Regulowany złodziej Joule: dlaczego to działa?


15

Proszę wyjaśnić mi, dlaczego ten obwód może zapewnić regulowane napięcie 5 V? Rozumiem część Złodzieja Dżuli, ale dlaczego część regulatora działa?

schematyczny

symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab

W szczególności dlaczego dioda Zenera D2 ma kluczowe znaczenie dla zapobieżenia smażeniu 1117 i MCU i dlaczego wieczko C1 nie powinno być w pełni naładowane przez cały czas?

- EDYCJA -

Ponieważ sugerujecie zamkniętą pętlę, czy to wygląda lepiej? (Przypomnij, że MCU nie przyjmie zbyt dobrze pulsującej szyny zasilającej, więc po prostu utrzymuję LDO z możliwie najmniejszym marginesem, aby uzyskać odpowiednią regulację.)

schematyczny

zasymuluj ten obwód

Powyższy schametic został zmodyfikowany, aby uwzględnić zalecany rezystor Olin.

- EDYCJA 2 -

Czy to zadziała z mniejszą stratą?

schematyczny

zasymuluj ten obwód

Ulepsz R2 na tym schemacie, aby JFET odciął się, gdy napięcie na C1 wzrośnie powyżej 6V (tutaj jest wystarczająco dużo miejsca dla 1117).


Aby jeszcze bardziej ulepszyć swoje pytanie z wszystkimi opiniami, na które już zasługujesz +1
jippie

Odpowiedzi:


10

To dość gówniany obwód. Zauważ, że konwerter boost działa w pełni otwartej pętli. Brak sprzężenia zwrotnego, który wyłącza go, gdy jego moc wyjściowa jest wystarczająco wysoka. Nie pokazuje się, jakie są napięcia zenera i regulatora liniowego, ale najprawdopodobniej zener jest po to, aby upewnić się, że sygnał wejściowy nie przekroczy poziomu, który może obsłużyć nasadka i regulator liniowy. Regulator liniowy wytwarza następnie ładne i stałe napięcie wyjściowe.

Mówię, że jest to gówniany obwód, ponieważ jest dość marnotrawny. Zwykle jest to zła rzecz, gdy działa z akumulatora. Zamiast dodawać sprzężenie zwrotne do przełącznika boost, dodatkowa moc jest po prostu marnowana w zeneru i regulatorze liniowym. Włączenie tranzystora wymagałoby tylko jednego tranzystora, gdy regulator ma nieco wyższe napięcie, niż naprawdę potrzebuje. Ten tranzystor zabiłby oscylacje Q1, tym samym wyłączając przetwornicę podwyższającą napięcie, aż napięcie ponownie spadnie. Jest to w zasadzie dodanie luźnej regulacji do wyjścia przełącznika.

Dodany:

Widzę z komentarzy, że istnieje zainteresowanie omówieniem sposobu regulacji przełącznika, aby nie działał on w otwartej pętli.

Jak wspominamy zarówno Russell, jak i ja, w tym przypadku tranzystor NPN, który pociąga podstawę Q1 na niskim poziomie, jest jednym ze sposobów na zabicie oscylacji. Teraz problemem staje się włączenie tego tranzystora, gdy moc wyjściowa przełącznika staje się wystarczająco wysoka. W kontekście tego obwodu, jak już wspomniał Russell, najprostszym sposobem jest umieszczenie dna Zenera w podstawie drugiego tranzystora zabijającego oscylacje. Umieściłem również rezystor z tej podstawy na ziemi, aby upewnić się, że ten tranzystor nie zadziała tylko z powodu wycieku. Gdy moc wyjściowa przełącznika staje się wystarczająco wysoka, zener przewodzi, co włącza nowy tranzystor, który zabija oscylacje, tak że przełącznik przestaje wytwarzać wysokie napięcie, aż napięcie to znów spadnie nieco niżej.

Zupełnie innym sposobem uzyskania sygnału „wystarczająco wysokiego napięcia” jest to, o czym wspomniał Russell w komentarzu. Powoduje to umieszczenie tranzystora PNP wokół regulatora w taki sposób, że włącza się on, gdy wejściem regulatora jest spadek BE tranzystora powyżej wyjścia regulatora. Ten tranzystor wykrywający progi byłby następnie użyty do włączenia tranzystora zabijającego oscylacje. Bardziej szczegółowo omawiam tę metodę wykrywania progów jako informację zwrotną dla przełącznika na stronie /electronics//a/149990/4512 .

Dodano 2:

Widzę, że dodałeś teraz zaktualizowany schemat. Tak, dokładnie o tym mówimy z Russellem.

