Los temporizadores también merecen atención en la construcción de fuentes de alimentación de laboratorio. Al poseer versatilidad, buenas propiedades de carga y operar en un rango de frecuencia bastante amplio, los temporizadores son ideales para crear LBP pulsados simples. De ahí, aparentemente, el amor de los creadores de la serie más popular de controladores SHI por los osciladores maestros "temporizadores", porque, como saben, la parte de ajuste de tiempo de la serie 38XX y muchas familias de otros fabricantes, incluido el legendario Viper. , se fabrica precisamente en un generador de este tipo.
A diferencia de sus homólogos más específicos en el taller de "potencia de pulso", el famoso es menos exigente con las condiciones de arranque, opera en el rango de voltaje de 3-18 V, y no es menos versátil, lo que le permite crear un "núcleo" autosuficiente. ” para controlar un LBP pulsado sobre la base de este microcircuito simple sin peores parámetros que en microcircuitos especializados.
Esquema 6
El diagrama 6 muestra una versión simple del concepto de pulso lineal.
Como puede ver, el diagrama utiliza casi todos los mismos componentes clave y circuitos de ajuste, por lo que no tiene mucho sentido describirlos por separado y nuevamente.
El circuito de conmutación del temporizador tampoco tiene secretos. Solo llamaré la atención sobre cómo se organiza la regulación del voltaje de salida. Los pines 5 y 6 del temporizador son entradas multiproporcionales de la etapa diferencial del comparador incorporado. En la entrada directa (pin 6) del comparador, utilizando R3, C4 y un transistor de descarga integrado en el temporizador, se forma un voltaje triangular, cuyo nivel se compara con el voltaje en la entrada inversa del comparador (pin 5 ).
Cuanto menor sea el nivel de voltaje en la entrada inversa (que inicialmente está formada por el divisor de voltaje incorporado), más temprano la salida (pin 3) del temporizador pasará a "0", más corto será el pulso positivo de salida, cuanto menos tiempo esté el interruptor de alimentación VT3 en estado abierto, saturando el circuito L1-C6, menor será el voltaje de salida del LBP. Al aumentar el voltaje en el pin 5, obtenemos la imagen opuesta. En este caso, en relación con los circuitos 6 y 7, el control de voltaje en el pin 5 del temporizador se realiza mediante el optoacoplador IC1.
Cuando se alcanza una determinada caída de tensión en la entrada/salida del DA2 (2,9-3,3V aproximadamente, según el tipo de optoacoplador, resistencia R5), el LED del optoacoplador se enciende provocando el desbloqueo de su propio transistor, que a su vez, desenergiza la entrada inversa del comparador de temporizador incorporado. La salida del temporizador cambia a “0”, bloqueando el interruptor de alimentación VT3 (bloqueando el controlador VT1 en el circuito 7).
Notas sobre el diagrama. Para el funcionamiento normal de este LPS, cuya llave está hecha de un potente transistor de efecto de campo, no se debe descuidar la presencia de un estabilizador en VT1, porque de lo contrario, la calidad de los pulsos de control puede deteriorarse debido a pulsos relativamente grandes. corrientes en el momento de cargar la puerta PT.
Esta observación también es válida para otros esquemas (anteriores y posteriores, donde este estabilizador está "registrado") descritos en este artículo.
Esquema 7
El esquema 7 es un prototipo del esquema 1 y no puedo decir nada nuevo sobre el diseño del LBP que se muestra en el esquema 7. Esta opción se probó con los mismos voltajes de entrada y es capaz de proporcionar los mismos parámetros de salida (en condiciones limitadas por el ensamblaje del prototipo) que el prototipo construido con la familia de chips 38XX.
Esquema 8
La versión más simple de un LBP pulsado que usa un temporizador se muestra en el Diagrama 8. No hay características especiales, excepto que se usa un transistor de efecto de campo de baja potencia como elemento que monitorea el voltaje en el punto medio del divisor P1-R8. KP501A, que afronta muchas tareas en los circuitos mencionados mejor que sus homólogos bipolares. Es mucho más barato que sus prototipos extranjeros.
Oscilogramas
Los oscilogramas 1 a 4 muestran los modos PID y de relé dependiendo de los ajustes del voltaje de salida con carga casi nula. Se puede ver que cuando el rango de ajuste se cambia hacia voltajes bajos, el control de PSI se combina con el control de relé. Este modo es típico de todos los esquemas presentados en el artículo.
Forma de onda 1
Forma de onda 2
Forma de onda 3
Forma de onda 4
Fotos
La Figura 1, 2 muestra una sección de la placa en la que se probaron los circuitos LBP.
A pesar de la instalación, inusual en dispositivos de impulsos de potencia, los circuitos montados produjeron los resultados indicados.
Se le presenta un circuito ensamblado sobre la base del temporizador NE 555 (análogo doméstico del KR1006VI1).
