Схема мощного шим регулятора

Схема мощного шим регулятора

PWM регулятор 0% . 100%. До 100 ампер

Автор: Simurg, ghjdflf@mail.ru
Опубликовано 12.09.2017
Создано при помощи КотоРед.

Для решения задач плавного включения, выключения и регулирования мощности, (оборотов, яркости – на выбор), был разработан простой мощный ШИМ (PWM) регулятор широкого применения. Подходит для регулирования мощности различных потребителей постоянного тока (нагреватели, светодиоды, двигатели, лампы, и прочее, что можно регулировать при помощи ШИМ.) с максимальным током потребления до 100А. При наращивании числа выходных ключей максимальный ток может быть увеличен. Имеется возможность добавить защиту от перегрузки.

Фото собранной платы:

Управление плавное ручное переменным резистором, или внешним напряжением в указанных диапазонах:

  • 0,45v = выключено. ШИМ коэф. заполнения =0%.
  • 0,5в.3,5в = плавное регулирование коэф. заполнения 0,1% . 99,9%
  • 3,6v = включено. ШИМ коэф. заполнения =100%.

Работает на постоянном напряжении 10…28V. При отдельном питании управления от дополнительного источника питания на 15в., максимальное напряжение ограничено только максимально допустимым напряжением силовых ключей и обратным напряжением мощного диода в нагрузке.

При напряжении до 15 вольт стабилизатор не устанавливать, а вместо него диод или перемычка. До 28 вольт можно установить линейный 7815 или импульсный стабилизатор на MP2307 с алиэкспресс в виде готового модуля, выставив на нем напряжение 15 вольт.

Частоту можно регулировать при необходимости плавно переменным резистором, подключив его вместо перемычки на плате. При регулировании на большом токе (от 10 до 100 ампер), частоту ШИМ для TL494 много увеличивать крайне не рекомендуется. Достаточно в пределах 2 кГц. Так как коммутационные потери будут ощутимо нагревать ключи и обратный диод.

Силовые ключи можно подключать к плюсу, к минусу, или использовать изолированно от схемы управления благодаря изолирующему конвертеру с трансформаторной развязкой.

Схема содержит минимум компонентов в обвязках микросхем.

На TL494 собран основной регулятор ШИМ от 0% до 100%, который будет управлять мощностью в нагрузке. Благодаря смещению земли TL494 относительно основной земли на +0,6В обеспечивается регулирование от 0 до 100%. Так как в этом варианте включения мы компенсируем внутреннее смещение для формирования мертвого времени. Пояснение как это получается на приведенной внутренней схеме:

На HCPL3120 драйвер управления силовыми ключами с двухполюсным питанием и биполярным выходом +15в на открытие ключа и -12в на закрытие. Этим обеспечивается надежное удержание ключа в закрытом состоянии в условиях сильных помех, которые возникают при коммутации больших токов.

Читайте также:  Слива людмила описание сорта

На NE555 собран изолированный источник питания +15в -12в с защитой от перегрузок. Работает на частоте 120кГц – 480кГц в зависимости от нагрузки. Регулирование вторичных напряжений изменением частоты. При перегрузке уменьшает частоту и ширину импульса. При отсутствии нагрузки на трансформаторе (холостой ход, драйвер не подключен), минусовое напряжение стремится к 0, а плюсовое плечо стремится к 25в. Но это не штатная ситуация и нагрузка в виде драйвера всегда есть.

Схема ограничения минимального напряжения питания собрана на стабилитроне 8,2в. Нужна для недопущения разряда аккумулятора ниже минимального порога. При закрытии стабилитрона питание с драйвера снимается, и нагрузка отключается не зависимо от установки ШИМ. Обратный диод нагрузки желательно установить в непосредственной близости к нагрузке. Эта мера снизит помехи и нагрузку на провода отсекая реактивную энергию. При этом можно использовать проводники меньшего сечения, чем при установке диода на удалении от нагрузки.

Если у вас возникла необходимость в плавной регулировке скорости электродвигателя или яркости лампы, стоит посмотреть в сторону ШИМ регулирования. ШИМ – это сокращение от длинного и страшного названия «широтно-импульсная модуляция». Что это страшное название из себя представляет, вы легко поймете позже из фотографий экрана осциллографа, а пока посмотрим на схему будущего устройства (регулятора).

Схема классическая, автора найти уже, наверное, не реально. В любом случае – спасибо ему за эту надежную, проверенную годами схемотехнику! Сердцем регулятора является генератор, собранный на известном под десятком наименований таймере 555 . Для начала стоит взять микросхему в DIP корпусе, её легче паять на макетной плате (для примера используем безпаечную макетную плату).

Собираем элементы согласно схемы. Получилось нечто подобное:

Теперь подробней об элементах схемы:

Конденсатор С1 – основной элемент задающий частоту работы нашего ШИМ регулятора. В данном случае мы установили конденсатор емкостью 10nF или 0,001мкФ (обозначается на корпусе цифрой 102). При этом частота генератора будет около 35 кГц. Возможно, вам придется снизить частоту работы схемы, для этого нужно УВЕЛИЧИТЬ емкость конденсатора С1.

