Der PWM-Controller dient dazu, die Drehzahl eines Polarmotors, die Helligkeit einer Glühbirne oder die Leistung eines Heizelements zu regeln.

Vorteile:
1 Einfache Herstellung
2 Verfügbarkeit von Komponenten (Kosten nicht über 2 $)
3 Breite Anwendung
4 Für Anfänger: Üben Sie noch einmal und erfreuen Sie sich =)

Eines Tages brauchte ich ein „Gerät“, um die Rotationsgeschwindigkeit einer Kühlbox einzustellen. Ich weiß nicht mehr genau, warum. Von Anfang an habe ich es normal versucht variabler Widerstand Es wurde sehr heiß und das war für mich nicht akzeptabel. Als Ergebnis habe ich beim Stöbern im Internet eine Schaltung gefunden, die auf der bereits bekannten NE555-Mikroschaltung basiert. Dies war eine Schaltung eines herkömmlichen PWM-Reglers mit einem Tastverhältnis (Dauer) der Impulse von 50 % oder weniger (später werde ich Diagramme zeigen, wie das funktioniert). Die Schaltung erwies sich als sehr einfach und erforderte keine Konfiguration; die Hauptsache bestand darin, die Verbindung der Dioden und des Transistors nicht durcheinander zu bringen. Als ich es das erste Mal auf einem Steckbrett zusammengebaut und getestet habe, funktionierte alles innerhalb einer halben Umdrehung. Später habe ich eine kleine Leiterplatte ausgelegt und alles sah ordentlicher aus =) Nun schauen wir uns nun die Schaltung selbst an!

PWM-Reglerschaltung

Daraus sehen wir, dass es sich um einen regulären Generator mit einem Puls-Tastverhältnis-Regler handelt, der gemäß der Schaltung aus dem Datenblatt zusammengebaut ist. Mit dem Widerstand R1 ändern wir dieses Tastverhältnis, der Widerstand R2 dient als Kurzschlussschutz, da Pin 4 der Mikroschaltung über den internen Zeitschalter mit Masse verbunden ist und R1 in der Extremstellung einfach schließt. R3 ist ein Pull-up-Widerstand. C2 ist der Frequenzeinstellkondensator. Der IRFZ44N-Transistor ist ein N-Kanal-Mosfet. D3 ist eine Schutzdiode, die verhindert, dass der Feldschalter ausfällt, wenn die Last unterbrochen wird. Nun ein wenig zum Tastverhältnis von Impulsen. Das Tastverhältnis eines Impulses ist das Verhältnis seiner Wiederholungsperiode (Wiederholung) zur Impulsdauer, d. h. nach einer bestimmten Zeitspanne erfolgt ein Übergang von (grob gesagt) Plus zu Minus, genauer gesagt von logisch eins zu einer logischen Null. Diese Zeitspanne zwischen den Impulsen entspricht also demselben Arbeitszyklus.

Einschaltdauer in Mittelstellung R1

Arbeitszyklus an der Position ganz links R1

Einschaltdauer an der äußersten rechten Position R

Unten werde ich geben Leiterplatten mit und ohne Teileanordnung

Nun ein wenig zu den Details und deren Aussehen. Die Mikroschaltung selbst besteht aus einem DIP-8-Gehäuse, kleinen Keramikkondensatoren und Widerständen von 0,125 bis 0,25 Watt. Bei den Dioden handelt es sich um gewöhnliche 1A-Gleichrichterdioden (die günstigste ist 1N4007; davon gibt es überall in Hülle und Fülle). Die Mikroschaltung kann auch auf einer Buchse installiert werden, wenn Sie sie in Zukunft in anderen Projekten verwenden und nicht wieder ablöten möchten. Unten finden Sie Fotos der Details.

Bei der Arbeit mit vielen verschiedenen Technologien stellt sich oft die Frage: Wie verwaltet man die verfügbare Leistung? Was tun, wenn es abgesenkt oder angehoben werden muss? Die Antwort auf diese Fragen ist ein PWM-Regler. Was ist er? Wo wird es verwendet? Und wie baut man ein solches Gerät selbst zusammen?

Was ist Pulsweitenmodulation?

Ohne die Bedeutung dieses Begriffs zu klären, macht es keinen Sinn, fortzufahren. Bei der Pulsweitenmodulation handelt es sich also um den Prozess der Steuerung der der Last zugeführten Leistung, der durch Modifizieren des Tastverhältnisses der Impulse erfolgt, was bei einer konstanten Frequenz erfolgt. Es gibt verschiedene Arten der Pulsweitenmodulation:

1. Analog.

2. Digital.

3. Binär (zweistufig).

4. Dreifaltigkeit (dreistufig).

Was ist ein PWM-Regler?