Arroz. 1 circuito estabilizador de voltaje PWM
El diagrama esquemático del estabilizador se muestra en Figura 1. Generador en DA1 ( NE 555), similar al descrito en, funciona según el principio de fase-pulso, porque El ancho del pulso permanece sin cambios y es igual a cientos de microsegundos, y solo cambia la distancia entre los dos pulsos (fase). Debido al bajo consumo de corriente del microcircuito (5...10 mA), aumenté la resistencia de R4 casi 5 veces, lo que facilitó su régimen térmico. La etapa clave en VT2, VT1 se ensambla de acuerdo con el circuito "emisor común - colector común", que minimizó la caída de voltaje en VT1. El amplificador de potencia utiliza sólo 2 transistores, porque la alta corriente de salida del microcircuito (según 200 mA) le permite controlar directamente transistores potentes sin un seguidor de emisor. La resistencia R5 es necesaria para excluir la corriente a través de las transiciones de la base del emisor VT1 y del colector.
Figura 2
emisor VT2, que para transistores abiertos están conectados como dos diodos. Debido a la velocidad relativamente baja de este circuito, fue necesario bajar la frecuencia del generador (aumentando la capacitancia de C1). El voltaje de entrada debe ser el máximo posible, pero no exceder los 40...50 V. La resistencia de la resistencia R8 se puede calcular usando la fórmula
Entonces, si el voltaje de entrada es de 40 V y en la salida debe variar entre 0...25 V, entonces la resistencia R8 es de aproximadamente 6 kOhm. La desventaja más importante de los estabilizadores de conmutación en comparación con los lineales es que, debido al modo de funcionamiento por impulsos, se observa un alto coeficiente de ondulación ("silbido") en la salida, que es muy difícil de eliminar. Es recomendable incluir otro filtro similar en serie con el filtro L1-C3.
La ventaja más importante de este circuito es su alta eficiencia y, con una corriente de carga de hasta 200 mA, no se necesita un radiador en VT1. En la figura se muestra un dibujo de la placa de circuito impreso del estabilizador. Figura 2. La placa se fija al radiador mediante el transistor VT1 soldado, pero se puede fijar al chasis por separado del transistor. La longitud de los cables de conexión en este caso no debe exceder los 10...15 cm Resistencia R7
Importado, variable; en su lugar, puede usar un recortador o variable, que se encuentra fuera del tablero. La longitud de los cables en este caso no es crítica. El estrangulador L1 se enrolla en un anillo con un diámetro exterior de 10...15 mm con un cable d=0,6...0,8 mm hasta llenarlo, el estrangulador del filtro adicional se enrolla con el mismo cable en una bobina del transformador, el número de vueltas debe ser máximo. Transistor VT2 - cualquier potencia media (KT602, KT817B...G).
El condensador C1 es mejor que la película (con pocas fugas). Es recomendable llenar el acelerador L1 con parafina, porque silba bastante fuerte.
A. KOLDUNOV
Al elegir una fuente de alimentación para alimentar los LED, la solución adecuada sería un regulador de voltaje PWM, por ejemplo, en el chip NE555. El principio de funcionamiento de dicho dispositivo es impulsar el suministro de un voltaje constante determinado a un LED con diferentes ciclos de trabajo. Entonces, por ejemplo, si se aplica un pulso de voltaje que dura solo 0,1 segundos a un LED por unidad de tiempo (por ejemplo, un segundo), entonces el brillo del LED será el 10% de su potencia, y si un pulso que dura 0,9 segundos se aplica - 90%. Este proceso se muestra en el gráfico 1.
El circuito PWM del controlador de brillo LED se muestra en la Figura 1. El circuito está ensamblado en el chip NE555 y es un generador de impulsos con un ciclo de trabajo ajustable. El ciclo de trabajo de los pulsos de este dispositivo depende de la tasa de carga y descarga del condensador C1. La carga del condensador C1 se realiza a través del circuito R2, D1, R1, C1, y la descarga se realiza a través de C1, R1, D2, pin 7 del microcircuito. Por lo tanto, al cambiar la resistencia de la resistencia R1, cambiamos el tiempo de carga y descarga del capacitor C1, ajustando así el ciclo de trabajo de los pulsos en la salida del microcircuito (pin 3). En el pin 3 del microcircuito, el valor lógico "0" es +0,25 V y el valor lógico "1" es +1,7 V. Por lo tanto, un voltaje de +0,25 V no abrirá el transistor T1, y en la salida del dispositivo, durante un período de tiempo determinado, no habrá voltaje, y un voltaje de +1,7 V abrirá completamente el transistor T1. El transistor T1 está representado por un transistor de efecto de campo CMOS IRFZ44N cuya potencia alcanza los 150 W. Sin embargo, si utiliza transistores más potentes como T1, puede lograr una mayor potencia de salida del dispositivo. Como diodos D1, D2, se pueden utilizar los diodos 1N4148 o cualquiera de los diodos de la serie 1N4002 - 1N4007.
