем более интересный и дающий широкие возможности. Звучит страшно, но самом деле реализуется довольно просто.
В качестве микроконтроллера удобнее всего взять отладочную плату ардуино.
Как с ней работать написано вот здесь. Подключаем ардуинку к компьютеру и заливаем в неё вот такой наисложнейший код:
void setup() {
pinMode(3,OUTPUT); // опреднляем пин D3 как выход
}
void loop() {
int duty = 30; // определяем скважность равной 30%
int value = 255/10*duty; // переводим значение скважности в 8 битный формат
analogWrite(3, value); // выводим ШИМ значением value на пин D3
| pinMode(3,OUTPUT); // опреднляем пин D3 как выходint duty = 30; // определяем скважность равной 30%int value = 255/10*duty; // переводим значение скважности в 8 битный форматanalogWrite(3, value); // выводим ШИМ значением value на пин D3 |
Далее цепляемся осциллографом к пину D3 и видим:
ШИМ скважность 30%
Сигнал частотой (Freq) -526 Гц, амплитудой (Vmax)- 5 вольт и скважностью (duty) – 30.9 %.
Меняем скважность в коде — меняется и скважность на выходе. Добавляем датчик температуры или освещённости, прописываем зависимость скважности на выходе от показаний датчиков и — готова регулировка с обратной связью.
Как подключить к нагрузке
Напрямую генератор ШИМ сигнала к нагрузке подключать не следует, потому как он слаботочный и скорее все сразу же сгорит. Для того, чтобы управлять нагрузкой необходим ключ на мосфет-транзисторе. Берём N-канальный мосфет-транзистор IRF3205 и собираем всё по схеме:
Ардуино ШИМ на IRF3205
Резистор R1 нужен для защиты пина ардуинки от выгорания, а резистор R2 для того, чтобы транзистор полностью закрывался, когда ардуина не даёт выходного сигнала.
Как видно ничего сложного. Четыре элемента и ШИМ-контроллер готов. Он уже может управлять одноцветной светодиодной лентой или каким-нибудь моторчиком.
Если нужна трехцветная лента или больше лент (делаем многоканальный ШИМ), просто добавляем ключи на пины D3, D5, D6, D9, D10, D11 (только на них работает ШИМ). Итого, Ардуина способна управлять мощностью 6-ти устройств одновременно.
IRF3205 способен выдерживать токи до 70 Ампер при напряжении до 55 Вольт, таких характеристик вполне достаточно для решения большинства бытовых задач.
Если нужно управлять плюсовым контактом
В таком случае нам понадобится другой мосфет- транзистор — P-канальный. Схема аналогична, только подтягивающий резистор подключен к плюсу.
https://www.youtube.com/watch?v=_AREeLL2Yrk\u0026t=279s
Также нужно будет инвертировать сигнал на выходе ардуино, ведь при подаче 5 вольт транзистор будет закрываться, а при 0 — открываться, значит шим скважностью в 30% выдаст 70% мощность на выходе схемы.
ШИМ на irf4905, питание5 v
Стоит оговориться такая схема будет работать только при питании не выше 5 вольт, так как для полного закрытия P-канального транзистора необходимо подтянуть его затвор к плюсу питания, а ардуина способна выдавать на цифровой пин только 5 вольт. Значит, при питании хотя бы чуть-чуть выше напряжения выдаваемого на цифровой пин транзистор будет не полностью закрываться при верхней части импульса ШИМ и БУДЕТ СИЛЬНО ГРЕТЬСЯ. Полностью отключить нагрузку он тоже не сможет.
Если нужно управлять, к примеру,12 -ти вольтовым устройством, то схема немного усложнится. Добавится так называемое «плечо раскачки» или драйвер полевого транзистора. По классике он собирается на двух, а иногда и на трёх транзисторах, но мы есть вариант немного проще, который работает при невысоких частотах:
Ардуино, управление ШИМ по плюсовому проводу IRF4905
Контроллер ШИМ для RGB светодиодной ленты
В качестве примера приведу схему ШИМ контроллера для RGB светодиодной ленты на ардуино. В ней используется трёхканальный ШИМ для управления тремя цветами ленты. Ниже будет ссылка на готовое устройство, собранное на этой схеме управления.
ШИМ контроллер RGB ленты на ардуино
Соединяется всё вот так:
В схеме я добавил ещё кнопку, она нам поможет в будущем переключать цвета и регулировать яркость.
