Дата на обновяване:07.10.2011

   ПЧЕЛАР / ЕЛЕКТРОНЧИК-пробвай-сам.bg

     Страница за пчеларство, пчеларски и ел.  разработки, представени като статии

Комютърът на пчелина | Нестандартни кошери | Пчеларски сайтове | Пчеларски инвентар | Размисли и идеи за пчеларството Физиотерапия, Апитерапия, Фитотерапия | Книги, Списания, РС, Интернет |  Пчеларски технологии |  Видове мед  | Пчеларски хумор

Сезонни и месечни задължения на пчеларя | Пчеларски статии на руски език | Малки Oбяви свързани с пчеларството

Информация, която е полезна за начинаещия пчелар | Използване на автомобила ... не само за предвижване - видеоклипове

 

 

 
Информация  от  ОБЛАСТЕН  ПЧЕЛАРСКИ  СЪЮЗ  - ПЛЕВЕН

 

 

Полезна и забавна информация за начинаещи с ел., радио и електронен характер, част от която с приложение и в пчеларството

- Електронни схеми, радиосхеми и устройства удобни за повторение от начинаещи;

- Снимки на фигурки изработени от електрически, разноцветни кабели. Други ел. снимки;

- Детски любителски набори - радиоконструктори за сглобяване на радиоприемници наричани играчки;

- Детекторни радиоприемници, техни модели;

- Сувенирни радиоприемници - играчки, някои от тях предназначени за ученици;

- Модулни набори - радиоконструктори от типа "Електронни кубчета" или "Мозайка" с които се работи без поялник и се захранват с батерии;

Информация за електрически и електронни компоненти и устройства, някои от които приложими и в пчеларството

- Токозахранващи устройства. Стабилизатори, преобразуватели, удвоители на напрежение;

- Импулсни стабилизатори на напрежение. Инвертори на напрежение;

- Устройства за дозареждане и компенсиране на саморазряда на акумулаторни батерии;

- Релета за време. Процедурни часовници. Схеми с ИСх 555;

- Цветомузикални устройства. Светлинни ефекти;

- Схеми за регулиране и поддържане на температура;

- Измерване на топлинния режим на радиоелектронна апаратура. Електронни термометри;

- Мрежови трансформатори. Опростени методики за изчисляването им. Електрожен;

- Зарядни устройства за Ni-Cd акумулатори;

- Устройства за имитиране гласовете на животни и птици. Мелодични звънци;

- Уреди, пробници, индикатори, генератори, тестери, измервателни приставки за любителската лаборатория;

- Металотърсачи, включително такива за откриване на метални предмети и кабели;

- Схеми на устройства, приложими за и около автомобила;

- Схеми на устройства с приложение на оптрони;

- Измерване на относителна влажност. Прецизен влагорегулатор. Поддържане на влажността на въздуха;

- Регулатори и сигнализатори за ниво на течност;

- Регулатори на мощност и на обороти;

- Опростено изчисляване на повърхността на радиатори за полупроводникови елементи;

- Схеми за управление на стъпков двигател, включително четирифазен. Енкодер/Валкодер, някои от които реализирани със стъпков двигател;

- Мощни, широколентови, операционни усилватели. Логаритмичен и антилогаритмичен усилвател;

- Електронни реле - регулатори. Реле - регулатор за лек автомобил. Стенд за проверка на реле - регулатори;

- Променливотоков регулатор. Стабилизатор за променлив ток. Ферорезонансен стабилизатор;

- Електронни схеми и устройства приложими в медицината;

- Няколко светодиодни индикатора. Икономичен светодиод. Светодиодна стрелка;

Практически приложими ел. устройства с учебна цел, реализирани с PIC16F84A, PIC16F88, PIC16F628 ... Arduino и др.

