Skocz do zawartości

ESP32 i taśma LED z jednego zasilania 12V


Pomocna odpowiedź

13 godzin temu, SOYER napisał:

Nie rozumiem jak działa przetwornica impulsowa, nie wiem co to "paczki energii", "piła napięcia"... 

No to zaraz @marek1707 się będzie albo głośno śmiać, albo ataku serca dostanie bo jakieś herezje wypisuję, ale...

Też nie bardzo wiem co siedzi w środku w przetwornicy (tzn. mniej więcej wiem, ale to takie mniej więcej jak mały Franio na nartach jeździł: mniej na nartach a więcej na rzyci).

Przetwornica impulsowa... skąd ta nazwa? Są dwie możliwości. Albo wynalazł ją słynny radziecki uczony Trofim Odincew Impulsow, albo w środku jest coś co jakieś impulsy wytwarza. Pierwsza możliwość raczej odpada, a więc w środku latają jakieś impulsy, i pewnie dzięki tym impulsom pojawia się na wyjściu jakieś tam napięcie. Impulsy, czyli to nie jest marzenie dziewiętnastowiecznych elektryków (transformator prądu stałego), czyli napięcie na wyjściu w jakiś sposób odzwierciedla owe impulsy. Czyli mamy tu składową stałą i zmienną. Wiadomo, że ta składowa zmienna jest w jakiś sposób wytłumiona - no, ale tłumienie to w uproszczeniu podzielenie wartości wejściowej przez jakiś tam współczynnik, a żebym nie wiem przez co dzielił to na wyjściu zero nie wyjdzie. Czyli będzie jakieś tętnienie. Jakie - no, to trzeba sprawdzić w dokumentacji albo zapytać na forum, ktoś może wie, albo wziąć oscyloskop i zmierzyć samemu.

Dalej: jeśli przetwornica w miarę niezależnie od napięcia wejściowego daje w miarę stałe napięcie na wyjściu - musi tam być jakiś regulator. A każdy regulator ma jakiś tam czas reakcji. Do tego dochodzi fakt, że (w bardzo dużym uproszczeniu) źródło napięcia wyjściowego ma jakąś niezerową rezystancję wewnętrzną - jasne jest, że po włączeniu obciążenia napięcie na wyjściu spadnie (zgodnie z wszelkimi prawami o których rozpisują się w kursie elektroniki), a regulator po jakimś czasie doprowadzi do tego, że napięcie osiągnie pożądaną wartość. Po jakim czasie - snów albo dokumentacja, albo forum, albo znów samemu zmierzyć...

No i tak traktując ową przetwornicę jako czarną skrzynkę, mogę wywnioskować bardzo ciekawe rzeczy, prawda?

 

  • Lubię! 1
Link to post
Share on other sites
13 godzin temu, marek1707 napisał:

Kiedyś @Treker odpalił taki pomysł o praktyce przed teorią czy jakoś tak. Nie rozwinęło się to w nic większego i chyba zdechło szybko, ale może warto do tego wrócić? Niestety pisanie większych rzeczy kosztuje mnóstwo czasu a już pisanie tak by zrozumiał to każdy, jest chyba poza moim zasięgiem. W każdym razie, gdyby podzielić ten mega-obszerny temat na małe "przypowieści" będące raczej prologiem historii a jej dalszy rozwój bazować raczej na pytaniach zainteresowanych niż własnej narracji, to może obie strony byłyby happy*.

@marek1707 jestem jak najbardziej za. Z mojej strony ten temat upadł m.in. z braku czasu na kolejną inicjatywę, więc niestety nie dam rady się tym zajęć. Jednak jeśli masz ochotę, aby wziąć udział w takiej dyskusji, to podrzuć proszę konkretny temat i działamy. Założymy nową dyskusję i zobaczymy co z tego wyjdzie 🙂 Pomogę na tyle, na ile będę mógł 😉

  • Lubię! 1
Link to post
Share on other sites
(edytowany)

Nie mam się zamiaru śmiać. Nie wiem mnóstwa rzeczy i sporą część z nich tłumaczę sobie na moim poziomie pojmowania spraw. To zwykła reakcja mózgu na zjawiska niepojęte 😉 Tak mamy w genach - musimy sobie tłumaczyć świat apartem jakim aktulanie dyponujemy, bo to chroni przed chorobami psychicznymi. W głowie świat musi być uporządkowany, nie lubimy dysonansów poznawczych i stąd taka ostatnio popularność teorii spiskowych - one dają proste odpowiedzi na trudne pytania. Znajdujemy prostą korelację między paroma liczbami czy tabelkami danych i tworzymy z tego przekonujący ciąg przyczynowo-skutkowy. A ponieważ dystans między tym co może w ciągu życia pojąć pojedynczy człowiek a granicami nauki raczej się zwiększa niż zmniejsza, to technologii i wiedzy graniczącej z magią jest coraz więcej a nie mniej.

