Estabilizador de tensión de conmutación con PWM. Controlador PWM. Modulación de ancho de pulso. Esquema Estabilizador casero PWM 12V estabilizado

En los últimos 10 a 20 años, la cantidad de productos electrónicos de consumo se ha multiplicado. Ha aparecido una gran variedad de componentes electrónicos y módulos prefabricados. Los requisitos de energía también han aumentado; muchos requieren voltaje estabilizado o corriente estable.

El controlador se utiliza con mayor frecuencia como estabilizador de corriente para LED y para cargar baterías de automóviles. Una fuente de este tipo existe ahora en todos los foco LED, lámpara o lámpara. Consideremos todas las opciones de estabilización, desde las antiguas y simples hasta las más efectivas y modernas. También se les llama controladores LED.

• 1. Tipos de estabilizadores
• 2. Modelos populares
• 3. Estabilizador para LED
• 4. Controlador de 220V
• 5. Estabilizador de corriente, circuito.
• 6.LM317
• 7. Estabilizador ajustable actual
• 8. Precios en China

Tipos de estabilizadores

Pulso ajustable corriente continua

Hace 15 años, en mi primer año, realicé pruebas en la materia “Fuentes de Energía” para equipos electrónicos. Desde entonces hasta hoy, el microcircuito LM317 y sus análogos, que pertenecen a la clase de estabilizadores lineales, siguen siendo los más populares y populares.

Actualmente existen varios tipos de estabilizadores de tensión y corriente:

1. lineal hasta 10A y voltaje de entrada hasta 40V;
2. pulsado con alto voltaje de entrada, reductor;
3. pulso con bajo voltaje de entrada, impulso.

En un controlador de pulsos PWM, las características suelen ser de 3 a 7 amperios. En realidad, depende del sistema de refrigeración y de la eficiencia en un modo particular. Aumentar un voltaje de entrada bajo aumenta la salida. Esta opción se utiliza para fuentes de alimentación con un número bajo de voltios. Por ejemplo, en un automóvil, cuando necesita generar 19 V o 45 V a partir de 12 V. Con uno de bajada es más fácil, el subidón se reduce al nivel deseado.

Lea sobre todas las formas de alimentar LED en el artículo "12 y 220 V". Los diagramas de conexión se describen por separado, desde los más simples por 20 rublos hasta unidades completas con buena funcionalidad.

Según su funcionalidad, se dividen en especializados y universales. Los módulos universales suelen tener 2 resistencias variables para ajustar la salida de voltios y amperios. Los especializados suelen no tener elementos de construcción y los valores de salida son fijos. Entre los especializados, los estabilizadores de corriente para LED son comunes; los diagramas de circuitos se encuentran en grandes cantidades en Internet;

Modelos populares

Lm2596

El LM2596 se ha vuelto popular entre los pulsados, pero según los estándares modernos tiene una baja eficiencia. Si es más de 1 amperio, entonces se requiere un radiador. Una pequeña lista de similares:

1. LM317
2. LM2576
3. LM2577
4. LM2596
5. MC34063

Agregaré un surtido chino moderno, que tiene buenas características, pero es mucho menos común. En Aliexpress, buscar marcando ayuda. La lista está compilada por tiendas en línea:

• MP2307DN
• XL4015
• MP1584EN
• XL6009
• XL6019
• XL4016
• XL4005
• L7986A

También apto para luces de circulación diurna chinas DRL. Debido a su bajo costo, los LED se conectan a través de una resistencia a la batería de un automóvil o a la red de un automóvil. Pero el voltaje salta hasta 30 voltios en pulsos. Los LED de baja calidad no pueden soportar tales sobretensiones y comienzan a morir. Lo más probable es que haya visto luces de circulación diurna intermitentes o luces de marcha donde algunos de los LED no funcionan.

Montar un circuito con tus propias manos utilizando estos elementos será sencillo. Se trata principalmente de estabilizadores de tensión, que se activan en el modo de estabilización de corriente.

No confunda el voltaje máximo de todo el bloque y el voltaje máximo del controlador PWM. Se pueden instalar condensadores de bajo voltaje de 20 V en el bloque cuando el microcircuito de pulso tiene una entrada de hasta 35 V.

Estabilizador para LED

La forma más sencilla de hacer un estabilizador de corriente para LED con sus propias manos es con LM317, solo necesita calcular la resistencia para el LED; calculadora en línea. Se pueden utilizar alimentos disponibles, por ejemplo:

1. fuente de alimentación para computadora portátil de 19 V;
2. desde la impresora a 24V y 32V;
3. de electrónica de consumo a 12 voltios, 9V.

Las ventajas de un convertidor de este tipo son precio bajo, fácil de comprar, mínimo de piezas, alta confiabilidad. Si el circuito estabilizador actual es más complejo, entonces ensamblarlo con sus propias manos se vuelve irracional. Si no es un radioaficionado, entonces es más fácil y rápido comprar un estabilizador de corriente de pulso. En el futuro, se podrá modificar según los parámetros requeridos. Puede obtener más información en la sección "Módulos listos para usar".

controlador de 220 voltios

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Si está interesado en un controlador para un LED de 220 V, es mejor pedirlo o comprarlo. Ellos tienen dificultad media fabricación, pero la configuración llevará más tiempo y se requerirá experiencia en configuración.

