Skocz do zawartości

Projekt przetwornica DC/DC


Pomocna odpowiedź

Jeżeli Kolega ma za zadanie zrobić przetwornicę obniżającą na dwóch tranzystorach, to ma ją zrobić i koniec. Jeżeli dwa tranzystory to pewnie prostowanie synchroniczne - to znacznie utrudnia projekt bo musisz dodatkowo wykrywać prąd w prostowniku. Jeżeli te dwa tranzystory to nie dwa główne klucze tylko jeden, plus drugi pomocniczy (do sterowania tym pierwszym) to problem jest dużo prostszy.

Jak rozumem Arduino czyli ATmega powinna być głównym mózgiem urządzenia, czy tak? A więc ma generować PWM, próbkować napięcie wyjściowe i kontrolować pętlę sprzężenia zwrotnego. Akurat ten procesor nie jest najszczęśliwszym rozwiązaniem, bo jego prędkość a konkretnie szybkość timerów których będziesz tu musiał użyć jest dość niska, ale rzecz da się zrobić. Jeżeli masz schemat jakiego pożąda zlecający, to dawaj. Jak nie, od ręki można wymyślić coś własnego. Robiłem takie przetwornice, ładowarki i ogólnie systemy zasilania oparte na procesorach wiele razy więc to nie jest problem.

A wracając do ułomności, to pochodną niskiej częstotliwości przełączania są duże indukcyjności jakich musisz użyć. Timer ATmegi może być taktowany co najwyżej zegarem procesora, czyli nawet przy kwarcu 16MHz i wybraniu 8-bitowego PWM masz a wyjściu tylko 62.5kHz. Za taką częstotliwością pracują dziś chyba już tylko przetwornice dużej mocy albo te zasilane z sieci. Wszystkie maluchy na niskich napięciach już dawno przekraczają 1MHz co pozwala na używanie cewek rzędu 1.5uH. Ty będziesz musiał użyć 470uH lub nawet 1mH a to są już duże (gabarytowo) indukcyjności. W każdym razie po wstawieniu klucza MOSFET, diody, dławika i procesora AVR dostajesz kompletną przetwornice DCDC, której napięcie wyjściowe możesz regulować potencjometrem, algorytmem lub np. danymi napływającymi przez UART.

Jeszcze tylko dodam, że to podejście jest coraz bardziej popularne i o ile jeszcze 10 lat temu trzeba było w takich aplikacjach posiłkować się typowymi procesorami DSP, o tyle dzisiaj firmy typu Texas Instr czy AD robią specjalne procesory wyposażone w niezbędne do zbudowania pełnej przetwornicy stopnie wyjściowe (MOSFETy), ich drivery, szybkie modulatory PWM i przetworniki A/C. To pozwala swobodnie dobierać (i to na bieżąco, w czasie rzeczywistym) charakterystyki pętli sprzężenia zwrotnego i reagować na zmiany charakteru obciążenia wyznaczając najbardziej optymalne w danej sytuacji odpowiedzi stabilizatora.

A z ciekawostek, to w rodzinie ATtiny pojawił się już wiele lat temu układ tiny261/461/861 który miał wbudowane specjalne PLL do taktowania timera. Dzięki prędkości zegara podkręcanej do 64MHz dostajemy 3-fazowe, 10-bitowe PWM z szybkością 62kHz ze sprzętowymi zabezpieczeniami nadprądowymi a to wystarcza do zrobienia np. stabilizatora napięcia (3 różnych napięć równolegle) lub napędu silnika 3F. Zrobiłem na tym parę fajnych projektów 🙂

Jeśli chcesz z tego projektu robić tajemnicę, trudno, ale gdybyś pokazał docelowy układ, mogłaby wyjść ciekawa dyskusja.

Link do komentarza
Share on other sites

Schemat źle przerysowałeś, ale nie licząc kilku drobnych potknięć jest to typowa przetwornica obniżająca typu buck. To teraz napisz co już wiesz, co policzyłeś a nad czym jeszcze myślisz i co chciałbyś wiedzieć.