A @ethanak właśnie przedstawił punkt świadomy widzenia osoby, której szczegóły działania akurat przetwornicy nie są potrzebne. Takich osób jest na pewno więcej i dlatego zadałem pytanie (nie spodziewam się odpowiedzi, to ma zwyczajnie wisieć w powietrzu) jak wielu ludzi interesuje opis działania i na jakim poziomie szczegółowości warto na tym Forum to tłumaczyć.

Chciałbym tylko sprostować jedną rzecz: trzeba odróżnić statyczną rezystancje wyjściową zasilacza/przetwornicy od jej parametrów dynamicznych. Zmiana obciążenia na wyjściu powoduje przede wszytkim zaburzenie stanu pętli sprzężenia zwrotnego. Napięcie na kondensatorze wyjściowym spada od razu, bo z jednej strony "dolewamy" do niego tyle samo co przed chwilą a z drugiej "wysysamy" więcej. Teraz dopiero zaczyna się proces kompensacji zmiany: wzmacniacz błędu to taki bloczek wzmacniający różnicę między tym co jest naprawdę na wyjściu (napięciowe sprzężenie zwrotne z jakiegoś dzielnika rezystorowego na wyjściu) a tym co ma być (stałe napięcie odniesienia ze źródła referencyjnego). Wzmacniacz ten ma ograniczone pasmo więc nawet nieskończenie szybka zmiana wzmacnianej różnicy (np. dołączenie małego opornika do wyjścia i szybki spadek napięcia) spowoduje opóźnioną odpowiedź. A kiedy już wzmacniacz "pokaże", że przetwornica powinna na to zareagować (zwiększeniem wypełnienia PWM, zwiększeniem częstotliwości impulsów o stałej długości PFM - schematów jest mnóstwo) to przecież to jeszcze nie koniec. Nawet jeśli modulator PWM zareaguje i zacznie szerzej otwierać główny klucz, to musi upłynąć kilka cykli głównego generatora by napięcie narosło. I nie wzrośnie do poprzedniej wartości, bo wzmocnienie w całej pętli nie jest nieskończone, więc błąd regulacji nigdy nie będzie zerowy. Zatem nawet w najlepiej zaprojektowanym zasilaczu mamy najpierw szybki spadek a potem wzrost - związane z ograniczonym pasmem układu regulacji, oraz stały ubytek związany z ograniczonym wzmocnieniem. To pierwsze zależy od odboru elementów kompensacji pętli (czasem wokół scalaków stoją takie dziwne elementy RC podłączane bezpośrednio do pinów niezwiązanych bezpośrednio z dużymi prądami czy napięciami) oraz wartości głównego dławika i kondensatora wyjściowego (bo w naturalny sposób tworzą filtr dolnoprzepustowy LC) a to drugie od projektu samego wzmacniacza. I teraz sztuka polega na tym, by tak żonglować tymi wielkościami by przetwornica była jednocześnie "dokładna" czyli dobrze kompensowała zmiany powolne zmiany obciążenia (miała malą rezystancję wyjściową) i jednocześnie miała małe przeregulowania w czasie szybkich zmian. To są rzeczy przeciwstawne a na dodatek ludzie potrafią podłączać na wyjściu jakieś spore kondensatory "żeby było lepiej", które w oczywisty sposób zmieniają częstotliwość wyjściowego filtra LC i co prawda (zwykle) poprawiają odpowiedź na szybkie zmiany obciążenia (bo na szybko potrzebny prąd czerpany jest z tego dodatkowego kondensatora), ale "zaślepiając" wzmacniacz błędu powodują, że reakcje samego układu sterowania są dużo wolniejsze.