Читайте также:  Когда можно сеять кинзу

Диод D3 нужен для «сброса» обратных индуктивных выбросов напряжения, откуда они берутся – пока не задумывайтесь, курс школьной физики вспомним позже… Главное, обратите внимание – диод должен быть Шоттки. Простой выпрямительный диод (не fast) не способен качественно работать на таких частотах и быстро отправится в мир иной, в кремниевую долину.

По поводу mosfet транзистора… Подойдет любой транзистор, подходящий вам по величине тока. Не нужно пытаться поставить транзистор с пятикратным запасом по току, учтите, чем мощнее mosfet, тем больше емкость его затвора и соответственно, требуется большее время для зарядки затвора. При долгом заряде затвора, транзистор работает в тяжелом переходном режиме и начинает вызывать на земле глобальное потепление, впрочем, это быстро заканчивается гибелью транзистора. В этом случае, и нужно уменьшить частоту генератора, увеличив емкость С1.

Схема работоспособна при питании от 5 до 18 Вольт, для большего напряжения нужно обеспечить снижение напряжения питания микросхемы таймера, например, через интегральный стабилизатор L7812 .

Ниже несколько фото, демонстрирующих работу ШИМ.

Товар можно купить тут

Этот обзор посвящен мощному ШИМ регулятору мощности со стоимостью чуть больше 10$
Это специализированный регулятор оборотов мощных электродвигателей постоянного тока, может управлять двигателями с мощностью до 3-х кВт.
Может быть задействован в электрокарах, мопедах и велосипедах.

Отлично подходит для регулировки мощности пассивных потребителей постоянного тока, например обогреватели мощные лампы и многое другое, в общем отличная штука, если ищете способ управления моторами и мощными низковольтными нагрузками постоянного тока.

Плата состоит из генератора, двух драйверов, 8-и полевых N — канальных ключей и 4-х диодных сборок, все силовые компоненты установлены на маленькие теплоотводы.

А это основные параметры платы.

На счет схематики — в принципе срисовать можно, но пока нет времени.
Маркировка основного генератора затерта, думаю понятно для каких целей, это маркетинговая тактика и если генератор у вас сгорит вы будете вынуждены купить новую плату.

Под микроскопом весьма интересная картина, помимо микросхемы генератора мы видим две микросхемы драйвера и пара ключей для стабилизации напряжения схемы управления. Но самое интересное в драйверах — видим маркировку 555, да этот тот самый таймер 555. Работает система так — сигнал с генератора поступает на входы обеих микросхемы 555, каждая микросхема управляет 4-я полевыми ключами. Сначала не поверил глазам, что управляющим звеном является 555 таймер, но и по схематике и по напряжениям на выводах и по маркировке — это самые обычные микросхемы 555.

Читайте также:  Первое включение холодильника no frost

Маркировка полевых ключей затерта, диоды на 100В 20А, обычные диодные сборки, они для гашения паразитной самоиндукции с двигателя.

По входу видим 4 параллельных электролита 63 Вольт 330мкФ каждый.

Имеем красный индикатор включения и переменный резистор с выключателем, котором собсно включаем плату и регулируем мощность.

Сама плата отличного качества, силовые шины дополнительно усилены, ничего не болтается и смотрится хорошо.

Ток ХХ не более 30-40 мА почти во всем диапазоне питающих напряжений, как и заявлял производитель.

Следующим делом делом проверил минимальное напряжение питания.
Для этого к выходу платы была подключена обычная лампочка, плата сохраняет работоспособность при напряжении в 6,2 Вольт, но я заметил некорректное управление при таких низких напряжениях, все стало на свои места уже при питающем напряжении в 10 Вольт, так, что производитель прав.

Это это осциллограммы на затворе одного из ключей, где наглядно видим изменение скважности импульсов при разных положениях регулятора.

Я думаю принцип ШИМ (а если точнее ШИ) управления нет необходимости пояснять.

А это рабочая частота генератора.

Для следующего теста я долго искал подходящий источник питания, в итоге последовательно соединил автомобильный аккум (замечу дохлый), jump starter (по сути полимерный аккум на 12 Вольт) и сборку из аккумуляторов 18650, суммарное напряжение 12 Вольт, емкость 8800мА/ч, в итоге напряжение, которое подавалось на плату регулятора составило около 36 Вольт

Нагрузкой служили 3 лампы от кинопроектора с мощностью в 400 ватт при напряжении в 30 вольт, т.е. суммарно получаем около 1200 ватт.

Ваттметр показывал все, что творилось на выходе, в итоге мощность около 1200 ватт, аккумы быстро начали просаживаться, но удивительно то, что ключи на плате регулятора были еле теплые, хотя разогнал лишь на 30-35% от заявленного максимума, думаю 3000 ватт потерпит, хотя нужно будет принудительно охлаждать ключи.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector