Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Rzadko zadawane pytania: Ustawianie napięcia pojedynczym potencjometrem cyfrowym

ghost666 06 Lis 2020 13:26 1212 0
  • Rzadko zadawane pytania: Ustawianie napięcia pojedynczym potencjometrem cyfrowym
    Pytanie: Jak mogę użyć cyfrowego potencjometru do wygenerowania regulowanego ręcznie napięcia wyjściowego?

    Odpowiedź: Za pomocą cyfrowego potencjometru z interfejsem na przyciski.

    W poniższym artykule opisano kompletne rozwiązanie, w którym napięcie do 20 V można łatwo i efektywnie regulować za pomocą cyfrowego potencjometru z interfejsem przyciskowym. Kompletne rozwiązanie stanowi zasilacz stabilizowany - może być ono używane w różnych zastosowaniach, w których wymagane jest regulowane napięcie wyjściowe. Rysunek 1 przedstawia odpowiedni stabilizator impulsowy o zmiennym napięciu wyjściowym, który wykorzystuje potencjometr cyfrowy AD5116 i komparator ze zintegrowanym, przeciwsobnym stopniem wyjściowym ADCMP371. Dodając do układu mikrokontroler z cyfrowym przełącznikiem, zamiast przycisku, napięcie można regulować programowo za pomocą tego mikrokontrolera.

    AD5116 ma 64 możliwe pozycje suwaka potencjometru z tolerancją rezystancji od końca do końca ±8%. Dodatkowo AD5116 zawiera w sobie EEPROM do przechowywania pozycji suwaka, którą można ustawić ręcznie za pomocą przycisku. Ta funkcja jest pomocna w zastosowaniach, w których wymagana jest stała standardowa pozycja przy włączaniu. Dzięki temu po uruchomieniu urządzenie przyjmuje poziom, jaki miało przed wyłączeniem.

    Rzadko zadawane pytania: Ustawianie napięcia pojedynczym potencjometrem cyfrowym
    Rys.1. Sterowany przyciskiem stabilizator
    impulsowy wysokiego napięcia
    ze zmiennym napięciem wyjściowym.
    Obwód jest zasilany napięciem VIN, które może wynosić do 20 V. Napięcie zasilania VDD dla AD5116 i ADCMP371 może być również generowane z VIN, na przykład za pomocą dodatkowego stabilizatora napięcia, takiego jak ADP121.

    Zasada działania obwodu

    Napięcie wyjściowe VOUT jest kontrolowane przez częstotliwość przełączania obwodu sprzężenia zwrotnego. Jest on złożony z napięcia podawanego na komparator z wyjścia przez dzielnik napięcia. Napięcie z dzielnika jest porównywane na komparatorze z napięciem odniesienia ustawionym przez potencjometr cyfrowy. Jeśli napięcie wyprowadzone z VOUT jest wyższe niż napięcie odniesienia, wyjście komparatora przełącza się w stan niski, blokując w ten sposób zarówno tranzystor NMOS T1, jak i tranzystor PMOS T2, co zmniejsza VOUT. Jeśli napięcie z dzielnika z VOUT jest niższe niż napięcie odniesienia, wyjście komparatora przełącza się w stan wysoki, a oba T1 i T2 tranzystory przełączają się w stan przewodzenia (nasycenie), co zwiększa napięcie VOUT. Dzięki takiemu działaniu, tranzystory działają w trybie impulsowym - są w pełni zamknięte lub w pełni otwarte - z krótkimi impulsami, co pozwala na utrzymanie strat na tych elementach na niskim poziomie. Oprócz napięcia wyjściowego z potencjometru cyfrowego na częstotliwość przełączania (i napięcie wyjściowe) ma wpływ również obciążenie przy VOUT.

    Wraz ze wzrostem napięcia wyjściowego z przetwornika cyfrowo-analogowego (DAC) T2 jest wyłączony na dłuższy czas, a wyjście komparatora jest, odpowiednio, w stanie wysokim. Wyjście z komparatora dostarcza serię szybkich, dodatnich impulsów wyjściowych o wyższej częstotliwości. Odwrotna sytuacja występuje, gdy napięcie wyjściowe DAC jest zmniejszane.

    Filtrowane napięcie VOUT jest określane za pomocą równania 1:

    $$V_{OUT} = V_W \times (1 + \frac {R_2}{R_3}) \qquad (1)$$


    gdzie VW to napięcie wyjściowe z przetwornika cyfrowego - na suwaku potencjometru cyfrowego.

    Rezystancja pomiędzy skrajnymi wyprowadzeniami A oraz B potencjometru cyfrowego AD5116 wynosi nominalnie 5 kΩ i podzielona jest na 64 kroki. W najniższych ustawieniach rezystancja suwaka wynosi od 45 Ω do 70 Ω. Napięcie wyjściowe na suwaku potencjometru cyfrowego - VW - względem masy wynosi:

    $$V_W = \frac {R_{WB}}{R_{AB}} \times V_A \qquad (2)$$


    gdzie RWB wynosi:

    $$R_{WB} = \frac {D}{64} \times R_{AB} + R_W \qquad (3)$$


    gdzie RAB to całkowita rezystancja potencjometru (pomiędzy A i B).

    VA jest napięciem na górnym końcu dzielnika; w tym przypadku jest równa VDD.

    D jest dziesiętnym odpowiednikiem zawartości rejestru RDAC w układzie AD5116. Rejestr RDAC AD5116 jest sterowany za pomocą przycisków PD oraz PU. Domyślna pozycja - na przykład VOUT = 0 V zapisywana jest w pamięci EEPROM po aktywacji pinu ASE.

    Rzadko zadawane pytania: Ustawianie napięcia pojedynczym potencjometrem cyfrowym
    Rys.2. Obwód filtra do wygładzania
    napięcia wyjściowego.
    Filtr wyjściowy do redukcji tętnień

    Aby wygładzić napięcie wyjściowe VOUT i zmniejszyć tętnienia wyjściowe, spowodowane przełączaniem tranzystorów T1 i T2, używany jest dodatkowy obwód filtra (patrz rysunek 2). Podczas projektowania tego filtra należy wziąć pod uwagę maksymalne i minimalne częstotliwości przełączania oraz zakres napięć roboczych AD5116.

    Dla obwodu pokazanego na rysunku 2 częstotliwość przełączania mieści się w zakresie od około 1,8 Hz do 500 Hz. Ponieważ jest to dość niska częstotliwość, do tak niskiej częstotliwości odcięcia filtra wyjściowego zwykle wymagane są stosunkowo duże wartości R, L i C. Jednak szeregowy rezystor w filtrze i obciążenie wyjściowe tworzą dzielnik napięcia, który zmniejsza napięcie wyjściowe. Z tego powodu rezystor R powinien być wybrany jako stosunkowo niewielki, by nie redukować napięcia na obciążeniu. W obwodzie zastosowano prosty filtr dolnoprzepustowy RLC. Wartości rezystancji i pojemności wynoszą, odpowiednio, 50 Ω oraz 330 μF. Indukcyjność ma wartość 100 nH.

    Zaprezentowany obwód w pełni realizuje zadaną funkcję. Może on być alternatywnie zbudowany z modulatorem szerokości impulsu (PWM) do sterowania tranzystorami i wzmacniaczem błędu, zamiast pojedynczego komparatora.

    Źródło: https://www.analog.com/en/analog-dialogue/raqs/raq-issue-180.html

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 10081 postów o ocenie 8343, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • HelukabelHelukabel