I jescze co do mojego "magicznego" zgadywania parametrów ze zdjęcia i zdalnej oceny przydatności danego układu. To tak nie działa. Jeśli mam doświadczenie z danym typem scalaka, to coś faktycznie wiem cz góry. A simple-switchery od (ówczesnego) Nationala (powielane, kopiowane i rozbudowywane dziś przez chińczyków w niewyobrażalnej liczbie typów) to rodzina, której "narodzinom" się przyglądałem i mogłem na bieżąco oceniać jakość i praktyczną wartość poszczególnych scalaków. Potem zrobił się boom i na scalaki i na elementy dodatkowe (indukcyjności, kondensatory elektrolityczne low-ESR, tantalowe i duże ceramiczne X7R) i na topologie i na zakresy zastosowań. Dziś jest to nie do ogarnięcia (tysiące typów od setek producentów) i trzeba uważnie wertować katalogi i dobierać układy do konkretnej aplikacji. Czasem zajmuje mi dwa tygodnie dobranie sensownej konfiguracji systemu zasilania w jakimś projekcie, gdzie jeszcze nawet nie ma mowy o schemacie czy konkretnych elementach pasywnych. Po prostu na rynku profesjonalnym wymagania są duże: systemy są skomplikowane: wiele źrodeł zasilania, akumulatory, ładowanie, wiele różnych napięć, oszczędność, małe zakłócenia generowane i promieniowane bo albo jakieś mikrowoltowe sygnały analogowe albo radio albo wszystko na raz (nie mówiąc o wymaganiach CE), same mikrokontrolery potrafią pobierać albo 10uA albo 100mA i weź tu dobierz zasilanie by w każdym z tych stanów było stabilne, miało sprawność 90%, raportowało mnóstwo parametrów, pewnie startowało w -30 i pracowało do +85C.. Także coś tam liznąłem i w prostych przypadkach bazuję na wieloletnim doświadczeniu, ale bardzo trudno coś takiego przekazać w kilku żołnierskich słowach.

EDIT: @Treker Pisaliśmy razem. Sam nie wiem, z uwagi na ograncizenia czasowe wolałbym, by była to raczej forma dysksji niż monologu. Można zacząć od prostego tekstu o jakimś typie przetwornicy, potem wyjaśnić kilka niejasności, może nawet jakieś oscylogramy czy symulacje z działania konkretnej sztuki i bierzemy coś następnego. Wydaje mi się, że głownym hamulcem w temacie DCDC są indukcyjności. O ile działanie kondensatora jakoś intuicyjnie jest przez początkujących załapywane, o tyle dławik wciąz jest jakimś rodzajem fizyczno-elektrycznej magii. Noi to trzeba przełamac w pierwszym rzędzie. A może własnie poprzez pokazanie jak to działa w praktyce?

Edytowano przez marek1707
  • Lubię! 2
Link to post
Share on other sites

@marek1707 podbijam dla formalności, bo pisaliśmy w tym samym czasie - mój króciutki post znajdziesz tuż nad swoim 😉 Jeśli mogę jakoś pomóc to daj znać tu lub na PW, będziemy działać.

  • Lubię! 1
Link to post
Share on other sites
15 minut temu, marek1707 napisał:

Można zacząć od prostego tekstu o jakimś typie przetwornicy, potem wyjaśnić kilka niejasności, może nawet jakieś oscylogramy czy symulacje z działania konkretnej sztuki i bierzemy coś następnego.

👍👍👍

15 minut temu, marek1707 napisał:

hamulcem w temacie DCDC są indukcyjności. O ile działanie kondensatora jakoś intuicyjnie jest przez początkujących załapywane, o tyle dławik wciąz jest jakimś rodzajem fizyczno-elektrycznej magii.

👏👏👏

 

17 minut temu, marek1707 napisał:

poprzez pokazanie jak to działa w praktyce?

👏👍👏👍

11 minut temu, Treker napisał:

