Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Banner Multimetr Fluke 87VBanner Multimetr Fluke 87V
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

PWM na NE555 i kondensator na wyjściu...

27 Kwi 2015 10:30 3483 23
  • Poziom 11  
    Witam. Proszę z góry o wyrozumiałość, w końcu to dział dla początkujących...

    Zrobiłem sobie PWM na NE555 wg chyba najbardziej popularnego schematu. Działało to ładnie, ale pomyślałem, aby napięcie na wyjściu wygładzić kondensatorem.
    PWM na NE555 i kondensator na wyjściu...

    I tu zonk... sfajczyłem w ten sposób kilka układów NE555, testując na różnych częstotliwościach od ok. 1 kHz do ok. 150 kHz, zmieniając różne wartości kondensatora C1.
    Podłączyłem więc przez tranzystor BUZ11 żarówkę 5W i również działało pięknie. Ale dodanie kondensatora równolegle z żarówką spowodowało natychmiastowe pojawienie się dymu na NE555.
    PWM na NE555 i kondensator na wyjściu...

    Dlaczego tak się dzieje? Czy ktoś to może mi wytłumaczyć?
    Wiem, że kondensator jest jak zwarcie przy napięciach przemiennych o większych częstotliwościach, ale tu impulsy są tylko dodatnie...
    Przerzuciłem już trochę teorii na ten temat i nic nie mogę dopasować. Więc o co chodzi?
  • Banner Multimetr Fluke 87VBanner Multimetr Fluke 87V
  • Poziom 26  
    Zacznę od uwagi formalnej - kondensator elektrolityczny w postaci, jakiej kolega użył na tym schemacie, ma ujemny biegun tam, gdzie jest cienka pozioma kreska, a dodatni tam gdzie "gruba kreska" - czyli odwrotnie niż kolega rysuje.
    Nie wiem, na ile błędne działanie układu jest wynikiem kiepskiej koncepcji, a na ile złego podłączenia elementów.

    Co do pierwszego rysunku - kondensatora NIE WOLNO włączać równolegle do wyjścia ŻADNEGO układu cyfrowego (chyba że konstruktor DOKŁADNIE wie, co robi - i wszystko wyliczył).
    W uproszczeniu dla początkujących :
    1. kondensator stanowi zwarcie dla prądu, dopóki się nie naładuje
    2. umieszczenie kondensatora na wyjściu układu to tak samo, jakby przez chwile zwierać to wyjście "drutem do masy"
    (już chyba jasne dlaczego "dymi się" pierwszy schemat)..

    Co do drugiego obrazka - podejrzewam, że w tym przypadku źródłem pożaru jest tranzystor a nie układ 555, bo to właśnie temu tranzystorowi robi kolega brzydki psikus ze zwarciem.

    Jeśli nie podobają się koledze tętnienia - to zanim opanujemy technikę wygładzania przebiegów prawidłowo - proponuję łatwiejszy sposób ich eliminacji : ZWIĘKSZENIE CZĘSTOTLIWOŚCI IMPULSÓW (tętnienia nie znikną, ale człowiek nie będzie w stanie ich dostrzegać).
  • Specjalista - urządzenia lampowe
    al777 napisał:
    Co do drugiego obrazka - podejrzewam, że w tym przypadku źródłem pożaru jest tranzystor a nie układ 555, bo to właśnie temu tranzystorowi robi kolega brzydki psikus ze zwarciem.


    Jesli zasilanie nie jest zablokowane dużym elektrolitem to załaczenie tranzystora powoduje zapad zasilania - takie zachowanie zabije 555 w krótkim czasie.
  • Poziom 11  
    Kondensator elektrolityczny połączyłem prawidłowo, nie jest to trudne, bo ma wielki minus zaznaczony, ale na schematach rzeczywiście narysowałem odwrotnie - moja wina.

    Co do tranzystora, to nie spalił się, ewidentnie dym poleciał ze scalaka, BUZ11 to wytrzymał, bo całość zasilana była z zasilacza 1A, a ten tranzystor może pracować chyba do 20A.

