Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкой. Плата питания
Схемотехника питания материнких плат
На все материнские платы подается постоянное напряжение, которое должно обеспечивать стабильность питания всех узлов материнской платы. Питание подается следующих номиналов: ±12, ±5 и +3,3В. При этом, по каждому каналу напряжений должен обеспечиваться соответствующий необходимый потребляемый ток.
Наибольший ток потребляется процессором и подается на видеокарту через слот AGP или PCI-Express и через дополнительные разъемы питания на ней. Для стабильности работы всех узлов материнской платы (процессора, слотов памяти, чипсета) необходимо обеспечить стабильность питания, подаваемого на плату, а также преобразовать подаваемые номиналы в необходимые на данном компоненте платы.
Применение VRM
На плате находится разъём для подключения питания, на сегодняшний день стандарт предусматривает установку минимум двух разъемов – 24-контактного ATX и 4-контактного ATX12V для дополнительной линии 12В. Иногда производители материнских плат устанавливают 8-контактный EPS12V вместо ATX12V, через него можно подвести две линии 12В. Питание, подаваемое блоком питания, проходит преобразование, стабилизацию и фильтрацию с помощью силовых полевых транзисторов (MOSFET, «мосфетов»), дросселей и конденсаторов, составляющих VRM (Voltage Regulation Module, модуль регулирования напряжения). Питание процессора и чипсета осуществляется одним VRM, питание модулей памяти – чаще всего другим. Дополнительно для стабилизации питания, подаваемого через разъёмы PCI Express, иногда устанавливаются стандартные разъёмы Molex.
VRM разработан для того, чтобы существующие системные платы могли поддерживать несколько типов процессоров, а также те, которые появятся в будущем. Ведь каждый процессор имеет свое напряжение питания. При установке процессора в материнскую плату по соответствующим контактам VID (4 или 6 штук) тот определяет модель установленного процессора и подает на его кристалл (ядро) соответствующее напряжение питания. Фактически, комбинация 0 и 1 на выводах VID задает 4 или 6-битный код, по которому VRM «узнает» о модели процессора.
Для примера рассмотрим питание ядер процессоров модели Intel Core 2 Extreme (Conroe, техпроцесс, 65 нм, частота 2,93 ГГц, 4 Мбайт L2).
Для этого процессора значение VID находится в диапазоне 0,85–1,36525 В, максимальный ток для верхней модели E6800 может достигать величины 90 А, для остальных, представленных моделями E6300, Е6400, Е6600, Е6700, — 75 А. VRM для процессоров Intel Core 2 Duo должен удовлетворять спецификации 11.0.
Существует два типа регуляторов: линейный и импульсный. Применявшийся в более старых платах линейный регулятор напряжения представлял собой микросхему, понижающую напряжение за счет рассеяния его избытка в виде тепла. С уменьшением требуемого напряжения росла тепловая мощность, рассеиваемая такими регуляторами, поэтому они снабжались массивными радиаторами, по которым их легко было найти на материнской плате. При установке в материнскую плату процессора, потребляющего большую мощность, регулятор (а с ним и материнская плата) мог выйти из строя из-за перегрева. Поэтому в современных материнских платах применяется импульсный регулятор, содержащий сглаживающий фильтр низких частот, на который подается последовательность коротких импульсов полного напряжения.
Импульсный стабилизатор содержит реактивно-индуктивный LC-фильтр, на который короткими импульсами подается полное напряжение питания, и за счет инерции емкости и индуктивности выравнивается до требуемой величины, причем бесполезных потерь энергии практически не происходит. Стабильность напряжения поддерживается путем управления частотой и шириной импульсов (широтно-импульсная модуляция, ШИМ). При широтно-импульсной модуляции в качестве несущего колебания используется периодическая последовательность прямоугольных импульсов, а информационным параметром, связанным с дискретным модулирующим сигналом, является длительность этих импульсов. Периодическая последовательность прямоугольных импульсов одинаковой длительности имеет постоянную составляющую, обратно пропорциональную скважности импульсов, то есть прямо пропорциональную их длительности. Пропустив импульсы через ФНЧ с частотой среза, значительно меньшей, чем частота следования импульсов, эту постоянную составляющую можно легко выделить, получив стабильное постоянное напряжение.
Применение импульсных стабилизаторов позволяет значительно сократить тепловыделение, однако создает дополнительный источник помех, который может влиять на работу видео- и звуковых адаптеров.
За счет инерционности фильтра импульсы сглаживаются в требуемое постоянное напряжение. КПД такого преобразователя весьма высок, поэтому паразитного нагрева почти не происходит. Узнать импульсный регулятор напряжения на плате можно по катушкам индуктивности. Во всех новых платах применяется многоканальный (многофазный) преобразователь напряжения, который понижает напряжение питания до необходимых 0,8—1,7 В на ядре процессора (в зависимости от модели).
Трехканальный VRM на плате K8NS (Socket-939)
Таким образом, VRM – это по сути ШИМ-регулятор на микросхеме с преобразователями на MOSFET и фильтром. Как правило, напряжение на системной плате выше, чем на ядре процессора.
Традиционно основные регуляторы напряжения расположены вокруг процессорного разъема. Учитывая высокие значения потребляемых токов, они создаются многоканальными (многофазными). Обычно их число три-четыре, но на топовых платах их число может достигать 8. Отказ от одноканального питания снижает нагрузку на регулирующие транзисторы. С целью улучшения температурных режимов их работы, а также повышения надежности, силовые транзисторы нередко снабжаются средствами охлаждения (радиаторами).
В дополнение к многоканальному VRM, индивидуальными системами энергопитания снабжены цепи видеоадаптера и модулей оперативной памяти. Они обеспечивают необходимые уровни напряжений и токов, а также снижают взаимное влияние, передаваемое по силовым шинам.
Большое количество вентиляторов, сосредоточенных в небольшом объеме, создает сравнительно высокий уровень акустического шума. Уменьшить его можно специальным дизайном материнских плат, предусматривающим использование решений на основе тепловых трубок (heat pipe).
В качестве примера можно привести плату Gigabyte GA-965P-DQ6. На ней радиаторы, установленные на обеих микросхемах чипсета, соединены несколькими тепловыми трубками с радиаторами, установленными на силовых транзисторах VRM.
Такое решение обеспечивает эффективное перераспределение тепловых потоков между несколькими радиаторами. В результате выравниваются температуры элементов, работающих в ключевых режимах, являющихся источниками неравномерного нагрева, как в пространстве, так и во времени. Охлаждению же всей конструкции способствует общий дизайн, предусматривающий использование воздушных потоков, порождаемых вентиляторами процессора и кулера.
Оценивая эффективность данного решения, необходимо отметить, что еще одним фактором, способствующим уменьшению тепловой и электрической нагрузок на транзисторы VRM, является реализация большого количества каналов (фаз) питания. Например, в архитектуре указанной платы их двенадцать. Столь большое количество каналов существенно упрощает конструкцию VRM, улучшает развязку по линиям питания, уменьшает электрические помехи и увеличивает устойчивость работы компьютерных подсистем. Кроме того, описанная конструкция с пассивными кулерами, аналог которой активно используется, кстати, в бесшумных моделях видеоадаптеров этого же производителя, уменьшает акустический шум и от материнской платы.
Конструкция регулятора напряжения позволяет подавать на него 5 или 12 В (на выходе – напряжение питания процессора). В системе в основном используется напряжение 5 В, но многие компоненты в настоящее время переходят на 12 В, что связано с их энергопотреблением. Кроме того, напряжение 12 В используется, как правило, приводным электродвигателем, а все другие устройства потребляют напряжение 5 В. Величина напряжения, потребляемого VRM (5 или 12 В), зависит от параметров используемой системной платы или конструкции регулятора. Современные интегральные схемы регуляторов напряжения предназначены для работы при входном напряжении от 4 до 36 В, поэтому их конфигурация всецело зависит от разработчика системной платы.
Как правило, в системных платах, предназначенных для процессоров Pentium III и Athlon/Duron, использовались 5-вольтные регуляторы напряжения. В последние годы возникла тенденция к переходу на регуляторы, потребляющие напряжение 12 В. Это связано с тем, что использование более высокого напряжения позволяет значительно уменьшить текущую нагрузку. Например, если использовать тот же 65-ваттный процессор AMD Athlon с рабочей частотой 1 ГГц, можно получить несколько уровней нагрузки при различных величинах потребляемого напряжения
При использовании напряжения 12 В сила потребляемого тока достигает только 5,4 А или, с учетом 75% эффективности регулятора напряжения, 7,2 А. Таким образом, модификация схемы VRM системной платы, позволяющая использовать напряжение 12 В, представляется достаточно простой. К сожалению, стандартный блок питания ATX 2.03 содержит в основном силовом разъеме только один вывод +12 В. Дополнительный разъем вообще не содержит выводов +12 В, поэтому толку от него немного. Подача тока силой 8 А и более на системную плату, осуществляемая при напряжении +12 В через стандартный провод, может привести к повреждению разъема.
Для повышения энергообеспечения системных плат в Intel была создана новая спецификация блоков питания ATX12V. Результатом этого стал новый силовой разъем, предназначенный для подачи дополнительного напряжения +12 В на системную плату.
В плате ASUS P5B-E Plus, основанной на чипсете Intel P965 Express, VRM используется 4-канальный, а значит, более приспособленный к надежной поддержке мощных (или сильно разогнанных) процессоров. Дизайном предусмотрено охлаждение половины из ключевых транзисторов, но на данной модели радиатор не установлен. Разъем подачи питания на VRM сделан 8-контактным, чтобы уменьшить вдвое ток, проходящий по линиям +12 В. Впрочем, если у вашего блока питания нет такого разъема, можно подключить плату и через 4-контактный разъем.
Питание процессора и чипсета осуществляется одним VRM, питание модулей памяти и видеоадаптера – чаще всего другими. Это обеспечивает необходимые уровни напряжений и токов, отсутствие просадок по питанию, а также снижает взаимное влияние, передаваемое по силовым шинам.
Схемотехника стабилизаторов питания
Практически все современные стабилизаторы стоятся на базе того или иного интегрированного ШИМ-контроллера (PWM) — довольно сложной микросхемы с кучей выводов по краям. Одна группа выводов «заведует» выходным напряжением, которое выбирается комбинацией логических «1» и «0», подаваемых на эти ноги. В зависимости от конструктивной реализации эти выводы могут либо сразу идти на перемычки или быть мультиплексированы еще с чем-то другим.
Пару слов о ключевых элементах. Стабилизатор может быть собран либо на двух n-канальных МОП-транзисторах, в этом случае сток (drain) одного транзистора соединен в точке выхода (Vout) с истоком (source) другого. Оставшийся исток идет на массу, а сток — на стабилизируемое напряжение. Это облегчает поиск делителей на неизвестных микросхемах. Находим два мощных транзистора, смотрим — где они соединяются (там еще дроссель будет) и ищем резистор, ведущий к той же точке. Если с другим концом резистора соединен резистор, идущий на массу — делитель найден!
Большинство схем построено именно по такому принципу, однако вместо второго транзистора может использоваться и диод. Внешне он похож на транзистор, только на нем (как правило) написано MOSPEC, а два крайних вывода замкнуты накоротко. Такая схема проще в исполнении, содержит меньше деталей, однако за счет падения на прядения на n-p переходе (~0,6 В) снижается КПД и увеличивается рассеиваемая тепловая мощность, то есть, попросту говоря, нагрев.
В одних случаях каждый узел питается своим собственным стабилизатором (и вся плата тогда в стабилизаторах), в других — производители путем хитроумных извращений запитывают несколько узлов от одного стабилизатора. В частности, на ASUS P5AD2/P5GD2 один и тот же стабилизатор питает и северный мост, и память, используя кремниевый диод для зарядки обвязывающего конденсатора до нужного напряжения. Поэтому напряжение на выходе стабилизатора будет отличаться от напряжения на чипсете. Увеличивая напряжение на памяти, мы неизбежно увеличиваем напряжение и чипсете, спалить который гораздо страшнее, да и греется он сильно.
