Circuits PWM. Contrôleur PWM

Le contrôleur PWM est conçu pour réguler la vitesse de rotation du moteur polaire, la luminosité de l'ampoule ou la puissance de l'élément chauffant.

Avantages :
1 Facilité de fabrication
2 Disponibilité des composants (le coût ne dépasse pas 2 $)
3 Large application
4 Pour les débutants, encore une fois entraînez-vous et faites-vous plaisir =)

Une fois, j'avais besoin d'un "appareil" pour régler la vitesse de rotation du refroidisseur. Pour quoi exactement je ne me souviens pas. Dès le début, j'ai essayé via une résistance variable régulière, il faisait très chaud et ce n'était pas acceptable pour moi. En conséquence, après avoir fouillé sur Internet, j'ai trouvé un circuit sur la puce NE555 déjà familière. C'était un circuit d'un contrôleur PWM conventionnel avec un rapport cyclique (durée) d'impulsions égal ou inférieur à 50% (plus tard, je donnerai des graphiques de son fonctionnement). Le circuit s'est avéré très simple et ne nécessitait pas de réglage, l'essentiel était de ne pas bousiller la connexion de diodes et d'un transistor. La première fois que je l'ai assemblé sur une planche à pain et que je l'ai testé, tout a fonctionné en un demi-tour. Plus tard, j'ai déjà étalé une petite carte de circuit imprimé et tout avait l'air plus propre =) Eh bien, jetons maintenant un coup d'œil au circuit lui-même !

Circuit contrôleur PWM

De là, nous voyons qu'il s'agit d'un générateur ordinaire avec un régulateur de cycle de service assemblé selon le schéma de la fiche technique. Nous modifions ce rapport cyclique avec la résistance R1, la résistance R2 sert de protection contre les courts-circuits, car la 4ème sortie du microcircuit est connectée à la masse via la clé interne de la minuterie et à la position extrême de R1, elle se fermera simplement. R3 est une résistance pull-up. C2 est le condensateur de réglage de fréquence. Le transistor IRFZ44N est un mosfet à canal N. D3 est une diode de protection qui empêche l'appareil de terrain de tomber en panne lorsque la charge est interrompue. Parlons maintenant un peu du rapport cyclique des impulsions. Le rapport cyclique de l'impulsion est le rapport de sa période de répétition (répétition) à la durée de l'impulsion, c'est-à-dire qu'après un certain temps, il y aura une transition de (grosso modo) plus à moins, ou plutôt d'une unité logique à une zéro logique. Cet intervalle de temps entre les impulsions est donc le même rapport cyclique.

Cycle de service en position médiane R1

Cycle de service à l'extrême gauche R1

Cycle de service à l'extrême droite R

Ci-dessous, je donnerai des cartes de circuits imprimés avec et sans l'emplacement des pièces

Maintenant, parlons un peu des détails et de leur apparence. Le microcircuit lui-même est fabriqué dans un boîtier DIP-8, des condensateurs céramiques de petite taille, des résistances de 0,125 à 0,25 watt. Les diodes sont des redresseurs classiques pour 1A (le plus abordable est le 1N4007, ils sont partout en vrac). De plus, le microcircuit peut être installé sur une prise si, à l'avenir, vous souhaitez l'utiliser dans d'autres projets et ne pas le dessouder à nouveau. Vous trouverez ci-dessous des photos des détails.

La modulation de largeur d'impulsion (PWM) est une méthode de conversion de signal dans laquelle la durée d'impulsion (rapport cyclique) change, tandis que la fréquence reste constante. Dans la terminologie anglo-saxonne, on parle de PWM (modulation de largeur d'impulsion). Dans cet article, nous allons comprendre en détail ce qu'est le PWM, où il est utilisé et comment il fonctionne.

Champ d'application

Avec le développement de la technologie des microcontrôleurs, de nouvelles opportunités se sont ouvertes pour le PWM. Ce principe est devenu la base des dispositifs électroniques qui nécessitent à la fois un réglage des paramètres de sortie et leur maintien à un niveau donné. La méthode de modulation de largeur d'impulsion est utilisée pour modifier la luminosité de la lumière, la vitesse de rotation des moteurs, ainsi que pour contrôler le transistor de puissance des alimentations à impulsions (PSU).

La modulation de largeur d'impulsion (PW) est activement utilisée dans la construction de systèmes de contrôle de la luminosité des LED. Du fait de la faible inertie, la LED a le temps de commuter (clignoter et s'éteindre) à une fréquence de plusieurs dizaines de kHz. Son fonctionnement en mode pulsé est perçu par l'œil humain comme une lueur constante. À son tour, la luminosité dépend de la durée de l'impulsion (l'état ouvert de la LED) pendant une période. Si le temps d'impulsion est égal au temps de pause, c'est-à-dire que le rapport cyclique est de 50%, la luminosité de la LED sera alors la moitié de la valeur nominale. Avec la popularisation des lampes LED 220V, la question s'est posée d'augmenter la fiabilité de leur fonctionnement avec une tension d'entrée instable. La solution a été trouvée sous la forme d'un microcircuit universel - un pilote de puissance fonctionnant sur le principe de la modulation de largeur d'impulsion ou de fréquence d'impulsion. Un circuit basé sur l'un de ces pilotes est décrit en détail.