Dokonałbym jedynie drobnego udoskonalenia, dodając rezystor z podstawy Q2 do ziemi. To gwarantuje pewien minimalny prąd przez D2 przed wyłączeniem przełącznika. Jeśli tego nie zrobisz, napięcie na D2 może być znacznie niższe niż jego ocena Zenera. Spójrz na arkusz danych dla D2. Jego napięcie będzie gwarantowane tylko powyżej pewnego minimalnego prądu. Nie wiedząc nic o tym zeneru, dążyłbym do około 500 µA. Rysunek: napięcie bazowe Q2 wyniesie 600 mV, dzięki czemu rezystor będzie wynosił 1,2 kΩ.


1
Z ciekawości, gdzie ten tranzystor zostałby umieszczony?
Ignacio Vazquez-Abrams

np. umieść NPN z podstawą „pod” D2, aby po przewodzeniu D2 tranzystor włączał się. Emiter do ziemi i kolektor do podstawy Q1. Gdy Vout wynosi około 6 V, napęd bazy przetwornika zostanie zablokowany.
Russell McMahon,

@Ignac: Może to działać na różne sposoby. Moja pierwsza reakcja na kolano to umieszczenie CE pomiędzy BE z Q1. Kiedy drugi tranzystor się włącza, Q1 zostaje zatrzymane, co zabiłoby oscylacje i dlatego przestałoby wytwarzać wysokie napięcie. To wciąż marnowałoby trochę energii przez R1 i musiałbyś upewnić się, że oscylacje zaczną się od nowa, gdy tranzystor sprzężenia zwrotnego wyłączy się. Są też inne sposoby, na przykład użycie FET zamiast otwarcia połączenia z akumulatorem.
Olin Lathrop,

„Ładną” alternatywą jest umieszczenie tranzystora na wejściu U1 tak, że gdy regulator osiągnie około 0,6 V wolnej przestrzeni, tranzystor włącza się. może to być NPN z emiterem na Vout i bazą na Vin (przez rezystor lub PNP na odwrót. Następnie używasz go, aby wpłynąć na oscylator w jakiś sposób. Zrobiłem to dawno temu i przesunąłem stosunek znak-przestrzeń oscylatora i uzyskałem bardzo płynną liniową kontrolę działania regulatora. Olin dawno temu również zauważył, że zrobił podobnie - oboje dotarliśmy do iea niezależnie. Mój oscylator był falownikiem wyzwalającym Schmitt 74C14 - pozwalającym na tani i skuteczny SMPS
Russell McMahon

- Ransistor w U1 może w razie potrzeby zapewnić zapas> 0,6 V.
Russell McMahon,

7

Czy możesz opublikować link do źródła roszczeń. Komentarz do C1 nie ma pełnego sensu.

Obwody JT (złodzieja dżulów) są zwykle źle zaprojektowane lub niezbyt zaprojektowane lub wykazują oznaki, że ludzie, którzy je produkowali, nie mieli dobrego zrozumienia tego, co robili. Ten obwód należy do tej klasy.

LD1117 ma maksymalne napięcie wejściowe 15 V. Wyższe to zabije.
Arkusz danych LM1117 Dioda Zenera ma chronić regulator, ALE jego napięcie znamionowe jest niższe niż powinno.

1N4734A jest prądem zenera 5,6 V 1 W. Napięcie zenera jest zbyt niskie, aby regulator LM1117 miał wystarczającą rezerwę przy pełnym prądzie. Jest prawdopodobne, że „złodziej Joule” nie wytworzy wystarczającej mocy, aby LM1117 osiągnął pełny znamionowy prąd wyjściowy.

JT działa w trybie „openloop”. Jeśli wytworzy więcej niż 1 wat, spróbuje zniszczyć zenera, a następnie regulator, a następnie mcu. Bez zenera, ponieważ JT jest konwerterem typu flyback, napięcie wyjściowe będzie rosło, dopóki dostępna energia nie zostanie rozproszona. Jeśli obciążenie nie przyjmuje dostępnej energii, napięcie rośnie, aż LM1117 zacznie nieumyślnie przyjmować energię (tj. Przekroczona Vin_max).

Znaczenie pytania C1 jest niejasne. C1 może być w pełni naładowany bez szkody, pod warunkiem że napięcia nie przekraczają wartości znamionowej innych podłączonych elementów.

Ogólnie nie jest to dobry obwód. Dostępne są znacznie lepsze obwody, które nie zależą od rozproszenia siły wyjściowej przetwornika. Obwód ten nie jest szczególnie „designaable” - trudno powiedzieć, jaką wydajność konwertera będzie miał poziom mocy lub wydajność (ale prawdopodobnie oba są niewielkie).


2
Może potrzebuję wyższej klasy Zenera do ochrony wejść. Jednak może mi pan powiedzieć, jak kontrolować to zamknięta pętla (mogę używać MCU na myśl to, czy układ może się bootstrap, czyli rozpoczęcie otwartej pętli i podczas uruchamiania MCU staje się zamkniętą pętlę)
Maxthon Chan

1
Trzymałbym również LDO, ponieważ przynajmniej niektóre lokalne regulacje, ponieważ MCU nie będzie zbyt dobrze przyjmować pulsującej szyny zasilającej.
Maxthon Chan,
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.