El controlador LED 220 se puede quitar de los defectuosos. lámparas LED, lámparas y focos que tienen un circuito defectuoso con LED. Además, se puede modificar casi cualquier controlador existente. Para hacer esto, averigüe el modelo del controlador PWM en el que está ensamblado el convertidor. Normalmente, los parámetros de salida los establece una o varias resistencias. Usando la hoja de datos, observe cuál debe ser la resistencia para obtener los amperios requeridos.

Si instala una resistencia ajustable del valor calculado, entonces la cantidad de amperios en la salida será ajustable. Simplemente no exceda la potencia nominal indicada.

Estabilizador de corriente, circuito.

A menudo tengo que mirar el surtido de Aliexpress en busca de módulos económicos pero de alta calidad. La diferencia de coste puede ser de 2 a 3 veces; se dedica tiempo a buscar el precio mínimo. Pero gracias a esto pido 2-3 piezas para probar. Compro para revisiones y consultas con fabricantes que compran componentes en China.

En junio de 2016 elección óptima se convirtió en un módulo universal en el XL4015, cuyo precio es de 110 rublos por envío gratis. Sus características son aptas para conectar LEDs de alta potencia de hasta 100 Watts.

Circuito en modo conductor.

En la versión estándar, la carcasa XL4015 está soldada a una placa que sirve como disipador de calor. Para mejorar la refrigeración, es necesario instalar un radiador en la carcasa XL4015. La mayoría de la gente lo coloca encima, pero la eficiencia de dicha instalación es baja. Mejor sistema Coloque el enfriamiento en la parte inferior de la placa, frente al lugar donde está soldado el microcircuito. Idealmente, es mejor desoldarlo y colocarlo en un radiador completo con pasta térmica. Lo más probable es que haya que extender las piernas con cables. Si el controlador requiere una refrigeración tan importante, el diodo Schottky también la necesitará. También habrá que colocarlo sobre el radiador. Esta modificación aumentará significativamente la confiabilidad de todo el circuito.

En general, los módulos no cuentan con protección contra alimentación incorrecta. Esto los desactiva instantáneamente, tenga cuidado.

LM317

La aplicación (rollo) ni siquiera requiere ninguna habilidad o conocimiento de electrónica. La cantidad de elementos externos en los circuitos es mínima, por lo que esta es una opción asequible para cualquier persona. Su precio es muy bajo, sus capacidades y aplicaciones han sido probadas y verificadas muchas veces. Sólo que requiere una buena refrigeración, este es su principal inconveniente. Lo único que debe tener cuidado son los microcircuitos chinos LM317 de baja calidad, que tienen peores parámetros.

Debido a la ausencia de ruido excesivo en la salida, se utilizaron microcircuitos de estabilización lineal para alimentar DAC Hi-Fi y Hi-End de alta calidad. Para CAD gran papel La pureza de la energía influye, por eso algunos utilizan pilas para ello.

La potencia máxima del LM317 es de 1,5 amperios. Para aumentar la cantidad de amperios, puede agregar un transistor de efecto de campo o uno normal al circuito. En la salida será posible obtener hasta 10A, establecidos por una resistencia de baja resistencia. En este diagrama, la carga principal la toma el transistor KT825.

Otra forma es poner un análogo con mayor caracteristicas tecnicas para un gran sistema de refrigeración.

Estabilizador de corriente ajustable

Como radioaficionado con 20 años de experiencia, estoy satisfecho con la gama de bloques y módulos prefabricados que se venden. Ahora puede ensamblar cualquier dispositivo a partir de bloques prefabricados en un tiempo mínimo.

Comencé a perder la confianza en los productos chinos después de ver en “Tank Biathlon” cómo se caía la rueda del mejor tanque chino.

Las tiendas online chinas se han convertido en líderes en la gama de fuentes de alimentación, convertidores de corriente CC-CC y controladores. Tienen casi todos los módulos disponibles para la venta gratuita; si buscas más, también puedes encontrar módulos muy especializados. Por ejemplo, por 10.000 mil rublos se puede montar un espectrómetro por valor de 100.000 rublos. Donde el 90% del precio es un margen de beneficio para la marca y software chino ligeramente modificado.

El precio comienza desde 35 rublos. para un convertidor de voltaje CC-CC, el controlador es más caro y tiene dos o tres resistencias de ajuste en lugar de una.

Para un uso más versátil, es mejor un controlador ajustable. La principal diferencia es la instalación de una resistencia variable en el circuito que establece los amperios de salida. Estas características se pueden especificar en esquemas estándar inclusiones en las especificaciones del chip, hoja de datos, hoja de datos.

Debilidades En tales controladores, este es el calentamiento del inductor y el diodo Schottky. Dependiendo del modelo de controlador PWM, pueden soportar de 1A a 3A sin refrigeración adicional del chip. Si es superior a 3 A, entonces se requiere enfriamiento del PWM y un potente diodo Schottky. El estrangulador se rebobina con un alambre más grueso o se reemplaza por uno adecuado.

La eficiencia depende del modo de funcionamiento y de la diferencia de voltaje entre la entrada y la salida. Cuanto mayor sea la eficiencia, menor será el calentamiento del estabilizador.

Precios en China

El coste es muy bajo teniendo en cuenta que el envío está incluido en el precio. Solía ​​​​pensar que, debido a un producto que cuesta entre 30 y 50 rublos, los chinos ni siquiera se ensuciarían; es mucho trabajo para unos ingresos bajos; Pero como ha demostrado la práctica, me equivoqué. Empacan cualquier tontería barata y la envían. Llega en el 98% de los casos, y llevo más de 7 años comprando en Aliexpress y por grandes sumas, probablemente alrededor de 1 millón de rublos.