Подобряване със свои ръце възпроизвеждането на звука в дома, офиса, автомобила - subwoofer и други варианти

Радиоелектронни сайтове | Електронни библиотеки

 

 Разработки     Главна (съдържание на статиите)                         
Собствено Търсене

 

 



Автомобильный преобразователь ±20 В для аудио усилителя    (Автомобилен преобразовател от +12 В на ±20 В за аудио усилилвател, например за SUBWOOFER)      Jonathan Filippi                                            


Напряжения бортовой сети легкового автомобиля (12 В) недостаточно, чтобы получить большую выходную мощность от аудио усилителя, поэтому для питания усилителя необходим повышающий преобразователь.
Какую же неискаженную мощность можно получить при однополярном напряжении питания 12 В?

где
Uп – напряжение питания,
0.709 – коэффициент пересчета на действующее значение звукового сигнала,
Rд – сопротивление динамика.

Итак, (12 × 0.709 / 2)2 / 4 = 4.5 Вт. Не впечатляет…
Для питания мощного усилителя звуковой частоты лучше всего применять двуполярное симметричное питание, например, ±20 В.

Тогда (20 × 0.709)2 / 4 = 50 Вт. Разница существенная, не так ли?
Предлагаемый блок питания предназначен для питания двухканального усилителя с максимальной мощностью 50 Вт на канал. Если требуется иное значение мощности, выходное напряжение может быть легко изменено.

Увеличить

 

Надписи на схеме
70A 4 mOhmsMOSFET MOSFET транзистор с сопротивлением открытого канала 4 мОм
и максимальным током 70 А
Ferrite bead Ферритовая бусина
Powder iron toroid Кольцо из порошкового железа
5*5;10*10, turns, AWG22*3 primary,
AWG22*2 secondary
Первичная обмотка – 5+5 витков тройного провода 0.32 мм2,вторичная обмотка – 10+10 витков двойного провода 0.32 мм2
Shottky, 3 Arectifier Диод Шоттки на 3 А


Как работает схема?


Это классическая схема двухтактного преобразователя, выдающего симметричное двуполярное напряжение. Имейте в виду, что устройство будет потреблять довольно значительный ток (около 10 A), так что необходимо найти провода подходящего сечения и надежно их припаять, иначе потери напряжения на входе могут оказаться недопустимо большими.
Конструкция трансформатора должна быть направлена на снижение скин-эффекта. Это можно сделать, использовав несколько соединенных параллельно обмоточных проводов. Выходное напряжение зависит от коэффициента трансформации и скважности рабочего цикла. У меня коэффициент трансформации 2, так как количество витков трансформатора 5+5 и 10+10. За счет динамического управления контроллером ШИМ TL494, выходное напряжение поддерживается на уровне 20 В.
Повышающий коэффициент трансформатора должен быть немного выше требуемого, чтобы компенсировать потери на выпрямительных диодах, на сопротивлении обмоток, а также снижении входного напряжения из-за падения на входных проводах.


Конструкция трансформатора


Для заявленной мощности трансформатор должен быть достаточно большим. Сердечник моего трансформатора имеет длину 33.5 мм, высоту 30.0 мм и ширину 13 мм, при этом площадь поперечного сечения равна 1.25 см2. Этого достаточно для того, чтобы на частоте 50 кГц получить мощность 150 Вт.
Провода обмоток, особенно первичной должны быть довольно большого сечения, но вместо одного провода лучше использовать несколько проводов параллельно. Это снизит внутреннее сопротивление, которое увеличивается из-за скин-эффекта. Первичная и вторичная обмотки имеют отвод от середины, это означает, что вы должны намотать 5 витков первичной обмотки, сделать отвод, и намотать еще 5 витков. То же самое необходимо сделать и при намотке вторичной обмотки: 10 витков, отвод, и еще 10 витков.
Очень важно, чтобы сердечник трансформатора не имел воздушных зазоров, иначе возникнут большие индуктивные выбросы напряжения, превосходящие уровень рассчитанного выходного напряжения. Поэтому, если выходное напряжение (при полном коэффициенте заполнения импульсов ШИМ) превышает величину

где
Vin – входное напряжение,
N1, N2 – количество витков первичной и вторичной обмоток,
Vdrop – прямое падение напряжения на выпрямительных диодах,
это означает, что трансформатор имеет воздушный зазор (но нужно быть слепым, чтобы не заметить его), и КПД преобразования резко снизится. Чтобы избежать этого, используйте Ш-образный сердечник без зазора или ферритовое кольцо.