Choć może lepiej najpierw popraw schemat bo mam wrażenie, że obecnie nie bardzo wiesz jak to ma działać skoro pokazujesz nam taki produkt przetwornicopodobny:

1. Wyjście z dzielnika napięcia wyjściowego ma być doprowadzone wprost do Arduino.

2. Opornik w dół od bazy dolnego tranzystora ma być wprost do masy.

3. Emiter dolnego tranzystora również podłącz wprost do masy.

3. Strzałkę na połączeniu oporników 4.7k w bazie górnego tranzystora zamień na kropkę.

Dawaj nową wersję schematu, parametry lub założenia które już poczyniłeś i konkretne pytania.

EDIT: I zastanów się w jaki sposób chcesz zadawać napięcie wyjściowe. Program musi jakoś wiedzieć co jest aktualnym "celem" regulacji więc: czy ma to być potencjometr (ze skalą?), czy dwa przyciski plus/minus (ale wtedy przydałby się jakiś wyświetlacz ustawionego napięcia), czy prosta klawiaturka 10 cyfrowa+Enter, czy może komputer (typowy dla Arduino terminal szeregowy i wpisywanie napięcia z klawiatury kompa).

Acha, tak prosty układ nie ma żadnych zabezpieczeń. Nie kontrolujesz prądu w żadnym punkcie więc nie wiesz co się dzieje w dławiku, kluczu czy diodzie. Algorytm w procesorze jedynie po napięciu wyjściowym (dla danego wypełnienia PWM) będzie mógł się zorientować, że wyjście jest przeciążone lub zwarte. Do zabawy w projektowanie to może ujdzie bo w laboratoryjnych warunkach można to zbudować i pomierzyć osiągi, ale jako układ praktyczny nie polecam.

Link do komentarza
Share on other sites

przerobiłem schemat rozmawiałem z takim starym elektronikiem w pracy poczytałem troszkę zagłębiam się coraz bardziej można powiedzieć. Możesz mi powiedzieć co to jest mostek H ? mógłbym go zamienić zamiast tych dwóch mosfetów czy będe potrzebować dwa mostki h?

Link do komentarza
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

Zaraz, o mostkach H możesz przeczytać na tym Forum bardzo wiele w kontekście sterowania silnikami DC, ale jaki ma to związek z powyższym schematem???

Przetwornica jest narysowana poprawnie topologicznie i nic więcej nie potrzebujesz. Nie masz tu MOSFETów, ale dwóch tranzystorach bipolarnych (tak jak teraz) też będzie OK. Pozostaje kwestia obliczenia wartości elementów i programu.

Skoro już rozmawiałeś z elektronikiem i poczyniłeś pewne założenia co do np. indukcyjności dławika, to przedstaw swoje obliczenia. Po pierwsze, żeby cokolwiek zrobić dalej, musisz zrozumieć jak to działa. Wiesz to? Czytałeś? Napisz też jaki tryb pracy tej przetwornicy przyjąłeś (prąd cewki ciągły - CM czy malejący do zera - DCM), czy będziesz sterował ją przebiegiem PWM o stałej częstotliwości, czy jednak PFM ze stałą długością impulsu oraz czy napięcie wyjściowe będzie nadzorowane w sposób "analogowy" czy histeretycznie. To wszystko są ważne rzeczy. Jedne decyzje upraszczają, inne utrudniają projekt.

Ale po pierwsze: częstotliwość - od tego wszystko zależy. Jaką przyjąłeś i czy już przeczytałeś coś o timerach w ATmega/Arduino? Musisz to mieć w małym palcu.

----------------------------

EDIT: Teraz zauważyłem, że na poprzednim schemacie masz napisane "Program PID". Jeżeli masz tu zrobić takie coś, to regulacja histeretyczna odpada. Trochę szkoda, bo na początek to narzucający się, prosty i zawsze stabilny algorytm bazujący na załączaniu impulsów gdy napięcie opada poniżej dolnego progu i wyłączaniu sterowania klucza gdy napięcie wyjściowe przekracza górny próg tolerancji.

