Преобразование напряжения от контроллера 5В в напряжение необходимое для управления выходом блока питания. Опыт 3

Практика Электричество Электроника Схема

Для управления выходным напряжением, мой блок питания использует LM317, которым в свою очередь управляет микроконтроллер. На ножку ADJ микросхемы необходимо подавать напряжение до 9В-10В, а микроконтроллер сам с таким не справится. Поэтому необходимо вводить преобразователь напряжения.

Экспериментально установил, что напряжение, которое может организовать контроллер с помощью ШИМ и RC цепочки колеблется в диапазоне 0 и 4.3 Вольта. Значит вот они - величины входного сигнала.

Опять же экспериментально установил, что при питании 10В, трудно будет добится в любой из схем всех 10В на выходе преобразователя, т.к на самом преобразователе тоже потеряется напряжение, то было выбрано значение 9В. Большинство транзисторов с переходом База-Эмитер или Эмитер-Коллектор в насыщении в 1 вольт влезают.

Я же буду использовать операционный усилитель в качестве преобразователя, причем LM358, который позволяет работать с однополярным питанием. Большинство примеров приводится для классического двухполярного питания. И происходит жесткий облом, при попытке использовать эти схемы и правила при однополярном питании.

Но т.к однополярное питание всетаки проще получить, то буду проводить рассчет именно с ним.

Рассчет взят из книги "Операционные усилители для всех", в книге достаточно подробно описанна работа с однополярным питанием, наиболее доступным языком и без пропусков материала.

И так, входные параметры:

  • Uвх от 0 до 4.3В
  • Uвых от 1 до 9В
  • Uпит=10В

Высчитаем коэффициенты m и b для определения типа схемы:

  • 1=m(0)+b
  • 9=m(4.3)+b

итого: b=1 из первого уравнения и m=1.86 из второго уравнения.

Схема типа Vout=+mVin+b

Это уравнение описывает схему:

Схема

Здесь упростим и уберем \(R_L\) и Vref=Vcc

\(m=(\frac{R_2}{R_1+R_2})*(\frac{R_F+R_G}{R_G})\)

\(b=+V_{REF}(\frac{R_1}{R_1+R2})*(\frac{R_F+R_G}{R_G})\)

преобразовав первое уравнение, получим:

\(\frac{R_F+R_G}{R_G}=m*(\frac{R_1+R_2}{R_2})\)

подставим первое во второе и получим:

\(\frac{ b }{ V_{ CC} } (\frac{R_1+R_2}{R_1}) = m(\frac{R_1+R_2}{R_2})\)

подставим b, Vcc и m найденные ранее и получим: \(R_2=18.6R_1\)

пусть R1=12K(10K+1K+1K), тогда R2=220K. Номиналы резистора R1 выбирал по принципу ближе к стандартным номиналам.

\(R_F\) и \(R_G\) высчитаем из формулы выведенной ранее:

\(\frac{R_F+R_G}{R_G}=m*(\frac{R_1+R_2}{R_2})\)

нам известны уже R1, R2 и m, подставим их и вычислим оставшиеся неизвестные:

\(R_F=0.96R_G\)

итого Rg=10K, Rf=9.6K т.е примерно 4.7K+4.7K

Вот как выглядит макетная схема:

Схема

или вот так:

Схема

И конечно же без моделирования нельзя, вот схема набранная в LTSice:

Схема в LTSpice

и графики, входное напряжение и выходное:

Моделирование

Синяя линия это выходное напряжение, а зеленое - входное. Как и рассчитывали.

Вот схемка собранная на макетке:

Схема на макетке

И видеозапись с вольтметров:

Добавить комментарий

Следующая запись Предыдущая запись