ПВМ контролер: схема, принцип рада, контрола

Један од приступа који се користи за значајно смањење топлотних губитака компоненти снаге радио-кола је употреба прекидачких начина рада инсталација. Код таквих система, компонента електричне енергије је или отворена - у овом тренутку долази до нултог пада напона, или је отворена - у овом тренутку на њу се примењује нулта струја. Распршена снага се може израчунати множењем вриједности струје и напона. У овом режиму, испоставља се да се постигне ефикасност од око 75-80% или више.

Шта је ПВМ?

Да би се добио излазни сигнал жељеног облика, прекидач напајања мора да се отвори само одређено време, које је пропорционално израчунатим индикаторима излазног напона. Ово је принцип пулсне модулације (ПВМ). Затим, сигнал овог облика, који се састоји од импулса различите ширине, улази у подручје филтера на основу пригушнице и кондензатора. Након конверзије, излаз ће бити готово савршен сигнал жељеног облика.

Обим ПВМ-а није ограничен само на пулсирање извори енергије стабилизатори и претварачи напона. Употреба овог принципа у дизајну снажног појачала аудио фреквенције омогућава значајно смањење потрошње енергије уређаја, доводи до минијатуризације кола и оптимизује систем за пренос топлоте. Недостаци се могу приписати осредњем квалитету сигнала на излазу.

Формирање ПВМ сигнала

Стварање ПВМ сигнала жељеног облика је веома тешко. Ипак, индустрија данас може задовољити прекрасне специјалне склопове, познате као ПВМ контролери. Они су јефтини и потпуно решавају проблем формирања сигнала ширине импулса. Оријентација у уређају таквих контролера и њихова употреба помоћи ће у упознавању са њиховим типичним дизајном.

Стандардни ПВМ контролни круг има следеће излазе:

• Општи закључак (ГНД). Реализује се у облику ноге, која је повезана са заједничком жицом струјног круга уређаја.
• Повер Оут (ВЦ). Одговоран за струјни круг напајања. Важно је не мешати га са суседом са сличним именом - ВЦЦ излаз.
• Излаз за контролу напајања (ВЦЦ). По правилу, чип ПВМ контролера преузима контролу над енергетским транзисторима (биполарни или поље). Ако се излазни напон смањи, транзистори ће се отворити само делимично, а не у потпуности. Брзо се загревају, ускоро неће успети, не могу се носити с теретом. Да би се таква могућност елиминисала, неопходно је пратити индикаторе напона напајања на улазу микроконтролера и избегавати прекорачење пројектне ознаке. Ако напон на овом пин-у падне испод регулатора који је уграђен посебно за овај регулатор, контролни уређај се искључује. По правилу, ова нога је директно повезана са ВЦ иглом.

Напон контроле излаза (ОУТ)

Број закључака чипа одређен је његовим дизајном и принципом рада. Није увијек могуће одмах разумјети сложене појмове, али покушаћемо да истакнемо суштину. На 2 излаза се налазе микроконтролери који контролишу двотактне (два рамена) каскаде (примери: мост, полу-мост, 2-тактни инверзни претварач). Постоје и аналози ПВМ контролера за контролу једносмерних (једноструких) каскада (примери: напред / назад, појачавање / смањивање, инвертирање).

Поред тога, излазни ступањ може бити једно- и двотактни у структури. Пусх-пулл се користи углавном за контролу транзистора поља, у зависности од напона. За брзо затварање, неопходно је постићи брзо пражњење "схуттер-соурце" и "схуттер-драин" капацитета. У ту сврху користи се пусх-пулл излазни ступањ регулатора, чији је задатак да осигура да је излаз кратко спојен на заједнички кабел ако се затвара транзистор с ефектом поља.

За контролу биполар трансистор Пусх-пулл каскада се не користи, јер се контрола врши помоћу струје, а не напона. За затварање биполарног транзистора довољно је зауставити струју која тече кроз базу. У овом случају, затварање базе на заједничку жицу је опционо.