będziemy działać

😁😁😁

Link to post
Share on other sites

Żeby nie trzymać Cię w niepewności: nie wiem. Nie uzywałem tego scalaka więc jedyne co mogę wymyślić to wnioski z czytania karty katalogowej. Zatem na pewno jest to układ zupełnie innej generacji. Klucz MOSFET plus tranzystory bipolarne na jednym chipie to nie tylko lepsze sprawności, ale generalnie wyższa kultura techniczna projektu i procesu produkcji samej struktury. Masz tu prostownik synchroniczny czyli kolejny duży plus, bo odpada zewnętrzna dioda, która zawsze jest kulą u nogi w mocniejszych przetwornicach a w mniejszych zastąpienie jej drugim MOSFETem (z definicji sprytnie sterowanym) to kolejne kilka procent mniej strat. Układ działa na 300kHz więc nie jest to jakaś zawrotna częstotliwość, ale z kolei może przełączać 4-5A (to nie jest prąd wyjściowy) więc wybrali optymalnie. To z kolei oznacza, że ta przetwornica jest dedykowana do obciążeń stałych rzędu 1-1.5A. Im mniej tym jej sprawność spada na łeb, powyżej z kolei zaczyna doskwierać zbyt jednak mały główny MOSFET i jego straty na Rds. Do tej obudowy (SO8 z "brzuszkiem") wszystko jednak pasuje i można uznać, że w układzie nie ma "dziwnych" pomysłów. Nic nie napisano o zachowaniu się scalaka w zakresie małych obciążeń, gdzie prąd cewki przestaje być ciągły (tzw. DCM) i gdzie wypadałoby coś zrobić innego niż twardy PWM. Ponieważ jednak przebieg krzywej sprawności jest jaki jest to oznacza, że scalak do końca nie rezygnuje z prostego schematu sterowania i w zakresie małych prądów jego sprawność będzie marna a generowane zakłócenia większe. Przetwornice DCDC zwykle mają problem z małymi prądami wyjściowymi, bo przecież nie można współczynnika wypełnienia PWM zmniejszać bezkarnie do zera. Możesz tranzystor włączyć na 10us i możesz nawet na 1us, ale nie możesz tego zrobić dobrze na 20ns. Zawsze jest jakiś minimalny czas impulsu bramkowego, poniżej którego samo załączanie i wyłączanie zajmie 100% długości tego impulsu i mamy czyste straty, bo tranzystor tkwi przez cały ten czas w zakresie "analogowym".  A jakiś minimalny czas impulsu powtarzanego z zadanym okresem generatora będzie pompował do wyjścia jakąś energię, która - jeśli nie zostanie odebrana przez obciążenie spowoduje niekontrolowany wzrost napięcia wyjściowego. Schemat blokowy pokazuje (to tylko poszlaki), że zaimplementowano tu tryb OVP (Over Voltage Protection) w którym osobnym komparatorem wykrywamy taki paskudny wzrost na wyjściu i sztucznie "przyduszamy" cała pętlę regulacji wyłączając w ogóle PWM na chwilę. Coś takiego sprawia, że na wyjściu pojawiają się trochę przypadkowe fluktuacje i tętnienia, czasem w pasmie akustycznym - przetwornica pracuje na 300kHz a wyraźnie "piszczy" bez obciążenia. Nie wiadomo jak to tutaj działa i czy np. nie dobrano tak oporników dzielnika wyjściowego/potencjometru (to częsty myk), by ich prąd wystarczał do nie wchodzenia do takiego trybu. A piszę o tym, bo często nowe płyteczki procesorów umieją tak bardzo w low-power, że z punktu widzenia przetwornicy 1A praktycznie nie pobierają prądu. Chyba nie mam też takiego scalaka (ani gotowej płyteczki) na składzie by na szybko sklecić coś i pomierzyć wyjście. Moja rada: najpierw kupujesz oscyloskop a dopiero potem sam sprawdzasz tego typu rzeczy. Po tygodniu eksperymentów sam będziesz mógł takie filmiki kręcić jak ten wcześniejszy.

BTW: Dane katalogowe pokazują wykresy tętnień na wyjściu (ok. 20mV Vpp - spoko) przy założeniu, że na wejściu mamy ceramiczne 2x10uF a na wyjściu 2x22uF. Na zdjęciu widzę pojedyncze kondensatory we/wy i nawet jeśli wstawili (a po wielkości raczej nie) coś więcej niż 10uF tu i tu, to jednak to co innego niż warunki pomiaru producenta. Obawiam się, że zgodnie z tradycją płyteczka przetwornicy zawiera tylko minimum potrzebnych do działania elementów, bez optymalizacji innej niż ekonomiczna. A z kolei grzebanie przy kondensatorze wyjściowym wymaga przeliczenia elementów kompensacji (o tym pisałem wcześniej i to także potwierdza producent tego czipu), czyli podłubania przy tych 6 maluchach RC wokół scalaka). No i potencjometr - najbardziej zawodna część tej przetwornicy. Raz ustawisz 5 czy tam 3.3V, coś przestawisz, trącisz, zaczepisz kabelkiem albo upłynie rok czasu i napięcie zrobi się dziwnie inne... Ja bym zaczął od wywalenia tego elementu, policzenia oporników (VREF=0.925V) dla Vout jakie potrzebujesz i wstawienia ich w miejsce potencjometru. Albo chociaż od zamiany takiego z otwartą scieżką oporową na jakąś bardziej osłoniętą i stabilniejszą wersję (niebieskie prostopadłościany są OK).