Стабилизатор может собираться и на операционном усилителе, и на преобразователе постоянного тока или даже на микроконтроллере. Усилители/преобразователи обычно имеют прямоугольный корпус и небольшое количество ног (порядка 8), а рядом с ними расположены электролитические конденсаторы, дроссели и мощные ключевые транзисторы, иногда подключаемые к микросхеме напрямую, иногда — через дополнительный крохотный транзистор. Микроконтроллеры — это такие небольшие микросхемы в прямоугольном корпусе с кучей ног (от 16 и больше), рядом с которым торчат конденсаторы/дроссели/транзисторы (впрочем, на дешевых платах дроссели часто выкидывают, а количество конденсаторов сводят к минимуму, оставляя в нераспаянных элементах букву L).
Как выделить стабилизаторы среди прочих микросхем? Проще всего действовать так: выписываем маркировку всех мелких тараканов и лезем в сеть за datasheet'ами, в которых указывается их назначение и, как правило, типовая схема включения, на которой где-то должен быть делитель, подключенный к одному из выводов. Делитель — это два резистора, один из которых всегда подключен к выходу стабилизатора (Vout), а другой — к массе (GROUND или, сокращенно, GND). Выход найти легко, во-первых — вольтметром, во-вторых — чаще всего он расположен в точке соединения двух ключевых транзисторов от которой отходит дроссель (если он есть).
Изменяя сопротивление резисторов делителя, мы пропорционально изменяем и выходное напряжение стабилизатора. Уменьшение сопротивление резистора, подключенного в массе, вызывает увеличение выходного напряжения и наоборот. «Выходной» резистор при уменьшении своего сопротивления уменьшает выходное напряжение.
Современные мощные ключевые транзисторы IGBT, MOSFET имеют довольно высокую емкость затвора (>100 пФ) которая не позволяет «быстро» (десятки кГц) переключать ключевой транзистор. Поэтому для быстрого заряда/разряда емкости затвора применяются спец. схемы или готовые ИМС, называемые «драйверами» которые обеспечивают быстрый перезаряд емкости затвора. В нашем случае, драйвером можут быть как сами микросхемы ШИМ-контроллеров, так и внешние каскады — внешине драйверы (обычно в многофазных преобразователях). Формально любой управляющий (напрмиер, предоконечный) каскад сожет быть драйвером.
Микросхемы памяти в зависимости от своих конструктивных особенностей могут требовать большего или меньшего количества напряжений. Как минимум, необходимо запитать ядро — VDD. Вслед за ним идут входные буфера VDDQ, напряжение питания которых не должно превышать напряжения ядра и обычно равно ему. Термирующее (VTT) и референсные (Vref) напряжения равны половине VDDQ. (Некоторые микросхемы имеют встроенные термирующие цепи и подавать на них VTT не нужно).
Применяемые микросхемы
Рассмотрим ASUS P4800-E на базе чипсета i865PE. Внимательно рассматривая плату, выделяем все микросхемы с не очень большим количеством ног. Возле северного моста мы видим кварц, а рядом с ним — серый прямоугольник ICS CA332435. Это — клокер, то есть тактовый генератор. Процессор, как обычно, окружен кучей конденсаторов, дросселей и других элементов, выдающих близость стабилизатора питания. Остается только найти ШИМ-контроллер, управляющий стабилизатором. Маленькая микросхема с надписью ADP3180 фирмы Analog Devices. Согласно спецификации (http://www.digchip.com/datasheets/download_datasheet.php?id=121932&part-number=ADP3180) это 6-битный программируемый 2- , 3- , 4-фазный контроллер, разработанный специально для питания Pentium-4. Процессор Pentium 4 жрет слишком большой ток и для поддержания напряжения в норме основному контроллеру требуется три вспомогательных стабилизатора ADP3418. Китайцы славятся своим мастерством собирать устройства с минимумом запачастей, но наш ASUS не принадлежит к числу пройдох и все детали присутствуют на плате — такие маленькие квадратные микросхемы, затерявшиеся среди дросселей и ключевых транзисторов.
Комбинация логических уровней на первых четырех ногах основного контроллера задает выходное напряжение (грубо), точная подстройка которого осуществляется резистором, подключенным к 9 выводу (FB). Чем меньше сопротивление — тем ниже напряжение и наоборот. Следовательно, мы должны выпаять резистор с платы и включить в разрыв цепи дополнительный резистор. Тогда мы сможем не только повысить напряжение сверх предельно допустимого, но и плавно его изменять, что очень хорошо!
Материнская плата ASUS P5K-E/WiFi-AP оснащена 8-фазным (!) стабилизатором питания, собранным на дросселях с ферромагнитным сердечником и MOSFET NIKOS P0903BDG (25 В, 9,5 мОм, 50 А) и SSM85T03GH (30 В; 6 мОм; 75 А). Четыре канала стабилизатора питания накрыты радиатором, который по большому счету служит для охлаждения северного моста, от которого тепло передается по тепловой трубке.
Кроме Analog Devices (микросхемы ADP), ШИМ-контроллеры VRM выпускают также Fairchild Semiconductor (FAN), International Rectifier (IR), Intersil (ISL) — очень популярны, Maxim (MAX), ON Semiconductor (NCP), Semtech (SC), STMicroelectronics (L), Analog Integrarion Corp. (AIC, нарисована корона), Richtek (RT) , количество контактов — от 16 до 24 pin.
На данный момент выпускают 33 модели микросхем, поддерживающие спецификацию VRM 10.1 и только 5 микросхем с поддержкой VRM 11.0.:
- ON Semiconductor NCP5381MNR2G - 2/¾ Phase Buck Controller for VR10 and VR11 Pentium IV Processor Applications
- STMicroelectronics L6714 - 4-Phase Controller with Embedded Drivers for Intel VR10, VR11 and AMD 6-Bit CPUs
- Intersil ISL6312CRZ - Four-Phase Buck PWM Controller with Integrated MOSFET Drivers for Intel VR10, VR11, and AMD Applications
- Intersil ISL6312IRZ - Four-Phase Buck PWM Controller with Integrated MOSFET Drivers for Intel VR10, VR11, and AMD Applications
- STMicroelectronics L6713A - 2/3-Phase Controller with Embedded Drivers for Intel VR10, VR11 and AMD 6-Bit CPUs
Как видно, многие, но далеко не все из этих микросхем импульсных регуляторов имеют 4 фазы стабилизации.
Теперь перейдем к памяти. В окрестностях DIMM-слот быстро обнаруживается несколько ключевых транзисторов, электролитических конденсатора и всего одна микросхема с маркировкой LM 358. Такую микросхему производят все кому только не лень: Fairchild Semiconductor, Philips, ST Microelectronics, Texas Instruments, National Semiconductor и другие.
Это типичный операционный усилитель, причем — двойной. Распиновка приведена на здесь, а схема типового включения — тут, из которой все становится ясно и типовая схема включения уже не нужна. Нужный нам резистор подключен к выходу операционного усилителя (ноги 1 и 7). Да не введет нас в заблуждение делитель на отрицательном входе. Он не имеет обратной связи по стабилизируемому напряжению и потому нас не интересует.
Смотрим на плату — 7-я нога зашунтирована через конденсатор и дальше никуда не идет, а вот за 1-й тянется дорожка печатного проводника. Значит, это и есть тот вывод, который нам нужен! Чтобы увеличить напряжение на памяти, необходимо включить в разрыв между 1-й ногой и резистором RF дополнительный резистор. Чем больше его сопротивление — тем выше выходное напряжение. Как вариант, можно подпаять между 2-й и 4-й ногами свой резистор (4-я нога — масса), чем меньше его сопротивление — тем выше напряжение и ничего разрывать не придется.
Для контроля напряжения можно использовать либо встроенную систему мониторинга напряжения (если она есть), либо мультиметр. Мультиметр надежнее и ему больше веры, встроенный мониторинг — удобнее, тем более что контролировать напряжение после вольмода приходится постоянно. На холостых оборотах оно одно, под нагрузкой — другое. Весь вопрос в том, куда его подключать? Один из контактов — на массу, другой — на точку соединения двух ключевых транзисторов или транзистора с диодом. Если найти точку соединения не удалось (ничего смешного здесь нет — на вставленной в компьютер печатной плате разводку разглядеть довольно проблематично), можно подключаться к стоку каждого из транзисторов. У одного из них он идет к входному напряжению, у другого — к уже стабилизированному. Сток обычно расположен посередине и «продублирован» на корпус. Внешне он выглядит как «обрезанный» вывод. Соответственно, в схеме «транзистор плюс диод» сток всегда подключен к входному напряжению и тогда нам нужен исток — крайний правый вывод (если смотреть на транзистор в положении «ноги вниз»). Втыкаем сюда щуп вольтметра, медленно вращаем построечный резистор и смотрим. Если напряжение не меняется, значит мы подключили резистор не туда и все необходимо тщательно перепроверить.
Перейдем к тактовой частоте. Обычно производители оставляют довольно солидный запас, и материнская плата сваливается в глюки задолго до его исчерпания, однако в некоторых случаях наши возможности очень даже ограничены. Некоторые платы не гонятся вообще! Что тогда? Тактовый генератор (он же «клокер») может быть собран на разных микросхемах (обычно это ICS или RTM), которые можно программировать путем перебора комбинацией логических «0» и «1» на специальных выводах. Внешне это прямоугольная ИМС в корпусе SOP с кол-вом пинов от 20 до 56 в районе кварца. Таблицу частот можно найти в datasheet'е на микросхему. В древние времена, когда конфигурирование осуществлялось через перемычки, производителю было очень сложно «заблокировать» верхние частоты, но при настройке через BIOS setup — это легко! Придется пойти на довольно рискованный и радикальный шаг — отрезаем «комбинаторную» группу выводов от печатной платы и напаиваем на них jumper'ы с резисторами, схему соединения которых можно взять из того же datasheet'а. И тогда все будет в наших руках! Естественно, настраивать частоту через BIOS уже не удастся.
А вот другой путь — замена кварца. В большинстве материнских плат стоит кварц, рассчитанный на частоту 14,318 МГц, если его заменить на более быстрый, то все частоты пропорционально подскочат, однако при этом, возможно, начнется полный глюкодром. Вообще говоря, замена кварца — неисследованная область, еще ждущая своих энтузиастов.
Выводы
Собственно, выход из строя ИМС ШИМ-контроллера VRM, выход из строя транзисторов преобразователя или вздутие (и как следствие потеря ёмкости) электролитических конденсаторов («бочек») в цепях питания VRM – это чаще всего встречающийся отказ материнских плат. Проявляется в виде того, что плата не стартует, не подавая признаков жизни или же стартует и выключается.
Применяемые в большинстве системных плат алюминиевые электролитические конденсаторы емкостью 1200 мкФ, 16 В или 1500 мкФ, 6,3 и 10 В обладают рядом недостатков, один из которых это высыхание по истечении времени. Следствием этого является потеря ими емкости, выход компонента из строя, появление аппаратных ошибок в цепях. Риск увеличивается при использовании подобных конденсаторов в тяжелых температурных условиях, например, в корпусе системного блока компьютера температура может доходить до 50-60° С.
Танталовые конденсаторы обладают большей надежностью, чем электролитические (нет эффекта высыхания), они более компактны и имеют меньшее значение параметра ESR, увеличивающее эффективность их применения в цепях фильтрации источников питания.
В последнее время вместо часто вздувающихся электролитических конденсаторов именитые производители плат стали использовать твердотельные конденсаторы. В схемах питания новой платы ASUS M3A79-T DELUXE на чипсете AMD 790FX используются высококачественные детали, в частности, транзисторы с низким сопротивлением в открытом состоянии (RDS(on)) для уменьшения потерь при переключении и снижения тепловыделения, дроссели с ферритовыми сердечниками, и, что очень важно, твердотельные полимерные конденсаторы от ведущих японских производителей (гарантийный срок службы модуля VRM – 5000 часов). Благодаря применению таких компонентов достигается максимальная эффективность энергопотребления, низкое тепловыделение и высокая стабильность работы системы. Это позволяет получить высокие результаты разгона и увеличить срок эксплуатации оборудования.
Полимерные конденсаторы на плате ASUS p5W-DH Deluxe (i975X, Socket-775)
Такие же элементы используются например в материнской плате Gigabyte GA-P35T на чипсете P35.
VRM на обычных элементах имеет MTBF всего около 3000 часов.
По возможности необходимо выбирать те материнские платы, которые используются 4-фазный импульсный регулятор. В цепях фильтра VRM предпочтительно должны стоять твердотельные, а не алюминиевые электролитические конденсаторы, дроссели должны иметь ферритовый сердечник. Кроме того, на грамотно спроектированной плате, конденсаторы фильтра не должны стоять вплотную к кулеру процессора и к дросселям, чтобы не проиходило их перегрева.