Выходные диоды, конденсаторы и дроссель


На выходе трансформатора я использовал диоды Шоттки, так как они имеют низкое прямое падение напряжения малое время восстановления. Недорогие 1N5822 (прямой ток 3 A) – лучший выбор для данной схемы.
Используйте выходные конденсаторы 4700 мкФ 25 В, больше не надо, так как на высоких частотах пульсации определяются, в основном, эквивалентным последовательным сопротивлением конденсатора (ESR). К тому же, при большом коэффициенте заполнения импульсов ШИМ на конденсаторы подается, практически, постоянное напряжение. Дроссель, подключенный к отводу вторичной обмотки, фильтрует пульсации выходного напряжения и способствует его стабилизации при асимметрии выходных напряжений.


Силовые ключи и драйвер


Я использовал ключевые транзисторы в корпусах D2PAK максимальным напряжением 70 В, максимальным ток 80 A и сопротивлением открытого канала 0.004 Ом. Это – очень дорогие и труднодоступные приборы фирмы Fairchind semiconductor. В принципе, в схеме смогут работать любые мощные полевые транзисторы, но чем ниже будет их сопротивление канала, тем меньше будет потерь в открытом состоянии, меньший их нагрев и, соответственно, меньше размеры радиатора, и, как следствие, более высокий КПД устройства. На полной мощности (100 Вт) преобразователь на указанных транзисторах работает с КПД 82% с терпимым нагревом довольно небольшого радиатора, без вентилятора. При увеличении мощности до 120 Вт перегрев радиатора увеличивается на несколько градусов и КПД снижается до 75% (сердечник трансформатора входит в насыщение).
Используйте MOSFET транзисторы с низким сопротивлением открытого канала, и проблем с перегревом радиатора не будет возникать, иначе вам даже может потребоваться вентилятор. В качестве драйвера полевых транзисторов используется микросхема TPS2811P фирмы Texas instruments, рассчитанная на пиковый ток 2 А и время переключения 200 нс. Индуктивность линий управления затворами должна быть минимальной, чтобы снизить потери при переключении силовых ключей и влияние на них импульсных шумовых помех. Лично я считаю, что снижение индуктивности достигается с помощью витой пары (свитые проводники, идущие от драйвера к затворам и от стоков к «земле»). При этом резисторы необходимо располагать возле затворов транзисторов, а не возле микросхемы драйвера.

 

Контроллер

Я применил испытанный ШИМ контроллер TL494 с рабочей частотой, регулируемой потенциометром в пределах 40–60 кГц. Для уменьшения бросков тока добавлена схема мягкого старта. Необходимое выходное напряжение устанавливается подстроечным резистором в цепи обратной связи. К выходнам контроллера ШИМ подключены подтягивающие резисторы R3 и R4, которые в каждом цикле, поочередно, подключаются к «земле». Импульсные выходные сигналы поступают на сдвоенный драйвер MOSFET транзисторов (TPS2811P).


Питание устройства и снижение помех


Как уже было отмечено выше, входные провода и соединительные контакты должны быть достаточно мощными для снижения потерь от падения напряжения и обеспечения высокого КПД. Не забудьте поставить на входе предохранитель на 10–15 А, поскольку ток короткого замыкания автомобильных аккумуляторов очень велик. При подключении к аккумулятору не лишним будет установить предохранитель и непосредственно возле него. Это обезопасит Вас от любой непредвиденной ситуации (а значит и от взрыва, пожара, пожарных и полиции). Немаловажна и фильтрация входного напряжения. Используйте на входе конденсаторы емкостью не менее 20,000 мкФ на напряжение 16 В. Полезно применить и дроссель (с необходимым максимальным током), но пока я решил его не ставить.