La tension secteur fournie à l'entrée du microcircuit de commande est constamment comparée à la tension de référence en circuit, formant un signal PWM (PFM) à la sortie, dont les paramètres sont définis par des résistances externes. Certains microcircuits possèdent une sortie pour fournir un signal de commande analogique ou numérique. Ainsi, le fonctionnement du générateur d'impulsions peut être contrôlé à l'aide d'un autre convertisseur SHI. Fait intéressant, la LED ne reçoit pas d'impulsions haute fréquence, mais un courant lissé par une self, qui est un élément indispensable de tels circuits.

L'utilisation massive du PWM se reflète dans toutes les dalles LCD avec rétroéclairage LED. Malheureusement, dans les moniteurs LED, la plupart des convertisseurs SHI fonctionnent à une fréquence de centaines de Hertz, ce qui affecte négativement la vision des utilisateurs de PC.

Le microcontrôleur Arduino peut également fonctionner en mode contrôleur PWM. Pour ce faire, appelez la fonction AnalogWrite () avec les valeurs comprises entre 0 et 255 indiquées entre parenthèses. Zéro correspond à 0V, et 255 à 5V. Les valeurs intermédiaires sont calculées proportionnellement.

L'omniprésence des dispositifs fonctionnant sur le principe PWM a permis à l'humanité de s'éloigner des alimentations à transformateur de type linéaire. En conséquence, une augmentation de l'efficacité et une diminution du poids et de la taille des sources d'alimentation de plusieurs fois.

Le contrôleur PWM fait partie intégrante d'une alimentation à découpage moderne. Il contrôle le fonctionnement du transistor de puissance situé dans le circuit primaire du transformateur d'impulsions. En raison de la présence d'un circuit de rétroaction, la tension à la sortie du bloc d'alimentation reste toujours stable. La moindre déviation de la tension de sortie à travers la rétroaction est fixée par un microcircuit, qui corrige instantanément le rapport cyclique des impulsions de commande. De plus, un contrôleur PWM moderne résout un certain nombre de tâches supplémentaires qui améliorent la fiabilité de l'alimentation :

fournit le mode de démarrage progressif du convertisseur ;
limite l'amplitude et le rapport cyclique des impulsions de commande ;
contrôle le niveau de tension d'entrée ;
protège contre les courts-circuits et la surchauffe de l'interrupteur d'alimentation ;
met l'appareil en mode veille si nécessaire.

Le principe de fonctionnement du contrôleur PWM

La tâche du contrôleur PWM est de contrôler l'interrupteur d'alimentation en modifiant les impulsions de commande. Lorsqu'il fonctionne en mode clé, le transistor est dans l'un des deux états (complètement ouvert, complètement fermé). A l'état fermé, le courant traversant la jonction p-n ne dépasse pas quelques µA, ce qui signifie que la puissance de dissipation tend vers zéro. À l'état ouvert, malgré le courant élevé, la résistance de la jonction p-n est excessivement faible, ce qui entraîne également des pertes de chaleur insignifiantes. La plus grande quantité de chaleur est libérée au moment du passage d'un état à un autre. Mais en raison de la courte durée du processus de transition par rapport à la fréquence de modulation, la perte de puissance lors de la commutation est négligeable.

La modulation de largeur d'impulsion est divisée en deux types : analogique et numérique. Chacun des types a ses propres avantages et peut être mis en œuvre dans des circuits de différentes manières.

MLI analogique

Le principe de fonctionnement d'un modulateur SHI analogique repose sur la comparaison de deux signaux dont la fréquence diffère de plusieurs ordres de grandeur. L'élément de comparaison est un amplificateur opérationnel (comparateur). Une tension en dents de scie d'une fréquence constante élevée est appliquée à l'une de ses entrées et une tension de modulation basse fréquence d'amplitude variable est appliquée à l'autre. Le comparateur compare les deux valeurs et génère en sortie des impulsions rectangulaires dont la durée est déterminée par la valeur actuelle du signal modulant. Dans ce cas, la fréquence PWM est égale à la fréquence du signal en dents de scie.

MLI numérique

La modulation de largeur d'impulsion dans l'interprétation numérique est l'une des nombreuses fonctions du microcontrôleur (MC). Fonctionnant exclusivement avec des données numériques, le MK peut générer un niveau de tension élevé (100 %) ou faible (0 %) à ses sorties. Cependant, dans la plupart des cas, pour contrôler efficacement la charge, la tension à la sortie du MK doit être modifiée. Par exemple, régler la vitesse de rotation du moteur, modifier la luminosité de la LED. Que faire pour obtenir une valeur de tension comprise entre 0 et 100 % à la sortie du microcontrôleur ?