В идеальном варианте, необходимо выбирать те платы, которые имеют отдельный независимый регулятор напряжения для CPU, памяи и шины видеокарты. В этом случае, вы сможете отдельно регулировать напряжение на каждом из компонентов, не вызывая роста напряжения на других!
(Посещений: 577, из них сегодня: 21)
Платформа, РемонтMOSFET, VRD, VRM, видеокарт, ключи, конденсаторы, контроллер, материнские платы, напряжение, оперативной памяти, преобразование, стабилизация, схемотехника, транзисторы, фильтр, ШИМ, ядроПонравилась публикация? Почему нет? Оставь коммент ниже или подпишись на feed и получай список новых статей автоматически через feeder.
hww.ru
Плата питания :: Русский сайт о лифтах
Плата питания для лифтов серии укл
Плата питания для лифтов сери УКЛ схема электрическая принципиальная
Принципиальная схема источника питания (см. КАФИ.469135.008 Э3) выполнена по ставшей уже классической схеме.
Функции нерегулируемого выпрямителя в схеме выполняет конструктивно законченное изделие - диодный мостовой блок VZ1. Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения до необходимого уровня осуществляют конденсаторы C2, C3, C5. Элементом схемы, обеспечивающим постоянство выходного напряжения источника и его защиту от токовых перегрузок, является микросхема интегрального стабилизатора напряжения DA1 (ИМС LM317T). Микросхема LM317T представляет собой регулируемый 3-х выводной стабилизатор положительного напряжения, имеющий полную систему защит от перегрузок, включая внутрисхемное ограничение рассеиваемой мощности, защиту от перегрева и токовую защиту выходного транзистора.
Стабилизатор работает с внешним резистивным делителем напряжения R8, R9, R10, выход которого подключен к выводу «регулировка» микросхемы. Это позволяет регулировать выходное напряжение Uвых схемы путем изменения сопротивления резистора R10.
Электрические характеристики и предельные параметры LM317T представлены в таблице 1
Таблица 1 |
|||||||||
Электрические характеристики |
|||||||||
Параметр |
Режим измерения |
Мин. |
Тип. |
Макс |
Ед. изм. |
||||
Нестабильность по входному напряжению (при постоянном токе нагрузки) |
Тj = 25 C; 3B<=(Vin - Vout )<=40B; Iout=0.1A |
- |
0.01 |
0.04 |
%/В |
||||
0 C <=Tj<= 125 C; 3B <=(Vin - Vout) <=40B; Iout=0.1A |
- |
0.02 |
0.07 |
||||||
Нестабильность по току нагрузки |
Vout <5В |
Тj = 25 C 10мА <=Iout <=1.5A, |
- |
5 |
25 |
мВ |
|||
Vout >5В |
- |
0.1 |
0.5 |
% |
|||||
Vout <5В |
0 C<=Tj<=125 C 10мА<=Iout<=1.5A |
- |
20 |
70 |
мВ |
||||
Vout >5В |
- |
0.3 |
1.5 |
% |
|||||
Температурная нестабильность |
0 C<=Tj<=125 C |
- |
0.7 |
1.0 |
% |
||||
Ток по входу «регулировка». |
|
|
50 |
100 |
мкА |
||||
Опорное напряжение |
10мА <= Iout <=1.5A; 3B<= (Vin - Vout ) <=40B; Pt<= 20Вт |
1.20 |
1.25 |
1.30 |
B |
||||
Предельные параметры |
|||||||||
Параметр |
Обозначение |
Величина |
Ед. измерения |
||||||
Максимальное напряжение между входом-выходом |
Vin - Vout |
40 |
В |
||||||
Температура пайки |
Tlead |
230 |
ºC |
||||||
Мощность рассеивания с теплоотводом |
Pd |
20 |
Вт |
||||||
Диапазон рабочих температур |
Tj |
0 дo +125 |
ºC |
||||||
Диапазон температур хранен |
Tstg |
-65 дo +150 |
ºC |
Uвых |
= Uоп•(1 + |
R9+R10 |
), |
R8 |
где Uоп – опорное напряжение микросхемы.
На рис. 1 изображен фрагмент структурной схемы системы управления лифтом, предназначенный для температурной защиты главного электродвигателя.
Здесь, непосредственный контроль за температурой нагрева двигателя осуществляют позисторы (терморезисторы с положительным температурным коэффициентом, встроенные в статорные обмотки электродвигателя).
Позисторы подключены к входным цепям узлов контроля, размещенных на плате питания.
Если сопротивление позистора Rt2 превысит заранее установленную величину, на выходе узла контроля Rt2 должен быть сформирован логический командный сигнал «перегрев 2», который поступает на плату микропроцессорного управления для дальнейшей обработки и принятия решения по аварийному останову кабины лифта.
Если контрольное значение сопротивления превышено позистором Rt1, то на выходе узла контроля Rt1 должен появиться управляющий сигнал «перегрев 1», под действием которого оптронный ключ VUпереключается в состояние «замкнут». Включается электродвигатель вентилятора.
Для того чтобы двигатель, после перегрева, мог гарантированно вернуться к нормальному температурному режиму, необходимо сделать уровни сопротивлений, при которых происходит срабатывание узлов и их возвращение в исходное состояние разными. Иначе говоря, при разработке указанных узлов необходимо предусмотреть температурный гистерезис:
Rt2сраб -Rt2опт = ∆R
Rt1сраб -Rt1опт = ∆R.
Надежная температурная защита двигателя может быть обеспечена в том случае, если узлы контроля будут адекватно реагировать на неисправность датчиков температуры. Наиболее распространенными вариантами подобного рода нештатных ситуаций являются обрыв позистора или его короткое замыкание. Поэтому, при разработке узлов температурного контроля необходимо предусмотреть технические решения, позволяющие формировать команды «перегрев 2» и «перегрев 1» при обрыве и коротком замыкании позисторов Rt2 и Rt1 соответственно.
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА. УЗЕЛ «ПЕРЕГРЕВ 2».
Структурная схема узла «перегрев 2» показана на рис. 2. В ее состав, помимо аналогового компаратора, входят: 1. Источник неизменного тока I. В выходную цепь источника включен позистор Rt2 и параллельно соединенный с ним резистор R1. Напряжение на выходе измерительной цепи:
Резистор R1 является имитатором недопустимо большого сопротивления датчика температуры при обрыве цепи позистора.
2. Детектор нуля. Данный элемент выполняет ту же функцию, что и резистор R1, но только в тех случаях, когда происходит короткое замыкание позистора. Характеристику «вход – выход» детектора представляет следующее выражение3. Сумматор – элемент, осуществляющий алгебраическое суммирование напряжений, действующих на выходах измерительной схемы и детектора нуля.
В режиме измерения температуры: При обрыве цепи позистора или ее коротком замыкании:4. Ключевая схема – схема, работающая в режиме большого сигнала и обеспечивающая требуемые значения выходного напряжения и тока узла.
труктурная схема узла «перегрев 1» показана на рис. 3. Единственное ее отличие от структурной схемы узла «перегрев 2» - иная структура выходного формирователя. Поскольку выходной сигнал узла «перегрев 1» должен быть токовым, в схеме предусмотрен источник неизменного тока Iвых, который подключается к выходу узла через электронный ключ. Состояние (включен/выключен) ключа зависит от уровня сигнала на выходе компаратора. При перегреве двигателя на выходе компаратора формируется сигнал «лог.1». Электронный ключ переключается в состояние «замкнут» и ток Iвых поступает в нагрузку. В остальном, структура узла «перегрев 1» ничем не отличается от структуры узла «перегрев 2».
Базовым элементом схемы, контролирующей вторую ступень нагрева главного электродвигателя, является компаратор напряжения DD2. К выходу компаратора подключена схема электронного ключа, выполненная на транзисторах VT3…VT6 и служащая для получения требуемых величин выходного напряжения и тока схемы.
Внешний резистивный датчик температуры Rт2 совместно с резисторами R17, R18 и R19 образуют делитель напряжения, выходы которого подключены к входам «запуск» (Sn), «срабатывание» (Rn) и «сброс» (R) компаратора DD2. Резисторы делителя выбраны таким образом, что если сопротивление датчика Rт2 достигает контрольного значения (Rт2=2100 Ом), то напряжение на входе «Rn» DD2 становится равным 2/3 напряжения питания микросхемы. Происходит срабатывание компаратора и на выходе узла появляется напряжение высокого уровня, свидетельствующее о перегреве двигателя. Индикатором перегрева второй ступени является светодиод VD12 («Перегрев 2»).
При снижении температуры двигателя уменьшается сопротивление датчика Rт2 и, следовательно, падает напряжение на входе «Sn» DD2. Если это напряжение становится меньше чем 1/3 напряжения питания микросхемы, происходит отпускание компаратора и на выходе узла формируется напряжение низкого уровня, указывающее на отсутствие перегрева.
При обрыве цепи Rт2 его функцию выполняет резистор R17. Поскольку сопротивление резистора R17 значительно превышает контрольное значение Rт2, на выходе узла появляется напряжение высокого уровня.
Короткое замыкание датчика Rт2 приводит к появлению на приоритетном входе «R» DD2 напряжения равного нулю. В этом случае, независимо от значений напряжения на остальных входах компаратора, на выходе узла появляется напряжение высокого уровня.
Схема, контролирующая сопротивление датчика температуры Rт1 (датчик первой ступени нагрева) главного двигателя построена на базе компаратора напряжения DD5. К выходу компаратора подключена схема электронного ключа, выполненная на транзисторах VT9 и VT10. Ключ дает возможность, при срабатывании компаратора, подключить к выходной цепи узла источник неизменного тока, собранный на микросхеме DA4. В остальном, работа схемы не отличается от работы узла, контролирующего сопротивление позистора Rт2.
ПЛАТА ПИТАНИЯ. УЗЕЛ «ДТ».
К числу контрольных функций, реализуемых микропроцессорным устройством управления лифтами, относится контроль работоспособности электромагнитных пускателей главного электродвигателя (прежде всего – в УКЛ для лифтов с нерегулируемым приводом).
Основное назначение пускателей - непосредственное управление главным электродвигателем, суть которого сводится к операциям «коммутация», «реверс» и «дискретное изменение скорости».
Наиболее распространены следующие дефекты пускателей:
1. пускатель не выключается при обесточивании его катушки (залипание силовых контактов).
2. пускатель не включается при подключении его катушки к источнику управляющего напряжения (заклинивание, недопустимо низкое напряжение управления).
В микропроцессорном устройстве управления, защиту от заклинивания пускателей осуществляет схема, показанная на рис. 1.
Работает схема следующим образом.
Переменный ток, текущий в цепи управления пускателей главного привода КМ1…КМ4 измеряется и контролируется схемой «узел датчика переменного тока».
При включении пускателей (одновременно включаются два пускателя из четырех), ток в контролируемой цепи резко возрастает. Этот факт фиксирует узел датчика тока. На выходе узла появляются импульсы, следующие с частотой 50 Гц. Далее производится подсчет этих импульсов, то есть, по существу, определяется время, включения пускателей. Если измеренное время включения превышает допустимое значение, то цепь управления пускателей отключается от источника ~ 110В. На индикатор выводится соответствующий код ошибки.
Таким образом, узел датчика тока, функционирующий в составе схемы защиты пускателей должен (рис. 2):
сформировать сигнал «лог. 1», если амплитуда переменного тока, текущего в цепи управления пускателей главного привода не превышает установленный уровень;
сформировать стабильный по длительности отрицательный импульс, если амплитуда переменного тока, текущего в цепи управления пускателей главного привода превысит установленный уровень.
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА.
Структурная схема узла «ДТ» показана на рис. 3, а диаграммы, поясняющие ее работу – на рис.
Работает схема следующим образом.
Контролируемый переменный ток преобразуется, однополупериодным выпрямителем в полуволны тока положительной полярности, которые поступают на вход преобразователя ток – напряжение. Положительные полуволны напряжения U1, действующие на выходе преобразователя, подаются на вход сравнения безгистерезисного компаратора.
Если амплитуда полуволн превышает установленный уровень Uсраб, на выходе компаратора появляются импульсы U2, длительность которых зависит от величины (U1max ― Uсраб), а частота следования равна 50 Гц.
