Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.

Kisiel 12 Dec 2007 20:49 12579 11
e-mierniki
  • Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.

    Witam !

    Chciałem zaprezentować zasilacz stabilizowany sterowany mikroprocesorowo.

    Parametry:
    - napięcie wyjściowe: 0-24V z krokiem 0.1V
    - maksymalny prąd wyjściowy: 1A
    - ogranicznik prądowy 0.01 – 1A z krokiem 0.01A
    - napięcie tętnień przy obciążeniu 1A – 10mV
    - odłączane wyjście
    - komunikacja z PC przez RS-232 (na razie tylko odczyt parametrów z zasilacza)

    Nastawianie parametrów zasilacza odbywa się za pomocą klawiatury i impulsatora.
    Aktualne wartości napięcia i prądu oraz nastawy wyświetlane są na LCD.
    Dwa tryby pracy:
    - blokada (kłódka zamknięta) w tym trybie nie można na bieżąco regulować napięcia na wyjściu (impulsator zablokowany)
    - ręczny (kłódka otwarta) po ustawieniu danego napięcia możliwa jest jego zmiana na bieżąco z krokiem 0.01V

    Zasada działania:
    Sercem układu jest mikrokontroler ATmega16. To on jest odpowiedzialny za całość. Elementem wykonawczym jest tranzystor MOSFET (IRFZ44N) sterowany sygnałem PWM poprzez filtr RC i wzmacniacz operacyjny. Pomiar napięcia i prądu dokonywany jest przez wewnętrzny przetwornik ADC, napięcie przez dzielnik rezystancyjny a prąd przez pomiar napięcia na rezystorze pomiarowym 0.1Ohm. Zastosowanie drugiego uzwojenia transformatora było konieczne aby uzyskać zwiększone napięcie na bramce tranzystora MOS. Jest to konieczne do pełnego jego otwarcia.

    Moim zamiarem jest głównie pokazanie problemów jakie występują przy tego rodzaju konstrukcji. Wykonana i zaprojektowana została ona głównie w celu przypomnienia sobie assemblera na AVRy oraz w celach zaliczeniowych pewnego projektu na studiach. Oczywiście brakowało mi zasilacza w moim warsztacie i to też było motorem projektu :P.

    Wykorzystanie atmegi i wewnętrznego ADC powodowało nawet przy 10bitowej rozdzielczości przetwornika słabą rozdzielczość pomiaru ok. 0.023V/bit. Rozdzielczość pomiaru prądu to ok. 4mA/bit (ADC 8bit). Chciałem zastosować oversampling ale coś mi to nie wychodziło.

    Aby uzyskać maksymalną rozdzielczość przetwornika CA (PWM+filtr RC) wykorzystałem 16bitowy wbudowany PWM. Wadą tego rozwiązania jest długi czas ustalania się napięcia na wyjściu przetwornika a zaletą minimalizacja napięcia tętnień. Czas ustalania się napięcia na wyjściu rzędu kilku sekund.

    Ogranicznik prądowy działa na zasadzie odłączenia wyjść po przekroczeniu ustalonej wartości prądu. Chyba należałoby go nazwać raczej bezpiecznikiem. Czas jaki byłby potrzebny na to aby ogranicznik działał jak w zasilaczu krzyżowym jest zbyt długi i narażałby zasilane urządzenia na uszkodzenie. Dlatego z niego zrezygnowałem.

    Aby wyeliminować te wady trzeba by było zastosować zewnętrzne przetworniki AC i CA.

    A oto fotki i schemat:
    Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.
    Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.

    Pozdrawiam i zapraszam do dyskusji.

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    Kisiel
    Level 13  
    Offline 
    Kisiel wrote 128 posts with rating 13, helped 4 times. Live in city Wrocław. Been with us since 2003 year.
  • e-mierniki
  • #2
    wojto15-05
    Level 18  
    Jak dla mnie zasilacz naprawdę starannie wykonany!! gratuluję !
    Jednak 1A to troszkę mało ;) ale widocznie Tobie wystarcza skoro taka konstrukcja. W środku całkiem dobrze wszystko poukładane ale taśmy można pospinać :P
    A czy trafo nie jest za małe ? bo jakoś gabarytowo mi się tak wydaje :P
    moja ogólna ocenka 5/6 pozdro i więcej takich konstrukcji!!
  • e-mierniki
  • #3
    bb84
    Level 21  
    Ładnie wykonane. Pospinaj kabelki.

    Ja mam pytanie następujące jak jesteśmy w temacie - jaki możecie mi polecić zasilacz na trafie 2x12V 2x2A z regulacją od 0-30V 0-2A z amperomierzem i woltomierzem na wyświetlaczach LED ? takie trafko zasila moją stację lutowniczą i chciałbym je wykorzystać w 100% jako zasilanie naprzemienne dwóch urządzeń. Zasilaczy jest od choroby na elektrodzie ale jaki byłby najlepszy pod to trafo ?