    Do ściemniaczy rząd impulsów wystarczy w zupełności. Przy 1 kHz już nikt nie zauważy migania. Ale poprzez wygładzenie chciałem uzyskać coś w rodzaju stabilizatora regulowanego. Układy stabilizatorów impulsowych różnią się w zasadzie tylko tym, że mają zwrotnie podany sygnał sterujący szerokością impulsów, oraz cewkę. I pewnie właśnie tej cewki u mnie zabrakło. Działania cewek do dziś dnia nie pojmuję, więc nie będę się wymądrzał, ale jeśli ktoś by mi to przystępnie wyłuszczył, to będę wdzięczny.

    Po głębszej analizie doszedłem, że jednak kondensator zadziałał jak zwarcie dla wysokich częstotliwości. A cewka w układach stabilizatorów te częstotliwości tłumi. Jednak dlaczego układ się zjarał w tym przykładzie z tranzystorem?
  • Banner Multimetr Fluke 87VBanner Multimetr Fluke 87V
  • Poziom 11  
    Ale dlaczego???
    Na tranzystorze robi się zwarcie, napięcie zasilania siada (ale przecież NE555 można zasilać w zakresie od 5V) i po sekundzie układ dymi?
    Nie potrafię sobie wyobrazić dymiącego NE555 na sutek spadku napięcia zasilania.

    Może raczej tranzystor w momencie dużego obciążenia zaczyna pobierać duży prąd przez bramkę? Nie dałem żadnego rezystora pomiędzy wyjściem scalaka, a tranzystorem, bo normalnie prąd bramki jest pomijalny. Ale właśnie czytałem, że jak MOSFET pracuje pod dużym obciążeniem, to wymaga specjalnego drivera, bo prąd ze scalaka sterującego nie wystarcza. Ma to sens?
  • Poziom 34  
    Witam. Bramka MOSFETa to praktycznie izolator i maleńki kondensator. Dlatego przy dużych częstotliwościach potrzeby jest wydajny driver, aby ten "kondensator" przeładować. Problem z MOSFETami jest taki, że przy niskim napięciu bramki nie "otwierają" się całkowicie i już niewielki prąd drenu zniszczy tranzystor. Dla BUZ11 bez większego radiatora może to być nawet mniej niż 1A.
  • Poziom 40  
    Zauważ że pojemność bramki tranzystora typu BUZ11 wynosi ok.2nF. Co przy częstotliwości 150kHz daje reaktancję obciążenia układu 555 około 500om. Czyli przy zasilaniu 15V składowa zmienna prądu bramki wyniesie prawie 300mA. A jeśli dodamy dodatkową pojemność równolegle na wyjściu układu to ten prąd wzrośnie jeszcze bardziej. Nic dziwnego, że układ 555 daje znaki dymne.
  • Poziom 23  
    Witam.
    A, że się tak zapytam bez wgłębiania się w przyczynę uszkadzania tego biednego timera, po co kolego wygładzasz coś co ma mieć zmienny tętniący przebieg ?
    Dodawanie kondensatora na wyjście PWM, to tak jakby stworzyć generator sinusa i na wyjściu dać mostek prostowniczy, bo nie podoba nam się przebieg.
    Opisz proszę po co wgłębiasz się w bezsensowny temat, bo nie mogę wyjść z podziwu jak na to wpadłeś :D
    Pozdrawiam
  • Poziom 11  
    piwkooo napisał:
    Opisz proszę po co wgłębiasz się w bezsensowny temat, bo nie mogę wyjść z podziwu jak na to wpadłeś :D

    OK - wytłumacz mi zatem, po co w stabilizatorach impulsowych na końcu wygładza się tak bezsensownie napięcie?
    Jakim cudem konstruktorzy takich urządzeń wpadli na to? Przecież do regulacji napięcia mogli zastosować dzielnik z dwóch oporników... :)
    Chyba nie twierdzisz kolego, że kondensator na wyjściu ładuje się do wartości szczytowej impulsów?
  • Poziom 23  
    rafalb76 napisał:
    OK - wytłumacz mi zatem, po co w stabilizatorach impulsowych na końcu wygładza się tak bezsensownie napięcie?