Више о функцијама ПВМ контролера

Одлучивши се да дизајнира ПВМ контролер властитим рукама, потребно је размислити о свим детаљима његове имплементације. Ово је једини начин да направите радни уређај. Поред наведених излаза, рад ПВМ регулатора подразумева следеће функције:

• Референтни напон (ВРЕФ). Произведени производи за практичност су обично допуњени стабилном функцијом генерисања референтног напона. Стручњаци из произвођача препоручују прикључивање овог пин-а са заједничком жицом кроз капацитивност од најмање 1 микрофарада како би се побољшао квалитет и могућност стабилизације референтног напона.

• Текућа граница (ИЛИМ). Ако напон на овом пину знатно премаши подешени (обично око 1 В), регулатор аутоматски затвара прекидаче напајања. У случајевима када индикатор напона премаши другу вриједност прага (унутар 1,5-2 В), уређај одмах ресетира напон на споју на софт старт.
• Софт старт (СС). Вредност напона на овом излазу одређује максималну дозвољену ширину будућих модулираних импулса. На овај пин даје тренутну постављену вредност. Ако се између њега и универзалног кабла монтира додатни капацитет, он ће се полако али сигурно пунити, што ће довести до постепеног ширења сваког пулса од минималне до коначне израчунате вриједности. Због тога је могуће обезбедити глатко, а не брзо повећање вредности струје и напона у општој шеми уређаја, захваљујући чему такав систем заслужује своје име "софт старт". Истовремено, ако на овом пин-у изричито наметнемо границу напона, рецимо, спајањем дјелитеља напона и система диода, могуће је потпуно ограничити импулсе да пређу одређену специфицирану ширину.

Фреквенција уређаја, синхронизација

Чипови ПВМ контролера могу се користити за различите сврхе. Да би се отклонила грешка у њиховој сарадњи са другим елементима уређаја, неопходно је одредити како да се одреде одређени параметри контролера и које компоненте су за њега одговорне.

• Отпорник и капацитет, који одређује фреквенцију рада читавог уређаја (РТ, ЦТ). Сваки контролер може радити само на одређеној фреквенцији. Сваки од импулса следи само са овом фреквенцијом. Уређај може да промени трајање импулса, њихов облик и дужину, али не и фреквенцију. У пракси, то значи да што је дужина пулса мања, то је дужа пауза између ње и наредне. У овом случају, стопа понављања је увек иста. Капацитет повезан између ЦТ стопала и заједничког кабла, као и отпорник прикључен на РТ излаз и заједнички кабл, у комбинацији, могу да подесе фреквенцију на којој ће контролер радити.

• Сатни импулси (ЦЛОЦК). Врло чести случајеви у којима желите дебагирати рад неколико контролера тако да се излазни сигнали формирају синхроно. Да би се то урадило, један од контролера (по правилу, мастер) је потребан да повеже капацитивност за подешавање фреквенције и отпорник. На ЦЛОЦК излазу контролера, појављују се кратки импулси који одговарају напону, који се напајају на сличне излазе читаве групе уређаја. Зову се робови. РТ излазе таквих регулатора треба комбиновати са ВРЕФ ножицама, а ЦТ са заједничким каблом.
• Цомпарисон Волтаге (РАМП). Овај излаз треба да има сигнал (напон). Када се појави синхронизациони импулс, на излазу уређаја се генерише напон теста отварања. Након што индикатор напона на РАМП-у постане вишеструко већи од величине излазног напона на појачивачу грешке, на излазу се могу уочити импулси који одговарају напону затварања. Трајање импулса може се рачунати од тренутка појављивања синхронизационог импулса до тренутка вишеструког вишка индикатора напона на РАМП-у изнад вредности излазног напона појачавача грешке.

ПВМ контролери у напајању

Напајање је интегрални елемент већине модерних уређаја. Рок његовог рада је практично неограничен, али безбедност рада уређаја под контролом зависи од његове употребљивости. Можете сами дизајнирати напајање, проучавајући принцип његовог рада. Главни циљ - формирање жељене вриједности напона напајања, осигуравајући његову стабилност. За најснажније галванске изолационе уређаје базиране на дјеловању трансформатора, то неће бити довољно, а одабрани елемент ће јасно изненадити кориснике својим димензијама.