Вот простой код, позволяющий засветить ленту различными цветами. Чтобы изменить цвет подставьте цифры в значения для R, G и B из ниже.
#define outLedRed 9 // пин управления красным цветом
#define outLedGreen 10 // пин управления зелёным цвнтом
#define outLedBlue 11 // пин управления синим цветом
int R = 255;
int G = 255;
int B = 255;
// белый цвет.
// 255, 0, 0 — красный
// 255,65,0 — оранжевый
// 255, 255, 0 — жёлтый
// 153,255,51 — салатовый
// 0, 255, 0 — зелёный
// 0, 255, 255 — аквамарин
// 0, 0, 255 — синий
// 80, 0, 80 — фиолетовый
void setup() {
pinMode(outLedRed,OUTPUT); // опреднляем пин как выход
pinMode(outLedGreen,OUTPUT); // опреднляем пин как выход
pinMode(outLedBlue,OUTPUT); // опреднляем пин как выход
}
void loop() {
analogWrite(outLedRed, R);
analogWrite(outLedGreen, G);
analogWrite(outLedBlue, B);
| #define outLedRed 9 // пин управления красным цветом#define outLedGreen 10 // пин управления зелёным цвнтом#define outLedBlue 11 // пин управления синим цветом// 153,255,51 — салатовый// 0, 255, 255 — аквамарин// 80, 0, 80 — фиолетовый pinMode(outLedRed,OUTPUT); // опреднляем пин как выход pinMode(outLedGreen,OUTPUT); // опреднляем пин как выход pinMode(outLedBlue,OUTPUT); // опреднляем пин как выходanalogWrite(outLedRed, R);analogWrite(outLedGreen, G);analogWrite(outLedBlue, B); |
Подробная инструкция по изготовлению контроллера подсветки и фото готового устройства здесь.
На всякий случай цоколёвка мосфетов:
Цоколёвка мосфета
Ключи на мосфет-транзисторах
Ключи на мосфет-транзисторах для тех кто не любит читать схемы:
Ключ на полевом мосфет транзисторе IRF3205, IRF4905
- Ещё по теме:
- — что такое ардуино
- — умный дом на ардуино
— Начало работы с Ардуино. На примере проекта простейшей метеостанции на ардуино.
— светодиодные ленты
MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров
Некоторое время назад я уже публиковал обзор, где показал как при помощи КРЕН5 сделать ШИМ стабилизатор. Тогда же я упомянул о одном из самых распространенных и наверное самых дешевых контроллеров DC-DC преобразователей. Микросхеме МС34063.Сегодня я попробую дополнить предыдущий обзор.
Вообще, данную микросхему можно считать устаревшей, но тем не менее она пользуется заслуженной популярностью. В основном из-за низкой цены. Я их до сих пор иногда использую в своих всяких поделках.Собственно потому я и решил прикупить себе сотню таких микрух. Обошлись они мне в 4 доллара, сейчас у того же продавца они стоят 3.7 доллара за сотню, это всего 3.
7 цента за штуку.Найти можно и дешевле, но я заказывал их в комплект к другим деталям (обзоры зарядного для литиевого аккумулятора и стабилизатор тока для фонарика). Есть еще четвертый компонент, который я заказал там же, но о нем в другой раз.Ну я наверное уже утомил длинным вступлением, потому перейду к обзору.Предупрежу сразу, будет много всяких фото.
Пришло это все в пакетиках, замотанное в ленту из пупырки. Такая себе кучка 🙂
MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.Сами микросхемы аккуратно запакованы в пакетик с защелкой, на него наклеена бумажка с наименованием. Написано от руки, но проблемы распознать надпись, думаю не возникнет.
MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.Данные микросхемы производятся разными производителями и маркируются так же по разному.MC34063KA34063UCC34063 И т.д.Как видно, меняются только первые буквы, цифры остаются неизменными, потому обычно ее называют просто 34063.Мне достались первые, MC34063.
MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.Фото рядом с такой же микрухой, но другого производителя.Обозреваемая выделяется более четкой маркировкой.
MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.Что дальше можно обозреть я не знаю, потому перейду ко второй части обзора, познавательной.DC-DC преобразователи используются во многих местах, сейчас наверное уже тяжело встретить электронное устройство, где их нет.