Por eso hago un pedido con antelación, normalmente 2-3 piezas del mismo nombre. Vendo lo que no necesito en el foro local o en Avito, todo se vende como pan caliente.

En este artículo aprenderás sobre:

Cada uno de nosotros utilizamos una gran cantidad de aparatos eléctricos diferentes en nuestra vida. Un gran número de ellos requieren energía de bajo voltaje. En otras palabras, consumen electricidad, que no se caracteriza por un voltaje de 220 voltios, sino que debe tener de uno a 25 voltios.

Por supuesto, se utilizan dispositivos especiales para suministrar electricidad con tal cantidad de voltios. Sin embargo, el problema no surge en bajar el voltaje, sino en mantener su nivel estable.

Para hacer esto, puede utilizar dispositivos de estabilización lineal. Sin embargo, esta solución será un placer muy engorroso. Esta tarea la realizará idealmente cualquier estabilizador de voltaje de conmutación.

Estabilizador de pulso desmontado

Si comparamos los dispositivos de estabilización lineal y de pulso, su principal diferencia radica en el funcionamiento del elemento de control. En el primer tipo de dispositivos, este elemento funciona como una llave. En otras palabras, está en estado cerrado o abierto.

Los elementos principales de los dispositivos de estabilización de pulso son elementos reguladores e integradores. El primero asegura el suministro e interrupción de la corriente eléctrica. La tarea del segundo es acumular electricidad y liberarla gradualmente a la carga.

Principio de funcionamiento de los convertidores de impulsos.

Principio de funcionamiento de un estabilizador de pulso.

El principio fundamental de funcionamiento es que cuando el elemento regulador está cerrado, la energía eléctrica se acumula en el elemento integrador. Esta acumulación se observa al aumentar el voltaje. Después de desconectar el elemento de control, es decir Abre la línea de suministro eléctrico, el componente integrador libera electricidad, reduciendo gradualmente el voltaje. Gracias a este método de funcionamiento, el dispositivo de estabilización de pulso no consume una gran cantidad de energía y puede tener pequeñas dimensiones.

El elemento regulador puede ser un tiristor, un transistor bipolar o un transistor de efecto de campo. Como elementos integradores se pueden utilizar bobinas de choque, baterías o condensadores.

Tenga en cuenta que los dispositivos de estabilización de pulso pueden funcionar de dos maneras diferentes. El primero implica el uso de modulación de ancho de pulso (PWM). El segundo es un disparador Schmitt. Tanto el disparador PWM como el disparador Schmitt se utilizan para controlar los interruptores del dispositivo de estabilización.

Estabilizador usando PWM

Un estabilizador de tensión CC conmutado que funciona según PWM, además del interruptor y el integrador, contiene:

1. generador;
2. amplificador operacional;
3. modulador

El funcionamiento del interruptor depende directamente del nivel de voltaje de entrada y del ciclo de trabajo de los pulsos. La última característica está influenciada por la frecuencia del generador y la capacitancia del integrador. Cuando se abre el interruptor, comienza el proceso de transferencia de electricidad desde el integrador a la carga.

Diagrama esquemático de un estabilizador PWM.

En este caso, el amplificador operacional compara los niveles del voltaje de salida y el voltaje de referencia, determina la diferencia y transmite la ganancia requerida al modulador. Este modulador convierte los pulsos producidos por el generador en pulsos rectangulares.

Los pulsos finales se caracterizan por la misma desviación del ciclo de trabajo, que es proporcional a la diferencia entre el voltaje de salida y el voltaje de comparación. Son estos impulsos los que determinan el comportamiento de la llave.

Es decir, en un determinado ciclo de trabajo, el interruptor puede cerrarse o abrirse. Resulta que los impulsos desempeñan el papel principal en estos estabilizadores. En realidad, de aquí proviene el nombre de estos dispositivos.

Convertidor de disparador Schmitt

Aquellos dispositivos de estabilización de pulso que utilizan un disparador Schmitt ya no tienen una cantidad tan grande de componentes como en el tipo de dispositivo anterior. Aquí el elemento principal es el disparador Schmitt, que incluye un comparador. La tarea del comparador es comparar el nivel de voltaje en la salida y su nivel máximo permitido.

Estabilizador con gatillo Schmitt

Cuando el voltaje de salida ha excedido su nivel máximo, el gatillo cambia a la posición cero y abre el interruptor. En este momento, el inductor o condensador está descargado. Por supuesto, las características de la corriente eléctrica son monitoreadas constantemente por el citado comparador.

Y luego, cuando el voltaje cae por debajo del nivel requerido, la fase “0” cambia a la fase “1”. A continuación, se cierra la llave y corriente eléctrica va al integrador.

La ventaja de un estabilizador de voltaje de pulso de este tipo es que su circuito y diseño son bastante simples. Sin embargo, no se puede aplicar en todos los casos.

Vale la pena señalar que los dispositivos de estabilización del pulso solo pueden funcionar en determinadas direcciones. Lo que queremos decir aquí es que pueden ser puramente descendentes o puramente ascendentes. También hay dos tipos más de dispositivos de este tipo, a saber, los inversores y los dispositivos que pueden cambiar arbitrariamente el voltaje.