Повећање фреквенције струје напајања може значајно смањити величину кориштених компоненти, чиме се осигурава популарност напојних јединица које раде на претварачи фреквенције. Једна од најједноставнијих опција за имплементацију елемената напајања је блок дијаграм који се састоји од директних и обрнутих претварача, генератора и трансформатора. Упркос очигледној једноставности имплементације таквих шема, у пракси они показују више недостатака него предности. Већина добијених индикатора се брзо мења под утицајем напона напајања, када се напајање претварача, па чак и са повећањем температуре околине. ПВМ контролери за напајање обезбеђују могућност стабилизације кола, као и имплементацију многих додатних функција.

Компоненте струјних кругова напајања са ПВМ контролерима

Типичан склоп се састоји од генератора импулса, који је базиран на ПВМ контролеру. Модулација ширине импулса омогућава личну контролу амплитуде сигнала на излазу нископропусног филтера, промјеном ширине импулса или његовог радног циклуса, ако је потребно. Снажна страна ПВМ-а је висока ефикасност појачала снаге, посебно звука, који генерално обезбеђује уређаје са прилично широким спектром примена.

ПВМ контролери за напајање могу се користити у круговима различитих капацитета. За имплементацију кола са релативно малом снагом, није потребно укључити велики број елемената у њихов састав - уобичајени кључ може бити кључ транзистор са ефектом поља.

ПВМ контролери за велике изворе енергије такође могу имати излазне контроле (управљачке програме). ИГБТ транзистори се препоручују као излазни кључеви.

Главни проблеми ПВМ претварача

Када било који уређај ради, немогуће је потпуно елиминисати вероватноћу лома, а то се односи и на конверторе. Сложеност дизајна није битна, чак и добро познати ТЛ494 ПВМ контролер може изазвати проблеме у раду. Грешке имају другачију природу - неке од њих се могу идентификовати оком, а потребна је посебна мјерна опрема за откривање других.

Да бисте сазнали како провјерити ПВМ контролер, требате се упознати с пописом главних кварова на инструментима, а тек касније с опцијама за њихово уклањање.

Дијагноза грешке

Један од најчешћих проблема је распад кључних транзистора. Резултати се могу видети не само приликом покушаја покретања уређаја, већ и приликом испитивања помоћу мултиметра.

Поред тога, постоје и друге грешке које је нешто теже детектовати. Пре него што директно проверите ПВМ контролер, можете размотрити најчешће случајеве кварова. На пример:

• Контролер се зауставља након старта - прекинута је петља ОС-а, тренутни диференцијал, проблеми са кондензатором на излазу филтера (ако постоји), управљачки програм; можда је контрола ПВМ контролера погрешила. Потребно је прегледати уређај за чипове и деформације, измерити индикаторе оптерећења и упоредити их са типичним.
• ПВМ контролер се не покреће - недостаје један од улазних напона или је уређај неисправан. Контрола и мерење излазног напона може, у крајњој линији, помоћи замени са намерно радним аналогом.
• Излазни напон се разликује од номиналног - проблеми са петљом ООС-а или са регулатором.
• Након покретања ПВМ-а напајање прелази у заштиту у одсуству кратког споја на кључевима - неисправан рад ПВМ-а или управљачких програма.
• Нестабилан рад плоче, присуство чудних звукова - прекида се у петљи ООС или РЦ ланаца, деградација капацитета филтра.

У закључку

Универзални и мултифункционални ПВМ контролери се сада могу наћи скоро свуда. Они служе не само као саставни део напојних јединица најсавременијих уређаја - типичних рачунара и других свакодневних уређаја. На основу контролора, развијају се нове технологије, које омогућавају значајно смањење потрошње ресурса у многим гранама људске активности. Власници приватних кућа ће имати користи од фотонапонских регулатора пуњења акумулатора, заснованих на принципу пулсне модулације струје пуњења.

Висока ефикасност чини развој нових уређаја, чија је акција заснована на принципу ПВМ, врло обећавајуће. Секундарни извори енергије нису једина активност.