Le problème est résolu en utilisant la méthode de modulation de largeur d'impulsion et en utilisant le phénomène de suréchantillonnage, lorsque la fréquence de commutation spécifiée est plusieurs fois supérieure à la réponse de l'appareil contrôlé. En modifiant le rapport cyclique des impulsions, la valeur moyenne de la tension de sortie change. En règle générale, l'ensemble du processus se déroule à une fréquence de dizaines à centaines de kHz, ce qui permet d'obtenir un réglage en douceur. Techniquement, cela est mis en œuvre à l'aide d'un contrôleur PWM - un microcircuit spécialisé, qui est le "cœur" de tout système de contrôle numérique. L'utilisation active des contrôleurs basés sur PWM est due à leurs avantages indéniables :

haute efficacité de conversion du signal ;
stabilité au travail;
économiser l'énergie consommée par la charge ;
faible coût;
haute fiabilité de l'ensemble de l'appareil.

Il existe deux manières d'obtenir un signal PWM sur les broches du microcontrôleur : matérielle et logicielle. Chaque MK possède une minuterie intégrée capable de générer des impulsions PWM sur certaines broches. C'est ainsi que l'implémentation matérielle est réalisée. Obtenir un signal PWM à l'aide de commandes logicielles offre plus d'options en termes de résolution et vous permet d'utiliser plus de broches. Cependant, la méthode logicielle entraîne une charge élevée du MK et consomme beaucoup de mémoire.

Il convient de noter qu'en PWM numérique, le nombre d'impulsions par période peut être différent et que les impulsions elles-mêmes peuvent être situées dans n'importe quelle partie de la période. Le niveau du signal de sortie est déterminé par la durée totale de toutes les impulsions par période. Il faut comprendre que chaque impulsion supplémentaire est une transition du transistor de puissance de l'état ouvert à l'état fermé, ce qui entraîne une augmentation des pertes lors de la commutation.

Un exemple d'utilisation d'un contrôleur PWM

L'une des options de mise en œuvre pour un contrôleur PWM simple a déjà été décrite plus haut dans. Il est construit sur la base d'un microcircuit et possède un petit cerclage. Mais, malgré la simplicité du circuit, le régulateur a une gamme d'applications assez large: circuits de contrôle de la luminosité des LED, des bandes de LED, réglage de la vitesse de rotation des moteurs à courant continu.

Caractéristiques

Particularités

Réglage en douceur sur toute la plage de puissance.
Grand pouvoir de réglage
Large plage de tension de fonctionnement
Détecteur de passage à zéro
Bouton de contrôle
Possibilité de séparer la carte de contrôle de la partie puissance
Radiateur installé

Principe d'opération

Le contrôleur de puissance utilise le principe de contrôle PWM avec un détecteur de contrôle de phase à passage par zéro

Conception de l'appareil

Le régulateur de puissance est conçu comme un panneau de commande intégré avec un module de puissance séparé.

Des articles

Schème

Contenu de la livraison

Module de contrôle - 1 pc.
Module d'alimentation - 1 pc.
Instructions - 1 pièce.

Ce qui est nécessaire pour l'assemblage

Pour vous connecter, vous aurez besoin de: fil, tournevis, pince coupante.

Préparation à l'opération

Connectez une lampe à incandescence aux bornes OUTPUT.
Connectez le cordon d'alimentation aux bornes IN 220V.
Connectez la prise au réseau 220V.
En appuyant sur les boutons du panneau de commande, vérifiez le changement de luminosité de la lampe.
Vérification terminée. Bonne opération.

Des conditions de fonctionnement

Température -30C à +50C. Humidité relative 20-80% sans condensation.

Des mesures de précaution

Le module et les bornes sont sous tension dangereuse de 220V.
Respectez les mesures de sécurité, ne touchez pas les contacts du circuit imprimé lorsque le module est connecté au réseau 220V.

Questions et réponses

Bon après-midi. Je vais vous acheter un régulateur de puissance numérique PWM 220V / 10kW (45A) et l'utiliser comme démarreur progressif pour une fraise à neige avec un moteur à collecteur de 3 kW. A ce propos, j'ai quelques questions sur ce régulateur : 1. Le régulateur fonctionnera-t-il correctement, dans le sens où le réglage se fera en douceur et sans à-coups ? 2. Combien de contacts ferment les boutons de commande du régulateur ? La question est dictée par l'idée de placer le dispositif de commande dans un boîtier étanche transparent, et de dupliquer l'interrupteur avec un joystick étanche. 3. La surface du dissipateur thermique est-elle suffisante pour la puissance nominale ou un ventilateur de refroidissement sera-t-il nécessaire ? 4. Le radiateur est-il sous tension ? Peut-il être laissé à l'extérieur du boîtier étanche ? Cordialement, Sergey.
- 1. Il ne devrait pas y avoir de secousses, l'étape de restructuration est de 1 %. Cependant, chaque cas doit être testé individuellement. 2. Chaque bouton ferme deux contacts. 3. Les spécifications indiquent la puissance de crête de l'appareil. La puissance nominale est de 7-8 kW.
1. Panneau de contrôle inclus ? 2. Est-il possible de le régler sur un certain pourcentage et de l'éteindre, de sorte que le pourcentage défini soit maintenu après la mise hors tension ?
- 1. Panneau de contrôle inclus. 2. Vous ne pouvez pas éteindre le panneau de commande. 3. Lorsque l'alimentation est coupée, les paramètres ne s'égarent pas.
Bonjour, pouvez-vous savoir plus précisément où la phase est connectée, et où zéro, et la sortie aussi. C'est juste que le radiateur, où vous devez régler la puissance, fait partie des radiateurs et ils ont un zéro commun
- Le bus ZERO doit être connecté aux deux contacts du milieu.
Bonjour! Dites-moi, le boîtier du triac de contrôle est-il isolé galvaniquement du réseau électrique ? Si ce régulateur est intégré au boîtier métallique de l'appareil, faut-il isoler son radiateur du boîtier ?
- C'est vrai, le radiateur de l'appareil doit être isolé du boîtier.
Bon après-midi. Quel régulateur contrôle l'enroulement primaire d'un transformateur ? Merci.
- Selon les critiques, ils sont réglementés à l'aide de MK071M. Je n'ai pas essayé vous-même.