Для того чтобы стабилизировать длительность выходных импульсов, к выходу компаратора подключен формирователь стабильных, по длительности импульсов Uвых (одновибратор).
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА. (СМ. КАФИ.469135.008 Э3). В состав датчика переменного тока входят: § измерительный элемент - резистор R2; § линейный преобразователь сигнала измерительного элемента – каскад с общим коллектором, собранный на транзисторе VT1; § таймер DD1, выполняющий, одновременно, функции компаратора и формирователя выходных импульсов. Резистор R2 включен последовательно в цепь источника переменного напряжения ~110В. Положительные полуволны измеряемого тока iвх, следующие с частотой 50 Гц, преобразуются резистором R2 в полуволны напряжения iвх•R2. Падение напряжения на R2, с помощью эмиттерного повторителя на транзисторе VT1, преобразуется в полуволны напряжения uRn, действующие на входе «Rn» («срабатывание») таймера DD1.
uRn | @ | iвх •R2•(R6+R7) |
R1 |
ПЛАТА ПИТАНИЯ. УЗЕЛ «1ДШ».
Важной задачей, которую в обязательном порядке необходимо решать при создании систем и средств автоматизации лифтов является защита от попыток несанкционированного проникновения в шахту лифта посторонних лиц. В УКЛ для пассажирских лифтов, указанная задача решается с использованием структуры, представленной на рис. 1. Здесь, для формирования результирующей команды «охрана шахты» используется несколько каналов передачи информации от датчиков системы управления лифтом. Одним из таких источников информации является двухполюсная схема, основу которой составляют нормально разомкнутые блокировочные контакты замков дверей шахты SM(I)1, SM(I)2, где I – номер этажа. При закрытых дверях шахты, все блокировочные контакты разомкнуты. Цепь, связывающая источник ~ 110В со входом узла контроля дверей шахты разомкнута. При открытии дверей шахты на каком–либо одном этаже, соответствующие контакты замыкаются. Вход узла контроля дверей шахты оказывается связанным с источником ~ 110В через токоограничивающий резистор Rдш. При одновременном открытии дверей шахты на двух этажах, вход узла контроля дверей шахты оказывается связанным с источником ~ 110В через эквивалентный резистор Rдш ⁄ 2. В соответствии с принятыми правилами формирования команды «охрана шахты», основной функциональной задачей узла контроля дверей шахты является реализация следующего алгоритма:
RдшΣ ® ∞ Uвых = «лог 0» (двери шахты закрыты) RдшΣ = Rдш Uвых = «лог 1» (открыта одна дверь шахты) RдшΣ = Rдш ⁄ 2 Uвых = «лог 0» (открыты две двери шахты) RдшΣ = Rдш ⁄ 3 Uвых = «лог 0» (открыты три двери шахты) и т.д. где Uвых – напряжение, действующее на выходе узла, RдшΣ – эквивалентное сопротивление резисторов Rдш
труктурная схема узла «1ДШ» показана на рис.2. Диаграммы, отражающие работу узла, представлены на рис. 3.
Работа схемы происходит следующим образом.
Если все двери шахты закрыты, то RдшΣ®¥ и напряжение на выходе амплитудного детектора отсутствует. На выходах компараторов 1 и 2 действует сигнал «лог. 0».
При открытии одной двери шахты, сопротивление RдшΣ = Rдш. На выходе измерительной цепи появляется переменное напряжение, которое, благодаря амплитудному детектору преобразуется в постоянное напряжение U1дш. Величина этого напряжения достаточна для переключения компаратора 1, но недостаточна для переключения компаратора 2. (U1дш > Uсраб1, U1дш < Uсраб2). В результате, на выходе компаратора 1 появляется сигнал «лог. 1», а на выходе компаратора 2 продолжает действовать сигнал «лог. 0».
При открытии двух дверей шахты сопротивление RдшΣ становится равным RдшΣ = Rдш /2. Увеличивается напряжение на выходе резистивного делителя и, следовательно, возрастает до уровня U2дш, постоянное выходное напряжение амплитудного детектора. Величина этого напряжения достаточна для переключения компаратора 2 (U2дш> Uсраб2). Таким образом, на выходах компараторов 1 и 2 появляется сигнал «лог. 1».
К выходным цепям компараторов подключено устройство логической обработки сигналов (комбинационная схема), реализующее Булеву функцию вида:
где x1 = Uкомп1, x2 = Uкомп2
Очевидно, Y=1 только при одновременном выполнении двух условий:
x1=1 и x2=0
Иначе говоря, сигнал на выходе комбинационной схемы будет равен «лог. 1» только если открыта одна дверь шахты.
Сигнал с выхода комбинационной схемы, пройдя элемент гальванической развязки поступает на управляющий вход электронного ключа. Если значение этого сигнала равно «лог. 1», то ключ замкнут, и напряжение Еп оказывается приложенным к выходу узла.
Для того чтобы минимизировать отрицательное влияние колебаний сетевого напряжения на работу узла, напряжение Uсраб2 сделано зависимым от величины напряжения сети.
В состав схемы фиксирующей факт открытия одной двери шахты входят:
· преобразователь переменного входного тока в постоянное напряжение, выполненный на VD13, C18, R35, R41, R42;
· компараторы напряжения DD3, DD4;
· оптоэлектронное реле постоянного тока VU1;
· стабилизированный источник питания, включающий выпрямитель VD1, фильтр C1, интегральный стабилизатор напряжения DA2 и схему на транзисторе VT2, препятствующую появлению на входных зажимах DA2 недопустимо больших напряжений.
Если все двери шахты закрыты, напряжение на входах компараторов DD3 и DD4 равно нулю и на их выходах действуют напряжения высокого уровня. Разность потенциалов, приложенных к входной цепи оптореле VU1, равна нулю и на выходе схемы действует напряжение низкого уровня. На плате горит светодиод VD19.
При открытии одной двери шахты на входах компараторов DD3 и DD4 появляется напряжение Uдш1, которое достаточно для переключения компаратора DD3, но недостаточно для переключения компаратора DD4. В результате, под действием возникшей разности потенциалов, во входной цепи оптореле VU1 течет ток, ключ оптореле замыкается и на выходе схемы появляется напряжение высокого уровня. На плате загорается светодиод VD21.
При открытии двух дверей шахты на входах компараторов DD3 и DD4 появляется напряжение Uдш2=2Uдш1, достаточное для переключения компаратора DD4. В результате, разность потенциалов на входных зажимах оптореле VU1 вновь равна нулю и на выходе схемы действует напряжение низкого уровня. На плате загорается светодиод VD20.
ИМС МНОГОЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ КР1006ВИ1
Среди универсальных ИМС, в качестве базового элемента для построения функциональных узлов платы питания выбрана ИС типа КР10006ВИ1.
Микросхема КР10006ВИ1 предназначена для применения в стабильных датчиках времени, генераторах импульсов, широтно-импульсных и фазовых модуляторах, преобразователях напряжения, ключевых схемах. Минимальная длительность импульса, генерируемого таймером, составляет 20 мкс, максимальная - определяется параметрами внешних времязадающих элементов.
В состав таймера входят:
§ два прецизионных компаратора DA1 (высокого) и DA2 (низкого) уровней;
§ асинхронный RS-триггер DD1;
§ мощный выходной каскад на транзисторах VT1 и VT2;
§ разрядный транзистор VT3;
§ прецизионный делитель напряжения R1-R2-R3, сопротивления которого равны между собой.
Таймер содержит два основных входа: Sn - «запуск» и Rn - «срабатывание». На этих входах происходит сравнение внешних напряжений с эталонными значениями, составляющими для указанных входов соответственно 1/3Uпит и 2/3Uпит.
Если на входе «Rn» действует напряжение меньше 2/3Uпит, то уменьшение напряжения на входе «Sn» до значения, меньшего 1/3Uпит, приведет к установке таймера в состояние, когда на выходе «⊲» имеется напряжение высокого уровня. При этом последующее повышение напряжения на входе «Sn» до значения 1/3Uпит и выше не изменит состояния таймера.
Если повысить напряжение на входе «Rn» до значения больше 2/3 Uпит, то изменит свое состояние триггер DD1 и на выходе таймера установится напряжение низкого уровня. Это напряжение будет сохраняться при любых последующих изменениях напряжения на входе «Rn».
Данный режим работы таймера обычно используют при построении реле времени и ждущих мультивибраторов.
Если напряжение на запускающем входе «Sn» не превышает 1/3Uпит, то повышение напряжения на входе «Rn» выше 2/ЗUпит приведет к появлению низкого напряжения на выходе таймера, а понижение напряжения на этом входе ниже 2/ЗUпит установит высокое напряжение на выходе. Таким образом, в данном случае таймер работает, как обычный компаратор и может быть использован в устройствах регулирования температуры, автоматического включения освещения и др.
Если на входе «Rn» напряжение превышает 2/3Uпит, то на выходе таймера будет низкое напряжение независимо от значения напряжения на входе «Sn».
В заключение следует отметить, что напряжение питания таймера может находиться в пределах (5÷15) В. Максимальный выходной ток таймера равен 100 мА. Это позволяет использовать в качестве нагрузки электромагнитное реле.
Вход «контроль» служит для контроля значения образцового напряжения, а также для возможного изменения его значения путем подключения внешних резисторов. Для уменьшения возможного действия помех этот вход обычно соединяют с общим проводом через конденсатор емкостью (0,01÷0,1) мкФ. Вход R «сброс» позволяет устанавливать на выходе низкое напряжение независимо от сигналов на остальных входах. Для этого на вход «R» следует подать напряжение низкого уровня. Если этот вход не используется, его следует соединить с выводом Uпит.
pro-lift.ru
Плата лабораторного блока питания, моя конструкция и дополнения. Мультиобзор.
— Плата-конструктор лабораторного источника питания с AliExpress. Набор реально стал стоить копейки — чуть больше 5$. Долетел до Минска за 29 дней, трек отслеживался. Собранная мной плата на фото выше. Заменил лишь комплектный кондер на 10 000мкф и диоды выпрямителя, диодами Шоттки SR560 на ток 5A. Менять операционные усилители, пока не стал...;
— Готовая плата контроллера вентилятора с индикатором температуры и выносным термодатчиком также с AliExpress. Термоконтроллер, стоимостью 1,65$, доехал до Минска за 22дня, трек отлеживался. Отличное устройство, надо отметить. Может работать в одном из двух режимов — на охлаждение или на нагрев. Т.е., в зависимости от выбранного режима, термоконтроллер управляет или нагревателем (включает, если температура опускается ниже заданной), или вентилятором (включает, если температура превышает заданную). Для отключения вентилятора или нагревателя задается значение гистеризиса. Управляется контроллер при помощи 3х кнопок, значения выводятся на 3х-символьный индикатор. На странице продавца имеется подробная инструкция
Инструкция
;— Готовый индикатор напряжения и тока с AliExpress. Цена 3,94$. Ехал заказ 5 недель, трек не отслеживался. Надо отметить, что индикатор оказался вполне годным, позже протестируем;
— Самодельный блок переключения обмоток трансформатора (схема найдена на просторах инета). Это, пожалуй, самое важное дополнение для линейного регулируемого блока питания. Дело в том, что КПД таких источников — весьма не высокий, особенно при низких выходных напряжениях. Так, например, при выходном напряжении 5В и токе, скажем, в 3А, на выходном транзисторе должно рассеяться около 75Вт. И в этом режиме, при питании БП от 24 вольт переменного тока (2 обмотки по 12 вольт), вентилятор охлаждения, управляемый термоконтроллером, почти никогда не выключается. А при входном напряжении в ~12В, наоборот, включается очень редко и на короткое время. Таким образом, данное дополнение, позволяет значительно улучшить режимы работы блока питания, особенно, если учесть, что я, в основном использую напряжения до 12В. Единственное, что выбранное мной решение не самое лучшее, потому, что, при уменьшении напряжения, в момент переключения обмоток с двух на одну (с 24в на 12в), возникает короткий провал в выходном напряжении. Симисторная же схема лишена такого недостатка. А для себя я решил, что мне этот нюанс не принципиален.Собрано устройство на макетной плате, тут же размещен выпрямитель и стабилизатор напряжения на 12В, от которого питаются реле, термоконтроллер и вентилятор. Для этого стабилизатора на трансформаторе была намотана дополнительная маломощная обмотка;
— А это полностью самодельный блок электронного подключения нагрузки, о нем по подробнее: Итак, небольшое ТЗ.
