Главная » Измерения
Призовой фонд
на октябрь 2018 г.
1. Осциллограф DSO138
Паяльник
2. Тестер компонентов LCR-T4
Паяльник
3. 350 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Мощный лабораторный генератор импульсов


Схема 1

Генератор был спроектирован для использования в нем минимального количества общедоступных электронных компонентов, с хорошей повторяемостью и достаточной надежностью. Вариант генератора  (схема 1) собран на базе широко распространенного шим-контроллера UC3525 (U1), который управляет мостовой схемой на полевых транзисторах Q4-Q7. Если нижние ключи каждого из полумостов, работающих в противофазе, управляются непосредственно выходами микросхемы 11/14 U2, то в качестве драйверов верхнего плеча применены бустрепные каскады на транзисторах Q2, Q3. Такие каскады широко используются в большинстве современных микросхемных драйверов и достаточно хорошо описаны в литературе, посвященной силовой электронике. Входное напряжение переменное или постоянное (~24~220В/30-320В), подающееся на вход диодного моста (или минуя его в случае подачи постоянного напряжения), питает силовую часть схемы. Для предотвращения большого стартового тока в разрыв цепи питания включен термистор Vr1 (5A/5Ohm). Управляющая часть схемы запитана может быть запитана от любого источника с выходным напряжением +15/+25В и током от 0,5А. Параметрический стабилизатор напряжения на транзисторе Q1 может иметь выходное напряжение от +9 до +18В (в зависимости от типа применяемых силовых ключей, например), но в ряде случаев можно обойтись и без этого стабилизатора, если внешний источник питания с необходимыми параметрами уже стабилизирован. Микросхема UC3525 была выбрана не случайно, - способность генерации импульсной последовательности от нескольких десятков герц до 500кГц и достаточно мощные выходы (0,5А). По крайней микросхемы TL494 не смогли функционировать при частоте менее 250Гц в двухтактном режиме (в однотактном - без проблем) - происходил сбой в работе внутренней логики и последовательность импульсов, а так же их длительность становились хаотичными.

Регулировка частоты импульсной последовательности производится переменным резистором R1, регулировка длительности импульсов осуществляется с помощью R4. Начальная длительность "мертвого времени" устанавливается резистором R3.


Схема 2

Генератор, показанный на схеме 2, является полным аналогом предыдущей схемы и практически не имеет схемных отличий. Однако, отечественная микросхема К1156ЕУ2 (полный аналог UC3825), примененная в этом генераторе, способна работать на более высоких частотах (практически до 1МГц), выходные каскады имеют большую нагрузочную способность (до 1,5А). Кроме того, она имеет несущественное различие в цоколевке по сравнению с UC3525. Так, "тактовый" конденсатор соединен с выводом 6 (5 - у микросхемы 3525), времязадающий резистор соединен с выводом 5 (6 - у микросхемы 3525). Если вывод 9 микросхемы UC3525 - это выход усилителя ошибки, то в микросхеме UC3825 этот вывод выполняет функции входа "токового" ограничителя. Впрочем, все подробности - в даташите на эти микросхемы. Стоит отметить, однако, что К1156ЕУ2 менее устойчива в работе частотах мене 200Гц и требует более тщательной компоновки и обязательной блокировки ее цепей питания конденсаторами относительно большой емкости. При игнорировании этих условий, может быть нарушена плавность регулировки длительности импульсов вблизи их временного максимума. Описанная особенность проявлялась, однако, лишь при сборке на макетной плате. После сборки генератора на печатной плате эта проблема не проявлялась.

Обе схемы легко масштабируются по мощности путем применения либо более мощных транзисторов либо путем их параллельного включения (для каждого из ключей), а так же изменением напряжения питания силовых ключей. Все силовые компоненты желательно "посадить" на радиаторы. До мощности 100Вт использовались радиаторы с клейкой основой, предназначенные для установки на микросхемы памяти в видеокартах (выходные ключи и транзистор стабилизатора). В течении получаса работы с частотой 10кГц с максимальной длительностью выходных импульсов, при напряжении питания ключей (использовались транзисторы 31N20) +28В на нагрузку около 100Вт (две последовательно соединенные лампы 12В/50Вт), температура силовых ключей не превышала 35 градусов Цельсия.