    Kolego myślisz, że na scalaku za 50gr zbudowałeś stabilizator impulsowy 8-O
    Zbudowałeś najprostszy układ multiwibratora astabilnego z obciążalnością wyjścia 200mA i porównujesz to do układów przetwornic impulsowych ?
    Przedstawiłeś schematy do zastosowania przy regulacji jasności diodki led i z tranzystorem do żarówki, to zapytałem po co wygładzasz ten przebieg ?
    Zaprojektuj, przedstaw schemat przetwornicy impulsowej to będziemy go analizowali pod kątem tętnień napięcia na wyjściu.
  • Poziom 11  
    Nie myślę, że zaprojektowałem stabilizator impulsowy, bo jako taki powinien on zapewniać stabilizację, czyli zwrotną (i automatyczną) regulację szerokości impulsu w zależności od napięcia wyjściowego. Zresztą jakbym chciał zbudować taki stabilizator, to pewnie bym znalazł niewiele droższą kostkę do tego. Więc nie odwracaj teraz kota ogonem.

    Mój układ można raczej nazwać "zmniejszacz napięcia" i to tylko wówczas, kiedy będzie miał odpowiednie obciążenie, bo bez niego kondensator nie będzie się rozładowywał i rzeczywiście woltomierz wskaże wartość szczytową impulsów.

    Temat narodził się, jak zapytałem jednego z forumowiczów, jak małostratnie obnizyć napięcie z 14V na 10-11V. Najprościej dać kilka diod prostowniczych w szeregu i tak też zrobiłem. Jednak on zaproponował regulator PWM i postanowiłem doświadczalnie sprawdzić, jak owo cudo zadziała. Jako ściemniacz diody/żarówki - działa wyśmienicie. Ale jeśli chciałbym tym zasilić jakąś elektronikę, której pobór prądu znam i jest on w miarę stały, to wypada to napięcie nieco wygładzić. Docelowo oczywiście miałoby to chodzić na LMC555, który kosztuje 4zł (wg Ciebie za tyle już można coś zbudować?), ale za to pobiera tylko kilkadziesiąt uA. Bo oczywiście można zastosować stabilizator liniowy 7810, ale to już oznacza 100 razy większy pobór prądu. Tak, wiem - 5mA to wciąż nie jest dużo, ale mam czas i chęć zrobić laborkę o małostratnym obniżeniu napięcia, więc to robię.

    Ot i cała historia. Uważam więc, że Twój lekko kpiący ton jest nie na miejscu.
  • Poziom 40  
    Tylko że w takiej "obniżarce napięcia" trzeba użyć indukcyjności a nie pojemności. Patrząc na elementy L i C jak na filtry składowej zmiennej widać, że cewka tą składową zmienną tłumi a kondensator zwiera ją do masy, w dodatku sprawność filtracji dla indukcyjności rośnie wraz ze wzrostem obciążenia, a dla pojemności wręcz przeciwnie. Dlatego w zasilaczach impulsowych napięcie "wygładza się" głównie cewkami indukcyjnymi.
  • Poziom 23  
    rafalb76 napisał:
    Temat narodził się, jak zapytałem jednego z forumowiczów, jak małostratnie obnizyć napięcie z 14V na 10-11V.

    rafalb76 napisał:
    Docelowo oczywiście miałoby to chodzić na LMC555, który kosztuje 4zł (wg Ciebie za tyle już można coś zbudować?)

    Tak. Najprostszy układ to MC34063 który bez problemu zda tu egzamin i kosztuje 1zł :D bez kombinacji w tworzenie czegoś co zostało już stworzone.
    rafalb76 napisał:
    Ot i cała historia. Uważam więc, że Twój lekko kpiący ton jest nie na miejscu.

    Bardzo przepraszam jeśli tak to zabrzmiało, nie miałem zamiaru z ciebie kpić, tylko nie widziałem sensu w twoich działaniach.
    Pozdrawiam
  • Poziom 11  
    Cytat:
    Dlatego w zasilaczach impulsowych napięcie "wygładza się" głównie cewkami indukcyjnymi.