— После включения блока питания нагрузка должна быть отключена в независимости от последнего состояния. — О выключенной нагрузке должен сообщать мигающий красный светодиод. — О включенной нагрузке должен сообщать постоянно горящий зеленый светодиод. — Подключение нагрузки происходит при помощи реле. — Аппаратное подавление дребезга контактов.
Схема исправлена, спасибо пользователям IIIap, varicap и alexky, ее заметившим (неправильная полярность защитного диода). Схема построена на дешевом микроконтроллере Atmel ATtiny2313 и триггере Шмитта 74HC14. Запитана схема от 12 вольт, необходимых для работы реле. Для питания микросхем использован линейный преобразователь 7805.
После включения мигает красный светодиод VD2. Триггер шмитта 74HC11 позволяет окончательно и бесповоротно избавиться от дребезга контактов. При нажатии кнопки, светодиод VD2 гаснет, а VD1 (зеленый) загорается, одновременно с ним открывается транзистор VT1 и включается реле K1. При следующем нажатии нагрузка и зеленый светодиод VD1 отключаются, красный светодиод VD2 начинает мигать. Диод VD1 защищает транзистор от всплесков напряжения на катушке реле. Собрана схема на макетной плате. Если не ставить на входе триггер Шмитта (и бороться с дребезгом программными средствами), то необходим подтягивающий резистор 10К на 7 выводе микроконтроллера. В планах добавить еще один канал управления на вход микроконтроллера int0. Управляться будет USB выход.
Управляющая программа написана в среде Bascom.
В основном цикле мигает красный светодиод, при условии, что на выходе PB2 низкий уровень, т.е. нагрузка отключена, а зеленый светодиод не горит. По прерыванию Int1 вызывается подпрограмма Swbutton. Оператор Toggle переключает состояния выхода PB2 (если был 1 то станет 0 и наоборот). После переключения выхода программа возвращается в основной цикл, до следующего прерывания;
Под спойлером исходник
$regfile = «attiny2313.dat» $crystal = 4000000Config Portb.1 = Output Config Portb.2 = Output Config Pind.3 = INPUT Config Int1 = Falling
Dim Wtime As Byte
On Int1 Swbutton
Cls
Wtime = 255
Enable Interrupts Enable Int1
Do if pinb.2 = 0 Then Set Portb.1 Waitms Wtime Reset Portb.1 Waitms Wtime Else ‘Pinb.4 = 0 End If Loop End
Swbutton: Toggle Portb.2
Return
End
— Реле.Слева реле в синем корпусе, используется для включения/отключения нагрузки, а реле в прозрачном корпусе, первой группой контактов переключает обмотки трансформатора, а вторая группа включает светодиод индицирующий подключение второй обмотки;
— И наконец, готовый корпус от старого ленточного стримера. DDS картриджи на 2Gb уже очень давно не актуальны, поэтому девайс был бесжалостно разобран на запчасти. А корпус с родным вентилятором прекрасно подошёл для моего блока питания;
Вот такая передняя панель. Временная, т.к. буду переделывать и компоновку и материал вставки менять надо (был белый вспененный пластик — смотрится коряво, а будет заглушка от компьютерного корпуса, которая попадает в цвет всего устройства). Но это чуть позже, когда дойдут из китая многооборотные резисторы. Так же добавится USB разъем. Красный регулятор — напряжение, синий — ток (цвета ручек выбраны в соответствии с цветами свечения сегментов индикатора). Прямоугольный зеленый светодиод под индикатором начинает светиться при подключении второй обмотки трансформатора. Над синим регулятором светодиод индикации стабилизации по току (красного цвета). Ну и в районе выходных клемм красная кнопка подключения нагрузки и двухцветный светодиод (красно-зеленый). Все выполнено на разъемах — лицевая панель полностью съемная. Выход блока питания к лицевой панели подключается, посредством разъёма типа Deans, который используется для аккумуляторов дистанционно управляемых моделей;
Все компоненты соединены между собой в соответствии со следующей схемой (справлена, спасибо пользователю MisHel64):Немного сборки:Блоки переключателя обмоток и отключения нагрузки собраны в сандвич и установлены вблизи передней панели. Рядом установлены реле отключения нагрузки и плата термоконтроллера вентилятора.
С внутренней стороны, к корпусному вентилятору прикручен радиатор (от какого-то старого процессора). К радиатору на термопасту прикручен транзистор и датчик термоконтроллера. Все установлено в корпус с задней стороны.
Основная плата установлена на высоких стойках вниз деталями. Такое расположение, хоть и не самое теплоэффективное, но по другому плату и трансформатор в этом корпусе не разместить.
Обмотки трансформатора я решил подключить при помощи клемм Wago, получилось очень удобно. В проводах небольшой сумбур, хотя они укладывались и стягивались стяжками. Может потом переделаю…И последний компонент — стабилизатор на 5В, выполненный навесным монтажом на радиаторе. И пара заключительных фото, вид сзади и собранный БП. Сзади расположены разъем питания, выключатель питания, предохранитель и выключатель (синего цвета) дополнительной линии 5В.
Теперь перейдем к тестированию. Сразу оговорюсь, что тестировать будем не столько саму плату БП, сколько всю конструкцию в сборе. Начнем с индикатора. Под спойлером находятся наглядные фото тестирования. Показания сравнивались с эталонным профессиональным цифровым мультиметром Актаком АМ-1095.
Тестирование показаний вольметра
Амперметр тестировался при помощи нагрузочного резистора 10Ом 50Вт.Если вспомним закон Ома, то легко прикинем, с этим резистором показания тока должны быть в 10 раз меньше показаний вольтметра, в чем сейчас и убедимся. Сравнивать показания будем по прежнему с Актакомом.Тестирование показаний амперметра
После проведенных измерений я даже зауважал этот индикатор и мне захотелось его назвать «прибором» )).А вот от платы блока питания больше 26В при 10 Омной нагрузке, а токе, соответственно, в 2.6А, получить не удалось, хотя на холостом ходу блок питания выдает 31В.
Тестируем стабилизацию тока (мультиметр, в режиме измерения тока, напрямую подключен к выходным клеммам):
Фотки
Видим, что регулировка тока возможна до 3.6А. Я все-таки решил выяснить какая просадка выходного напряжения будет при почти максимальном токе. У меня нашлись два резистора по 3,3Ом 50Вт, соединил их последовательно и подключил к выходным клеммам — результат на фото:Еще тесты:
Сравним напряжение на выходе выпрямителя с выходным. (На мультиметре напряжение на выходе диодного моста) Слева без нагрузки, справа с нагрузкой: Тоже самое, но меряем переменку на выходе транса: Небольшие выводы: -напряжение на выходе транса просаживается под нагрузкой на 1,6в, хотя трансформатор 150Вт, а на выходе около 80Вт. -напряжение на выходе диодного моста просаживается под той же нагрузкой, уже на 6В. -выходное же напряжение просаживается на 8,5В при той же нагрузке около 80Вт. Надо, конечно с этим что-то делать… хотя мне этого рабочего диапазона для работы вполне хватит. Ну, вот осталось только измерить пульсации, хотя для линейных блоков питания это наверное излишне и надо скорее, что бы подчеркнуть их беспроблемность в этом плане, хотя…Меряем пульсации
Сразу оговорюсь, т.к. блок линейный, на показания частотомера обращать внимания не стоит — он меряет абы что… Меряем: эффективное значение (минимальные показания на скриншотах), максимум пиковый (средние показания) и диапазон (максимальные значения). 10В, 1А: 10В, 2,1A: 12В, 3,5А: 24В, 3,5А: все красиво, но есть нюанс: когда блок близок к моменту, когда начинает проседать напряжение, т.е. близок к своему пределу, то откуда-то возникают дикие помехи. Вот на фото ниже работает только 1 обмотка транса, т.е. на вход блока питания подается около 12В переменки, и нагрузка в 3А уже явилась предельной и поперли помехи. А если бы на вход подавалось большее напряжение, то блок работал бы в штатном режиме. Вот надо такой нюанс учитывать. 10В, 3А:Подтверждение покупок
В этом обзоре я рассмотрел сразу 3 приобретенных мной товара, а также еще пару полезных самодельных дополнений. Устройство получилось годное, но с некоторыми нюансами. Как минимум я попробую заменить выходной транзистор, т.к. проскакивала информация, что у китайцев они поддельные. Вот и подошел к концу мой первый обзор. Высказывайте свои мнения. Спасибо за внимание!mysku.ru
Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкой
Для начала что такое электронная нагрузка — Программируемая электронная нагрузка предназначена для работы в качестве нагрузки при испытании, настройке и регулировке блоков питания, усилителей и других радиотехнических устройств
Так получилось, что пока я занимался этим устройством, плата пропала из продажи на Али, потому ссылка на снапшот страницы заказа. Но чтобы не расстраивать читателей я нашел место, где она есть в продаже. Еще она есть на ebay но там цена совсем не радует. Ищется данная плата в инете по ключевым словам M8 V6 electronic load. Причем замечу, что именно V6, так как V7 это совсем другое устройство от того же автора. Так же будут дополнительные материалы, благодаря которым можно даже попробовать собрать ее самому. Когда искал ссылку на товар, то случайно наткнулся даже на микрообзор этой платы.
Плата была упакована нормально, но так как там где я ее покупал ее уже нет, то фото упаковки приводить не буду. Внешне плата выглядит как единое целое с индикатором. К плате уже подключен энкодер, мощный транзистор и провода питания и входа. Получается, что это уже готовое решение «из коробки», надо только добавить блок питания и установить транзистор на радиатор.
Краткие характеристики платы: Максимальное входное напряжение — 50 Вольт Максимальный ток нагрузки — 5 Ампер (после доработки 15 Ампер) Дискретность установки тока — 1 мА Дискретность установки напряжения отключения — 10 мВ Напряжение питания — 12-16 Вольт (ограничено входным конденсатором) Ток потребления с индикатором — около 100мА Возможность управления вентилятором, но очень примитивная. Измерение емкости аккумуляторов Измерение сопротивления низкоомных резисторов. Схема подключения силовой цепи — трехпроводная (вполне возможна доработка до четырехпроводной). Звуковой сигнал при понижении входного напряжения ниже установленного уровня.
Более подробно распишу уже по тексту обзора. В комплекте с платой уже были: Полевой транзистор PSMN020-150W, удивил даже подбор цвета термоусадки в цвет проводов. Энкодер на 20 положений со встроенной кнопкой. Ручка также была в комплекте.
Ну а дальше фото платы. Некоторые фото будут доступны в файлах для скачивания в полном разрешении. Если необходимы другие фото, пишите, предоставлю. Плата размерами как стандартный индикатор 2004 98.0 x 60.0мм. Это далеко не последний вариант этой платы, так как существует вариант с уже разведенным дополнительным усилителем сигнала с шунта. Фото есть в доп материалах.
Схема устройства примерно такая. Примерно потому, что версий устройства очень много, но именно эта схема максимально соответствует реальности, вплоть до позиционных обозначений элементов (во вложении есть файл — список компонентов).
На плате указан разработчик схемы и трассировки, а так же его страничка на ТаоБао.
На плате использован один из самых популярных микроконтролеров — Atmega8. Флюс около микроконтроллера не смыт, хотя вся плата чистая. Также на плате разведены выводы под подключение программатора (которые мне пригодились), а так же выводы для подключения к компьютеру. Вообще плата довольно продумана, присутствует много разведенных контактов для подключения разных дополнительных узлов. Кварц 8 МГц.
Схема процессорного узла + интерфейса к компу + подключения индикатора и остальной обвязки.
Возможность подключения к компьютеру очень порадовала, также удивило обилие разных пунктов меню программы, но очень расстроило то, что программа полностью на китайском и даже английской версии не существует, вообще :(((( Кроме того пункты меню отображаются даже не иероглифами, а знаками вопроса.
А вот так должна выглядеть программа в рабочем режиме.
Узел управления полевым транзистором, усиления сигнала с датчика тока, интегрирующая цепь задания тока. Управление полевым транзистором реализовано по схеме — Выход ШИМ Атмеги — интегрирующая цепь с делителем 1/20, сравнивающий усилитель (сравнивает напряжение регулировки с напряжением с шунта). Вот отсюда и пошло 250мВ на управление силовым модулем из моего обзора.