Для построения приведенных выше схем использовались готовые схемные решения, мною лишь перепроверенные и дополненные при макетировании. Для схем генераторов были разработаны и изготовлены печатные платы. На рис 1 и рис 2 изображены платы первого варианта схемы генератора, на рис 3, рис 4 - изображения платы для второй схемы.

Рис 1

Рис 2

Рис 3

Рис 4

Обе схемы на момент написания статьи проверялись в работе на частотах от 40Гц до 200кГц с различными активными и индуктивными нагрузками (до 100Вт), при постоянных входных напряжениях питания от 23 до 100В, с выходными транзисторами IRFZ46, IRF1407, IRF3710, IRF540, IRF4427, 31N20, IRF3205. Вместо биполярных транзисторов Q2, Q3 рекомендуется установка (особенно для работы на частотах свыше 1кГц) полевых транзисторов, таких как IRF630, IRF720 и подобных с током от 2А и рабочим напряжением от 350В. В этом случае номинал резистора R7 может варьироваться от 47Ом (свыше 500Гц) до 1к.

Номиналы компонентов указанные через слэш - для частот свыше 1кГц/для частот до 1кГц кроме резисторов R10, R11, не указанных в принципиальной схеме, но для которых есть установочные места на платах, - вместо этих резисторов можно установить перемычки.

Генераторы не требуют настройки и при безошибочном монтаже и исправных компонентах начинают работать сразу после подачи питания на схему управления и выходные транзисторы. Требуемый диапазон частот определяется емкостью конденсатора С1. Номиналы компонентов и позиции для обеих схем - одинаковые.

На рис 5 - собранные платы генераторов.

Рис 5

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
R1 Резистор
100 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R2 Резистор
3.3 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R3 Резистор22/1001 Поиск в Utsource В блокнот
R4 Резистор
10 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R5 Резистор33/1001 Поиск в Utsource В блокнот
R8, R9 Резистор51/3k32 Поиск в Utsource В блокнот
R10, R11 Резистор0.472 Поиск в Utsource В блокнот
C1 Конденсатор1nF/0.33uF1 Поиск в Utsource В блокнот
C2 Конденсатор0.1u1 Поиск в Utsource В блокнот
C3 Конденсатор электролитический1000uFX35V1 Поиск в Utsource В блокнот
C4 Конденсатор электролитический100uF/25V1 Поиск в Utsource В блокнот
C5 Конденсатор электролитический220uF/25V1 Поиск в Utsource В блокнот
C6, C7 Конденсатор электролитический47uF50V2 Поиск в Utsource В блокнот
C8, C9 Конденсатор330 мкФ2 Поиск в Utsource В блокнот
C10, C11 Конденсатор электролитический120uF/400V2 Поиск в Utsource В блокнот
D2, D3, D6, D7 Выпрямительный диод
FR207
4 Поиск в Utsource В блокнот
Q2, Q3 Биполярный транзистор
MJE13003
2 Поиск в Utsource В блокнот
Q4-Q7 MOSFET-транзистор
IRFP460
4 Поиск в Utsource В блокнот
R12, R13 Резистор33/3k32 Поиск в Utsource В блокнот
D4, D5 Выпрямительный диод
1N4148
2 Поиск в Utsource В блокнот
R6, R7 Резистор1k8/10k2 Поиск в Utsource В блокнот
FU1, FU2 предохранитель5A2 Поиск в Utsource В блокнот
VD1 ДиодKBL6081 Поиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 1
Я собрал 0 1
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 2.2 Проголосовало: 1 чел.