Существует три основные схемы преобразования, все они описаны в даташите к 34063, а так же в дополнении по ее применению, ну и в еще одном описании.
Все описанные схемы не имеют гальванической развязки. Так же, если вы посмотрите внимательно все три схемы, то заметите, что они очень похожи и отличаются перестановкой местами трех компонентов, дросселя, диода и силового ключа.Сначала самая распространенная.Step-down или понижающий ШИМ преобразователь.
Применяется там, где надо понизить напряжение, причем сделать это с максимальным КПД.Напряжение на входе всегда больше, чем на выходе, обычно минимум на 2-3 Вольта, чем больше разница, тем лучше (в разумных пределах). При этом ток на входе меньше, чем на выходе.
Такую схемотехнику применяют часто на материнских платах, правда преобразователи там обычно многофазные и с синхронным выпрямлением, но суть остается прежней, Step-Down.В этой схеме дроссель накапливает энергию при открытом ключе, а после закрытия ключа напряжение на дросселе (за счёт самоиндукции) заряжает выходной конденсатор
MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.Следующая схема применяется немного реже первой.Ее часто можно встретить в Power-bank, где из напряжения аккумулятора в 3-4.2 Вольта получается стабилизированные 5 Вольт. При помощи такой схемы можно получить и больше, чем 5 Вольт, но надо учитывать, что чем больше разница напряжений, тем тяжелее работать преобразователю.Так же есть одна не очень приятная особенность данного решения, выход нельзя отключить «программно». Т.е. аккумулятор всегда подключен к выходу через диод. Так же в случае КЗ ток будет ограничен только внутренним сопротивлением нагрузки и батареи.Для защиты от этого применяют либо предохранители, либо дополнительный силовой ключ.Так же как и в прошлый раз, при открытом силовом ключе сначала накапливается энергия в дросселе, после закрытия ключа ток на дросселе меняет свою полярность и суммируясь с напряжением батареи поступает на выход через диод.Напряжение на выходе такой схемы не может быть ниже напряжения на входе минус падение на диоде.Ток на входе больше чем на выходе (иногда значительно).
MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.Третья схема применяется довольно редко, но не рассмотреть ее будет неправильно.Это схема имеет на выходе напряжение обратной полярности, чем на входе.Называется — инвертирующий преобразователь. В принципе данная схема может как повышать, так и понижать напряжение относительно входного, но из-за особенностей схемотехники чаще используется только для напряжений больше или равных входному.Преимущество данной схемотехники — возможность отключения напряжения на выходе при помощи закрытия силового ключа. Это так же умеет делать и первая схема.Как и в предыдущих схемах, энергия накапливается в дросселе, а после закрытия силового ключа поступает в нагрузку через обратно включенный диод.
MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.Когда я задумывал данный обзор, то не знал, что лучше выбрать для примера.Были варианты сделать понижающий преобразователь для РоЕ или повышающий для питания светодиода, но как то все это было неинтересно и совсем скучно.Но несколько дней назад позвонил товарищ и попросил помочь ему с решением одной задачки.Надо было получить выходное стабилизированное напряжение независимо от того, входно больше или меньше выходного.Т.е. нужен был повышающе-понижающий преобразователь.
Топология данных преобразователей называется SEPIC (Single-ended primary-inductor converter).
Еще пара неплохих документов по данной топологии. 1, 2.Схема данного типа преобразователей заметно сложнее и содержит дополнительный конденсатор и дроссель.
MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров. Вот по этой схеме я и решил делатьДля примера я решил делать преобразователь, способный давать стабилизированные 12 Вольт при колебаниях входного от 9 до 16 Вольт. Правда мощность преобразователя невелика, так как используется встроенный ключ микросхемы, но решение вполне работоспособно.Если умощнить схему, поставить дополнительный полевой транзистор, дроссели на больший ток и т.д. то такая схема может помочь решить проблему питания 3,5 дюйма жесткого диска в машине. Так же, такие преобразователи могут помочь решить проблему получения, ставшего уже популярным, напряжения 3.3 Вольт от одного литиевого аккумулятора в диапазоне 3-4.2 Вольта.Но для начала превратим условную схему в принципиальную.
MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.После этого превратим ее в трассировку, не будем же мы на монтажной плате все ваять.MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.Ну дальше я пропущу этапы, описанные в одном из моих обзоров, где я показал, как изготавливать печатную плату.В итоге получилась небольшая платка, размеры платы 28х22.5, толщина после запайки деталей — 8мм.MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.Нарыл по дому всяких разных деталек.Дроссели у меня были в одном из обзоров.Резисторы всегда есть.Конденсаторы частично были, а частично выпаял из разных устройств.Керамический на 10мкФ выпаял из старого жесткого диска (еще они водятся на платах мониторов), алюминиевый SMD взял из старого CD-ROMа.MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.Спаял платку, получилось вроде аккуратно. Надо было сделать фото на каком нибудь спичечном коробке, но забыл. Размеры платы примерно в 2.5 раза меньше спичечного коробка.MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.Плата поближе, старался компоновать плату поплотнее, свободного месте не очень много.Резистор 0.25 Ома образован четырьма по 1 Ом параллельно в 2 этажа.MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.Ну а дальше результаты проверки.Фотографий много, потому убрал под спойлерПроверял в четырех диапазонах, но случайно получилось в пяти, не стал этому противиться, а просто сделал еще одно фото.У меня не было резистора на 13КОм, пришлось впаять на 12, поэтому на выходе напряжение несколько занижено. Но так как плату я делал просто для проверки микросхемы (т.е. сама по себе эта плата больше для меня никакой ценности не несет) и написания обзора, то не стал заморачиваться.В качестве нагрузки была лампа накаливания, ток нагрузки около 225мАНа входе 9 Вольт, на выходе 11.45MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.На входе 11 Вольт, на выходе 11.44.MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.На входе 13 вольт, на выходе все те же 11.44MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.На входе 15 Вольт, на выходе опять 11.44. :)MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.После этого думал закончить, но так как в схеме указал диапазон до 16 Вольт, то и проверить решил на 16.На входе 16.28, на выходе 11.44MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.Так как я разжился цифровым осциллографом, то решил снять осциллограммы. Я их так же спрятал под спойлер, так как их довольно многоЯ сделал осциллограммы на выходе микросхемы и на выходе БП.В щупе был включен делитель сигнала на 10.9 Вольт11 Вольт13 Вольт15 Вольт. Здесь я изменил время развертки, так как не получалось впихнуть весь период в одно окно.Это конечно игрушка, мощность преобразователя смешная, хотя и полезная.Ссылки по теме.
Повышающе-понижающий DC-DC преобразователь 7..14В / 9В 0,5А
MC34063 sepicСтабилизатор тока светодиодов на микросхеме МС34063MC34063A описание, схема подключения.Калькулятор DC-DC MC34063
Файл печатной платы, схема, даташит. — ссылка.
В общем вот такой получился спонтанный микрообзор микросхемы.
Резюме.
Микросхемы вполне годные, меня устроили, особенно по этой цене.Надеюсь, что обзор будет полезен. Если есть идеи по доработке, буду рад выслушать. Наверняка где нибудь накосячил, так как писал без шпаргалок, потому если заметили ошибки, сильно не ругайте.
Хинт по 34063Многие знают, что так как эта микросхема не является полноценным ШИМ контроллером, а скорее ЧИМ, т.е. у нее частота имеет свойство «плавать» в зависимости от напряжения и нагрузки.Из-за этого дроссель может неприятно «жужжать».
Избавиться от этого эффекта поможет резистор номиналом 300-680к, подключенный между выводом подключения времязадающего конденсатора и выходом на точку соединения дросселя, диода и силового ключа микросхемы (для схемы Step-Down).На других топологиях не проверял, но думаю, что тоже поможет.
Вместо котикаА вот так выглядит кристалл 34063 при более детальном рассмотрении в электронный микроскоп.Но так как микроскоп я еще не купил, то фото из инета.MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.
Эту страницу нашли, когда искали: инвертирующий dc-dc на шим, шим контроллер на 3 вольта, шим для dc dc преобразователь повышающий преобразователь, mc34063 не работает повышающий преобразователь с 8 до 28 вольт, повышающий dc dc преобразователь на микросхеме mc34063 своими руками, шим преобразователь в гирасккторе, шим на ka34063a, контролер в dc dc преобразователь, mc34063api это шим или чим регулятор, преобразователь питания на mc34063 на 5 вольт 2 ампера, mc34063 что можно сделать, шим ковертер, gm34063 описание принцип работы схема включения, понижающий dc dc преобразователь на mc34063, шим для понижающего преобразователя, шим контроллер с питанием 3 вольта, mc3463 схемы включения, шим контроллер dc dc схема, топология преобразователей на мс34063 с гальванической развязкой, схема 34063 плата lay, шим для однотактного блока питания dc dc, преобразователь напряжения на мс3463, шим модулятор 34063а, шим регулятор тока dc dc, mc34063 режим шим модуляции
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
ШИМ-контроллер: схема, принцип работы, управление :: SYL.ru
Любой радиолюбитель, начинающий телемастер или электрик рано или поздно столкнётся с такой штукой, как ШИМ-контроллер. За рубежом он маркируется как PWM.