    Właśnie do tego doszedłem w poście #4 w ostatnim zdaniu :)

    W sumie to tylko teraz nie do końca qumam, co się wydarzyło w tym przykładzie z MOSFETem. Sprawa pojemności bramki jest dla mnie jasna. Jednak jeśli układ pracuje np. z częstotliwością 14kHz, albo nawet ok. 50kHz i żarówka się ściemnia jak trzeba, a MOSFET jest chłodny, NE555 również nie zmienia temperatury, to jak widać ta pojemność bramki tutaj jeszcze nie przeszkadza. Następnie do żarówki dotykam kondensator 100uF i NE555 momentalnie płonie. Jaki wpływ ten kondensator ma na pojemność bramki? Chyba niewielki... Przy tych częstotliwościach robię więc kondensatorem zwarcie w obwodzie MOSFETa, spodziewałbym się więc, że padnie MOSFET, a nie timer...

    piwkoo: Robię to hobbystycznie, może się czegoś nauczę przy okazji, poza tym nie miałem pod ręką żadnego scalaka do stabilizacji impulsowej, a timerów miałem garść. Poza tym, co za różnica, czy przebieg prostokątny z regulacją wypełnienia okresu uzyskam z NE555, czy czegokolwiek innego? Zasada jest taka sama, tylko układy specjalizowane mają zwrotną regulację wypełnienia, a ja mam ręczną w potencjometrze. Podejrzewam, że jakbym jakikolwiek układ do stabilizacji impulsowej zwarł kondensatorem, bez użycia cewki, to też zobaczyłbym dym, no chyba żeby wbudowane ograniczenie prądowe lub temperaturowe zadziałało.
  • Poziom 40  
    Na pojemność bramki nie ma ten kondesator żadnego wpływu, ale zauważ, że 100uF przy 14kHz stanowi reaktancję 0.113om co przy zasilaniu np. 15V wymusza przepływ składowej zmiennej na poziomie ok.150A. Taka wartość spowodować może awarię mosfeta i na pewno spowoduje zapad zasilania (który już został wspomniany) mogący uszkodzić kostkę. Spróbuj zablokować zasilanie układu dużym elektrolitem i małym ceramicznym kondesatorem 100nF.
  • Poziom 11  
    Po prostu zasilę kostkę timera z oddzielnego zasilacza 12V o wydajności 1A, bo taki akurat mam. Natomiast do obwodu z MOSFETem podłączę zasilacz o wydajności do 12A, taki mam również na stanie. No i zacznę też badania od mniejszego kondensatora, np. 1uF i będę sprawdzał na bieżąco, co się grzeje. W myśl opisanych wyżej teorii pojadę po bandzie MOSFETowi, ale powinienem uchronić timer. Jeśli tak się stanie, to sprawa wyjaśniona... Niestety, pewnie dopiero w przyszłym tygodniu będę mógł się z tym pobawić.
  • Poziom 19  
    piwkooo napisał:

    Kolego myślisz, że na scalaku za 50gr zbudowałeś stabilizator impulsowy 8-O
    Zbudowałeś najprostszy układ multiwibratora astabilnego z obciążalnością wyjścia 200mA i porównujesz to do układów przetwornic impulsowych ?
    Przedstawiłeś schematy do zastosowania przy regulacji jasności diodki led i z tranzystorem do żarówki, to zapytałem po co wygładzasz ten przebieg ?
    Zaprojektuj, przedstaw schemat przetwornicy impulsowej to będziemy go analizowali pod kątem tętnień napięcia na wyjściu.


    ŁoŁoŁo, ale sobie poleciałeś chłopie. Nie ciśnij go tak. Chińczycy potrafią robić całe przetwornice do ładowania telefonów na jednym tranzystorze, także da się jeszcze taniej. Bo to nie cena układu decyduje tylko pomysł i jakie parametry Cię interesują.

    rafalb76 napisał:

    Temat narodził się, jak zapytałem jednego z forumowiczów, jak małostratnie obnizyć napięcie z 14V na 10-11V. Najprościej dać kilka diod prostowniczych w szeregu i tak też zrobiłem. Jednak on zaproponował regulator PWM i postanowiłem doświadczalnie sprawdzić, jak owo cudo zadziała. Jako ściemniacz diody/żarówki - działa wyśmienicie. Ale jeśli chciałbym tym zasilić jakąś elektronikę, której pobór prądu znam i jest on w miarę stały, to wypada to napięcie nieco wygładzić. Docelowo oczywiście miałoby to chodzić na LMC555, który kosztuje 4zł (wg Ciebie za tyle już można coś zbudować?), ale za to pobiera tylko kilkadziesiąt uA. Bo oczywiście można zastosować stabilizator liniowy 7810, ale to już oznacza 100 razy większy pobór prądu. Tak, wiem - 5mA to wciąż nie jest dużo, ale mam czas i chęć zrobić laborkę o małostratnym obniżeniu napięcia, więc to robię.