Комментарии (19) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
Nem0 #
Что генераторы генерируют, где осциллограммы генерируемых сигналов?
Ответить
0

[Автор]
riswel #
Зачем Вам осциллограммы? Генераторы с указанными микросхемами (ШИМ) способны генерировать лишь импульсную последовательность с изменением частоты и длительности импульсов (в статье это написано). Остальное можно представить.
Ответить
0
andro #
Хорошо бы увидеть форму сигнала...
Ответить
0

[Автор]
riswel #
Меандр (прямоугольник) с изменяющейся шириной импульсов в зависимости от сопротивления переменного резистора R4. И такое творится во всем диапазоне генерируемых этим генератором частот (к слову сказать, частота изменяется с помощью резистора R1). Поверьте на слово. На другую форму импульсов эта схема не способна (если, конечно не извратиться установкой каких-либо фильтров). Что же касается рисунков (осциллограмм), то мой осциллограф не способен делать снимки, а навороченной камеры (для снимка ч/б изображения с 3,5-дюймового и совершенно неконтрастного дисплея моего осциллографа) у меня нет ни в телефоне ни без него. Придется Вам просто представить, как все это происходит.
Ответить
0
andro #
Каковы фронты импульсов на высокой частоте? Насколько стабильна установленная скважность?
Ответить
0
riswel #
Стабильность скважности определяется стабильностью примененных компонентов, влияющей на них температурой. У меня не было задачи определить стабильность установленной ширины импульса, но при работе генератора в различных экспериментах не было замечено, что ширина импульса "плывет". Что касается крутизны фронтов - до 200кГц - четкий меандр с крутыми фронтами. Большая частота мне не нужна, т.к. я работаю с относительно низкочастотными ферромагнетиками.
Ответить
0
andro #
200 кГц вполне достаточно для многих конструкций.
Ответить
0
sega_sa #
Предохранитель правильно указал? Китайский KBL608 не может пробить?
Ответить
0
riswel #
Диодный мост обычно "вылетает" в последнюю очередь. Я бы беспокоился за транзисторы, и в идеале можно было бы организовать токовую защиту. Но т.к. у меня эти генераторы работают в лабораторных режимах, на входе включен токоограничитель с разделительным трансформатором.
Ответить
0
Vslz #
Остальное можно представить.
Не все можно представить :). Такая конфигурация, как у вас, может делать весьма полезную вещь - фиксировать обмотку управляемого ею силового трансформатора. То есть, принудительно закорачивать на массу - в паузах. Для инверторов на 220В выходного со стабилизацией - необходимая вещь. И упускаемая из виду сплошь и рядом.
Защиту по току можно сделать, мне понравился бездатчиковый метод, надеюсь его как-нибудь опробовать. Два маломощных полевика работают синхронно с нижними ключами и выдают сигнал, равный падению напряжения на каналах нижних ключей от протекающего по ним выходного тока. Это сигнал (десятки-сотни мВ) надо подать на защёлку, чтобы блокировать выдачу ШИМ.
Прикрепленный файл: 2018-03-29_213340.gif
Ответить
0
riswel #
По поводу защиты. Можно обойтись и без маломощных полевиков, измеряя падение напряжения непосредственно на канале открытого ключа. Не понял немного по поводу первой части Вашего сообщения: нужно принудительно закорачивать обмотку транса на массу? 1. С какой целью, в чем выигрыш? 2. Первичную или вторичную?
Ответить
0
Vslz #
Можно обойтись и без маломощных полевиков, измеряя падение напряжения непосредственно на канале открытого ключа
напряжение на канале меняется от питания (десятки вольт) почти до нуля. То есть, на фоне огромной помехи (десятки вольт), вы должны разглядеть мизерный сигнал падения на канале (около 0,1В). А маломощные мосфеты - это и есть простое решение данного вопроса. Рад был бы от вас получить вариант еще проще (шунт не предлагать).
нужно принудительно закорачивать обмотку транса на массу
Закорачивать надо саму обмотку (в КЗ). В мосте это удобно делать перекрытием интервалов проводимости нижних ключей, выходит, на массу. В промышленных схемах встречаются варианты фиксации первички (Мостом) или специальной отдельной обмотки (пара ключей или ключ через диодный мостик). Смотрите схемы UPS.