Дальше с шунта снимается напряжение, которое усиливается в 10 или 100 раз (переключение от Атмеги) вторым усилителем (ОУ сдвоенный) и поступает на вход АЦП Атмеги.
Схема узла усилителя датчика тока и управления полевиком.
Узел измерения сопротивления, выполненный, кстати, по трехпроводной схеме. Особо не вникал, так как пока расширять функционал устройства в этом направлении не думал, но работает, проверял. Насколько я понимаю, он вполне может измерять и ESR конденсаторов.
Схема узла Rc, если кому интересно :)
Плата рассчитана под несколько вариантов индикаторов, как говорится мелочь, а приятно, автору зачет. Присутствует регулировка контрастности индикатора.
На обратной стороне элементов куда поменьше, но они в основном габаритные. Кстати в оригинале и кварц должен стоять с этой стороны, тогда плата будет чуть более плоской, так как сторона с мелкими компонентами обращена наружу.
Групповое фото мелких особенностей платы. 1. Резисторы измерительного шунта, по идее даже фирменные, номинал 0.1 Ома, соединены параллельно. 2. Узел термоконтроля вентилятора, схема примитивная, вместо терморезистора что то непонятное, транзистор был битый. Ниже будет схема этого узла, в реальности отсутствует резистор последовательно с терморезистором. После замены транзистора зараотала, но не очень хорошо, будет заменена. Также слева виден разъем питания. 3. Контакты для внешних подключений, вверху вход, ниже три контакта для подключения измерителя сопротивлений. 4. Конденсаторы измерителя сопротивлений, виден неполярный электролит (зеленый), но на плате разведено место под два полярных последовательно.
Схема узла управления вентилятором.
В узле питания используется популярный DC-DC преобразователь KIS3R33, но немного доработанный, выходное напряжение 8.4 Вольта. Так как потребление платы очень маленькое, то в работе он не греется. От этого напряжения питаются операционные усилители, остальная часть питается от 5 Вольт, полученных при помощи стабилизатора 78L05 питающегося от 8.4 Вольта
Схема этого узла, вернее обвязки преобразователя.
До и после DC-DC преобразователя установлены электролитические конденсаторы по 1000мкФ каждый, причем явно БУ, так как на одном даже видны небольшие повреждения.
Индикатор самый обычный, 4 строки, 20 символов, подсветка яркая, даже очень яркая. Думаю что вполне может быть заменен на любой аналогичный. Есть прошивка под индикатор 2 строки по 20 символов, но не думаю что им будет удобно пользоваться.
При включении на индикаторе на несколько секунд отображается наименование устройства, версия прошивки и емейл, по идее автора, но не уверен. Я пробовал туда писать, но в ответ тишина :(
Но на самом деле не все было так гладко, собственно писал я автору потому, что буквально на следующий день после получения платы я вывел ее из строя. Позже я понял почему так произошло, так как из-за недоработки я поймал проблему еще раз, правда выглядела она немного по другому. Причина проблемы в том, что на плате не подтянут к питанию вход Reset процессора, в некоторых ситуациях это может спровоцировать слет прошивки. В общем получил я такую картину —
Как все понимают, я был очень расстроен :((( Проблему надо было как то решать, продавец мне врядли помог бы, да и получение заказа я уже подтвердил. После долгих поисков я вышел на китайский форум, где обитает разработчик этого устройства. Но и тут было не все так просто. Для начала надо было зарегистрироваться, а форум полностью на китайском, мало того, в процессе выяснилось, что для регистрации надо иметь приглашение. Дальнейшие поиски вывели меня на страничку, где можно получить приглашение, напомню, все на китайском. В итоге я прошел регистрацию, а так теперь выглядит мой профиль на этом сайте —
Дальше проблемы не закончились, выяснилось что так как я новичок, то создавать темы не могу, отвечать могу, но не во всех, ссылки вставлять не могу, в личку писать не могу. В общем сплошные ограничения, капец :(((( Усугублялось все это еще тем, что форум работает мееееедленно, такое чувство что я вернулся на модем 14400. Но я все таки смог выложить фото проблемы и объяснить что мне надо, мне без проблем дали прошивку под мой тип индикатора, это радовало :)))) Я знаю что в Китае очень мало людей знает английский, но у меня теплилась надежда, что радиолюбители то должны его знать, хоть и с переводчиком, даташиты то они наверняка читают не только на китайском, мне повезло.
После этого я стал разбираться как бы мне получить с платы 15 Ампер, меня долго не понимали, благо вышел на контакт пользователь 100MHz (в инете много его поделок), который в итоге и объяснил мне что я не так делаю.
Правда писал далеко не всегда на английском.
Вообще удивило нормальное отношение к новичку из другой страны, и довольно благоприятная атмосфера, правда отвечали далеко не сразу. Просто ради интереса выложил описание сборки тестера радиокомпонентов, в ответ получил в личку пару просьб продать им комплекты деталей для сборки, так как покупать по отдельности не очень удобно. Впервые китайцы просили меня продать, а не купить :) А вот разработчик устройства (GANDF) так и не вышел на связь, хотя я потом писал ему в личку и участвовал в его же теме. :(((
Дальше идут режимы устройства, их я спрячу под спойлер.
Режимы работы устройства
После запуска на экран выводится сразу куча разной информации, но не стоит пугаться, она довольно понятна, хотя и не вся сразу. И так по порядку, левый столбец. 1. Заданный ток 2. Измеренный ток 3. Измеренная емкость 4. Измеренное значение сопротивления, насколько я понял, устройство измеряет последовательное сопротивление аккумулятора или источника, но утверждать не буду, так как не смог пока с этим разобраться.Правый столбец. 1. Заданное напряжение отключения 2. Текущее напряжение на входных клеммах 3. Рассчитанная мощность эквивалента нагрузки 4. Измеренное значение сопротивления подключенного отдельному измерителю сопротивления (отдельные клеммы на плате).
Если нажать на энкодер и подержать его нажатым около 2 секунд, то попадаем в меню выбора режима работы, понял я не все, но с большей частью разобрался.
1. Блокировка. Вообще, если устройство не трогать секунд 10, то энкодер блокируется, это сделано для защиты от случайного изменения настроек (ток можно менять в процессе работы). Для разблокировки надо коротко нажать на энкодер, после этого можно регулировать установку тока нагрузки. 2. Включение режима нагрузки, выключается с установленными ранее параметрами тока и напряжения. Последний параметр запоминается. 3. Выключение режима нагрузки. 4. Установка напряжения отключения. После автоотключения звучит звуковой сигнал, отключится или через время или по нажатию на энкодер. Если выбрать 0.00, то отключаться не будет.
1. Установка тока нагрузки 2. Включение режима измерения сопротивления. 3. Выключение режима измерения сопротивления. 4. Обнуление счетчика Ампер-часов.
1. Обнуление результата измерения сопротивления, функция мне непонятна. 2. Обнуление значения тока, эта функция мне понятна еще меньше :) 3/4. Включение/выключение режима теста постоянного тока. Если входное напряжение выше установленного, то устройство плавно поднимает ток от нуля до установленного значения (примерно 30мА в секунду), после достижения установленного тока сигнализирует об этом. Видимо используется для снятия нагрузочных характеристик блоков питания, а результат отображается в виде графика в ПО.
1. Вид индикатора в рабочем режиме устройства. В значении тока отображается 27мА, этот глюк я потом исправил (вернее уменьшил), возник он из-за переделки схемы. Операционный усилитель не выдавал нулевое напряжение на выходе, потому полевой транзистор всегда был немного приоткрыт. Но на самом деле ничего страшного в этом нет, на погрешность измерения это не влияет, просто не сможет выставить ток ниже этого значения.
Дальше я покажу режимы калибровки прибора, вернее заглавные позиции меню, так как они многоуровневые. Активируется запуск режима калибровки почти стандартно, удерживать энкодер нажатым при включении питания. 2. Калибровка напряжения, сначала предлагается выбрать минимальное напряжение калибровки 1-6 Вольт, по умолчанию 4.2 Вольта (видимо напряжение на выходе зарядников для лития принято как образцовое), после этого надо подать это напряжение и поворотом энкодера добиться тех же показаний на экране прибора. После этого переход на второе калибровочное напряжение, тут уже 19 Вольт (видимо как образец бралось напряжение питания с БП ноутбука), напряжение так же можно изменять, процедура калибровки аналогична. 3. Калибровка задания тока. Примерно так же как калибровка напряжения, но уже смотреть надо не на экран устройства, а на экран мультиметра, калибровка происходит по двум точкам, 50мА (так же можно менять на более удобное, я ставил 100мА) и 1 Ампер (я выбирал 3 Ампера). 4. Калибровка измерения сопротивления, не пробовал, но суть аналогична вышеприведенным.
1. Калибровка напряжения батареи, тут я был в ступоре, батареи в устройстве нет. 2. Калибровка нагрузки. Не используется, возвращает в начало, думаю что задумывалось ограничение максимальной мощности нагрузки. 4. Сохранение калибровок. 5. Выход.
А это пара экранов, в которые попадаешь при вращении ручки энкодера в основном режиме работы устройства, я так и не понял их смысл. Работа устройства при этом не прерывается.
Дальше я перейду к применению этой платы. Начну с того, что перечислю все то, что применялось (за исключением корпуса и проводов), с соответствующими ссылками на обзоры. 1. Собственно обозреваемая плата. 2. Силовой модуль — обзор 3. Блок питания — обзор 4. Плата усилителя датчика тока — обзор
Отдельно небольшое отступление по подключению платы усилителя датчика тока.
Датчик тока и четырехпроводное подключение
Так как я выбрал довольно небольшой корпус, то столкнулся с проблемой того, что индикатор у меня нормально не хотел влазить, пришлось его немного укоротить :) Для подключения я использовал цветные проводки из какого то видеокабеля, для питающих проводов индикатора я использовал более тонкие провода, 0.22мм сечением. На всякий случай сфотографировал подключение проводов к энкодеру, вдруг пригодится.
После удлинения проводов к индикатору и энкодеру решил проверить и заодно показать как выглядит вообще работа данного устройства. Нагрузка отключена, на входе 5 Вольт, пороговое напряжение 1 Вольт.
Напряжение 5 Вольт, 10 Вольт, 20 и 25 Вольт. Вольтметр немного занижает показания, надо будет откалибровать. Ток нагрузки во всех случаях 1 Ампер.
Так как особо изобретать тут ничего не надо было, то сразу приступил к сборке. Для начала вырезал необходимые отверстия в передней панели, разместил начинку в корпусе и прикинул как это вообще будет выглядеть.
Внутри даже осталось свободное место. Изначально была мысль не разделять плату управления и индикатор, но так они не хотели влазить, а я не хотел чтобы вентилятор торчал сзади, потому платы пришлось разделить. По хорошему в этот блоке должны были стоять и четыре аккумулятора, чтобы питать электронику если отключили электричество (тестирование аккумуляторов может быть довольно долгим).
Провода от вентиляторов спаял вместе и вывел через дополнительную изоляцию за пределы силового модуля.
Силовой модуль я решил закрепить в корпусе через небольшие текстолитовые прокладки, чтобы они не бегали по корпусу во время монтажа я приклеил их через двухсторонний скотч.
Но вернемся к плате управления. Она так же претерпела некоторые изменения и доработки. Для начала я впаял контакты для подключения программатора и выхода на компьютер, причем контакты для программирования пригодились мне буквально на следующий день.
Плата усилителя стала просто как там всегда и была, правда пришлось немного отогнуть подстроечный резистор. Минусовой контакт платы удачно совпал с одним из земляных отверстий основной платы, а сама плата приклеена на двухсторонний скотч. Плюс питания так же заведен от одного из имеющихся контактов.
Собственно назначение контактов платы усилителя. Сигнал — Вход берется с одного из шунтов на силовом модуле, плюс идет к соединению шунта и вывода полевого транзистора, минус — с общего провода той же платы. Выход идет на другую сторону основной платы.
На основной плате пришлось сделать некоторые доработки для подключения всего этого хозяйства :) 1. У операционного усилителя поднята вторая нога и соединена с первой, в таком режиме усилитель будет работать как повторитель. 2. Конденсатор между первой и второй ногой выпаян, я его припаял на один контакт чтобы не потерять, вдруг придется производить обратную операцию. 3. Желтый провод (выход) с платы усилителя датчика тока подключен к резистору R12 (ниже будет более подробная фотография.