Napisz mi jeszcze, czy zakres prądów jaki został podany (100-300mA) to zakres w jakim przetwornica ma poprawnie pracować (to znacznie upraszcza algorytm) czy są to po prostu widełki prądu maksymalnego jaki przyjmiesz przy projektowaniu. No i wtedy: jaki prąd przyjmiesz i czy rzeczywiście układ ma pracować od 0mA. To drugie z samym, czystym regulatorem PID nie ma szans, bo dla pewnych obciążeń mniejszych niż pewien próg prądu, kompletnie zmieniają się warunki stabilności pętli modulatora PWM. Musiałbyś wtedy wykrywać małe obciążenie i przy zbyt małym przechodzić w tryb burst - krótkie paczki lub wręcz pojedyncze impulsy - w zależności od wielkości dławika.

Link do komentarza
Share on other sites

Dalej nic nie liczylem moze dzis mi sie uda 🙂

Przetwornica ma pracować w zakresie od 100mA do 300mA

Nie czytałem o timerach

Co do PID on chyba nie musi zasugerował mi takie rozwiązanie po prostu dr

Link do komentarza
Share on other sites

Skoro masz podany minimalny prąd obciążenia i nie jest on mikroskopijnie mały a całkiem znośny, jesteś w stanie zrobić to całkowicie w trybie CCM czyli ciągłego prądu w cewce. To znakomicie upraszcza zadanie, bo algorytm procesora nie będzie musiał martwić się o zmiany trybu pracy a raz napisana kompensacja będzie działała w całym zakresie prądów wyjściowych. No i liczenia mniej.

Poczytaj o timerach. Zwróć szczególną uwagę na tryb PWM - bo taki będziesz tu wykorzystywał. Musisz ustawić timer na najszybszy możliwy zegar (w Arduino to 16MHz), tryb PWM 8-bitowy powinien wystarczyć (a więc timer 2 będzie OK) i podłączyć wyjście tego timera (OC2A lub OC2B) do dolnego tranzystora. To będzie sterowanie głównego klucza. Do masy możesz dać opornik 22k, w bazie szeregowo wstaw 2.2k. Ponieważ 16MHz/256=62.5kHz to przyjmij, że to będzie częstotliwość pracy przetwornicy. Szybciej nie zrobisz a wolniej nie ma sensu. Wiedząc już pewnie jak działa układ buck spodziewasz się, że największe zmiany prądu w indukcyjności będą miały miejsce dla wypełnienia PWM 50% a to oznacza napięcie wyjściowe w okolicach 4.5V. Znając już częstotliwość, wypełnienie, napięcie wejściowe i wyjściowe oraz prąd wyjściowy (przyjmij 300mA) policz jaka musi być minimalna indukcyjność cewki by zmiany prądu w niej nie przekroczyły np. 30% prądu wyjściowego czyli 100mA. To będzie pierwszy ważny element tej przetwornicy, jaki policzysz. Jak rozumiem te wpisane 2mH są pierwszym przybliżeniem, ale warto zrobić to lepiej i taniej.

Dla odprężenia policz też dzielnik napięcia wyjściowego tak, by dla 9V dawał nie więcej jak 5V i pobierał gdzieś 1-2mA. Wyjście dzielnika doprowadź do któregoś wejścia przetwornika w procesorze (piny wejść analogowych w Arduino) - to będzie Twoje sprzężenie zwrotne od napięcia. Rezystory dobieraj z szeregu E24. Podział nie musi być idealnie 9V→5V, bo program i tak sobie to przeliczy.

Następnym razem zajmiesz się wyborem głównego klucza pnp i drugim mniejszym npn, diodą i kondensatorem wyjściowym. A potem to już tylko kupować elementy, lutować, pisać program i włączać 🙂

Wciąż nie napisałeś w jaki sposób chcesz zadawać napięcie - weź się na coś zdecyduj.

Link do komentarza
Share on other sites

😥 Weź mnie nie załamuj. Przecież nie chodzi o sposób zasilania tego od strony wejścia tylko o to, jak będziesz zadawał napięcie wyjściowe. Przypominam, że masz zrobić przetwornicę z napięciem wyjściowym regulowanym od 0 do 8V. Podałem Ci kilka z wielu sposobów nastawiania tego napięcia. Czytasz to co piszę, czy tylko ostatnie zdania?
Link do komentarza
Share on other sites

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.