Une autre revue sur le thème de toutes sortes de choses pour les produits faits maison. Cette fois, je vais parler du contrôleur de vitesse numérique. La chose est intéressante à sa manière, mais j'en voulais plus.
Pour ceux que ça intéresse, lisez la suite :)

Avoir dans le ménage des appareils à basse tension comme une petite meuleuse, etc. J'ai voulu augmenter légèrement leur aspect fonctionnel et esthétique. Certes, cela n'a pas fonctionné, même si j'espère toujours atteindre mon objectif, peut-être une autre fois, je vous parlerai de la chose elle-même aujourd'hui.
Le fabricant de ce détendeur est Maitech, ou plutôt, ce nom se retrouve souvent sur toutes sortes d'écharpes et de blocs pour les produits faits maison, bien que pour une raison quelconque je ne sois pas tombé sur le site de cette société.

Étant donné que je n'ai pas fini par faire ce que je voulais, l'examen sera plus court que d'habitude, mais je commencerai, comme toujours, par la façon dont il est vendu et envoyé.
L'enveloppe contenait un sac ziplock ordinaire.

Le kit comprend uniquement un régulateur avec une résistance variable et un bouton, il n'y a pas d'emballage rigide ni d'instructions, mais tout est arrivé intact et sans dommage.

Il y a un autocollant au dos qui remplace les instructions. En principe, il n'en faut pas plus pour un tel appareil.
La plage de tension de fonctionnement est de 6 à 30 volts et le courant maximum est de 8 ampères.

L'aspect est assez bon, "verre" foncé, plastique gris foncé du boîtier, à l'état éteint il semble généralement noir. En apparence décalée, rien à redire. Un film de transport a été collé sur le devant.
Dimensions d'installation de l'appareil :
Longueur 72 mm (ouverture minimum du boîtier 75 mm), largeur 40 mm, profondeur hors face avant 23 mm (avec face avant 24 mm).
Dimensions du panneau avant :
Longueur 42,5, largeur 80 mm

Une résistance variable est livrée avec une poignée, la poignée est bien sûr rugueuse, mais elle fera l'affaire à l'usage.
La résistance de la résistance est de 100KΩ, la dépendance de réglage est linéaire.
Comme il s'est avéré plus tard, la résistance de 100KΩ donne un problème. Lorsqu'il est alimenté à partir d'un bloc d'alimentation pulsé, il est impossible de définir des lectures stables, les interférences sur les fils de la résistance variable affectent, à cause desquelles les lectures sautent +\- 2 caractères, mais ce serait bien de sauter, avec cela, le régime moteur saute.
La résistance de la résistance est élevée, le courant est faible et les fils collectent tout le bruit autour.
Lorsqu'il est alimenté par un bloc d'alimentation linéaire, ce problème est complètement absent.
La longueur des fils vers la résistance et le bouton est d'environ 180 mm.

Button, eh bien, il n'y a rien de spécial. Contacts normalement ouverts, diamètre de montage 16 mm, longueur 24 mm, pas d'éclairage.
Le bouton coupe le moteur.
Ceux. à la mise sous tension, le voyant s'allume, le moteur démarre, une pression sur le bouton l'éteint, la deuxième pression le rallume.
Lorsque le moteur est éteint, le témoin ne s'allume pas non plus.

Sous le capot se trouve la carte de l'appareil.
Les contacts d'alimentation et de raccordement moteur sont ramenés sur les bornes.
Les contacts positifs du connecteur sont connectés ensemble, l'interrupteur d'alimentation commute le fil négatif du moteur.
La connexion de la résistance variable et du bouton est détachable.
Tout a l'air soigné. Les fils du condensateur sont un peu tordus, mais je pense que cela peut être pardonné :)

Je cacherai plus loin le démontage sous le becquet.

Suite

L'indicateur est assez grand, la hauteur du chiffre est de 14 mm.
Les dimensions de la planche sont de 69x37mm.

La carte est assemblée proprement, il y a des traces de flux près des contacts de l'indicateur, mais en général la carte est propre.
La carte contient : une diode de protection contre l'inversion de polarité, un stabilisateur 5 Volts, un microcontrôleur, un condensateur 470 microfarad 35 Volts, des éléments de puissance sous un petit radiateur.
Des emplacements pour l'installation de connecteurs supplémentaires sont également visibles, leur objectif n'est pas clair.