На входе платы присутствует диод для защиты платы от переполюсовки, а так как мне надо было для вентиляторов максимально возможное напряжение, то я поставил перемычку со входа платы на питание схемы управления вентилятором. Дорожка перед этим была перерезана, но это место попало под перемычку, потому его не видно. Хотя по большому счету дорожку можно было и не резать, так как разъем имеет ключ, а в БП провода впаяны. Попутно заменил электролит по входу подключения нагрузки, особого смысла это не имело, просто мне родной не очень понравился. Кроме того снизу платы я впаял параллельно ему керамический конденсатор 100нФ, под него было место.
Ну и общая картина переделок. Переделки не прошли бесследно, в процессе первого запуска выяснилось, что не работает отображение текущего тока, вернее всегда показывается 0.999 А. Проведя расследование я выяснил, что с платы усилителя датчика тока идет напряжение 4.35 Вольта, которое потом усиливается в 10 раз, но так как напряжение питания ОУ усиливающего в 10 (100) раз составляет 8.4 Вольта, то на вход Атмеги пошло куда больше 5 Вольт. Сначала я думал что бракованный операционный усилитель датчика тока, и кроме того я спалил вход АЦП (на входе АЦП появилось напряжение от Атмеги, т.е. исходящее). Но мне повезло. Купив пару новых процессоров и усилителей я сначала заменил усилитель, но результата это не дало. Выяснилось что у меня есть небольшая ошибка в схеме (я ее исправлю в соответствующем обзоре). после исправления ошибки усилитель заработал как надо. По совету товарища я решил сразу не менять Атмегу, а сначала попробовать перепрошить ее, и это помогло. Видимо из-за выброса слетела конфигурация соответствующего входа и он стал выходом. произошло это отчасти из-за подвешенного в воздухе входа Reset, потому после этого я его подтянул к 5 Вольт.
Вообще соединений не так много как кажется, я набросал блок схему для примерного понимания что и куда подсоединяется.
Практически все соединения выполнены, осталась передняя панель, ее лучше подключать в последнюю очередь.
Входные клеммы я подключил при помощи небольшого кусочка фольгированного стеклотекстолита, на него заведены провода от силового модуля и измерительные от блока управления. Индикатор я сначала хотел крепить при помощи винтов, но потом наступил на горло своему перфекционизму и просто приклеил его при помощи термоклея.
Плата управления и блок питания стали так, как будто там всегда и были, закрепил я их при помощи небольших изолированных уголков, мало того, платы даже совпали по высоте :) Как видно на фото, соединений не так много, есть куча свободного пространства для циркуляции воздуха. Кстати, вопрос вентиляции я решил увеличением количества отверстий, попутно насверлив их снизу и сзади. Воздух поступающий сзади охлаждает наружную часть силового модуля и платы установленные на нем.
Провода конечно хорошо было бы как то закрепить, но они вполне неплохо держатся и за счет своей жесткости. еще был вариант установить решетку на этот вентилятор, но когда прикинул ее на месте, то понял, что она скорее будет мешать, особенно в плане коротнуть что нибудь если на нее ляжет плата индикатора (в процессе отладки например), потому оставил так, зато насверлил отверстий снизу :)
Вид со стороны установки плат управления и блока питания. На фото устройство уже включено.
Дополнительные фото
А вот сзади я все таки установил защитную решетку, думаю там она точно не помешает. Кабель питания подключается при помощи стандартного разъема, оставшегося от разобранных компьютерных блоков питания, снизу под ним планируется разъем для связи с компьютером.
Последний этап, сборка. Марка примененного корпуса — Z2A, ссылка на описание Так как ножки от корпуса вместе с шурупами я удачно потерял где то дома, то пришлось подобрать им замену. Шурупы использовал первые подходящие по размеру, а ножки взял на самоклеящейся подложке, лежали в загашнике как раз для таких случаев.
Немного о вариантах самостоятельной сборки
Пока я путешествовал по китайскому форуму, то натыкался на варианты применения от китайских радиолюбителей, попутно я встретил первый, более простой вариант платы.Есть даже трассировка простого варианта (она есть в формате Спринт Лайаут 6 во вложении). Выглядит печатная плата так:
Наиболее подходящий вариант схемы к ней так же есть. Правда отличается нумерация элементов, но зато распиновка процессора приведена именно для DIP корпуса, потому разобраться думаю будет несложно.
Для примера есть трассировка расширенной версии мой платы, но к сожалению только в виде картинки и только одна сторона, правда та, где больше всего дорожек :)
Назначение портов процессора, гуглоперевод с китайского.
Порты
1, роль АЦП1) АЦП0: измерить ток разряда, LM358-B, представляющее собой неинвертирующий усилитель, увеличение = 1 + R16 / R19 = 1 + 19 / 4,7 = 5
2) АЦП1: измерение входного напряжения разряда, используя делитель напряжения R32 R28 и R32, / (R32 + R28) = 5,6 / 105,6 = 0,053, то Максимальное входное напряжение Vt = 2,56 / 0,053 = 48 (округленный 50V)
3) АЦП2: также измерять входной разрядом, это для повышения точности измерения при низком напряжении, использование двух из 100K резисторы R31, R34 1/2 разделительных входное напряжение больше, чем 5.12V, то за пределы диапазона, и подходит для измерения одного литиевая батарея.
4) ADC3: измерение сопротивления переменного тока. Dradeng удерживается «М8 электронный нагрузки и данные тестер сопротивления переменного тока (20100322) изменение .doc» в части измерения сопротивления переменного тока, чтобы сказать: «1 кГц меандр порождается M8, усилитель производит переменный постоянный 10mA 1 кГц Источник выходной поток, после тестирования сопротивления, переменного напряжения сигнала при 250-кратном увеличении, а затем перейти ADC значение обнаруженного быстрой фазы цепи синхронного M8 очень просто :. С2, С3 можно использовать два конденсатора 47uF / 50V Обещание вместо конденсатора. напряжение 50V является измерение внутреннего сопротивления батареи высокого напряжения ».
5) ADC4: Это не используется для измерения напряжения, но диск зуммер, «сделать выходной колокол (100Гц сигнал).»
6) ADC5: измерение напряжения VCC является 3R33 выходного напряжения источника питания на LM358, G версия объяснения был ясен: «рабочее напряжение 8.4V, соответствующее напряжение резистором выборки R33 к 4K7, если рабочее напряжение 12В, соответствующая напряжение резистор выборки R33 является 3K. Другие напряжения и так далее! „
7) ADC6: бесполезно
8) ADC7: бесполезно
Описание: M8 использует внутренний источник опорного напряжения, номинальной стоимости 2.56V, текущая возможное отклонение относительно велика, я измерил напряжение 2.613V.
2, другие описания сигнала
1) PWMA: это не объяснить, регулируя рабочего цикла и сеть RC производит опорного напряжения для управления током разряда, LM358-A, чтобы использовать компаратора напряжения. Это один из принципов и М8 власти постоянной части то же самое.
2) 2.5: 2.5, чтобы объяснить опорного напряжения (номинально 2.56V на самом деле внутренняя опорного напряжения M8) Почему быть применен к инвертирующий терминала LM358-A, G версия была объяснить, много друзей не Посмотрите внимательно: “Потому что LM358 не нулевая, но, чтобы добавить напряжения смещения на LM358 можно отключить MOS трубки.»
3) PRO: это в форуме не нашел официальное объяснение, я понимаю, что для разрядки непосредственное / аварийной остановки, состояние высокого импеданса во время нормальной работы, немедленно / аварийной остановки разрядки низким.
4) РВ2: измерение сопротивления переменного тока использовать, исходный вывод 1 кГц переменного тока.
5) 250 мВ: Это проявляется в G версии схемы, мощности M8 там, никогда не понимал, когда нагрузка измеряется 2.5mV.
6) Другое: такие, как MOSI, MISO, SCK, RST, TXD, RX, TX и как относительно простой, TXD, RX, TX, возможно, придется объяснить, на самом деле, понять TXD подключается непосредственно к словам TXD контактный M8 также бы понять.
Примечания, нагрузка, Хао Ци сердца
Так же я покажу как собирают такое устройство в Китае, но это я уже спрячу под еще один спойлер :)
Варианты от китайских радиолюбителей
Для начала пара ссылок на подробную инструкцию по сборке платы типа той, что у меня, с кучей фоток, но увы на китайском.Вариант с цветным экраном
СсылкаНу и большая тема с несколькими вариантами применения, есть и довольно красивые.
Что же в итоге получилось у меня.
Как вы поняли, заморачивался с мелким корпусом я совсем не зря, цель была не только сделать рабочее устройство, а и сделать его в едином дизайне с блоком питания. Немного пришлось сместить кнопку питания и энкодер, это было вызвано тем, что в местах их расположения находятся стойки крепежа. В блоке питания я их в итоге вырезал, так как заметил эту проблему когда уже было поздно, здесь я решил оставить стойки и сместить органы управления.
Ставить их конечно же можно и друг на дружку :)
Сзади у них так же минимальные отличия, но обозреваемом устройстве еще нет USB порта, но уже есть дополнительные отверстия для вентиляции.
Ну и конечно же немного тестирования полученного результата. Конечно не все так гладко как хотелось изначально, надо еще настраивать, благо возможностей для этого у платы достаточно, но делать я это буду после некоторых доработок. А пока тест нагрузки в работе с блоком питания. Так как блок питания может выдать максимум 5 Ампер, а нагрузка имеет максимальное входное напряжение в 50 Вольт, то и проверял я в режиме 50 Вольт 5 Ампер.
Проверил я и аккумулятором, хотелось попробовать в режиме максимальных токов. Но тут меня ждало небольшое разочарование, впрочем легко исправимое. В режиме 14 Ампер надо корректировать только амперметр.
А вот 15 Ампер я не смог получить. Виной тому видимо чуть завышенное сопротивление измерительных шунтов. Я их составлял из 10 параллельных резисторов по 1.33 Ома каждый, старался подогнать под передел в 250мВ сигнала, видимо придется припаять параллельно еще по одному резистору и тем самым увеличить диапазон вверх на 10%, тогда будет 15 Ампер.
Кстати при работе с аккумулятором заметил что вполне себе работает и измерение внутреннего сопротивления, если я правильно понял назначение левых нижних показаний индикатора, по мере разряда оно немного росло.
Ну вот на это пока вроде и все, ниже как всегда будет ссылка на дополнительные материалы для скачивания, а я пока попробую расписать плюсы и минусы данной платы.
Резюме.Плюсы Плата представляет собой практически законченное решение, надо добавить только блок питания и радиатор. Большие возможности для расширения Возможность подключения к компьютеру Возможность использования как ESR метр (как минимум для измерения низкоомных резисторов) Теперь возможность изготовления подобного устройства самостоятельно. Возможность управления как с энкодера, так и с клавиатуры (по крайней мере в некоторых версиях прошивки). Продуманная конструкция печатной платы.
Минусы Некая недоработанность схемотехники, благо исправить это просто и недорого. ПО только на китайском. Попался неисправный транзистор в схеме управления вентилятором.
Мое мнение. Плата очень интересная, при помощи ее можно собрать конечно не столь необходимое устройство как блок питания, но не менее необходимое в некоторых ситуациях. Очень хочется разобрать протокол обмена, так как ПО для компьютера вещь нужная и полезная. Есть нарекания по поводу некоторых недостатков платы, но даже в таком виде она полностью работоспособна. Очень хотелось увеличить максимальный ток до 30 Ампер (такое было заявлено на странице продавца), но прошивку получить мне не удалось, а так как я не программист, то и программу не смог доработать. Также было интересно пообщаться с китайскими радиолюбителями. И как показала практика, с положительным эффектом.
Конечно это очень простой вариант электронной нагрузки, профессиональные приборы умеют намного больше, правда и цена там совсем другая. Например: стабилизация напряжения CV, стабилизация тока CC, стабилизация сопротивления CR, стабилизация мощности CW, комбинированные режимы: CC+CV, CR+CW. Но как мне кажется, при должном желании и умении вполне можно добавить эти режимы и в это устройство, так как аппаратно оно это может, вопрос в программной части. Вполне допускаю, что ПО для компьютера может расширять функционал в эту сторону.
