Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Moduły zasilające cz.3 - przetwornice, woltomierze, sterowniki wentylatorów

W sklepach internetowych i na portalach aukcyjnych można kupić wiele różnych modułów elektronicznych. Oto kolejne.
Article Image

Przetwornice - jak wybrać, zbadać, ulepszyć?

Kupując przetwornicę, należy kierować się jej wydajnością prądową oraz typem: czy podwyższa ona napięcie zasilające (step up, boost), obniża (step down, buck), czy daje stałe napięcie wyjściowe niezależnie od wartości napięcia wejściowego (step up – step down, buck-boost, sepic). Przetwornice SEPIC są bardzo wygodne do zasilania układów, których napięcia zasilającego nie znamy; łatwo je rozpoznać, gdyż mają dwie cewki na płytce. Przykładowe przetwornice pokazano na fotografii 15.

Fot.15 Przykładowe przetwornice

Przetwornice podłączane do zewnętrznych zasilaczy warto zabezpieczyć przed odwrotnym podłączeniem napięcia zasilającego za pomocą diody lub lepiej tranzystora MOSFET – rysunek 16. Dioda Zenera (10...12V) zabezpiecza przed zbyt wysokim napięciem bramka- -źródło. Autor poleca stosowanie tranzystora ze względu na bardzo małe straty mocy występujące na takim zabezpieczeniu.

Rys.16 Przetwornica zabezpieczona przed odwrotnym podłączeniem - schemat

Większość przetwornic SEPIC większej mocy wykonywana jest na układzie XL6009. Sprzedawcy bardzo często podają jako znamionowy prąd przetwornicy dopuszczalny prąd tranzystora kluczującego. Problem pojawia się w przypadku przetwornic podwyższających, w których maksymalny prąd wyjściowy jest zawsze mniejszy od prądu klucza przetwornicy w przybliżeniu n-krotnie, gdzie n jest stosunkiem napięcia wyjściowego przetwornicy do jej napięcia wejściowego. Większą sprawność uzyskują przetwornice transformatorowe – fotografia 17.

Fot.17 Przetwornica transformatorowa

Przed wykorzystaniem przetwornicy w układzie należy sprawdzić ją w pełnym zakresie obciążeń, kontrolując napięcie na wyjściu przetwornicy za pomocą oscyloskopu. W przypadku gdy tętnienia przekraczają kilkadziesiąt mV, trzeba na wyjściu przetwornicy zamontować kondensatory niskoimpedancyjne. Wartość pojemności kondensatorów zależy od częstotliwości pracy przetwornicy i prądu wyjściowego.

Dla przetwornic pracujących powyżej kilkuset kHz stosuje się równolegle podłączone kondensatory ceramiczne 10uF z ceramiki X7R, X5R lub rzadziej kondensatory tantalowe, kondensatorów z ceramiki YU5V nie należy stosować, gdyż mają one większe straty, co powoduje ich nagrzewanie. Dla przetwornic pracujących na częstotliwościach kilkudziesięciu kHz autor stosuje elektrolityczne kondensatory aluminiowe niskoimpedancyjne o pojemności kilkuset mikrofaradów. Gdy kondensator przetwornicy nagrzewa się przy obciążeniu jej prądem nominalnym (jest to częsta wada chińskich modułów), to należy wymienić go na kondensator niskoimpedancyjny.

Analogicznie trzeba postąpić, gdy wykryjemy przegrzewanie się rdzenia przetwornicy. Należy wtedy zastosować dławik tego samego typu i tej samej indukcyjności, ale o większych gabarytach, większym prądzie nasycenia. Temperatura elementów przetwornicy nie powinna być zbyt wysoka, ma się dać je bezpiecznie dotknąć ręką. Wyjście przetwornicy dobrze jest zabezpieczyć za pomocą diody transil, która zredukuje szpilki napięcia na wyjściu przetwornicy w stanach nieustalonych.

Rys.18 Przetwornica z dławikiem różnicowym wraz z kondensatorami - schemat

Poziom zakłóceń na wyjściu przetwornicy można zmniejszyć, stosując dławik różnicowy wraz z kondensatorami – rysunek 18. Kondensatory elektrolityczne muszą być kondensatorami niskoimpedancyjnymi o napięciu pracy dobranym do napięcia zasilającego. Cewka nawinięta jest na rdzeniu pierścieniowym o odpowiednich rozmiarach, kropki oznaczają początki uzwojeń cewki.

