24V SMPS'den çift + -12V besleme nasıl yapılır


16

24V tek bir SMPS kullanarak ev yapımı bir yük hücresi vericisine güç vermeye çalışıyorum. 50mA kapasiteye sahip +12, 0 ve -12 Volt yapmam gerekiyor. Birden fazla opamp ve köprü kanalına güç vermek istiyorum.

Hindistan'da çok fazla bütçem ve bileşenlerin kullanılabilirliği yok.

Aşağıdaki devreye göre bunu yapmak için 1 LM7812 bir 1 LM7912 (negatif) doğrusal voltaj regülatörü ve bir voltaj bölücü kurulumu kullanmak için bir fikrim var.

şematik

bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik

Bu işe yarar mı? Başka bir yerdeki öneriler ve makalelerden değiştirdim.

Biri bana başka bir devre önerdi ama ben opamp'ın mevcut yeteneklerinden endişeliyim.

şematik

bu devreyi simüle et

Bu işe yarar mı? Evetse, lütfen uygun bir op-amp öner.

İşi ekonomik olarak yapacak başka teknikler var mı?


Raylar arasında yüklerin yanlış eşleşmesi durumunda ne olacağını düşünün.
winny

@winny Bu konuda endişeliyim.
Ohbhatt

Ne kadar akıma ihtiyacınız var? Bir opamp ve hatta sizinki gibi bölücü kullanarak düzensiz kırpmayı önlemek için bir ses devresi için böyle bir mekanizma yaptım, ancak transistör + rezistör çıkışta tamponlandı. Çok fazla güç harcadı ve daha kolay çözümler var. Senin durumunda, iki anahtarlamalı konvertör ya da bir tane izole edeceğim.
winny

3
50mA akım sağlayabilmeniz gerektiğini söylüyorsunuz. Ama bunun esas olarak +12 ve -12 rayları (örneğin, çift beslemeli opamp'lara güç verilmesi) yoluyla olduğunu düşünüyorum. 0V rayı üzerinden tam olarak ne tedarik etmelisiniz? 0V rayı sadece bir referans görevi görürse ve sadece bazı opamp girişlerine veya yüksek değerli dirençlere giderse, 0V rayı için mevcut ihtiyaçlarınızın 50mA'dan çok daha düşük olduğu ve # 2 çözümü mükemmel şekilde geçerli olduğu anlamına gelir.
dim

Btw, hem farnell.in hem de mouser.in Hindistan'da gemi. Bunlarda hemen hemen tüm bileşenleri bulabilirsiniz (biraz pahalı olsa da). Başka bir seçenek ebay.com, ancak bu Çin'den gemi ve oldukça uzun teslimat sürelerine sahip.
Tejas Kale

Yanıtlar:


17

İlk fikriniz işe yaramayacak.


İkinci fikriniz işe yarayacak, ancak birçok OP Amper çıkışlarında birkaç mA'dan fazla iletim yapmayacak, bu da devrenizin sanal topraktan çekebileceği akımı sınırlıyor. Birkaç ampere kadar güç sağlayabilen Power-OP-Amp'ler vardır, ancak ellerinizi bir tanesine alamazsanız, çıkış akımını artırmak için bir PNP / NPN transistör çifti kullanabilirsiniz:

schematic

bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik

OP-Amp, çıkışı, giriş voltajı bölücü tarafından ayarlanan voltajla eşleşecek şekilde stabilize etmeye özen gösterir. Yine de Spehro'nun cevabında belirttiği gibi kapasitif yüklere dikkat edin.


50 veya 100mA için uygun bir Transistör önerebilir misiniz?
Ohbhatt

1
Paketleri aramalısın. 100mA için, her transistör 100mA * 12V = 1.2W dağıtmak zorundaydı, bu sınırlayıcı faktördür. TO-92 paketlerindeki küçük sinyal transistörleri tipik olarak 500mW ile sınırlıdır. Fairchild'in SS8050 / SS8550 çifti olarak her biri 2W dağıtabilecek istisnalar vardır. Çok daha muhafazakar bir çift (ayrıca daha iyi kullanılabilir) BD233 / BD234, BD235 / BD236 veya BD237 / BD238 olacaktır. (Ses uygulamaları için tasarlanmış transistörler kullanın, burada gerektiği gibi doğrusal bölge çalışması için derecelendirilmiştir.) TO220 paketlerindeki transistörler uygulamanız için aşırı yüklüdür.
Janka