Надеюсь что обзор был интересным, материалов вообще накопилось очень много, старался выложить только самые необходимые. Если кому то интересна эта тема, то могу помочь с конструированием своих вариантов или доработки готовой платы.
Ближайшие планы по доработке (возможно часть будет опубликована). 1. Добавление разъема для подключения внешнего мощного резистора который возьмет на себя часть рассеиваемой мощности. Включается последовательно с плюсовым выводом силового модуля но до точки контроля напряжения. 2. Переделка схемы управления вентиляторами, попутно будет введена индикация нескольких пороговых значений температуры радиаторов и автоотключение при перегреве (помимо аппаратной защиты) 3. Установка модуля для связи с компьютером. Я еще не решил, будет ли проводное или беспроводное соединение. 4. Попытка перевести ПО на понятный язык, но тут увы мне будет самому нереально :( 5. Возможно все таки выведу контакты для измерения низкоомных резисторов. 6. Перевод схемы на трех или четырехпроводное подключение.
Дополнительные материалы
Как я выше писал, материалов довольно много. Я постарался выбрать наиболее нужные и немного их упорядочить. Итак, что мы имеем. Docs — Разные документы, схема, описание на китайском Firmware — Несколько вариантов прошивки, исходники, софт для компиляции (не уверен что рабочий) Software — Программа для отображения результатов работы на компьютере и управления устройством Images — Разные фотографии, схемы, фотографии моей платы в полном разрешении.Ссылка на яндекс диск
mysku.ru
Плата питания — с русского на английский
См. также в других словарях:
Плата за труд — PAY Деньги, выплачиваемые работнику за выполненную им работу или задание. Оплата труда может производиться в виде еженедельных или ежемесячных выплат (payment by time), а также может зависеть от результатов труда (payment by result) это сдельная… … Словарь-справочник по экономике
Материнская плата — стандарта ATX (модель MSI K7T266 Pro2) … Википедия
Заработная плата — (Wages) Важнейшее средство повышения заинтересованности работников Участие трудящихся в доле вновь созданных материальных и духовных благ Содержание Содержание. > заработная плата – это важнейшее средство повышения заинтересованности… … Энциклопедия инвестора
Процессорная плата — Материнская плата стандарта ATX (модель MSI K7T266 Pro2) Компоненты материнской платы Материнская плата (англ. motherboard, MB, также используется название англ. mainboard главная плата; сленг. мама, мать, материнка) это сложная многослойная… … Википедия
Компьютерный блок питания — … Википедия
Макетная плата — Пустая макетная плата … Википедия
Источник бесперебойного питания — Небольшой свободно стоящий ИБП … Википедия
Устройство бесперебойного питания — Запрос «ИБП» перенаправляется сюда. Cм. также другие значения. Источник бесперебойного питания, (ИБП) (англ. UPS Uninterruptible Power Supply) автоматическое устройство, позволяющее подключенному оборудованию некоторое (как правило… … Википедия
Многослойная печатная плата — Печатная плата со смонтированными на ней электронными компонентами Гибкая печатная плата с установленными деталями объёмного и поверхностного монтажа. Чертеж платы в CAD программе и готовая плата … Википедия
МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА — микрокомпьютера (англ. motherboard), или системная плата, основное устройство, определяющее возможности компьютера. На материнской плате прежде всего размещаются: центральный процессор; оперативная память, сверхоперативное запоминающее устройство … Энциклопедический словарь
Шнуры питания — 25.9 Шнуры питания не должны соприкасаться с острыми выступами или режущими кромками прибора. Соответствие требованию проверяют осмотром. 25.10 Для приборов класса I шнур питания должен иметь желто зеленый проводник, который соединен с зажимом… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
translate.academic.ru
Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкой
Для начала что такое электронная нагрузка —Программируемая электронная нагрузка предназначена для работы в качестве нагрузки при испытании, настройке и регулировке блоков питания, усилителей и других радиотехнических устройств
Так получилось, что пока я занимался этим устройством, плата пропала из продажи на Али, потому ссылка на снапшот страницы заказа. Но чтобы не расстраивать читателей я нашел место, где она есть в продаже. Еще она есть на ebay но там цена совсем не радует.Ищется данная плата в инете по ключевым словам M8 V6 electronic load. Причем замечу, что именно V6, так как V7 это совсем другое устройство от того же автора.Так же будут дополнительные материалы, благодаря которым можно даже попробовать собрать ее самому.Когда искал ссылку на товар, то случайно наткнулся даже на микрообзор этой платы.
Плата была упакована нормально, но так как там где я ее покупал ее уже нет, то фото упаковки приводить не буду.Внешне плата выглядит как единое целое с индикатором. К плате уже подключен энкодер, мощный транзистор и провода питания и входа.Получается, что это уже готовое решение «из коробки», надо только добавить блок питания и установить транзистор на радиатор.
Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкойКраткие характеристики платы:Максимальное входное напряжение — 50 ВольтМаксимальный ток нагрузки — 5 Ампер (после доработки 15 Ампер)Дискретность установки тока — 1 мАДискретность установки напряжения отключения — 10 мВНапряжение питания — 12-16 Вольт (ограничено входным конденсатором)Ток потребления с индикатором — около 100мАВозможность управления вентилятором, но очень примитивная.Измерение емкости аккумуляторовИзмерение сопротивления низкоомных резисторов.Схема подключения силовой цепи — трехпроводная (вполне возможна доработка до четырехпроводной).Звуковой сигнал при понижении входного напряжения ниже установленного уровня.Более подробно распишу уже по тексту обзора.В комплекте с платой уже были:Полевой транзистор PSMN020-150W, удивил даже подбор цвета термоусадки в цвет проводов.Энкодер на 20 положений со встроенной кнопкой. Ручка также была в комплекте.
Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкойНу а дальше фото платы. Некоторые фото будут доступны в файлах для скачивания в полном разрешении. Если необходимы другие фото, пишите, предоставлю.Плата размерами как стандартный индикатор 2004 98.0 x 60.0мм.Это далеко не последний вариант этой платы, так как существует вариант с уже разведенным дополнительным усилителем сигнала с шунта. Фото есть в доп материалах.Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкойСхема устройства примерно такая. Примерно потому, что версий устройства очень много, но именно эта схема максимально соответствует реальности, вплоть до позиционных обозначений элементов (во вложении есть файл — список компонентов).Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкойНа плате указан разработчик схемы и трассировки, а так же его страничка на ТаоБао.Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкойНа плате использован один из самых популярных микроконтролеров — Atmega8.Флюс около микроконтроллера не смыт, хотя вся плата чистая.Также на плате разведены выводы под подключение программатора (которые мне пригодились), а так же выводы для подключения к компьютеру.Вообще плата довольно продумана, присутствует много разведенных контактов для подключения разных дополнительных узлов.Кварц 8 МГц.Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкойСхема процессорного узла + интерфейса к компу + подключения индикатора и остальной обвязки.Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкойВозможность подключения к компьютеру очень порадовала, также удивило обилие разных пунктов меню программы, но очень расстроило то, что программа полностью на китайском и даже английской версии не существует, вообще :((((Кроме того пункты меню отображаются даже не иероглифами, а знаками вопроса.Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкойА вот так должна выглядеть программа в рабочем режиме.Узел управления полевым транзистором, усиления сигнала с датчика тока, интегрирующая цепь задания тока. Управление полевым транзистором реализовано по схеме — Выход ШИМ Атмеги — интегрирующая цепь с делителем 1/20, сравнивающий усилитель (сравнивает напряжение регулировки с напряжением с шунта).Вот отсюда и пошло 250мВ на управление силовым модулем из моего обзора.Дальше с шунта снимается напряжение, которое усиливается в 10 или 100 раз (переключение от Атмеги) вторым усилителем (ОУ сдвоенный) и поступает на вход АЦП Атмеги.
Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкойСхема узла усилителя датчика тока и управления полевиком.Узел измерения сопротивления, выполненный, кстати, по трехпроводной схеме.Особо не вникал, так как пока расширять функционал устройства в этом направлении не думал, но работает, проверял.Насколько я понимаю, он вполне может измерять и ESR конденсаторов.Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкойСхема узла Rc, если кому интересно :)Плата рассчитана под несколько вариантов индикаторов, как говорится мелочь, а приятно, автору зачет. Присутствует регулировка контрастности индикатора.Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкойНа обратной стороне элементов куда поменьше, но они в основном габаритные. Кстати в оригинале и кварц должен стоять с этой стороны, тогда плата будет чуть более плоской, так как сторона с мелкими компонентами обращена наружу.Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкойГрупповое фото мелких особенностей платы.1. Резисторы измерительного шунта, по идее даже фирменные, номинал 0.1 Ома, соединены параллельно.2. Узел термоконтроля вентилятора, схема примитивная, вместо терморезистора что то непонятное, транзистор был битый. Ниже будет схема этого узла, в реальности отсутствует резистор последовательно с терморезистором. После замены транзистора зараотала, но не очень хорошо, будет заменена. Также слева виден разъем питания.3. Контакты для внешних подключений, вверху вход, ниже три контакта для подключения измерителя сопротивлений.4. Конденсаторы измерителя сопротивлений, виден неполярный электролит (зеленый), но на плате разведено место под два полярных последовательно.Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкойСхема узла управления вентилятором.В узле питания используется популярный DC-DC преобразователь KIS3R33, но немного доработанный, выходное напряжение 8.4 Вольта.Так как потребление платы очень маленькое, то в работе он не греется.От этого напряжения питаются операционные усилители, остальная часть питается от 5 Вольт, полученных при помощи стабилизатора 78L05 питающегося от 8.4 ВольтаБлок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкойСхема этого узла, вернее обвязки преобразователя.До и после DC-DC преобразователя установлены электролитические конденсаторы по 1000мкФ каждый, причем явно БУ, так как на одном даже видны небольшие повреждения.Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкойИндикатор самый обычный, 4 строки, 20 символов, подсветка яркая, даже очень яркая.Думаю что вполне может быть заменен на любой аналогичный.Есть прошивка под индикатор 2 строки по 20 символов, но не думаю что им будет удобно пользоваться.Блок питания наизнанку или плата управления электронной нагрузкwww.kirich.blog
плата питания — с русского на английский
См. также в других словарях:
Плата за труд — PAY Деньги, выплачиваемые работнику за выполненную им работу или задание. Оплата труда может производиться в виде еженедельных или ежемесячных выплат (payment by time), а также может зависеть от результатов труда (payment by result) это сдельная… … Словарь-справочник по экономике
Материнская плата — стандарта ATX (модель MSI K7T266 Pro2) … Википедия
Заработная плата — (Wages) Важнейшее средство повышения заинтересованности работников Участие трудящихся в доле вновь созданных материальных и духовных благ Содержание Содержание. > заработная плата – это важнейшее средство повышения заинтересованности… … Энциклопедия инвестора
Процессорная плата — Материнская плата стандарта ATX (модель MSI K7T266 Pro2) Компоненты материнской платы Материнская плата (англ. motherboard, MB, также используется название англ. mainboard главная плата; сленг. мама, мать, материнка) это сложная многослойная… … Википедия
Компьютерный блок питания — … Википедия
Макетная плата — Пустая макетная плата … Википедия
Источник бесперебойного питания — Небольшой свободно стоящий ИБП … Википедия
Устройство бесперебойного питания — Запрос «ИБП» перенаправляется сюда. Cм. также другие значения. Источник бесперебойного питания, (ИБП) (англ. UPS Uninterruptible Power Supply) автоматическое устройство, позволяющее подключенному оборудованию некоторое (как правило… … Википедия
Многослойная печатная плата — Печатная плата со смонтированными на ней электронными компонентами Гибкая печатная плата с установленными деталями объёмного и поверхностного монтажа. Чертеж платы в CAD программе и готовая плата … Википедия
МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА — микрокомпьютера (англ. motherboard), или системная плата, основное устройство, определяющее возможности компьютера. На материнской плате прежде всего размещаются: центральный процессор; оперативная память, сверхоперативное запоминающее устройство … Энциклопедический словарь
Шнуры питания — 25.9 Шнуры питания не должны соприкасаться с острыми выступами или режущими кромками прибора. Соответствие требованию проверяют осмотром. 25.10 Для приборов класса I шнур питания должен иметь желто зеленый проводник, который соединен с зажимом… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
translate.academic.ru