    Pozdrawiam.
  • #5
    parafka
    Level 20  
    A ja mam pytanie.
    Czy obserwowałeś dynamiczne zachowanie się układu stabilizacji?
    Nie chcę tu narzekać na projekt bo kosztowało Cię to dużo pracy ale patrząc na schemat uważam, że układ nie jest odporny na dynamiczne zmiany poboru prądu. Napięcie będzie się wahać choć nie wiem o ile i czy to Ci przeszkadza. Zmniejszyć wahania może tranzystor o małym Rdson i tu zastosowałeś przyzwoitego mosfeta.
    Nie mniej jednak gratuluję bo już masz swój zasilacz.
    Ja na kolejny projekt wybrałem także zasilacz ale o dwóch separowanych napięciach sterowanych Atmegą no i prąd coś ok 3A. Stabilizatorki impulsowe Step-Down.
  • #6
    bb84
    Level 21  
    :arrow: HONDAS

    Podany przez Ciebie zasilacz wydaje mi się optymalny do tego zastosowania.

    A jeszcze pytanie - ile mocy można z takiego toroida 2x12V 2x2A maksymalnie wycisnąć ? innymi słowy jaka będzie jego sprawność ? bo na pewno nie 2A przy 30V DC.

    :arrow: Kisiel

    Jakie trafo siedzi w Twojej konstrukcji ?

    Pozdrawiam.
  • #7
    cosimo
    Level 12  
    Zasilacz fajny... jednak mam dwie uwagi:
    - Brak sprzężenia zwrotnego w części analogowej co może prowadzić do takich sytuacji jak opisał kolega „parafka”.
    - Przesadzony filtr RC na wyjściu PWM – efekt długie czekanie na ustabilizowanie się napięcia wyjściowego.
  • #8
    kasaidolar
    Level 19  
    Mowiac szczerze to powinienes zastosowac regulator PID do takiego zasilacza.
  • #9
    Adam940
    Level 13  
    Witam!!
    Angażowanie uP do stabilizacji napięcia tj. realizowanie cyfrowego sprzężenia zwrotnego w zasilaczu to poroniony pomysł !! Byłoby to mniej rażące gdyby zastosować zewnętrzny przetwornik D/A a nie stosować PWM (!), ale po co ??????????? Jak już musi być PWM to wywal filtr dorzuć dławik i diodę usprawniającą i masz zasilacz impulsowy.
    Obecnie rezystancja dynamiczna musi być po prostu koszmarna.
    Jeden wzmacniacz operacyjny parę oporników, źródło nap ref. i masz piękny układ regulacji ew. dorzucasz uP do cyfrowego ustawiania nap i innych bajerów. Ale żeby moja wypowiedz nie była całkiem nastawiona na NIE to powiem że wykonanie naprawdę imponujące.
  • #10
    Kisiel
    Level 13  
    :arrow: wojto15-05 i bb84
    Trafo nie jest za małe jak na ten prąd i napięcie. Zostało zaadaptowane trafo z Amatora 3. Oczywiście zostało dostosowane poprzez odwinięcie odpowiedniej liczby zwojów.

    :arrow: parafka i cosimo
    Co do obciążeń dynamicznych masz całkowicie uzasadnione obawy. Faktycznie jest tak, że przy skokowych zmianach prądu czas stabilizacji napięcia jest zbyt duży. Tą sprawę mogłoby załatwić właśnie analogowe sprzężenie zwrotne lub zastosowanie zewnętrznych przetworników dzięki którym zwiększyła by się szybkość reakcji jak i dokładność.

    Co do przesadzonego filtru to może masz rację. Ja posiłkowałem się tutaj spicem i dobrałem tak filtr aby na okres przebiegu pwm przypadało 1/6 stałej czasowej obwodu pojedynczego RC. Potrójny filtr jest po to aby wyeliminować pulsacje. Może rzeczywiście przesadziłem.

    :arrow: kasaidolar
    Myślałem o tym bardzo poważnie i zastosowałem coś pośredniego. Mój algorytm działa mniej więcej tak: początkowo ustala wartość pwm-a na podstawie charakterystyk Uwy=f(Ugs) i Ugs=f(PWM) obie są liniowe i zmierzone. Ponieważ zależne są w niewielkim stopniu (ale zawsze) od wartości obciążenia to wymagane jest doregulowanie wartości napięcia wyjściowego. Odbywa się to z dwoma krokami: wolniejszym jeżeli |Uwy_zadane - Uwy|<=0.2V i szybszym dla przypadku gdy moduł różnicy jest >0.2V.

    :arrow: Adam940
    Już się o tym przekonałem na własnej skórze i się z tobą zgadzam. Ale wychodzę z tego z dużą dozą doświadczenia. Teraz postąpiłbym trochę inaczej. Zresztą zapewne w przyszłości będzie przeprowadzona modernizacja.

    Pozdrawiam !
  • #11
    Mariusz1698
    Level 11  
    Bardzo fajny projekt. Wszystko na pierwszy rzut oka wyglada dobrze. Ja również zabieram sie do robienia zasilacza i mam male pytanko: mam trafo toroidalne na 32V 1,5A a wszystkie zasilacze co znalazlem sa od 0-30V. Chcialbym zrobic zasilacz taki do 45V ale nie moge nigdzie znaleźć jakiegos schematu.Jesli ktos ma taki to jesli by mogl mi go wyslac[gg 6087055] był bym bardzo wdzieczny. Z gory dziekuje za pomoc