J'ai esquissé un petit schéma fonctionnel, juste pour une compréhension approximative de quoi et comment il est commuté et comment il est connecté. La résistance variable est allumée avec un pied à 5 volts, le second à la masse. Par conséquent, il peut être remplacé en toute sécurité par une dénomination inférieure. Il n'y a pas de connexions au connecteur dessoudé dans le schéma.

L'appareil utilise un microcontrôleur fabriqué par STMicroelectronics.
Autant que je sache, ce microcontrôleur est utilisé dans un assez grand nombre d'appareils différents, tels que des ampèremètres.

Le stabilisateur de puissance, lorsqu'il fonctionne à la tension d'entrée maximale, chauffe, mais pas beaucoup.

Une partie de la chaleur des éléments de puissance est évacuée vers les polygones de cuivre de la carte. Sur la gauche, vous pouvez voir un grand nombre de transitions d'un côté à l'autre de la carte, ce qui aide à évacuer la chaleur.
De plus, la chaleur est évacuée à l'aide d'un petit radiateur, qui est pressé contre les éléments de puissance par le haut. Ce placement du dissipateur me semble un peu douteux, puisque la chaleur est évacuée par le plastique du boîtier et un tel dissipateur n'aide pas beaucoup.
Il n'y a pas de pâte entre les éléments de puissance et le radiateur, je recommande de retirer le radiateur et de l'enduire de pâte, au moins un peu mais ça ira mieux.

Un transistor est utilisé dans la section de puissance, la résistance du canal est de 3,3 mOhm, le courant maximal est de 161 ampères, mais la tension maximale n'est que de 30 volts, je recommanderais donc de limiter l'entrée à 25-27 volts. Lors du fonctionnement à des courants proches du maximum, il y a un léger échauffement.
Une diode est également située à proximité, ce qui amortit les surtensions de courant de l'auto-induction du moteur.
10 ampères, 45 volts sont utilisés ici. Il n'y a pas de questions sur la diode.

Première inscription. Il se trouve que j'ai effectué les tests avant même de retirer le film protecteur, car sur ces photos il est toujours là.
L'indicateur est contrasté, modérément lumineux, lit parfaitement.

Au début, j'ai décidé d'essayer de petites charges et j'ai eu la première déception.
Non, je n'ai rien à redire sur le fabricant et le magasin, j'espérais juste qu'un appareil aussi coûteux aurait une stabilisation du régime moteur.
Hélas, ce n'est qu'un PWM réglable, l'indicateur affiche le % de remplissage de 0 à 100 %.
Le régulateur n'a même pas remarqué le petit moteur, le jour où c'est un courant de charge complètement ridicule :)

Les lecteurs attentifs doivent avoir fait attention à la section des fils avec lesquels j'ai connecté l'alimentation au régulateur.
Oui, alors j'ai décidé d'aborder la question plus globalement et connecté un moteur plus puissant.
Bien sûr, il est sensiblement plus puissant que le régulateur, mais au ralenti son courant est d'environ 5 ampères, ce qui a permis de vérifier le régulateur à des modes plus proches du maximum.
Le régulateur s'est parfaitement comporté, au fait, j'ai oublié d'indiquer que lorsqu'il est allumé, le régulateur augmente en douceur le remplissage PWM de zéro à la valeur définie, assurant une accélération en douceur, tandis que l'indicateur affiche immédiatement la valeur définie, et non comme sur la fréquence variateurs, où le courant réel est affiché.
Le régulateur n'a pas échoué, s'est un peu réchauffé, mais pas critique.

Étant donné que le régulateur est pulsé, j'ai décidé, juste pour le plaisir, de fouiller avec un oscilloscope et de voir ce qui se passe à la grille du transistor de puissance dans différents modes.
La fréquence PWM est d'environ 15 kHz et ne change pas pendant le fonctionnement. Le moteur démarre à environ 10 % de remplissage.

Au départ, j'avais prévu de mettre le régulateur dans mon ancienne alimentation (plutôt déjà ancienne) pour petits outils électriques (plus à ce sujet une autre fois). en théorie, il aurait dû devenir à la place du panneau avant, et le contrôleur de vitesse aurait dû être situé à l'arrière, je n'avais pas prévu de mettre un bouton (heureusement, lorsqu'il est allumé, l'appareil passe immédiatement en mode marche) .
Il fallait que ce soit beau et soigné.

Mais une autre déception m'attendait.
1. Bien que l'indicateur soit un peu plus petit que l'insert du panneau avant, il était pire qu'il ne rentre pas en profondeur, reposant contre les racks pour connecter les moitiés du boîtier.
et si le plastique du boîtier de l'indicateur pouvait être coupé, cela n'aurait pas d'importance, car la carte du régulateur interférait davantage.
2. Mais même si j'aurais résolu la première question, il y avait un deuxième problème, j'ai complètement oublié comment mon alimentation était faite. Le fait est que le régulateur coupe l'alimentation négative, et j'ai un relais pour la marche arrière, en allumant et en forçant le moteur à s'arrêter, et un circuit de commande pour tout cela. Et avec leur modification, tout s'est avéré beaucoup plus difficile :(

Si le régulateur était avec stabilisation de la vitesse, je serais toujours confus et je referais le circuit de commande et d'inversion, ou je referais le régulateur pour la commutation + la puissance. Et donc c'est possible et je vais le refaire, mais déjà sans enthousiasme et maintenant je ne sais pas quand.
Peut-être que quelqu'un est intéressé, une photo de l'intérieur de mon bloc d'alimentation, ça allait être il y a environ 13-15 ans, presque tout le temps ça fonctionnait sans problème, une fois que j'ai dû remplacer le relais.