Figura 1. Controlador de brillo LED de circuito PWM en NE555
Este dispositivo también se utiliza ampliamente como controlador de velocidad para motores de CC. Para hacer esto, se agrega otro diodo al circuito, instalado en la salida del dispositivo (el cátodo del diodo está conectado a +Upit., el ánodo del diodo está conectado al drenaje del transistor T1. Este diodo protege el dispositivo del voltaje inverso proveniente del motor después de apagar la alimentación del dispositivo.
Se puede utilizar un circuito regulador basado en modulación de ancho de pulso, o simplemente, para cambiar la velocidad de un motor de CC de 12 voltios. Regular la velocidad del eje mediante PWM proporciona un mayor rendimiento que simplemente variar el voltaje de CC suministrado al motor.
Calce del controlador de velocidad del motor
El motor está conectado al transistor de efecto de campo VT1, que está controlado por un multivibrador PWM basado en el popular temporizador NE555. Gracias a la aplicación, el esquema de control de velocidad resultó ser bastante simple.
Como se ha mencionado más arriba, controlador de velocidad del motor realizado utilizando un generador de impulsos simple generado por un multivibrador astable con una frecuencia de 50 Hz fabricado en el temporizador NE555. Las señales de la salida del multivibrador polarizan la puerta del transistor MOSFET.
La duración del pulso positivo se puede ajustar con la resistencia variable R2. Cuanto mayor sea el ancho del pulso positivo que ingresa a la puerta del transistor MOSFET, más potencia se suministra al motor de CC. Y viceversa, cuanto más estrecha sea su anchura, menos potencia se transmite y, en consecuencia, menor la velocidad del motor. Este circuito puede funcionar desde una fuente de alimentación de 12 voltios.
Características del transistor VT1 (BUZ11):
- Tipo de transistor: MOSFET
- Polaridad: N
- Disipación de potencia máxima (W): 75
- Tensión máxima permitida drenaje-fuente (V): 50
- Tensión puerta-fuente máxima permitida (V): 20
- Corriente de drenaje continua máxima permitida (A): 30
El chip temporizador 555 (análogo doméstico del KR1006VI1) es tan universal que se puede encontrar en los componentes electrónicos más inesperados. Este artículo analiza los circuitos de alimentación conmutados que utilizan este microcircuito.
En un laboratorio doméstico, especialmente en campo, se necesita una fuente de bajo consumo de diferentes voltajes constantes, que pueda alimentarse con baterías o celdas galvánicas, liviana y portátil. Se pueden crear circuitos similares de fuentes de alimentación conmutadas, que comúnmente se denominan convertidores CC/CC, utilizando un temporizador 555. Sucede que utilizamos el microcircuito NE555 en nuestros diseños, pero cualquiera de sus análogos se puede utilizar en los circuitos considerados.
Circuito de alimentación conmutada de voltaje bipolar
Está ensamblado en un único chip NE555 (Fig. 1), que sirve como generador maestro de pulsos rectangulares. El generador se monta según el esquema clásico. La tasa de repetición del pulso de salida del generador es 6,474…6,37 kHz. Varía en función de la tensión de alimentación, que puede ser de 3,6 V (3 pilas en un casete de alimentación) y 4,8 V (con 4 pilas en un casete de alimentación). En el circuito de alimentación conmutada se utilizaron baterías ENERGIZER AA con una capacidad de 2500 mAh.
Los pulsos rectangulares de la salida 3 de MS 555 se alimentan a través de la resistencia limitadora R5 a la base del interruptor de transistor VT1, cuya carga es el inductor L1 con una inductancia de 3 mH. Cuando este transistor se cierra abruptamente, se induce una gran fuerza electromagnética de autoinducción en el inductor L1. Los impulsos de alta tensión así obtenidos se alimentan a dos rectificadores paralelos con duplicación de tensión, cuyas salidas tendrán dos tensiones de polaridad opuesta ±4,5...15 V.
Estos voltajes se pueden ajustar cambiando el ciclo de trabajo de los pulsos de salida usando el potenciómetro R1. El voltaje constante del motor R1 llega al pin 5 del MC555 y cambia el ciclo de trabajo y, por lo tanto, el voltaje de salida de ambos rectificadores. Idealmente, los voltajes de salida de esta fuente serán iguales solo cuando el ciclo de trabajo de los pulsos del generador sea igual a 2 (la duración de los pulsos es igual a la pausa entre ellos). Con diferentes ciclos de trabajo de los pulsos, los voltajes de salida de la fuente en los puntos A y B diferirán ligeramente (hasta 1...2 V). Una diferencia tan pequeña se garantiza mediante el uso de rectificadores duplicadores en el circuito de alimentación conmutada, cuyos condensadores se cargan mediante pulsos tanto positivos como negativos. Esta desventaja se compensa con la simplicidad y el bajo coste del sistema.
