• În acest tutorial, vom folosi Arduino ca circuit de control pentru o sursă de alimentare în modul comutat. O sursă de alimentare cu comutare (SMPS) este un circuit electronic care convertește puterea utilizând dispozitive de comutare care sunt pornite și oprite la frecvențe înalte. Eficiența ridicată a unui SMPS le face populare pentru utilizarea în computere și alte electronice sensibile.

Cum funcționează o sursă de alimentare în modul comutat

Un SMPS AC-DC de bază constă din:

construiți

  1. Redresor de intrare și filtru
  2. Transformator
  3. Redresor de ieșire și filtru
  4. Circuitul de feedback și control

Pentru a utiliza un Arduino în această sarcină, putem utiliza ieșirile PWM ale plăcii pentru a controla tensiunea de ieșire. Modularea lățimii impulsurilor (PWM) este o tehnică obișnuită utilizată pentru a varia lățimea impulsurilor într-un tren de impulsuri.

Pinii PWM sunt utilizați în multe aplicații, inclusiv diminuarea unui LED, asigurând controlul vitezei variabile pentru motoare și multe altele. Cel mai important, acestea sunt utilizate pentru a furniza o ieșire analogică, oferind o tensiune analogică între 0% și 100% dacă ieșirea digitală este filtrată. Pe placa Arduino UNO, pinii digitali 3, 5, 6, 9, 10 și 11 sunt pini PWM.

Ieșirea circuitului va fi + 30VDC și -30VDC. Reglajele suplimentare de tensiune necesită regulatoare și potențiometre de tensiune suplimentare.

În primul rând, vom începe prin a reduce tensiunea de la rețea și a o converti în tensiune continuă printr-un circuit redresor.

Hardware necesar

Circuitul transformatorului și redresorului

  • Transformator (raportul de rotiri primar la secundar 4.107)
  • 4 diode Schottky MBR20100
  • 2 x condensatori 1F
  • 2 rezistențe de 100kΩ

+Circuit de ieșire 30V

  • 2 x siguranță 13A
  • Rezistor de 3,3Ω
  • 2 x condensatori 10uF
  • IC regulator LM317
  • LM143 Op-amp
  • Tipul 147 tranzistor Darlington
  • 1N4007 diodă
  • Rezistor de 100kΩ
  • Rezistor de 10kΩ
  • Presetare de 80kΩ

Pentru circuit de ieșire -30V

  • Tranzistor Darlington de tip 142
  • Rezistor de 3,3Ω
  • 2 x condensatori 10uF
  • LM143 Op-amp
  • IC regulator de tensiune LM337
  • Rezistor 100k Ω
  • 1N4007 diodă
  • Presetare de 90kΩ
  • Rezistor de 10kΩ

Software

Alegerea unui transformator

Primul nostru pas pentru construirea acestei surse de alimentare este alegerea unui transformator. Ieșirea noastră de alimentare este de 30V DC și -30V DC simetric, maxim 10A ambele. Deci, vom folosi un transformator cu un raport primar-secundar de rotații de 4.107, care va fi capabil să furnizeze 40V AC și maxim 15A la fiecare dintre circuitele de control secundare.

Proiectarea circuitului redresor

Un circuit redresor convertește tensiunea alternativă în curent continuu. Deci, circuitul nostru redresor convertește 40V AC în DC pentru a ne apropia de formatul de ieșire de care avem nevoie. Un circuit redresor foarte de bază constă din patru diode; aici vom folosi diode Schottky MBR20100. Aceste diode sunt utilizate pe scară largă în SMPS-uri, protecție inversă a bateriei, convertoare și multe altele.

Diagrama circuitului redresorului

Proiectarea circuitelor de control

Circuitul nostru de control + 30V DC este construit în jurul amplificatorului opțional LM143, a unui tranzistor TIP142 Darlington, a unui regulator IC LM317 și a unui Arduino UNO.

În primul rând, aplicăm tensiunea noastră pozitivă de la circuitul redresor la tranzistorul Tip 147. Este un tranzistor Darlington de putere complementar PNP folosit adesea în echipamente industriale liniare și de comutare.

Trebuie să aplicăm banda centrală a transformatorului în general împământată pentru tensiunea de reglare a colectorului tranzistorului.

Acum, întâlnim una dintre cele mai importante componente din acest circuit: amplificatorul opțional LM143. Principalul motiv pentru care am ales acest amplificator operațional este că are o funcționare +/- 40V protecție completă la supratensiune de intrare cu curenți comparabili.

Aplicăm ieșirea PWM de la Arduino ca intrare care nu inversează amplificatorul op. Cu pinul GND, Arduino este conectat la banda centrală a transformatorului și, de asemenea, utilizat ca intrare inversă. În plus, aplicăm + 40V și -40V de la circuitul redresor la V + și, respectiv, la V-amplificator. Ieșirea din op-amp este apoi utilizată ca tensiune de referință de către LM317.

Schema de circuit a LM337. Imagine oferită de Texas Instruments.