Résumé.
avantages
L'appareil est pleinement opérationnel.
Apparence soignée.
Construction de qualité
Le kit comprend tout ce dont vous avez besoin.

Les moins.
Fonctionnement incorrect des alimentations à découpage.
Transistor de puissance sans marge de tension
Avec une fonctionnalité aussi modeste, le prix est trop élevé (mais tout est relatif ici).

Mon avis. Si vous fermez les yeux sur le prix de l'appareil, alors en soi, il est assez bon, et il a l'air soigné et fonctionne bien. Oui, il y a un problème de pas très bonne immunité au bruit, je pense que ce n'est pas difficile à résoudre, mais c'est un peu frustrant. De plus, je recommande de ne pas dépasser la tension d'entrée au-dessus de 25-27 Volts.
Plus frustrant est le fait que j'ai regardé pas mal d'options pour toutes sortes de régulateurs prêts à l'emploi, mais nulle part ils n'offrent une solution avec stabilisation de la vitesse. Quelqu'un demandera peut-être pourquoi je fais cela. Je vais vous expliquer comment une rectifieuse avec stabilisation est tombée entre les mains, c'est beaucoup plus agréable à travailler que d'habitude.

C'est tout, j'espère que c'était intéressant :)

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Dans certains cas, par exemple, dans les lampes de poche ou les luminaires domestiques, il devient nécessaire d'ajuster la luminosité de la lueur. Il semblerait que ce soit plus facile : il suffit de modifier le courant à travers la LED en augmentant ou en diminuant. Mais dans ce cas, une partie importante de l'énergie sera consommée sur la résistance de limitation, ce qui est totalement inacceptable pour une alimentation autonome à partir de piles ou d'accumulateurs.

De plus, la couleur de la lueur des LED va changer : par exemple, la couleur blanche lorsque le courant descend en dessous de la valeur nominale (pour la plupart des LED 20mA) aura une teinte légèrement verdâtre. Un tel changement de couleur dans certains cas est complètement inutile. Imaginez que ces LED illuminent l'écran d'un téléviseur ou d'un moniteur d'ordinateur.

Dans ces cas, appliquez PWM - régulation (largeur - impulsion). Sa signification est qu'il s'allume et s'éteint périodiquement. Dans ce cas, le courant reste nominal pendant toute la durée du flash, de sorte que le spectre de luminescence n'est pas déformé. Si la LED est blanche, les nuances vertes n'apparaîtront pas.

De plus, avec cette méthode de contrôle de puissance, les pertes d'énergie sont minimes, l'efficacité des circuits avec contrôle PWM est très élevée, atteignant plus de 90%.

Le principe de la régulation PWM est assez simple et est illustré à la figure 1. Un rapport différent du temps de l'état allumé et éteint est perçu par l'œil comme suit : comme dans un film - les images montrées séparément à leur tour sont perçues comme un image en mouvement. Tout dépend de la fréquence de projection, dont nous parlerons un peu plus tard.

Figure 1. Le principe de PWM - régulation

La figure montre les diagrammes de signaux à la sortie du dispositif de contrôle PWM (ou oscillateur maître). Zéro et un sont indiqués : un un logique (niveau haut) fait s'allumer la LED, un zéro logique (niveau bas) l'éteint.

Bien que tout puisse être l'inverse, puisque tout dépend du circuit de la touche de sortie, l'allumage de la LED peut se faire à un niveau bas et l'éteindre, juste à un niveau élevé. Dans ce cas, un un physiquement logique aura un niveau de tension bas et un zéro logique sera élevé.

En d'autres termes, un un logique provoque l'activation d'un événement ou d'un processus (dans notre cas, la LED s'allume), et un zéro logique doit désactiver ce processus. C'est-à-dire qu'un niveau élevé à la sortie d'un microcircuit numérique n'est pas toujours une unité LOGIQUE, tout dépend de la manière dont un circuit particulier est construit. C'est le cas, pour information. Mais pour l'instant, nous supposerons que la clé est contrôlée par un niveau élevé, et il ne peut tout simplement pas en être autrement.

Fréquence et largeur des impulsions de commande

Notez que la période d'impulsion (ou fréquence) reste inchangée. Mais, en général, la fréquence des impulsions n'affecte pas la luminosité de la lueur, par conséquent, il n'y a pas d'exigences particulières en matière de stabilité de fréquence. Seule la durée (WIDTH), dans ce cas, d'une impulsion positive change, grâce à quoi tout le mécanisme de modulation de largeur d'impulsion fonctionne.