En este circuito de fuente de alimentación conmutada, se pueden utilizar bobinas de balastos electrónicos de lámparas fluorescentes de bajo consumo inutilizables. Al desmontar estas lámparas hay que tener cuidado de no dañar los tubos de vidrio en espiral o en forma de U, ya que contienen mercurio. Es mejor hacer esto al aire libre.
En algunos choques, especialmente los importados, está marcado el valor de inductancia en mH (2,8, 2,2, 3,0, 3,6, etc.).
Los voltajes de entrada y salida, el consumo de corriente y las tasas de repetición de pulsos para el circuito en la Fig. 1 se dan en la Tabla 1.
Circuito de alimentación conmutada para dos NE555
La Figura 2 muestra un circuito de alimentación conmutada con dos temporizadores NE555. El primero de estos microcircuitos (DD1) está conectado según un circuito multivibrador, en cuya salida aparecen pulsos rectangulares cortos tomados del pin 3. La frecuencia de repetición de estos pulsos se cambia usando el potenciómetro R3.
Estos pulsos se envían al circuito diferenciador C3R5 y al diodo VD1 conectado en paralelo a la resistencia R5. Dado que el cátodo del diodo está conectado al bus de alimentación, las ráfagas positivas cortas de pulsos diferenciados (bordes) son desviadas por la pequeña resistencia directa del diodo y tienen un valor insignificante, y las ráfagas negativas (caídas) que caen sobre el diodo bloqueado. VD1, pase libremente a la entrada del multivibrador en espera MS DD2 (pata 2) y ejecútelo. Aunque VD1 está indicado en el diagrama como D9I, en esta posición es recomendable utilizar un diodo Schottky de baja potencia y, en casos extremos, se puede utilizar un diodo de silicio KD 522.
La resistencia R6 y el condensador C6 determinan la duración del pulso de salida del multivibrador de respaldo (one-shot) DD2, que controla el interruptor VT1.
Como en el circuito anterior de una fuente de alimentación conmutada, la corriente a través del transistor VT1 está regulada por la resistencia R7 y la carga es un estrangulador fabricado con el balasto de lámparas fluorescentes económicas de 3 mH.
Dado que la frecuencia de generación de MS es menor que en el primer circuito, el capacitor rectificador de duplicación de voltaje C7 tiene una capacidad de 10 μF y, para reducir el tamaño, se usa un capacitor cerámico SMD en esta posición, pero se pueden usar otros tipos de capacitores. : K73, KBGI, MBGCh, MBM o electrolítico a un voltaje adecuado.
Los voltajes de entrada y salida, el consumo de corriente y las tasas de repetición de pulsos para el circuito de la Fig. 2 se dan en la Tabla 2.
Circuito de alimentación conmutada basado en temporizador NE555 y amplificador operacional.
El circuito de fuente de alimentación conmutada que se muestra en la Fig. 3 es similar, pero como oscilador maestro de pulsos rectangulares se utiliza un amplificador operacional (OA) tipo K140 UD12 o KR140 UD 1208. Este amplificador operacional es muy económico y puede funcionar con una fuente de alimentación unipolar. Tensión de 3 a 30 V o bipolar ±1,5...15 V.
La frecuencia de generación se regula con el potenciómetro R3. Para aumentar la banda ancha, los pines 1,4,5 se combinan y se conectan a tierra a un cable común. La resistencia R6, que regula el control de corriente, se reduce al valor mínimo posible de 100 kOhm. El consumo actual del amplificador operacional está dentro de 1,5…2 mA. Entre la salida del amplificador operacional y el circuito diferenciador C3R10VD1, desde donde se lanza el DD1 de un solo disparo, se conecta un amplificador de búfer al transistor VT1 del tipo BC237, que sirve para aumentar la pendiente del frente y la caída del impulso de salida MS DA1. 
La carga del interruptor VT2 utiliza el inductor L1 de los mismos balastos de las lámparas de bajo consumo. Este inductor está protegido de sobretensiones por la cadena R13VD2. Su inductancia es de 1,65 mH, pero está enrollado con un alambre más grueso, por tanto, su resistencia activa es menor y su factor de calidad es mayor. Esto le permite obtener un voltaje de aproximadamente 24...25 V en la salida del rectificador duplicando VD3VD4.
También cabe señalar que el circuito de alimentación conmutada de la Fig. 3 puede funcionar con una tensión de alimentación unipolar de 3,3 V.
Los voltajes de entrada y salida, el consumo de corriente y las tasas de repetición de pulsos para el circuito de la Fig. 3 se dan en la Tabla 3.