Esquema de un dispositivo reductor de estabilización de pulso.

En el futuro, consideraremos el circuito de un dispositivo reductor de estabilización de pulso. Consta de:

1. Transistor de regulación o cualquier otro tipo de interruptor.
2. Inductores.
3. Condensador.
4. Diodo.
5. Cargas.
6. Dispositivos de control.

La unidad en la que se acumulará el suministro de electricidad consta de la propia bobina (inductor) y un condensador.

Mientras el interruptor (en nuestro caso, el transistor) está conectado, la corriente fluye hacia la bobina y el condensador. El diodo está en estado cerrado. Es decir, no puede pasar corriente.

La energía inicial es monitoreada por un dispositivo de control, que en el momento adecuado apaga la llave, es decir, la pone en estado de corte. Cuando el interruptor está en este estado, hay una disminución en la corriente que pasa a través del inductor.

Estabilizador de pulso Buck

En este caso, la dirección del voltaje en el inductor cambia y, como resultado, la corriente recibe un voltaje, cuyo valor es la diferencia entre la fuerza electromotriz de la autoinducción de la bobina y el número de voltios en la entrada. En este momento, el diodo se abre y el inductor suministra corriente a la carga a través de él.

Cuando se agota el suministro de electricidad, se conecta la llave, se cierra el diodo y se carga el inductor. Es decir, todo se repite.
Un estabilizador de voltaje de conmutación elevador funciona de la misma manera que un regulador de voltaje reductor. Un dispositivo de estabilización inversor se caracteriza por un algoritmo operativo similar. Por supuesto, su trabajo tiene sus diferencias.

La principal diferencia entre un dispositivo de refuerzo de pulso es que su voltaje de entrada y el voltaje de la bobina tienen la misma dirección. Como resultado, se resumen. El estabilizador de conmutación coloca primero un estrangulador, luego un transistor y un diodo.

En un dispositivo de estabilización inversor, la dirección de la FEM de autoinducción de la bobina es la misma que en un dispositivo reductor. Mientras el interruptor está conectado y el diodo se cierra, el condensador proporciona energía. Cualquiera de estos dispositivos se puede montar con sus propias manos.

Consejo útil: en lugar de diodos, también puedes utilizar interruptores (tiristores o transistores). Sin embargo, deben realizar operaciones opuestas a las de la clave principal. En otras palabras, cuando la llave principal se cierra, la llave debería abrirse en lugar del diodo. Y viceversa.

Con base en la estructura definida anteriormente de los estabilizadores de voltaje con regulación de pulso, es posible determinar aquellas características que se consideran ventajas y cuáles son desventajas.

Ventajas

Las ventajas de estos dispositivos son:

1. Es bastante fácil lograr dicha estabilización, que se caracteriza por un coeficiente muy alto.
2. Eficiencia de alto nivel. Debido al hecho de que el transistor opera en un algoritmo de conmutación, se produce una baja disipación de potencia. Esta disipación es significativamente menor que en los dispositivos de estabilización lineal.
3. La capacidad de igualar el voltaje, que en la entrada puede fluctuar en un rango muy amplio. Si la corriente es constante, entonces este rango puede ser de uno a 75 voltios. Si la corriente es alterna, entonces este rango puede fluctuar entre 90 y 260 voltios.
4. Falta de sensibilidad a la frecuencia del voltaje de entrada y la calidad del suministro de energía.
5. Los parámetros de salida finales son bastante estables incluso si se producen cambios muy grandes en la corriente.
6. Tensión ondulada que sale de dispositivo de pulso, está siempre dentro del rango de los milivoltios y no depende de la potencia de los aparatos eléctricos conectados ni de sus elementos.
7. El estabilizador siempre se enciende suavemente. Esto significa que la corriente de salida no se caracteriza por saltos. Aunque cabe señalar que cuando se enciende por primera vez, el aumento de corriente es elevado. Sin embargo, para nivelar este fenómeno se utilizan termistores que tienen un TCR negativo.
8. Pequeños valores de masa y tamaño.

Defectos

1. Si hablamos de las desventajas de estos dispositivos de estabilización, radican en la complejidad del dispositivo. Debido a la gran cantidad de componentes diferentes que pueden fallar con bastante rapidez y al método específico de funcionamiento, el dispositivo no puede presumir de un alto nivel de confiabilidad.
2. Se enfrenta constantemente alto voltaje. Durante el funcionamiento, las conmutaciones se producen con frecuencia y son complejas. condiciones de temperatura para un cristal de diodo. Esto afecta claramente a la idoneidad para la rectificación de corriente.
3. El cambio frecuente de interruptores crea interferencias de frecuencia. Su número es muy grande y esto es un factor negativo.

Consejo útil: para eliminar esta deficiencia, es necesario utilizar filtros especiales.

1. Se instalan tanto en la entrada como en la salida. En el caso de que sea necesario realizar reparaciones, también van acompañadas de dificultades. Vale la pena señalar aquí que un no especialista no podrá solucionar la avería.
2. Los trabajos de reparación pueden ser realizados por alguien que conozca bien estos convertidores de corriente y tenga las habilidades necesarias. En otras palabras, si dicho dispositivo se quema y su usuario no tiene ningún conocimiento sobre sus características, entonces es mejor llevarlo a empresas especializadas para su reparación.
3. También es difícil para los no especialistas configurar estabilizadores de voltaje conmutados, que pueden incluir 12 voltios u otro número de voltios.
4. Si falla un tiristor o cualquier otro interruptor, pueden surgir consecuencias muy complejas en la salida.
5. Las desventajas incluyen la necesidad de utilizar dispositivos que compensen el factor de potencia. Además, algunos expertos señalan que estos dispositivos de estabilización son caros y no pueden presumir de una gran cantidad de modelos.