Podsumowując: płyteczka jest fajna jako "wytrych" i na pewno warto ją mieć w szufladzie, szczególnie że ma regulację więc nie trzeba trzymać kilku wersji napięciowych. Jak na tę moc jest całkiem mała - to zasługa wysokosprawnego chipu z prostowaniem synchronicznym i stosunkowo dużego dławika. Scalak jest chłodzony przez PowerPad więc cała masa modułu (czyli pewnie cała spodnia strona) jest radiatorem. Dobrze by się nadawała do napędzania routera WiFi z 12V albo jakiejś maszynki z większym wyświetlaczem LCD, gdzie obciążenia są w miarę stabilne i raczej poniżej 0.5A nie spadają. Do bezpośredniego zasilania jakiegoś radia (które na dodatek w większości czasu śpi) w obecnej formie pewnie bym jej nie polecał, ale przecież nie wiem co nodeMCU ma w środku i jak "daleko" jest jej blok RF od pinu zasilania zewnętrznego. Gdybym sam miał ten scalak implementować w moim projekcie, na pewno zadbałbym o większą pojemność na wyjściu, przeliczoną kompensację pętli plus dodatkowy filtr LC lub chociaż bobek ferrytowy i 10nF+100nF na wyjściu. Pytałeś to odpowiadam, ale jak już wspomniałem, to wszystko są domysły wysane z karty katalogowej, a procesy poszlakowe - mimo ich atrakcyjności- rzadko prowadzą do prawdy.. normalnej:

 

  • Lubię! 1
  • Pomogłeś! 1
Link to post
Share on other sites
(edytowany)

Motyla noga, za przeproszeniem😲, to się nazywa odpowiedź 🤕, głowa boli. Dzięki. 

Piosenka też jakby na czasie🤣👍

Jak już Cię wykorzystuję, to napisz może coś o tym i tamtym, maleństwa, też kupiłem, słusznie? To to samo, czy niekoniecznie?.

Są też na 5V, zapomniałem zamówić☹️

Edytowano przez SOYER
Link to post
Share on other sites

Ja tylko tak krótko: użyłem mini 360 w dwóch (na razie) projektach; w ostatnim zasila ESP32 a z niego ciągnę 3.3V na drobiazgi (odbiornik PS2, MPU6050, driver serw, drivery krokowców NEMA 14). Urządzenie zasilane z 2S 18650 , nie zauważyłem problemów. W poprzednim na Pro Mini też wszystko grało.

  • Lubię! 2
Link to post
Share on other sites
4 minuty temu, Marooned napisał:

I patrząc jaka wiedza pojawiła się w tym temacie pomyślałem sobie, że doskonałym pomysłem byłby artykuł systematyzujący ten problem zasilania wraz z konkretnymi przykładami. Ja rozumiem, że to by wymagało od kogoś poświęcenia czasu, czego nie możemy wymagać, ale jest to tak popularny problem, że widziałbym to jako jeden z najważniejszych artykułów na tej stronie.

Dobry pomysł, sam chętnie bym przeczytał 🙂 

  • Lubię! 1
Link to post
Share on other sites
41 minut temu, Gieneq napisał:

Dobry pomysł, sam chętnie bym przeczytał 🙂 

Nie tylko Ty. Myślę teraz nad kolejnym projektem, i wolałbym wydać nawet więcej na przetwornice (potrzebuję dwóch, jedna do zasilania elektroniki druga do serw) niż użyć czegoś, co "niby" działa.

  • Lubię! 1
Link to post
Share on other sites

Ja proponuję w nagrodę dla ewentualnego autora, przykleić ten artykuł na głównej stronie bloga i forum z oficjalnymi podziękowaniami dla autora, tak żeby naprawdę poczuł się wyróżniony.

Takiej wiedzy na prawdę brakuje, choć nie musi być tak wyczerpująca jak ostatnia post @marek1707 ;), ale oczywiście może być👍😁

  • Lubię! 1
Link to post
Share on other sites
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.

jlcpcb.jpg

jlcpcb.jpg

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Anonim
Dołącz do dyskusji! Kliknij i zacznij pisać...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.

×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.