Заключительные соображения


Описанный блок питания имеет КПД 85% (иногда даже 90% с определенным видом нагрузки). Для проверки пульсаций выходного напряжения воспользуйтесь осциллографом, но если вы будете следовать моим указаниям, проблем с помехами не будет.
Обратная связь для стабилизации напряжения – это хорошо, но имейте в виду, что обратной связью охвачено только положительное плечо, отрицательное плечо лишь повторяет напряжение положительного. Если нагрузка несимметрична, возможны два варианта:
• Сопротивление нагрузки в положительном плече ниже, чем в отрицательном. Проблем не должно возникнуть, так как отрицательное напряжение повторяет напряжение в положительном, регулируемом плече, что для аудио усилителя не страшно.
• Сопротивление нагрузки в отрицательном плече больше, чем в положительном. Тут будет снижение напряжения на отрицательной шине относительно земли (т.е. перекос), особенно если нагрузка подключена только к этому контакту.
К счастью, аудио усилители являются вполне симметричной нагрузкой, а выходной фильтр из дросселя и конденсаторов позволяет стабилизировать выходные напряжения во время несимметричных переходных процессов (на басах).
ВНИМАНИЕ!
Имейте в виду, что ЭТОТ ПРОЕКТ НЕ ДЛЯ НОВИЧКА. НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ НЕ ИСКЛЮЧАЙТЕ ИЗ СХЕМЫ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ, НЕ ЗАМЕНЯЙТЕ ЕГО ТОЛСТОЙ ПЕРЕМЫЧКОЙ (ЖУЧКОМ)! ЭТО ПОМОЖЕТ ИЗБЕЖАТЬ БОЛЬШИХ ПРОБЛЕМ.
ДЛЯ ПЕРВОГО ПРОБНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ используйте небольшой блок питания на 12 В и резисторы для имитации нагрузки и измерения выходного тока и тока потребления. Попытайтесь определить КПД. Если он выше, чем 70–75% – вы можете быть довольны своим детищем. Регулировкой частоты добейтесь компромисса между выходной мощностью и потерями при переключении, от скин-эффекта и гистерезиса.


Перечень элементов


Кол-во Обозначение Значение
Резисторы
2 R1, R2 10 Ом
4 R3, R4, R6, R7 1 кОм
1 R5 22 кОм
1 R8 4.7 кОм
1 R9 100 кОм
Конденсаторы
2 C1, C2 10,000 мкФ
2 C3, C6 47 мкФ
1 C4 10 мкФ
3 C5, C7, C14 100 нФ
2 C8, C9 4700 мкФ
1 C12 1 нФ
1 C13 2.2 мкФ
Микросхемы
1 U1 TL494
1 U2 TPS2811P
Транзисторы
2 Q1, Q2 FDB045AN
Диоды
4 D1-D4 1N5822
1 D5 1N4148
Разное
1 FU1 10 A
1 L1 10 мкГн
1 L2 Ферритовая бусина
Триммеры
1 RV1 2.2 кОм
1 RV2 24 кОм
1 T1 Трансформатор TRAN-3P3S

Фрагменты обсуждения: Полный вариант обсуждения »
• Схема интересна использованием буфера (TPS2811P) между TL494 (ориентированой на управление биполярными транзисторами) и силовыми ключами на полевых транзисторах. К великому сожалению автор скрыл часть информации о сердечнике трансформатора, что весьма затрудняет его изготовление. Т.к. придётся его расчитывать заново, под сердечник.