Zamiast rdzenia pierścieniowego można zastosować specjalne rdzenie zatrzaskiwane na przewodzie. Indukcyjność cewki wynosi zwykle od kilku do 100uH w zależności od częstotliwości pracy przetwornicy. Wiele z dostępnych na rynku przetwornic mogłoby oddać większą moc, gdyby ich konstruktorzy przewidzieli możliwość zastosowania radiatora. W wielu konstrukcjach przetwornic dołożenie go jest mocno problematyczne, a funkcję radiatora pełni najczęściej laminat pokryty soldermaską. Chłodzenie takiej przetwornicy można poprawić, zdrapując soldermaskę i cynując ścieżki przetwornicy, ewentualnie przylutowując do niej kawałek blaszki.

Moduły pomiarowe – woltomierze dwuprzewodowe i trójprzewodowe

Układy woltomierzy występują w wersji dwu- i trójprzewodowej. W wersji dwuprzewodowej układ mierzy napięcie zasilające. Wadą tego rozwiązania są znaczne straty mocy przy wyższym napięciu mierzonym w stabilizatorze zasilającym układ pomiarowy oraz możliwość pomiaru napięć dopiero powyżej kilku V (zwykle powyżej 3,3...3,5V). W wersji trójprzewodowej przewód zasilający moduł miernika oddzielony jest od przewodu pomiarowego. Takie rozwiązanie pozwala uzyskać zakres pomiarowy od 0V oraz niskie straty mocy w stabilizatorze zasilającym miernik dzięki zasilaniu układu pomiarowego z napięcia o odpowiednio niskiej wartości – fotografi a 19.

Fot.19 Woltomierze w wersji dwu- i trójprzewodowej

Moduły te stosują multipleksowanie wyświetlaczy, w związku z czym nie ma możliwości zmiany położenia kropki dziesiętnej, aby uzyskać więcej niż jeden zakres pomiarowy. Kupując miernik, warto wybrać moduł z maskownicami wyświetlacza, co ułatwi jego estetyczny montaż w obudowie. Nie ma wtedy konieczności bardzo precyzyjnego wykonywania otworu pod wyświetlacz. Na portalach aukcyjnych dostępne są również moduły zawierające woltomierz zintegrowany z amperomierzem.

Sterowniki wentylatorów - kontrola obrotów w zależności od temperatury

W wielu zastosowaniach sprawdzą się również układy kontrolujące obroty wentylatora w zależności od temperatury radiatora. Przykład takiego układu pokazany jest na fotografi i 20. Układ ten może sterować prędkością trzech wentylatorów. Prędkość pierwszego wentylatora zależna jest od temperatury mierzonej przez czujnik temperatury, prędkość obrotowa pozostałych dwóch wentylatorów regulowana jest za pomocą potencjometrów montażowych. Przełącznikami TFL, TP1, TP2 ustawia się wydajność wentylatora pierwszego dla określonych temperatur mierzonych przez czujnik temperatury. Przełącznikami BF1 i BF2 określa się zachowanie układu w razie wykrycia uszkodzenia wentylatora 1 lub 2.

Fot.20 Układ kontrolujący obroty wentylatora w zależności od temperatury radiatora

W materiałach dodatkowych do artykułu są zawarte karty katalogowe elementów wymienionych w tym artykule. Na zakończenie artykułu autor chciałby podziękować Waldkowi 3Z6AEF za cenne uwagi do tego tekstu.

Do pobrania
Download icon Moduły zasilające cz.3 - przetwornice, woltomierze, sterowniki wentylatorów
Tematyka materiału: przetwornice, woltomierze
AUTOR
Źródło
Elektronika dla Wszystkich luty 2020
Udostępnij
Czytelnia kategorie
AI-Sztuczna Inteligencja
Aparatura
Arduino
Artykuły
Audio
Automatyka
Ciekawostki
CNC
DIY
Druk 3d
Elektromechanika Fotowoltaika
FPGA-CPLD-SPLD
GPS
IC-układy scalone
Interfejsy
IoT
Konkursy
Książki
Lasery
LED/LCD/OLED
Mechatronika
Mikrokontrolery (MCV,μC)
Moc Moduły
Narzędzia
Optoelektronika
PCB/Montaż Podstawy elektroniki
Podzespoły bierne
Półprzewodniki Pomiary i testy
Porady
Projektowanie
Raspberry Pi
Retro
RF
Robotyka
SBC-SIP-SoC-CoM
Sensory Silniki i serwo
Software
Sterowanie
Transformatory
Tranzystory
Wyświetlacze
Wywiady
Wzmacniacze Zasilanie
W tym numerze znajdziesz źródłową wersję artykułu publikowanego obok
Elektronika dla Wszystkich
luty 2020
Elektronika dla Wszystkich
Przejrzyj i kup
UK Logo