Без фиксации, напряжение на выходе транса с малой нагрузкой будет далеко от предполагаемого, даже нагрузку спалить можно.
Почему - из-за тока намагничивания силового трансформатора. Она, по окончанию импульса, должна куда-то слить запас энергии, и сливает - в источник питания. Это сопровождается повышением напряжения на вторичке. То есть, хотели получить трехуровневую ступеньку с дедтаймом, а получите ХЗ что. Аналог - схема раскачки затворного трансформатора GDT - все в силе.
Выигрыш - сильное подавление акустического шума трансформатора (UPS шумят гораздо тише, чем самодельные инверторы без фиксации обмотки), снижение потерь в железе на перемагничивание.
Ну и самое главное - четкая форма выходного напряжения транса при любых нагрузках, так и без них. В вашей схеме все эти свойства заложены, а вы их и не заметили? :)
Отредактирован 30.03.2018 16:21
Ответить
0
riswel #
Да, конечно, в потенциале схему можно усовершенствовать и даже, пожалуй, нужно. На данном этапе мне понадобилась схема для проверки свойств различных силовых индуктивностей, поэтому решил не усложнять. В реальном конструктиве, конечно, все то, о чем Вы говорите, - необходимо. Что касается варианта с измерением тока непосредственно на канале полевика, то - вот пара вариантов (в файле). Где-то в "РАДИО" была схема обратноходового БП с аналогичноой защитой (Автор - Семенов, есть у него еще книга по силовой электронике). В свою очередь хотелось бы увидеть вариант на маломощных полевиках. Спасибо.
Прикрепленный файл: Защита без датчиков.jpg
Ответить
0
Vslz #
Да, я знаком с этим вариантом. Проблема в том, то диоды - нетермостабильны, а напряжение, которое получается на выходе такой защиты - сложно прогнозировать. В схеме немало резисторов, от которых зависит результат. С низкими напряжениями и большими токами этот вариант вообще не годится. У высоковольтных мосфетов падение до нескольких вольт, в этом случае проходит.
схема для проверки свойств различных силовых индуктивностей
А что там нужно проверять? Ток входа в насыщение? Индуктивность? Тогда косой мост с датчиком тока - я думаю, идеальный вариант. UC3845 пойдет.
хотелось бы увидеть вариант на маломощных полевиках
Так я же его и привел 29.03.2018 19:44 ?
FET1...FET4 - мост из 4х спятеренных низковольтных ключей. M12, M11 - те самые малосигнальные мосфеты, снимающие сигнал тока с каналов нижних силовых ключей. R49, C19 - фильтр, R48 - нагрузочный. На выходе фильтра (CS) форма сигнала прямоугольная, почти точно соответствует падению на открытых ключах. При токе около 70А, амплитуда - 120мВ. Этот сигнал подается в SG3524 с напряжением срабатывания токовой защиты 0,2В.
Прикрепленный файл: 20180331_233957.jpg
Прикрепленный файл: 20180331_234019.jpg
Ответить
0
Vslz #
Эта схема сейчас на этапе сборки, но времени завершить не хватает. На фото - плата силового моста и плата управления. Маленький трансформатор - ООС по напряжению с выхода инвертора.
Отредактирован 31.03.2018 21:49
Прикрепленный файл: 20180331_233957.jpg
Прикрепленный файл: 20180331_234019.jpg
Ответить
0

[Автор]
riswel #
Аналогично. Времени, увы, как мало остается на все хорошее. Прошу извинить за невнимательность (не увидел прикрепленного файла) и спасибо за схему. О проверке индуктивностей: приходится часто иметь дело с неизвестными трансформаторами (иногда неразборными) от различной техники. Без схемы иногда достаточно трудно понять, какими выходными параметрами обладает тот или иной транс, особенно в тех случаях, когда множество обмоток соединены между собой. Кроме того, иногда необходимо знать, как трансформатор поведет себя на разных частотах.
Ответить
0
sega_sa #
Можно ли этот генератор использовать для катушек Мишина?
Ответить
0

[Автор]
riswel #
Насколько я понимаю (могу ошибаться), для катушек Мишина нужен более универсальный генератор, позволяющий получать на выходе не только меандр, но и синусоиду. Уточните в спецификации к катушкам Мишина, какой формы, амплитуды и частоты должны быть колебания, последовательность смены частот и т.д.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется сила тока?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Осциллограф DSO138
Осциллограф DSO138
AVR-программатор USB ASP Ручной фен 450 Вт с регулировкой температуры
вверх