1
2N2222 sadece 500mW dağıtabilir, bu 41mA @ 12V için iyidir. 2N2907 sadece 625mW'yi dağıtabilir, 52mA @ 12V için iyi olabilir. Genel olarak, BD ile başlayan transistörler istediğiniz şeydir (2N… öneki maalesef ipucu vermiyor.)
Janka

1
@Ohbhatt Daha büyük parçaları kaynaklayamıyorsanız yükü paylaşmak için küçük yayıcı dirençlere (2r2 ya da öylesine) paralel olarak birden fazla 2n2222 ve 2n2907 kullanabilirsiniz.
Colin

1
Evet. Ancak dikkatli olun, soğutucu olmadan BD139 ve BD140 yalnızca 1,25W'a kadar dağılabilir. Her transistördeki küçük bir yüzgeç bunu büyük ölçüde geliştirir.
Janka

7

İki 12V kaynağı kullanmak daha iyi olurdu, ancak ısrar ederseniz ...

# 1 çalışmaz.

# 2 (sağladığınız çok sınırlı bilgiler göz önüne alındığında) op-amp'in 600mW kadar dağılmasını gerektirebilir ve kararlılık muhtemelen kapasitif yüklerle ilgili bir sorun olabilir. Dengeyi ciddiye alan özel demiryolu ayırıcı çipleri vardır, ancak bunlar denizanası parçaları değildir ve örneğin, TLE2426 ilgili yayılımı veya akımı yönetemez .

Bunun gibi bir şey daha öneririm (12V kaynağınızda yedek güç varsayalım:

resim açıklamasını buraya girin

Bu, her yerde bulunan TL431 şant regülatörü kullanır ve jenerik PNP güç transistörü ile güçlendirir.

Kombinasyon hassas bir güç zeneri gibidir. Veya aşağıdaki gibi bir zener kullanın. Vo = 12V olarak ayarlayın.

Sonra bu devreyi kullanın:

şematik

bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik

GND'yi -V'ye aşırı yüklerseniz + V - GND voltajının 24V'a kadar yükseleceğini unutmayın. Genellikle bu kabul edilebilir, ancak kapasitör voltaj derecesi vb. Önleyici bir önlem olarak R1'e daha yüksek bir voltaj zener (diyelim 14V) ekleyebilirsiniz. R1 normal koşullar altında 1W'tan daha az dağılacaktır, ancak 50mA + V'den GND'ye akarsa ve GND'den -V'ye karşılık gelen bir akım yoksa zener 1.3W kadar dağılabilir.

Örneğin, seri olarak iki adet 6.2V 1W zener kullanabilirsiniz. Elektrotları kısa tutun, bir miktar PCB alanına takın ve daha serin çalışması için ayırın.


Minimum güç tüketimini korumak zorundayım ve voltajda herhangi bir değişiklik yapamıyorum. Yine de yardım için teşekkürler.
Ohbhatt

1
Sanal zemini oluşturmak için düzenleyici bir yaklaşım kullanmam - uygun akımları kaynaklamak veya batırmakta sorun yaşayacak.
ThreePhaseEel

6

Mümkün olduğu kadar düşük güç arzusu ve bu ortak problemin nadiren bu şekilde olduğunu fark ettim. Sadece eğlenmek için kendiliğinden salınan bir anahtarlama çözümü buldum.

Herhangi bir anahtarlayıcıda olduğu gibi, tek ton emisyonlar / dalgalanma dikkate alınmalıdır (bu değerlerle yaklaşık 20kHz). Ancak önemli bir toprak akımı varsa, çok daha verimli olabileceğinizden şüpheliyim (ayrı bir osilatöre sahip daha resmi bir anahtarlayıcı daha verimli hale getirilebilir ve tek bir indüktör kullanabilir, ancak daha fazla parça gerektirir).

şematik

bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik

Temel olarak L1 üzerinden ortalama akımı modüle eden ve gerekli toprak akımı etrafında salınacak bir gevşeme osilatörüdür. M1 ve M2 nispeten hızlı bir şekilde açılır ve kapatılır (bazı hızlanma kapasitörleri verimliliğe yardımcı olur) ve C12 pozitif geri besleme sağlar, böylece opamp / karşılaştırıcı eşiği geçmeye doyurur (aksi takdirde yük osilatörü nemlendirir ve doğrusal bir regülatör olur) yerine).