Поэтому сегодня я хочу остановиться на вопросе что такое ШИМ-контроллер, как он работает и для чего нужен.
Даже если Вы не планируете заниматься ремонтом электронной техники, всё равно эта статья будет интересна для общего ознакомления.
Что такое ШИМ?
Для получения на выходе сигнала требуемой формы силовой ключ должен открываться всего лишь на определенное время, пропорциональное вычисленным показателям выходного напряжения.
В этом и заключается принцип широтно-импульсной модуляции (ШИМ, PWM). Далее сигнал такой формы, состоящий из импульсов, разнящихся по своей ширине, поступает в область фильтра на основе дросселя и конденсатора.
После преобразования на выходе будет практически идеальный сигнал требуемой формы.
https://www.youtube.com/watch?v=zmzmxYERst4\u0026t=92s
Область применения ШИМ не ограничивается импульсными источниками питания, стабилизаторами и преобразователями напряжения.
Использование данного принципа при проектировании мощного усилителя звуковой частоты дает возможность существенно снизить потребление устройством электроэнергии, приводит к миниатюризации схемы и оптимизирует систему теплоотдачи. К недостаткам можно причислить посредственное качество сигнала на выходе.
Электроника для всех
Вот уже несколько раз я ругался странным словом ШИМ. Пора бы внести ясность и разьяснить что же это такое. Вообще, я уже расписывал этот режим работы, но все же повторюсь в рамках своего курса.
Вкратце, Широтно Импульсная Модуляция (в буржуйской нотации этот режим зовется PWM — Pulse Width Modulation) это способ задания аналогового сигнала цифровым методом, то есть из цифрового выхода, дающего только нули и единицы получить какие то плавно меняющиеся величины. Звучит как бред, но тем не менее работает. А суть в чем:
Представь себе тяжеленный маховик который ты можешь вращать двигателем. Причем двигатель ты можешь либо включить, либо выключить. Если включить его постоянно, то маховик раскрутится до максимального значения и так и будет крутиться. Если выключить, то остановится за счет сил трения.
А вот если двигатель включать на десять секунд каждую минуту, то маховик раскрутится, но далеко не на полную скорость — большая инерция сгладит рывки от включающегося двигателя, а сопротивление от трения не даст ему крутится бесконечно долго.
Чем больше продолжительность включения двигателя в минуту, тем быстрей будет крутится маховик.
При ШИМ мы гоним на выход сигнал состоящий из высоких и низких уровней (применимо к нашей аналогии — включаем и выключаем двигатель), то есть нулей и единицы.
А затем это все пропускается через интегрирующую цепочку (в аналогии — маховик). В результате интегрирования на выходе будет величина напряжения, равная площади под импульсами.
Меня скважность (отношение длительности периода к длительности импульса) можно плавно менять эту площадь, а значит и напряжение на выходе.
Таким образом если на выходе сплошные 1, то на выходе будет напряжение высокого уровня, в случае моего робота, на выходе из моста L293 это 12 вольт, если нули, то ноль. А если 50% времени будет высокий уровень, а 50% низкий то 6 вольт.
Интегрирующей цепочкой тут будет служить масса якоря двигателя, обладающего довольно большой инерцией.
А что будет если взять и гнать ШИМ сигнал не от нуля до максимума, а от минуса до плюса. Скажем от +12 до -12. А можно задавать переменный сигнал! Когда на входе ноль, то на выходе -12В, когда один, то +12В. Если скважность 50% то на выходе 0В.
Если скважность менять по синусоидальному закону от максимума к минимуму, то получим… правильно! Переменное напряжение.
А если взять три таких ШИМ генератора и гнать через них синусоиды сдвинутые на 120 градусов между собой, то получим самое обычное трехфазное напряжение, а значит привет бесколлекторные асинхронные и синхронные двигатели — фетиш всех авиамоделистов.