La durée des impulsions de commande sur la figure 1 est exprimée en % %. C'est ce qu'on appelle le "duty cycle" ou, dans la terminologie anglo-saxonne, DUTY CYCLE. Elle s'exprime comme le rapport de la durée de l'impulsion de commande sur la période de répétition des impulsions.

Dans la terminologie russe, il est généralement utilisé "cycle de service" - le rapport de la période de répétition au temps de l'impulsion un. Ainsi, si le facteur de remplissage est de 50%, le rapport cyclique sera égal à 2. Il n'y a pas de différence fondamentale ici, vous pouvez donc utiliser n'importe laquelle de ces valeurs, pour qui c'est plus pratique et compréhensible.

Ici, bien sûr, on pourrait donner des formules de calcul du rapport cyclique et DUTY CYCLE, mais pour ne pas compliquer la présentation, on se passera de formules. Enfin et surtout, la loi d'Ohm. Vous n'y pouvez rien : « Vous ne connaissez pas la loi d'Ohm, restez chez vous ! Si quelqu'un est intéressé par ces formules, elles peuvent toujours être trouvées sur Internet.

Fréquence PWM pour gradateur

Comme mentionné un peu plus haut, il n'y a pas d'exigences particulières pour la stabilité de la fréquence d'impulsion PWM: eh bien, elle "flotte" un peu, et ça va. Les contrôleurs PWM ont une instabilité de fréquence similaire, soit dit en passant, assez importante, ce qui n'interfère pas avec leur utilisation dans de nombreuses conceptions. Dans ce cas, il importe seulement que cette fréquence ne descende pas en dessous d'une certaine valeur.

Et quelle devrait être la fréquence, et à quel point peut-elle être instable ? N'oubliez pas que nous parlons de gradateurs. Dans la technologie cinématographique, il existe un terme "fréquence de scintillement critique". Il s'agit de la fréquence à laquelle les images individuelles affichées les unes après les autres sont perçues comme une image animée. Pour l'œil humain, cette fréquence est de 48 Hz.

C'est précisément la raison pour laquelle la fréquence d'images sur film était de 24 ips (la norme de télévision est de 25 ips). Pour augmenter cette fréquence jusqu'à la fréquence critique, les projecteurs de cinéma utilisent un obturateur à deux lames (obturateur) qui chevauche deux fois chaque image affichée.

Dans les projecteurs amateurs à film étroit de 8 mm, la fréquence de projection était de 16 images / s, de sorte que l'obturateur avait jusqu'à trois lames. Le même objectif à la télévision est atteint par le fait que l'image est affichée en demi-trames: d'abord les lignes paires, puis impaires de l'image. Le résultat est une fréquence de scintillement de 50 Hz.

Le fonctionnement de la LED en mode PWM est un flash séparé de durée réglable. Pour que ces éclairs soient perçus par l'œil comme une lueur continue, leur fréquence ne doit en aucun cas être inférieure à celle critique. Plus haut, mais pas plus bas. Ce facteur doit être pris en compte lors de la création PWM - contrôleurs pour lampes.

Soit dit en passant, tout comme un fait intéressant : les scientifiques ont en quelque sorte déterminé que la fréquence critique pour l'œil d'une abeille est de 800 Hz. Par conséquent, l'abeille verra le film à l'écran comme une séquence d'images séparées. Pour qu'elle puisse voir une image en mouvement, la fréquence de projection devra être augmentée à huit cents champs par seconde !

Pour contrôler la LED réelle est utilisée. Récemment, les plus largement utilisés à cette fin sont ceux qui permettent de commuter une puissance importante (l'utilisation de transistors bipolaires classiques à ces fins est considérée comme tout simplement indécente).

Un tel besoin (MOSFET puissant - transistor) se pose avec un grand nombre de LED, par exemple, avec, ce qui sera discuté un peu plus tard. Si la puissance est faible - lorsque vous utilisez une ou deux LED, vous pouvez utiliser des interrupteurs à faible puissance et, si possible, connecter les LED directement aux sorties des microcircuits.

La figure 2 montre un schéma fonctionnel d'un contrôleur PWM. La résistance R2 est conditionnellement représentée comme élément de commande dans le schéma. En tournant son bouton, vous pouvez modifier le rapport cyclique des impulsions de commande dans les limites requises et, par conséquent, la luminosité des LED.

Figure 2. Schéma fonctionnel du contrôleur PWM

La figure montre trois chaînes de LED connectées en série avec des résistances de terminaison. Approximativement la même connexion est utilisée dans les bandes LED. Plus la bande est longue, plus il y a de LED, plus la consommation de courant est élevée.

C'est dans ces cas que des puissants seront nécessaires, dont le courant de drain admissible doit être légèrement supérieur au courant consommé par la bande. La dernière exigence est satisfaite assez facilement : par exemple, le transistor IRL2505 a un courant de drain d'environ 100 A, une tension de drain de 55 V, tandis que sa taille et son prix sont assez attractifs pour une utilisation dans diverses conceptions.