Áreas de aplicación

Pero a pesar de esto, estos estabilizadores se pueden utilizar en muchas áreas. Sin embargo, se utilizan más en equipos de radionavegación y electrónica.

Además, se suelen utilizar para televisores y monitores LCD, fuentes de alimentación para sistemas digitales, así como para equipos industriales que requieren corriente de bajo voltaje.

Consejo útil: los dispositivos de estabilización de pulso se utilizan a menudo en redes de CA. Los propios dispositivos convierten dicha corriente en corriente continua incluso si es necesario conectar a usuarios que lo necesitan. corriente alterna, entonces necesita conectar un filtro anti-aliasing y un rectificador en la entrada.

Vale la pena señalar que cualquier dispositivo de bajo voltaje requiere el uso de dichos estabilizadores. También se pueden utilizar para cargar directamente varias baterías y alimentar LED de alta potencia.

Apariencia

Como se señaló anteriormente, los convertidores de corriente de tipo pulso se caracterizan pequeño en tamaño. Dependiendo del rango de voltios de entrada para el que están diseñados, depende su tamaño y apariencia.

Si están diseñados para funcionar con tensiones de entrada muy bajas, pueden consistir en una pequeña caja de plástico de la que salen un cierto número de cables.

Los estabilizadores, diseñados para una gran cantidad de voltios de entrada, son un microcircuito en el que se encuentran todos los cables y al que están conectados todos los componentes. Ya has aprendido sobre ellos.

El aspecto de estos dispositivos de estabilización depende también de su finalidad funcional. Si proporcionan una salida de voltaje regulado (alterno), entonces el divisor de resistencia se coloca fuera del circuito integrado. En el caso de que salga una cantidad fija de voltios del dispositivo, entonces este divisor ya está ubicado en el propio microcircuito.

Características importantes

Al seleccionar un estabilizador de voltaje de conmutación que pueda producir 5 V constantes u otra cantidad de voltios, preste atención a una serie de características.

La primera y más importante característica es el voltaje mínimo y máximo que incluirá el propio estabilizador. Ya se han señalado los límites superior e inferior de esta característica.

Segundo parámetro importante es el nivel de corriente más alto en la salida.

La tercera característica importante es el nivel de tensión de salida nominal. En otras palabras, el espectro de cantidades dentro del cual se puede encontrar. Vale la pena señalar que muchos expertos afirman que los voltajes máximos de entrada y salida son iguales.

Sin embargo, en realidad este no es el caso. La razón de esto es que los voltios de entrada se reducen en el transistor de conmutación. El resultado es un número ligeramente menor de voltios en la salida. La igualdad sólo puede ocurrir cuando la corriente de carga es muy pequeña. Lo mismo se aplica a los valores mínimos.

Una característica importante de cualquier convertidor de pulso es la precisión del voltaje de salida.

Consejo útil: debe prestar atención a este indicador cuando el dispositivo de estabilización proporciona una salida de un número fijo de voltios.

La razón de esto es que la resistencia está ubicada en el centro del convertidor y su funcionamiento exacto se determina en producción. Cuando el usuario ajusta el número de voltios de salida, también se ajusta la precisión.

Cuando se trabaja con muchas tecnologías diferentes, la pregunta frecuente es: ¿cómo gestionar la energía disponible? ¿Qué hacer si es necesario bajarlo o subirlo? La respuesta a estas preguntas es un regulador PWM. ¿Qué es él? ¿Dónde se usa? ¿Y cómo montar usted mismo un dispositivo de este tipo?

¿Qué es la modulación de ancho de pulso?

Sin aclarar el significado de este término, no tiene sentido continuar. Así, la modulación por ancho de pulso es el proceso de controlar la potencia que se suministra a la carga, que se lleva a cabo modificando el ciclo de trabajo de los pulsos, lo cual se realiza a una frecuencia constante. Existen varios tipos de modulación por ancho de pulso:

1. Analógico.

2. Digitales.

3. Binario (dos niveles).

4. Trinidad (tres niveles).

¿Qué es un regulador PWM?

Ahora que sabemos qué es la modulación por ancho de pulso, podemos hablar del tema principal del artículo. Para regular la tensión de alimentación y evitar fuertes cargas inerciales en automóviles y motocicletas se utiliza un regulador PWM. Esto puede parecer complicado y se explica mejor con un ejemplo. Digamos que es necesario hacer que las lámparas de iluminación interior cambien su brillo no inmediatamente, sino gradualmente. Lo mismo se aplica a las luces de posición, los faros de los automóviles o los ventiladores. Este deseo se puede realizar instalando un regulador de voltaje de transistor (paramétrico o de compensación). Pero con una corriente alta, generará una potencia extremadamente alta y requerirá la instalación de radiadores grandes adicionales o una adición en forma de un sistema de enfriamiento forzado utilizando un pequeño ventilador extraído del dispositivo informático. Como puede ver, este camino conlleva muchas consecuencias que será necesario superar.