    Dobrze chłopie kombinujesz. Poczytaj o Buck Converter. Ogólnie układ to cewka, dioda i wyłącznik sterowany, np. PWM. To jest to czego szukasz. Zasada działania jest prosta i dosyć podobna do tego co kombinujesz, tylko dużo łatwiej jest to zrobić z cewką zamiast kondensatora. Ogólnie scalaków do takich przetwornic jest za trzęsienie, ale najprościej jest zrobić (jak nie potrzebujesz od razu stabilizacji) na ne555, tranzystor, dioda, cewka (plus ewentualnie jakieś rezystory i kondki). Na youtube jest mnóstwo takich układów z wyjaśnieniami jak to działa.

    rafalb76 napisał:
    Następnie do żarówki dotykam kondensator 100uF i NE555 momentalnie płonie.


    No nie jestem pewien ale to chyba po prostu robisz obwód rezonansowy LC (żarówka ma jakąś indukcyjność). I na linii zasilania wytwarzasz dużo wyższe napięcie niż Ci się wydaje. Najlepiej by było zasilć Ne555 przez diode i kondensator i diode zenera (powiedzmy ~15V może to zabiezpieczy przed skokami napięcia). Albo tak jak napisałeś później z innego zasilacza, aczkolwiek uważaj, bo jak masz dużą wydajność prądową to takie wahania napięcie też nie będą zdrowe dla tego zasilacza. Ale oczywiście mogę się mylić i problem jest gdzie indziej.
  • Poziom 11  
    Tylko że ja nie chcę tego po prostu zrobić, bo mi to nawet do niczego potrzebne nie jest. Ale bawiąc się pierwszym własnym PWMem (a zabawka ta fajna jest) zjarałem przez ten nieszczęsny dodatkowy kondensator kilka kostek, nie rozumiejąc co tam się dzieje.
    Teraz to już za punkt honoru postawiłem sobie, że nie odpuszczę, dopóki nie zrozumiem.
    Zwarcie przez kondensator w pierwszym układzie już rozumiem, ale w drugim z mosfetem - już nie bardzo. Koledzy przedstawili pewne teorie, a ja chcę je potwierdzić w praktyce.
    Za kilka dni dam znać, jak to wyszło, może kiedyś kogoś to zainteresuje.
  • Poziom 22  
    Ciekaw jestem odpowiedzi. Napewno chodzi o jakieś stany nieustalone w układzie, ale może ktoś wie coś więcej?

    W pierwszym układzie wstawiłbym diodę prostowniczą między nózkę 3 a kondensator, a w drugim na linii "+" zasilania separując żąrówkę z kondensatorem od "+" zasilania NE555.

    Mógłbyś to zrobić i powiedzieć, czy coś zmieniło?
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Podłączyłem więc przez tranzystor BUZ11 żarówkę 5W i również działało pięknie. Ale dodanie kondensatora równolegle z żarówką spowodowało natychmiastowe pojawienie się dymu na NE555.