На этом принципе построены все современные промышленные привода переменного тока. Всякие Unidrive и Omron Jxx В качестве сглаживающей интегрирующей цепи в ШИМ может быть применена обычная RC цепочка:
Так, принцип понятен, приступаем к реализации. ШИМ сигнал можно сварганить и на операционных усилителях и на микроконтроллере. Причем последние умеют это делать просто мастерски, благо все у них для этого уже есть.
Аппаратный ШИМ В случае ATMega16 проще всего сделать на его ШИМ генераторе, который встроен в таймеры. Причем в первом таймере у нас целых два канала. Так что без особого напряга ATmega16 может реализовать одновременно четыре канала ШИМ.
Как это реализовано У таймера есть особый регистр сравнения OCR**
. Когда значение в счётном регистре таймера достигнает значения находящегося в регистре сравнения, то могут возникнуть следующие аппаратные события:
- Прерывание по совпадению
- Изменение состояния внешнего выхода сравнения OC**.
Выходы сравнения выведены наружу, на выводы микроконтроллера
На демоплате Pinboard к этим выводам как раз подключены светодиоды. А если поставить джамперы вдоль, в сторону надписи RC то к выводу ШИМ будет подключена интегрирующая цепочка.
Основные неисправности и ремонт болгарки своими руками
Для Pinboard II разница в подключении невелика. Джамперы тут сгруппированы в один блок. А светодиоды и RC цепочки сгруппированы в левом верхнем углу платы.
Предположим, что мы настроили наш ШИМ генератор так, чтобы когда значение в счетном регистре больше чем в регистре сравнения, то на выходе у нас 1, а когда меньше, то 0. Что при этом произойдет? Таймер будет считать как ему и положено, от нуля до 256, с частотой которую мы настроим битами предделителя таймера. После переполнения сбрасывается в 0 и продолжает заново.
Как видишь, на выходе появляются импульсы. А если мы попробуем увеличить значение в регистре сравнения, то ширина импульсов станет уже.
Так что меняя значение в регистре сравнения можно менять скважность ШИМ сигнала. А если пропустить этот ШИМ сигнал через сглаживающую RC цепочку (интегратор) то получим аналоговый сигнал. У таймера может быть сколько угодно регистров сравнения. Зависит от модели МК и типа таймера. Например, у Атмега16
- Timer0 — один регистр сравнения
- Timer1 — два регистра сравнения (16ти разрядных!)
- Timer2 — один регистр сравнения
Итого — четыре канала. В новых AVR бывает и по три регистра сравнения на таймер, что позволяет одним МК организовать просто прорву независимых ШИМ каналов. Самих режимов ШИМ существует несколько: Fast PWM
В этом режиме счетчик считает от нуля до255, после достижения переполнения сбрасывается в нуль и счет начинается снова. Когда значение в счетчике достигает значения регистра сравнения, то соответствующий ему вывод ОСхх сбрасыватся в ноль. При обнулении счетчика этот вывод устанавливается в 1.
И все! Частота получившегося ШИМ сигнала определяется просто: Частота процесора 8Мгц, таймер тикает до 256 с тактовой частотой. Значит один период ШИМ будет равен 8000 000/256 = 31250Гц. Вполне недурно. Быстрей не получится — это максимальная скорость на внутреннем 8Мгц тактовом генераторе.
Но если переключить FUSE биты на внешний кварц то можно раскачать МК на 16Мгц. Еще есть возможность повысить разрешение, сделав счет 8, 9, 10 разрядным (если разрядность таймера позволяет), но надо учитывать, что повышение разрядности, вместе с повышением дискретности выходного аналогового сигнала, резко снижает частоту ШИМ.
Phase Correct PWM
ШИМ с точной фазой. Работает похоже, но тут счетчик считает несколько по другому. Сначала от 0 до 255, потом от 255 до 0. Вывод OCxx при первом совпадении сбрасывается, при втором устанавливается.
Но частотаШИМ при этом падает вдвое, изза большего периода. Основное его предназначение, делать многофазные ШИМ сигналы, например, трехфазную синусоиду. Чтобы при изменении скважности не сбивался угол фазового сдвига между двумя ШИМ сигналами. Т.е.
центры импульсов в разных каналах и на разной скважности будут совпадать.