La verdadera salvación de esta situación fue el regulador PWM, que funciona con potentes transistores de potencia de efecto de campo. Pueden conmutar corrientes altas (hasta 160 amperios) con solo un voltaje de puerta de 12-15 V. Cabe señalar que la resistencia de un transistor abierto es bastante baja y, gracias a esto, el nivel de disipación de potencia se puede reducir significativamente. Para crear su propio regulador PWM, necesitará un circuito de control que pueda proporcionar una diferencia de voltaje entre la fuente y la puerta dentro del rango de 12-15 V. Si esto no se puede lograr, la resistencia del canal aumentará considerablemente y la disipación de potencia aumentará significativamente. Y esto, a su vez, puede provocar que el transistor se sobrecaliente y falle.

Para los reguladores PWM, se produce una amplia gama de microcircuitos que pueden soportar un aumento en el voltaje de entrada a un nivel de 25-30 V, a pesar de que la fuente de alimentación será de solo 7-14 V. Esto permitirá que el transistor de salida se encienda en el circuito junto con el drenaje común. Esto, a su vez, es necesario para conectar la carga con un inconveniente común. Los ejemplos incluyen los siguientes ejemplos: L9610, L9611, U6080B ... U6084B. La mayoría de las cargas no consumen más de 10 amperios de corriente, por lo que no pueden provocar caídas de voltaje. Y como resultado, puedes usar circuitos simples sin modificación en forma de una unidad adicional que aumentará el voltaje. Y son precisamente estos ejemplos de reguladores PWM los que se analizarán en el artículo. Pueden construirse sobre la base de un multivibrador asimétrico o de reserva. Vale la pena hablar del controlador de velocidad del motor PWM. Más sobre esto más adelante.

Esquema número 1

Este circuito controlador PWM se ensambló utilizando inversores de chip CMOS. Es un generador de impulsos rectangular que funciona con 2 elementos lógicos. Gracias a los diodos, aquí la constante de tiempo de descarga y carga del condensador de ajuste de frecuencia cambia por separado. Esto le permite cambiar el ciclo de trabajo de los pulsos de salida y, como resultado, el valor del voltaje efectivo que está presente en la carga. En este circuito, es posible utilizar cualquier elemento CMOS inversor, así como NOR y AND. Los ejemplos incluyen K176PU2, K561LN1, K561LA7, K561LE5. Puedes utilizar otros tipos, pero antes tendrás que pensar detenidamente cómo agrupar correctamente sus entradas para que puedan realizar la funcionalidad asignada. Las ventajas del esquema son la accesibilidad y simplicidad de los elementos. Desventajas: dificultad (casi imposibilidad) de modificación e imperfección con respecto al cambio del rango de voltaje de salida.

Esquema número 2

posee mejores caracteristicas, que la primera muestra, pero más difícil de implementar. Puede regular el voltaje de carga efectivo en el rango de 0-12V, al cual cambia desde un valor inicial de 8-12V. La corriente máxima depende del tipo de transistor de efecto de campo y puede alcanzar valores importantes. Dado que el voltaje de salida es proporcional a la entrada de control, este circuito se puede utilizar como parte de un sistema de control (para mantener el nivel de temperatura).

Razones de la propagación

¿Qué atrae a los entusiastas de los automóviles hacia un controlador PWM? Cabe señalar que existe el deseo de aumentar la eficiencia en la construcción de dispositivos secundarios para equipos electrónicos. Gracias a esta propiedad Esta tecnología también se puede encontrar en la fabricación de monitores de ordenador, pantallas de teléfonos, portátiles, tabletas y equipos similares, y no sólo en los coches. También cabe señalar que esta tecnología es significativamente económica cuando se utiliza. Además, si decide no comprar, sino ensamblar usted mismo un controlador PWM, puede ahorrar dinero al mejorar su propio automóvil.

Conclusión

Bueno, ahora sabes qué es un regulador de potencia PWM, cómo funciona e incluso puedes montar dispositivos similares tú mismo. Por lo tanto, si desea experimentar con las capacidades de su automóvil, solo hay una cosa que decir al respecto: hágalo. Además, no sólo puede utilizar los diagramas presentados aquí, sino también modificarlos significativamente si tiene el conocimiento y la experiencia adecuados. Pero incluso si no todo sale bien la primera vez, puedes ganar algo muy valioso: experiencia. Quién sabe dónde podría resultar útil a continuación y qué importancia tendrá su presencia.

Todo radioaficionado está familiarizado con el microcircuito NE555 (análogo al KR1006). Su versatilidad permite diseñar una amplia variedad de productos caseros: desde un simple impulso monovibrador con dos elementos en el arnés hasta un modulador multicomponente. Este artículo analizará el circuito para encender un temporizador en el modo de generador de impulsos rectangular con ajuste de ancho de impulso.

Esquema y principio de su funcionamiento.

Con el desarrollo de los LED de alta potencia, NE555 volvió a entrar en escena como atenuador, recordando sus innegables ventajas. Los dispositivos basados ​​​​en él no requieren conocimientos profundos de electrónica, se ensamblan rápidamente y funcionan de manera confiable.