L3, C10 ve C11, dalgalanmayı filtrelemek ve çok fazla nemlenmeyi önlemek için salınımı yükten izole etmek için vardır. C10 ve C11 ayrıca regülatör giriş kapasitansı olarak çift görev yapar. L1 ve L2'deki fazla enerji gerekli raya geri gönderilecek ve içinde depolanacaktır. Bu tasarımda M1 ve M2 kaynak-drenaj diyotları iletilmektedir.

R3, R4, R5 ve R6, toprak akımı olmadığında M1 ve M2'yi eşiğin altında tutacak şekilde seçilir. Ne yazık ki bu, osilatör döngüsünün toplam kazancını da azaltır.

Bu tasarımın (özellikle kendi kendine salınan olması nedeniyle) tüm etkilerinin çok dikkatli bir analizini yapmadım, bu nedenle yük değişiklikleri üzerindeki genel stabilite hususları bir sorun olabilir.

Parça sayısını ve tasarım kısıtlamalarını gereksiz yere artıran bu tür yapılandırma için IC'ler olduğunu düşünmüyorum. Bildiğim tek şey DDR bellek sonlandırma voltaj regülatörleri, ancak bunların çok düşük voltajlarda çalışması amaçlanıyor.


+1, bu dahice. Ama bence çok yaygın olmamasının sebebi, bölünmüş toprağa ihtiyaç duyan devrelerin ses uygulamaları için çoğu zaman olması ve kesinlikle zil sesini duymamızdır.
Janka

1
400kHz-1MHz değiştirici yapmak mümkündür. Bunu hiç duymazsınız! Ve tüm zemin referans olduktan sonra, hareket eden raylar olacak ... Normalde yüksek empedanslı izlerde 1µV gürültünün bile bir sorun olduğu uygulamalar ile uğraşıyorum, her yerde anahtarlayıcıları kullanıyoruz. Bu yüksek empedanslı izler altında çalışan değişken analog güç hatlarını içerir. İhtiyaç duyduğu tek şey iyi filtreleme, switcher kontrol algoritmaları atlayarak ve düşük frekanslı bileşenler ürettiğinde tek sorunumuz ortaya çıktı.
Edgar Brown

Evet, ikincisi endişemdi. Toprak akımı yön değiştirdiğinde ne olur.
Janka

1
@Janka Bu mimaride, tamamen kararlı olduğu varsayılarak, hiçbir sonuç olmayacaktır. Aşırı akım, bir MOSFET diyot aracılığıyla onu besleyen raya yönlendirilecektir. İdeal olarak sıfır atık gücü.
Edgar Brown

1
@Janka Oh ve tonlarla ilgili olarak, sorun sadece ürünün güncellenmiş bir sürümü için bir tasarım değişikliği sırasında birisinin bir ize çok fazla dikkat etmediği ve onunla yüksek döngülerle etkileşime giren uzun bir döngü yaptığı zaman oldu -empedans izleri. O zaman bile, gürültü 2µV aralığında algılanan seviyenin üzerinde değildi. Kontrol algoritmasını geliştirerek düzelttik. Bu mimaride switcher asla sessiz kalmak zorunda değildir, her iki yönde de küçük alternatif darbeler bunu sağlayabilir. Bu tasarımla başarılması sorunlu olabilir, ancak ayrı bir osilatör bunu düzeltir ..
Edgar Brown

4

Regülatörler çalışmaz. Onlara sıfır çıkışınız var ve toprak empedansınız aşırı.

Op amp daha iyi bir seçenektir, ancak her şey toprakta ne kadar akım geçirdiğinize bağlıdır. Akım yeterince düşükse, paralel olarak birkaç kapasitör içeren bir direnç bölücü kullanabilirsiniz, eğer yüksekse ağır bir op ampere ihtiyacınız olacaktır.

Birkaç seçeneğiniz daha var:

  1. Zemin empedansını azaltmak için seri dirençli iki zener kullanabilirsiniz
  2. Birkaç direnç ve iki transistör ile bir sınıf AB kaynak takipçisini bir araya getirebilirsiniz (temel olarak op-amp'in yaptığı, ancak daha yüksek empedanslı)
  3. Toprak akımınız iyi tanımlanmış ve tutarlı bir yöne sahipse, pozitif veya negatif bir 12V regülatörü veya hatta raylardan bir transistör kullanabilirsiniz (bir bypass diyotu yerleştirdiğinizden emin olun).

Ancak ne yaparsanız yapın, herhangi bir toprak akımı boşa giden enerjiye neden olur (elbette bir topraklama şalteri düzenleyicisinin nasıl tasarlanacağını anlamazsanız).