Еще одна тонкость:
Чтобы не было кривых импульсов, то в регистр сравнения любое значение попадает через буфферный регистр и заносится только тогда, когда значение в счетчике достигнет максимума. Т.е. к началу нового периодаШИМ импульса.
Clear Timer On Compare Сброс при сравнении. Это уже скорей ЧИМ — частотно-импульсно моделированный сигнал. Тут работает несколько иначе, чем при других режимах.
Тут счетный таймер тикает не от 0 до предела, а от 0 до регистра сравнения! А после чего сбрасывается.
В результате, на выходе получаются импульсы всегда одинаковой скважности, но разной частоты. А чаще всего этот режим применяется когда надо таймером отсчитывать периоды (и генерить прерывание) с заданной точностью. Например, надо нам прерывание каждую миллисекунду. И чтобы вот точно.
Как это реализовать проще? Через Режим СТС! Пусть у нас частота 8Мгц. Прескалер будет равен 64, таким образом, частота тиков таймера составит 125000 Гц. А нам надо прерывание с частотой 1000Гц. Поэтому настраиваем прерывание по совпадению с числом 125. Дотикал до 125 — дал прерывание, обнулился.
Дотикал до 125 — дал прерывание, обнулился. И так бесконечно, пока не выключим. Вот вам и точная тикалка. Нет, конечно, можно и вручную. Через переполнение, т.е.
дотикал до переполнения, загрузил в обработчике прерывания заново нужные значение TCNTх=255-125, сделал нужные полезные дела и снова тикать до переполнения. Но ведь через СТС красивей!
Аппаратура
Описание и характеристики популярных камнерезных станков
А теперь контрольные регистры, которыми все это безобразие задается и программируется. Опишу на примере Двухканального FastPWM на таймере 1. В других все похоже. Даташит в зубы и вперед.
Итак, тут правят бал регистрыTCCR1A и TCCR1B. Гы, кто бы сомневался %) Распишу их по битам. Регистр TCCR1A, биты COM1A1:COM1A0 и COM1B1:COM1B0.
Эта братия определяет поведение вывода сравнения OC1A и OC1B соответственно.
| COMxx1 | COMxx0 | Режим работы выхода |
| вывод отцеплен от регистра сравнения и не меняется никак. | ||
| 1 | Поведение вывода зависит от режима заданного в WGM, различается для разных режимов (FastPWM, FC PWM, Compar out) и разных МК, надо сверяться с даташитом. | |
| 1 | прямой ШИМ (сброс при совпадении и установка при обнулении счета) | |
| 1 | 1 | обратный ШИМ (сброс при обнулении и установка при совпадении) |
Регистр TCCR1A, биты WGM11 и WGM10 вместе с битами WGM12 и WGM13, находящимися в регистре TCCR1B задают режим работы генератора.
| WGM13 | WGM12 | WGM11 | WGM10 | Режим работы |
| 1 | 1 | Fast PWM 8 бит | ||
| 1 | 1 | Fast PWM 9 бит | ||
| 1 | 1 | 1 | Fast PWM 10 бит |
Другие комбинации битов WGM задают режимы Phase Correct PWM и CTC (сброс OCxx при совпадении). Если интересно, то читай даташит, я для себя много интересного там не нашел, кроме Phase Correct PWM.
И то мне сейчас важней скорость, а не точность фазы После остается только запустить таймер, установив бит CS10 (подсчет тактовых импульсов с делителем 1:1) Пример кода: Попробуем поиграться яркостью светодиодов с помощью ШИМ сигналов.
Подключи джамперы, чтобы запитать светодиоды LED1 и LED2
Для версии Pinboard II все аналогично, с поправкой на другое расположение джамперов:
Теперь все готово, можно писать код. Вначале в раздел инициализации устройств добавляю настройку таймера на запуск ШИМ и подготовку выводов.
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | ;FastPWM Init SETB DDRD,4,R16 ; DDRD.4 = 1 Порты на выход SETB DDRD,5,R16 ; DDRD.5 = 1 ; Выставляем для обоих каналов ШИМ режим вывода ОС** сброс при совпадении. ; COM1A = 10 и COM1B = 10 ; Также ставим режим FAST PWM 8bit (таймер 16ти разрядный и допускает ; большую разрядность ШИМ сигнала. Вплоть до 10 бит. WGM = 0101 ; Осталось только запустить таймер на частоте МК CS = 001 OUTI TCCR1A,2 |
Загрузка...