Se sabe que el brillo de un LED se puede controlar de dos formas: analógica y por impulsos. El primer método implica cambiar el valor de amplitud de la corriente continua a través del LED. Este método tiene un inconveniente importante: la baja eficiencia. El segundo método implica cambiar el ancho del pulso (factor de trabajo) de la corriente con una frecuencia de 200 Hz a varios kilohercios. A tales frecuencias, el parpadeo de los LED es invisible para el ojo humano. En la figura se muestra el circuito de un regulador PWM con un potente transistor de salida. Es capaz de funcionar de 4,5 a 18 V, lo que indica la capacidad de controlar el brillo tanto de un LED potente como de una tira de LED completa. El rango de ajuste de brillo oscila entre el 5 y el 95%. El dispositivo es una versión modificada de un generador de impulsos rectangular. La frecuencia de estos pulsos depende de la capacitancia C1 y de las resistencias R1, R2 y está determinada por la fórmula: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Hz

El principio de funcionamiento del control electrónico de brillo es el siguiente. En el momento en que se aplica la tensión de alimentación, el condensador comienza a cargarse a través del circuito: +Usuministro – R2 – VD1 –R1 –C1 – -Usuministro. Tan pronto como el voltaje alcance el nivel de 2/3U, el transistor del temporizador interno se abrirá y comenzará el proceso de descarga. La descarga comienza desde la placa superior C1 y más adelante a lo largo del circuito: R1 – VD2 –7 pin IC – -U suministro. Habiendo alcanzado la marca 1/3U, el transistor de potencia del temporizador se cerrará y C1 comenzará a ganar capacidad nuevamente. Posteriormente, el proceso se repite cíclicamente, formando pulsos rectangulares en el pin 3.

Cambiar la resistencia de la resistencia de recorte conduce a una disminución (aumento) en el tiempo del pulso en la salida del temporizador (pin 3) y, como resultado, el valor promedio de la señal de salida disminuye (aumenta). La secuencia de pulsos generada se suministra a través de la resistencia limitadora de corriente R3 a la puerta VT1, que está conectada según un circuito con una fuente común. Cargar en el formulario tira de LED o LED de alta potencia conectados secuencialmente está conectado al circuito abierto del circuito de drenaje VT1.

En este caso, se instala un potente transistor MOSFET con una corriente de drenaje máxima de 13 A. Esto le permite controlar el brillo de una tira de LED de varios metros de largo. Pero el transistor puede requerir un disipador de calor.

El condensador de bloqueo C2 elimina la influencia de la interferencia que puede ocurrir a lo largo del circuito de alimentación cuando se activa el temporizador. El valor de su capacitancia puede ser cualquiera dentro del rango de 0,01-0,1 µF.

Placa y piezas de montaje del control de luminosidad.

Unilateral tarjeta de circuito impreso tiene un tamaño de 22x24 mm. Como puede ver en la imagen, no hay nada superfluo que pueda generar dudas.

Después del ensamblaje, el circuito del atenuador PWM no requiere ajuste y la placa de circuito impreso es fácil de hacer con sus propias manos. La placa, además de la resistencia de sintonización, utiliza elementos SMD.

• DA1 – CI NE555;
• VT1 – transistor de efecto de campo IRF7413;
• VD1,VD2 – 1N4007;
• R1 – 50 kOhmios, ajuste;
• R2, R3 – 1 kOhmio;
• C1 – 0,1 µF;
• C2 – 0,01 µF.

El transistor VT1 debe seleccionarse dependiendo de la potencia de carga. Por ejemplo, para cambiar el brillo de un LED de un vatio, será suficiente un transistor bipolar con una corriente de colector máxima permitida de 500 mA.

El brillo de la tira de LED debe controlarse desde una fuente de voltaje de +12 V y coincidir con su voltaje de suministro. Idealmente, el regulador debería funcionar con una fuente de alimentación estabilizada diseñada específicamente para cinta.

La carga en forma de LED de alta potencia individuales se alimenta de forma diferente. En este caso, la fuente de alimentación del atenuador es un estabilizador de corriente (también llamado controlador LED). Su corriente de salida nominal debe coincidir con la corriente de los LED conectados en serie.

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Necesitaba hacer un controlador de velocidad para la hélice. Para quitar el humo del soldador y ventilar la cara. Bueno, para divertirte, empaqueta todo a un precio mínimo. La forma más sencilla de regular un motor de CC de baja potencia, por supuesto, es con una resistencia variable, pero encontrar un motor con un valor nominal tan pequeño, e incluso con la potencia requerida, requiere mucho esfuerzo y, obviamente, ganó. No cuesta diez rublos. Por tanto, nuestra elección es PWM + MOSFET.

tomé la llave IRF630. ¿Por qué este? MOSFET? Sí, acabo de recibir unos diez de alguna parte. Entonces lo uso para poder instalar algo más pequeño y de bajo consumo. Porque Es poco probable que la corriente aquí sea superior a un amperio, pero IRF630 capaz de salir adelante por sí mismo bajo 9A. Pero será posible crear toda una cascada de ventiladores conectándolos a un solo ventilador: potencia suficiente :)

Ahora es el momento de pensar en lo que haremos. PWM. Inmediatamente surge la idea: un microcontrolador. Toma un poco de Tiny12 y hazlo. Descarté este pensamiento al instante.

1. Me siento mal por gastar una pieza tan valiosa y cara en algún tipo de ventilador. Encontraré una tarea más interesante para el microcontrolador.
2. Escribir más software para esto es doblemente frustrante.
3. El voltaje de suministro allí es de 12 voltios, bajarlo para alimentar el MK a 5 voltios es generalmente perezoso
4. IRF630 no se abrirá desde 5 voltios, por lo que también tendría que instalar un transistor aquí para que suministre un alto potencial a la puerta de campo. Joder.