Nachdem wir nun wissen, was Pulsweitenmodulation ist, können wir über das Hauptthema des Artikels sprechen. Ein PWM-Regler dient zur Regelung der Versorgungsspannung und zur Vermeidung starker Trägheitslasten in Automobilen und Motorrädern. Das mag kompliziert klingen und lässt sich am besten anhand eines Beispiels erklären. Nehmen wir an, Sie müssen die Helligkeit der Innenbeleuchtungslampen nicht sofort, sondern schrittweise ändern. Gleiches gilt für Seitenlichter, Autoscheinwerfer oder Lüfter. Dieser Wunsch kann durch den Einbau eines Transistorspannungsreglers (parametrisch oder kompensierend) realisiert werden. Aber wenn hoher Strom Es erzeugt eine extrem hohe Leistung und erfordert die Installation zusätzlicher großer Kühler oder eine Ergänzung in Form eines Zwangskühlsystems, bei dem ein kleiner Lüfter entfernt wird Computergerät. Wie Sie sehen, bringt dieser Weg viele Konsequenzen mit sich, die es zu bewältigen gilt.

Die wahre Rettung aus dieser Situation war der PWM-Regler, der mit leistungsstarken Feldeffekt-Leistungstransistoren arbeitet. Sie können hohe Ströme (bis zu 160 Ampere) mit nur 12–15 V Gate-Spannung schalten. Es ist zu beachten, dass der Widerstand eines offenen Transistors recht niedrig ist und dadurch die Verlustleistung deutlich reduziert werden kann. Um Ihren eigenen PWM-Regler zu erstellen, benötigen Sie einen Steuerkreis, der eine Spannungsdifferenz zwischen Quelle und Gate im Bereich von 12–15 V bereitstellen kann. Gelingt dies nicht, erhöht sich der Kanalwiderstand stark und die Verlustleistung nimmt deutlich zu. Und dies wiederum kann dazu führen, dass der Transistor überhitzt und ausfällt.

Es wird eine ganze Reihe von Mikroschaltungen für PWM-Regler hergestellt, die einem Anstieg der Eingangsspannung auf einen Wert von 25–30 V standhalten, obwohl die Stromversorgung nur 7–14 V beträgt. Dadurch kann der Ausgangstransistor zusammen mit dem gemeinsamen Drain in die Schaltung eingeschaltet werden. Dies wiederum ist notwendig, um eine Last mit einem gemeinsamen Minus anzuschließen. Beispiele hierfür sind die folgenden Beispiele: L9610, L9611, U6080B ... U6084B. Die meisten Lasten ziehen nicht mehr als 10 Ampere Strom und können daher keine Spannungseinbrüche verursachen. Und als Ergebnis können Sie verwenden einfache Schaltungen ohne Modifikation in Form einer zusätzlichen Einheit, die die Spannung erhöht. Und genau diese Beispiele von PWM-Reglern werden in dem Artikel besprochen. Sie können auf Basis eines asymmetrischen oder Standby-Multivibrators aufgebaut sein. Es lohnt sich, über den PWM-Motordrehzahlregler zu sprechen. Mehr dazu später.

Schema Nr. 1

Diese PWM-Controllerschaltung wurde unter Verwendung von CMOS-Chip-Wechselrichtern aufgebaut. Sie ist ein Generator Rechteckimpulse, das mit zwei logischen Elementen arbeitet. Dank der Dioden ändert sich hier die Zeitkonstante von Entladung und Ladung des Frequenzeinstellkondensators getrennt. Dadurch können Sie das Tastverhältnis der Ausgangsimpulse und damit den Wert der an der Last anliegenden Effektivspannung ändern. In dieser Schaltung können beliebige invertierende CMOS-Elemente sowie NOR und AND verwendet werden. Beispiele hierfür sind K176PU2, K561LN1, K561LA7, K561LE5. Sie können auch andere Typen verwenden, aber vorher müssen Sie sorgfältig darüber nachdenken, wie Sie ihre Eingaben richtig gruppieren, damit sie die zugewiesene Funktionalität ausführen können. Die Vorteile des Schemas liegen in der Zugänglichkeit und Einfachheit der Elemente. Nachteile sind die Schwierigkeit (fast Unmöglichkeit) der Modifikation und die Unvollkommenheit bei der Änderung des Ausgangsspannungsbereichs.

Schema Nr. 2

Besitzt beste Eigenschaften als das erste Beispiel, aber schwieriger umzusetzen. Kann die effektive Lastspannung im Bereich von 0–12 V einstellen, bis zu welchem ​​Wert sie variiert Ursprünglicher Wert 8-12V. Der maximale Strom hängt vom Typ des Feldeffekttransistors ab und kann erhebliche Werte erreichen. Bedenkt, dass Ausgangsspannung ist proportional zur Eingangssteuerung, dieses Diagramm kann als Teil eines Kontrollsystems (zur Aufrechterhaltung des Temperaturniveaus) verwendet werden.