    Są dwie możliwe drogi uszkodzenia NE555 przez zasilanie i przez bramkę (nawet jeśli tranzystor nie uległ uszkodzeniu) W obu przypadkach potrzebna jest indukcyjność pasożytnicza połączeń i pewnie długość przewodów zadecyduje o tym który efekt przeważy.
    W pierwszym przypadku jeśli nie było kondensatora odsprzęgającego to załączenie tranzystora wywoła zapad napięcia o którym pisał kolega powyżej, ale nie to jest najistotniejsze, rozłączenie MOSFETa wywołała przepięcie na indukcyjności doprowadzeń zasilania.
    W drugim przypadku skok napięcia na źródle związany z indukcyjnością i zmianą prądu poprzez pojemność bramki wywołał efekt latch-up.
    Rozważanie przyczyn jest bez sensu, z dwóch powodów po pierwsze układ jest błędny i ma więcej szkodliwych skutków, po drugie możemy mieć pewne teorie ale bez potwierdzenia na oscyloskopie, nie ustalimy która to, bo o uszkodzeniu nie decydują elementy widoczne na schemacie, a te pasożytnicze których na schemacie nie ma.
    Pierwszy efekt spotkałem w praktyce w układzie w którym prąd osiągał 500A w piku i zanik prądu był bardzo szybki, każdy dołożony centymetr drutu dawał wyraźny wzrost przepięcia. To skrajny przypadek, ale świetnie pokazuje że w odpowiednich warunkach to nawet dziesiątki nH przeszkadzają.
    Drugi przypadek opisują w notach aplikacyjnych driverów MOSFETów.

    A co do wygładzania PWM'a, trzeba to zrobić filtrem dolnoprzepustowym, za nim uzyskamy wartość średnią. Najprostszy filtr to filtr RC stosowany tylko w układach małej mocy, gdy źródło sygnału ma dużą rezystancje wyjściową można zastosować sam kondensator - to zrobiłeś ale w miejscu które zupełnie się do tego nie nadaje.
    Filtr dolnoprzepustowy żeby nadawał się do przetwornic musi mieć niskie straty czyli nie można stosować rezystorów, co dać zamiast rezystora - cewkę, filtr LC ma nawet szybsze opadanie charakterystyki od filtru RC. Użycie cewki wymaga zadbania o jeden szczegół - ciągłość przepływu prądu, dlatego w obwodzie musi pojawić się dioda inaczej powstanie przepięcie tak wysokie że ubije tranzystor.
    I to wszystko filtr LC z diodą inaczej nazywany przetwornicą buck.

    A co do porównania cewki z kondensatorem są to elementy o odwrotnym do siebie działaniu, cewka ma reaktancję rosnąca z częstotliwością kondensator malejącą więc w filtrze dolnoprzepustowym kondensator powinien pracować równolegle do obciążenia a cewka szeregowo.
    Buck_converter

    Z tej "odwrotności" wynika właśnie trudność zrozumienia działania cewki, każdy rozumie że zwarcie kondensatora może doprowadzić do uszkodzeń bo płynie ogromny prąd zwarcia, dla cewki takim samym szkodliwym stanem jest rozwarcie, bo powstaje przepięcie, ale trudniej ludziom wytłumaczyć to drugie, bo jest nieintuicyjne.


    Ktoś wspomniał o MC34063 to faktycznie jest tani, jednak nie reguluje wypełnienia, ma tylko regulator histerezowy, więc przetwornica na NE555 ze sprzężeniem zwrotnym przez tranzystor do nóżki 5 to jednak rozwiązanie o klasę lepsze od MC34063 choć też prymitywne.

    Cytat:
    W pierwszym układzie wstawiłbym diodę prostowniczą między nózkę 3 a kondensator, a w drugim na linii "+" zasilania separując żąrówkę z kondensatorem od "+" zasilania NE555.
    Zastosowanie detektora szczytowego w układzie PWM nie ma sensu, bo wartość szczytowa jest stała.

    Przetwornica buck ma jedna wadę gdy prąd obciążenia będzie za mały napięcie wzrośnie. Wady tej nie ma wersja synchroniczna.

    P.S. Jak ktoś naprodukuje tyle tekstu co ja, to pewnie nikomu się nie będzie chciało przeczytać i pięć postów dalej znajdą się pytania na które odpowiedź już była ;)
  • Poziom 22  
    jarek_lnx - ze swojej strony bardzo Ci dziękuję.Przeczytałem całość. Zawsze tak robię :). Nie trać wiary!
    Dzieki za wyjaśnienia.
  • Poziom 11  
    Tekst rzeczywiście długi, ale raczej zrozumiały i rozwiewa większość wątpliwości. Do części sam doszedłem, co do reszty - wierzę na słowo. Nie miałem do czynienia wcześniej (w układach robionych poniekąd dla zabawy) z tak wysokimi częstotliwościami, stąd moje błędy. Pozdrawiam kolegów.