Lo que queda es el circuito analógico. Bueno, eso tampoco está mal. No requiere ningún ajuste, no estamos fabricando un dispositivo de alta precisión. Los detalles también son mínimos. Sólo necesitas descubrir qué hacer.

Los amplificadores operacionales se pueden descartar por completo. El hecho es que para los amplificadores operacionales de uso general, ya después de 8-10 kHz, por regla general, límite de voltaje de salida comienza a colapsar bruscamente y tenemos que tirar al hombre de campo. Además, a una frecuencia supersónica, para no chirriar.

Los amplificadores operacionales sin tal inconveniente cuestan tanto que con este dinero puedes comprar una docena de los mejores microcontroladores. ¡Al horno!

Los comparadores permanecen; no tienen la capacidad de un amplificador operacional para cambiar suavemente el voltaje de salida; solo pueden comparar dos voltajes y cerrar el transistor de salida según los resultados de la comparación, pero lo hacen rápidamente y sin bloquear las características. . Rebusqué en el fondo del cañón y no pude encontrar ningún comparador. ¡Emboscada! Más precisamente fue LM339, pero fue en un caso grande, y mi religión no me permite soldar un microcircuito de más de 8 patas para una tarea tan simple. También fue una pena arrastrarme hasta el almacén. ¿Qué hacer?

Y entonces recordé algo tan maravilloso como temporizador analógico - NE555. Es una especie de generador donde puedes utilizar una combinación de resistencias y un condensador para configurar la frecuencia, así como la duración del pulso y la pausa. Cuántas tonterías diferentes se han hecho con este temporizador a lo largo de sus más de treinta años de historia... Hasta ahora, este microcircuito, a pesar de su venerable antigüedad, se imprime en millones de copias y está disponible en casi todos los almacenes por el precio de un unos pocos rublos. Por ejemplo, en nuestro país cuesta unos 5 rublos. Hurgué en el fondo del barril y encontré un par de piezas. ¡ACERCA DE! Revuelvamos las cosas ahora mismo.

Cómo funciona esto
Si no profundizas en la estructura del temporizador 555, no es difícil. En términos generales, el temporizador monitorea el voltaje en el capacitor C1, que elimina de la salida. THR(UMBRAL - umbral). Tan pronto como alcanza el máximo (el condensador está cargado), el transistor interno se abre. Lo que cierra la salida. DES(DESCARGA - descarga) a tierra. Al mismo tiempo, a la salida. AFUERA Aparece un cero lógico. El condensador comienza a descargarse a través de DES y cuando el voltaje en él sea cero (descarga completa), el sistema cambiará al estado opuesto: en la salida 1, el transistor está cerrado. El condensador comienza a cargarse nuevamente y todo se repite nuevamente.
La carga del condensador C1 sigue el camino: “ R4->hombro superior R1 ->D2", y el alta en el camino: D1 -> hombro inferior R1 -> DIS. Cuando giramos la resistencia variable R1, cambiamos la relación de las resistencias de los brazos superior e inferior. Lo que, en consecuencia, cambia la relación entre la duración del pulso y la pausa.
La frecuencia la establece principalmente el condensador C1 y también depende ligeramente del valor de la resistencia R1.
La resistencia R3 garantiza que la salida alcance un nivel alto, por lo que hay una salida de colector abierto. Que no es capaz de establecer un nivel alto por sí solo.

Puede instalar cualquier diodo, los conductores tienen aproximadamente el mismo valor, las desviaciones dentro del mismo orden de magnitud no afectan particularmente la calidad del trabajo. En 4,7 nanofaradios configurados en C1, por ejemplo, la frecuencia cae a 18 kHz, pero es casi inaudible, aparentemente mi audición ya no es perfecta :(

Busqué en los contenedores, que a su vez calcula los parámetros de funcionamiento del temporizador NE555 y monté un circuito a partir de allí, para modo astable con un factor de llenado de menos del 50%, y atornillé una resistencia variable en lugar de R1 y R2, con lo que Cambié el ciclo de trabajo de la señal de salida. Sólo hay que prestar atención a que la salida DIS (DESCARGA) se realiza mediante la tecla del temporizador interno. conectado a tierra, por lo que no se puede conectar directamente al potenciómetro, porque al girar el regulador a su posición extrema, este pin aterrizaría en Vcc. Y cuando se abre el transistor, se producirá un cortocircuito natural y el temporizador emitirá un hermoso humo mágico en el que, como saben, funcionan todos los componentes electrónicos. Tan pronto como el humo sale del chip, éste deja de funcionar. Eso es todo. Por lo tanto, tomamos y agregamos otra resistencia de un kiloohmio. No hará una diferencia en la regulación, pero protegerá contra el agotamiento.

Dicho y hecho. Grabé la placa y soldé los componentes:

Todo es sencillo desde abajo.
Aquí adjunto un sello, en el diseño nativo de Sprint:

Y este es el voltaje en el motor. Se ve un pequeño proceso de transición. Debe colocar el conducto en paralelo a medio microfaradio y lo suavizará.

Como puede ver, la frecuencia flota; esto es comprensible, porque en nuestro caso la frecuencia de funcionamiento depende de las resistencias y el condensador, y como cambian, la frecuencia flota, pero esto no importa. En todo el rango de control, nunca entra en el rango audible. Y toda la estructura costó 35 rublos, sin contar la carrocería. Entonces, ¡beneficio!