Gründe für die Ausbreitung

Was reizt Autoenthusiasten an einem PWM-Controller? Es ist zu beachten, dass beim Bau von Sekundärgeräten für elektronische Geräte der Wunsch besteht, die Effizienz zu steigern. Dank an diese Liegenschaft Diese Technologie findet sich nicht nur in Autos, sondern auch bei der Herstellung von Computermonitoren, Displays in Telefonen, Laptops, Tablets und ähnlichen Geräten. Es sollte auch beachtet werden, dass die diese Technologie wenn benutzt. Auch wenn Sie sich entscheiden, keinen PWM-Controller zu kaufen, sondern selbst zusammenzubauen, können Sie bei der Verbesserung Ihres eigenen Autos Geld sparen.

Abschluss

Nun wissen Sie, was ein PWM-Leistungsregler ist, wie er funktioniert, und Sie können ähnliche Geräte sogar selbst zusammenbauen. Wenn Sie also mit den Fähigkeiten Ihres Autos experimentieren möchten, gibt es dazu nur eines zu sagen: Tun Sie es. Darüber hinaus können Sie die hier vorgestellten Diagramme nicht nur nutzen, sondern bei entsprechendem Wissen und Erfahrung auch erheblich modifizieren. Aber auch wenn beim ersten Mal nicht alles klappt, kann man etwas sehr Wertvolles sammeln – Erfahrungen. Wer weiß, wo es als nächstes nützlich sein könnte und wie wichtig seine Präsenz sein wird.

Nächste elektronisches Gerät Breite Anwendung.
Es handelt sich um einen leistungsstarken PWM-Controller (PWM) mit sanfter manueller Steuerung. Es arbeitet mit einer konstanten Spannung von 10–50 V (besser nicht über den Bereich von 12–40 V hinausgehen) und eignet sich zur Leistungsregelung verschiedener Verbraucher (Lampen, LEDs, Motoren, Heizungen) mit einer maximalen Stromaufnahme von 40A.

Wird in einem gepolsterten Standardumschlag verschickt




Das Gehäuse wird mit Riegeln zusammengehalten, die leicht brechen. Öffnen Sie es daher vorsichtig.


Im Inneren der Platine und dem entfernten Reglerknopf


Die Leiterplatte besteht aus doppelseitigem Fiberglas, das Löten und die Installation sind sauber. Anschluss über eine leistungsstarke Klemmleiste.




Lüftungsschlitze im Gehäuse sind wirkungslos, da... nahezu vollständig von der Leiterplatte abgedeckt.


Im zusammengebauten Zustand sieht es ungefähr so ​​aus


Die tatsächlichen Abmessungen sind etwas größer als angegeben: 123x55x40mm

Grundlegend Elektrischer Schaltplan Geräte


Die angegebene PWM-Frequenz beträgt 12 kHz. Die tatsächliche Frequenz variiert bei der Anpassung der Ausgangsleistung im Bereich von 12–13 kHz.
Bei Bedarf kann die PWM-Betriebsfrequenz reduziert werden, indem der gewünschte Kondensator parallel zu C5 gelötet wird (Anfangskapazität 1 nF). Es ist nicht ratsam, die Frequenz zu erhöhen, weil Schaltverluste werden zunehmen.
Der variable Widerstand verfügt über einen eingebauten Schalter in der Position ganz links, mit dem Sie das Gerät ausschalten können. Auf der Platine befindet sich außerdem eine rote LED, die aufleuchtet, wenn der Regler in Betrieb ist.
Aus irgendeinem Grund wurden die Markierungen auf dem PWM-Controller-Chip sorgfältig gelöscht, obwohl man leicht vermuten kann, dass es sich um ein Analogon von NE555 handelt :)
Der Regelbereich liegt nahe bei den angegebenen 5-100 %
Element CW1 sieht aus wie ein Stromstabilisator im Diodenkörper, aber ich bin mir nicht genau sicher ...
Wie bei den meisten Leistungsreglern erfolgt die Regelung über den Minusleiter. Es gibt keinen Kurzschlussschutz.
Auf den Mosfets und der Diodenbaugruppe befinden sich zunächst keine Markierungen; sie sind auf einzelnen Heizkörpern mit Wärmeleitpaste angebracht.
Der Regler kann mit einer induktiven Last betrieben werden, weil Am Ausgang befindet sich eine Anordnung schützender Schottky-Dioden, die die Selbstinduktion EMF unterdrückt.
Ein Test mit einem Strom von 20A ergab, dass sich die Strahler leicht erwärmen und mehr ziehen können, vermutlich bis zu 30A. Der gemessene Gesamtwiderstand der offenen Kanäle von Außendienstmitarbeitern beträgt nur 0,002 Ohm (fällt bei einem Strom von 20 A um 0,04 V ab).
Wenn Sie die PWM-Frequenz reduzieren, ziehen Sie alle angegebenen 40 A heraus. Tut mir leid, ich kann es nicht überprüfen...

Sie können Ihre eigenen Schlussfolgerungen ziehen, mir hat das Gerät gefallen :)