4

24 V'niz iyi düzenlenmişse, orta nokta oluşturmak için bir 7812 kullanabilirsiniz ve 0 volt rayınızı arayabilirsiniz.

şematik

bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik

Bu sadece 24 V güç verdiğiniz şeyden bağımsızsa çalışır ve Edgar Brown'un yorumuna göre 7812 gibi pozitif doğrusal regülatörler akımı batıramaz.


Bu harika bir çözüm. Pahalı parçalara yatırım yapmak zorunda değilim. Ama hala doğrulamak için bu devreyi test etmem gerekiyor.
Ohbhatt

4
Bu sadece toprak akımınız pozitifse (regülatörden çıkarsa) normal regülatörler akımı batmazsa çalışır.
Edgar Brown

Bu çok geçerli bir nokta, teşekkürler, @EdgarBrown, cevabı düzenledim.
Colin

3
@EdgarBrown Güvenilir 7812bir "genel olarak ters akım" tahammül edecek entegre bir anahtarlama regülatörü kullanabilirsiniz, biraz daha fazla para, ama aynı basit bir uygulama. Bunu bir tasarımda kullandım, benim durumumda sistemin çoğu 24V rayında çalışıyordu, sanal zeminden sadece küçük bir bileşen alt kümesi vardı. Her durumda, bu bir bileşen seçimi meselesi haline gelir ve 1/2 / 3A anahtarlama regülatörleri, bidrectional akım kapasitesi ile bulunabilir, tasarım sağlamdır, ancak BOM'yi bulmak zor veya pahalı olabilir.
crasic

1
@Ohbhatt Hayır, bu herhangi bir değişikliği ortadan kaldırmaz. + 12V ile 0V arasında bir direnç bağladıysanız, akım regülatöre girmeye çalışacağından regülatör bunu yapmaz. Ancak 0V ve -12V arasındaki bir direnç iyi olur. Bu yüzden devre tasarımınıza bağlıdır.
user253751


1

Birçok düşük maliyetli yöntem vardır. Ancak anahtarlama yöntemi , her yerde mevcut olan minimum bir bileşenle size yardımcı olabilir.

minimum devreyle bir geri dönüş dönüştürücüsü kullanabilirsiniz:

Düzenlendi : Ana devre: karışım devresi Ref: iki bağın karışımı ( http://uzzors2k.4hv.org/index.phppage=flybacktransformerdrivers , https://wiki.analog.com/university/courses/electronics/text/chapter- 6 )

Bileşen listesi:

  • Zener diyot

  • 555 BM

  • Mosfet

  • Bir toroid, transformatör tel ve toroid çekirdek ile yapılabilir

  • Çıkışta diyot

  • bazı kapasitörler

  • bazı dirençler

  • biraz tel

Yararları:

  • yapabilecekleriniz herhangi bir gerilim oluşturmak için ilk voltajdan çıktı da büyük yer

  • bu bileşenler her yerde mevcuttur

  • izole edilmiş voltajda bile herhangi bir voltaj üretebilirsiniz

  • Mosfet'i değiştirip daha büyük bir toroid seçerek gücünüzü artırabilirsiniz.

Ana referanslar:

http://uzzors2k.4hv.org/index.php?page=flybacktransformerdrivers resim açıklamasını buraya girin

Ek olarak, 12-15volt için bir Zener diyotuna ve 555 IC'ye ihtiyacınız var. (24Volt ile bobin beslemeniz, ancak 555 için, Zener diyotlu 12 voltluk bir güç üretmelisiniz).

çıkışta, kapasitörlü bir diyot gerekir. bağlantı: https://wiki.analog.com/university/courses/electronics/text/chapter-6 resim açıklamasını buraya girin

Bir merkez kılavuzlu transformatör ve 4 diyot kullanan çift kutuplu Tam dalga doğrultucu


düzenlenmiş versiyonunuz zener voltajı ve besleme arasındaki bağlantıyı kaldırıyor mu?
Hasan alattar

@ Hasanalattar Ana devre (Eirik'in geri dönüşü) 12-16 volt ile çalışmaz. 24V'yi 12V'a dönüştürmek için bu durum için bir düzenleyici olarak bir Zener ekledim. Sadece 3 devreyi karıştırıyorum. çıkışta çift voltaj için bir regülatör ve geri dönüş ve çıkış bobini.
M KS

Demek istediğim, ana devrenin transformatörün 12-16 ila 15-30 voltunu kısa devre yapması! ve ne555, nominal vcc'yi aşıyor
Hasan alattar
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.