Oscillateurs maîtres PWM

Un microcontrôleur peut être utilisé comme oscillateur PWM maître (le plus souvent dans des conditions industrielles), ou un circuit réalisé sur des microcircuits à faible degré d'intégration. S'il est prévu de fabriquer un petit nombre de contrôleurs PWM à la maison et qu'il n'y a aucune expérience dans la création de dispositifs à microcontrôleur, il est préférable de créer un contrôleur sur ce qui est actuellement à portée de main.

Ceux-ci peuvent être des circuits logiques de la série K561, une minuterie intégrée, ainsi que des circuits spécialisés conçus pour. Dans ce rôle, vous pouvez même le faire fonctionner en y assemblant un générateur réglable, mais c'est peut-être "pour l'amour de l'art". Par conséquent, seuls deux schémas seront considérés ci-dessous : le plus courant sur le temporisateur 555 et sur le contrôleur d'onduleur UC3843.

Schéma de l'oscillateur maître sur le timer 555

Figure 3. Schéma de l'oscillateur maître

Ce circuit est un générateur de signal carré classique dont la fréquence est fixée par le condensateur C1. Le condensateur est chargé via le circuit "Sortie - R2 - RP1-C1 - fil commun". Dans ce cas, une tension de haut niveau doit être présente à la sortie, ce qui équivaut à ce que la sortie soit connectée au pôle positif de la source d'alimentation.

Le condensateur est déchargé le long du circuit "C1 - VD2 - R2 - Sortie - fil commun" à un moment où une tension de bas niveau est présente à la sortie - la sortie est connectée à un fil commun. C'est cette différence dans les trajets charge-décharge du condensateur de mise à l'heure qui fournit des impulsions de largeur réglable.

Il est à noter que les diodes, même du même type, ont des paramètres différents. Dans ce cas, leur capacité électrique joue un rôle, qui évolue sous l'action de la tension aux bornes des diodes. Par conséquent, parallèlement au changement du rapport cyclique du signal de sortie, sa fréquence change également.

L'essentiel est qu'elle ne devienne pas inférieure à la fréquence critique, qui a été mentionnée un peu plus haut. Sinon, au lieu d'une lueur uniforme avec une luminosité différente, des flashs individuels seront visibles.

Approximativement (encore une fois, les diodes sont à blâmer), la fréquence du générateur peut être déterminée par la formule ci-dessous.

La fréquence du générateur PWM sur le timer 555.

Si nous remplaçons la capacité du condensateur en farads et la résistance en ohms dans la formule, alors le résultat devrait être en hertz Hz : vous ne pouvez pas vous éloigner du système SI ! Cela suppose que le curseur de la résistance variable RP1 est en position médiane (dans la formule RP1/2), ce qui correspond au signal de sortie en forme de méandre. Dans la figure 2, c'est exactement la partie où la durée d'impulsion est de 50 %, ce qui équivaut à un signal avec un rapport cyclique de 2.

Oscillateur maître PWM sur une puce UC3843

Son schéma est illustré à la figure 4.

Figure 4. Schéma de l'oscillateur maître PWM sur la puce UC3843

La puce UC3843 est un contrôleur PWM de contrôle pour les alimentations à découpage et est utilisée, par exemple, dans les sources informatiques au format ATX. Dans ce cas, le schéma typique de son inclusion a été quelque peu modifié dans le sens d'une simplification. Pour contrôler la largeur de l'impulsion de sortie, une tension de commande de polarité positive est appliquée à l'entrée du circuit, puis un signal d'impulsion PWM est obtenu en sortie.

Dans le cas le plus simple, la tension de commande peut être appliquée à l'aide d'une résistance variable d'une résistance de 22 ... 100 KΩ. Si nécessaire, la tension de commande peut être obtenue, par exemple, à partir d'un capteur de lumière analogique réalisé sur une photorésistance : plus il fait sombre à l'extérieur de la fenêtre, plus il fait clair dans la pièce.

La tension de commande affecte la sortie PWM de telle sorte que lorsqu'elle est réduite, la largeur d'impulsion de sortie augmente, ce qui n'est pas du tout surprenant. Après tout, le but initial de la puce UC3843 est de stabiliser la tension de l'alimentation: si la tension de sortie chute, et avec elle la tension de régulation, des mesures doivent alors être prises (augmenter la largeur de l'impulsion de sortie) pour augmenter légèrement la tension de sortie.

La tension de régulation dans les alimentations est générée, en règle générale, à l'aide de diodes Zener. Le plus souvent, ceci ou quelque chose de similaire.

Avec les valeurs nominales des pièces indiquées sur le schéma, la fréquence du générateur est d'environ 1 kHz, et contrairement au générateur du temporisateur 555, il ne "flotte" pas lorsque le rapport cyclique du signal de sortie change - en prenant soin de la fréquence de alimentations à découpage.

Pour réguler une puissance importante, par exemple une bande de LED, un étage clé sur un transistor MOSFET doit être connecté à la sortie, comme illustré à la figure 2.

Nous pourrions parler davantage des contrôleurs PWM, mais pour l'instant arrêtons-nous là, et dans le prochain article, nous examinerons différentes manières de connecter des LED. Après tout, toutes les méthodes ne sont pas aussi bonnes, certaines doivent être évitées et il y a tout simplement beaucoup d'erreurs lors de la connexion des LED.