 

electronics-lab.com

rlocman.ru

 


На английском языке: Automotive 12V to +-20V converter (for audio amplifier)

Automotive 12V to +-20V converter (for audio amplifier)
Jonathan Filippi


The limitation of car supply voltage (12V) forces to convert the voltages to higher in order to power audio amplifiers.
In fact the max audio power x speaker (with 4 ohm impedance) using 12V is (Vsupply+ - Vsupply-)²/(8*impedance) 12²/32 = 4.5Watts per channel, that is laughable...
For powering correctly an amplifier the best is to use a symmetric supply with a high voltage differential. for example +20 - –20 = 40Volts
in fact
40²/32 = 50 Watts per channel that is respectable.
This supply is intended for two channels with 50W max each (of course it depends on the amplifier used). Though it can be easily scaled up or the voltages changed to obtain different values.
Overview - How it works
It is a classic push-pull design , taking care to obtain best symmetry (to avoid flux walking). Keep in mind that this circuit will adsorb many amperes (around 10A) so take care to reinforce power tracks with lots of solder and use heavy wires from the battery or the voltage will drop too much at the input.
The transformer must be designed to reduce skin effect, it can be done using several insulated magnet wire single wires soldered together but conducting separately. The regulation is done both by the transformer turn ratio and varying the duty cycle. In my case i used 5+5 , 10+10 turns obtaining a step up ratio of 2 (12->24) and downregulating the voltage to 20 via duty cycle dynamic adjust performed by the PWM controller TL494.
The step-up ratio has to be a little higher to overcome diode losses, winding resistance and so on and input voltage drop due to wire resistance from battery to converter.
Transformer design
The transformer must be of correct size in order to carry the power needed, on the net there are many charts showing the power in function of frequency and core size for a given topology. My transformer size is 33.5 mm lenght, 30.0 height and 13mm width with a cross section area of 1.25cm², good for powers around 150W at 50khz.
The windings , especially the primary must be heavy gauged, but instead of using a single wire it is better to use
multiple wires in parallel each insulated from the other except at the ends. This will reduce resistance increase due to skin effect. The primary and secondary windings are centertapped, this means that you have to wind 5 turns, centertap and 5 windings again. The same goes for the secondary, 10 turns, centertap and 10 turns again.
The important thing is that the transformer MUST not have air gaps or the leakage inductance will throw spikes on the switches overheating them and giving a voltage higher than expected by turn ratio prediction, so if your voltage output (at fully duty cycle) is higher than Vin*N2/N1 - Vdrop diode, your transformer has gap (of course permit me saying you that you are BLIND if you miss it), and this is accompanied with a drastical efficiency reduction. Use non-gapped E cores or toroids (ferrite).
Output diodes, capacitors and filter inductor
For rectification i preferred to use shottky diodes since they have low forward voltage drop, and are incredibly fast.
I used the cheap 1N5822, the best alternative for low voltage converters (3A for current capability).
The output capacitors are 4700uF 25V, not very big, since at high frequency the voltage ripple is most due to internal cap ESR fortunately general purpose lytics have enough low esr for a small ripple (some tens of millivolts). Also at high duty cycle they are feed almost with pure DC, giving small ripple. The filter inductor on the secondary centertap furter increases the ripple and helps the regulation in asymmetrical transients.
Power switch and driving
I used D2PAC 70V 80A 0.004 ohms ultrafets (Fairchind semiconductor), very expensive and hard to find. In principle any fet will work, but the lower the on-resistance, the lower the on-state conduction losses, the lower the heat produced on the fets, the higher efficiency and smaller the heatsinks needed. With this fets i am able to run the fets with small heatsinks and without fan at full rated power (100W) with an efficiency of 82% and perceptible heating and with small heating at 120W (some degrees) (the core starts to saturate and the efficiency is a bit lower, around 75%).
Try to use the lowest resistance mosfet you can put your dirty hand :-) on or the efficiency will be lower than rated and you will need even a small fan. The fet driver i used is the TPS2811P, from Texas instruments, rated for 2A peak and 200ns. Is important that the gate drive is optimized for minimal inductance or the switching losses will be higher and you risk noise coupling from other sources. Personally i think that twisted pair wires (gate and ground/source) are the best to keep the inductance small. Place the gate drive resistor near the Mosfet, not near the IC.
Controller
I used the trusty TL494 PWM controller with frequency set at around 40-60 Khz adjustable with a potentiometer. I also implemented the soft start (to reduce powerup transients). The adjust potentiometer (feedback) must be set to obtain the desired voltage. The output signals is designed with two pull-up resistors on the collector of the PWM chip output transistor pulling them to ground each cycle alternatively. This signal is sent to the dual inverting MOSFET driver (TPS2811P) obtaining the correct waveform.
Power and filtering
How i said before the power tracks must be heavy gauged or you will scarify regulation (since it depends of transformer step up ratio and input voltage) and efficiency too. Don't forget to place a 10A (or 15A) fuse on the input because the car batteries can supply very high currents in case of shorts and this will save you face from a mosfet explosion in case of failture or short, remember to place a fuse also on the battery side to increase the safety (accidental shorts->fire, battery explosion, firemen, police and lawyers around). Input filtering is important, use at least 20,000uF 16V in capacitors, a filter inductor would be useful too (heavygauged) but i decided to leave it.
Final considerations
This supply given me up to 85% efficiency (sometimes even 90% at some loads) with an input of 12V because i observed all these tricks to keep it functional and efficient. An o-scope would be useful, to watch the ripple and gate signals (watching for overshoots), but if you follow these guidelines you will avoid these problems.
The cross regulation is good but keep in mind that only the positive output is fully regulated, and the negative only follows it. Place a small load between the negative rail and ground (a 3mm led with a 4.7Kohm resistor) to avoid the negative rail getting lower then -20V. If the load is asymmetric you can have two cases:
• More load on positive rail-> no problems, the negative rail can go lower than -20V, but it is not a real issue for an audio amplifier.
• More load on negative rail-> voltage drop on negative rail (to ground) especially if the load is only on the negative rail.
Fortunately audio amplifiers are quite symmetrical as a load, and the output filter inductor/capacitors helps to maintain the regulation good during asymmetrical transients (Basses).

ATTENTION
Keep in mind that THIS IS NOT A PROJECT FOR A BEGINNER, IT CAN BE VERY DANGEROUS IN CASE OF PROBLEMS, NEVER BRIDGE, BYPASS OR AVOID FUSES THESE WILL SAVE YOUR BACK FROM FIRE RISK.
FOR FIRST TESTING USE A SMALL 12V power supply and use resistors as load monitoring switches heat and current consumption (and output) and try to determine efficiency, if it is higher then 70-75% you are set, it is enough. Adjust the frequency for best compromise between power and switching losses, skin effect and hysteresis losses
Parts List
Quantity Description Value
Resistors
2 R1,R2 10
4 R3,R4,R6,R7 1k
1 R5 22k
1 R8 4.7k
1 R9 100k
Capacitors
2 C1,C2 10,000uF
2 C3,C6 47u
1 C4 10u
3 C5,C7,C14 100n
2 C8,C9 4700u
1 C12 1n
1 C13 2.2u
Integrated Circuits
1 U1 TL494
1 U2 TPS2811P
Transistors
2 Q1,Q2 FDB045AN
Diodes
4 D1-D4 1N5822
1 D5 1N4148
Miscellaneous
1 FU1 10A
1 L1 10u
1 L2 FERRITE BEAD
1 RV1 2.2k
1 RV2 24k
1 T1 TRAN-3P3S

electronics-lab.com

rlocman.ru

 

 

Материалите подготви за сайта:

Иван Парашкевов

e-mail: ivanparst@dir.bg

 

         главна страница                   горе

 

 
 
СТАТИСТИКА
    

Copyright2007  Design by