همون طور که می دونید داشتن یه منبع تغذیه dc آمپر بالا خیلی جاها و توی خیلی مدارات و دستگاهها لازمه. اما متاسفانه منابع تغذیه که از ترانس استفاده می کنند برای اینکه بتونن جریان خوبی بدن باید حجم خیلی زیادی رو اشغال کنند و راندمانشون هم چندان خوب نیست.
به همین دلیل استفاده از منابع تغذیه سوییچینگ آمپر بالا کم کم داره متداول می شه. در اینجا فرض ما بر اینه که یه منبع تغذیه با ولتاژ ثابت در اختیار داریم. فرقی هم نمی کنه که سوییچینگ باشه یا ترانس.
مداری که می خوایم معرفی کنیم یه رگولاتور متغیره که می تونه ولتاژ دلخواه شما رو ارایه بده و جریان خروجی مناسبی تا 3 آمپر فراهم می کنه. حتما آی سی lm317 رو می شناسید که یک آی سی رگولاتور قابل تنظیمه که بیشتر از 1.5 آمپر نمی شه ازش کشید. اما ما در مدار خودمون از یه آی سی رگولاتور سوییچینگ به نام lm2576HV-adj استفاده می کنیم.
نقشه مدار که در شکل زیر دیده می شه تقریبا ساده ست.

سیم پیچ رو می شه به صورت آماده از بازار تهیه کرد. یعنی دیگه نیازی به سیم پیچی نیست!
اون دیود هم که می بینین یه دیود شاتکی 60v و 3A هست که اگه پیدا نشد می شه از معادلش استفاده کرد.
R1 باید بین 1 تا 5 کیلو اهم باشه. بنابراین هیچ وقت به جای مقاومتهای R1 و R2 از یه پتانسیومتر یا ولوم تنها استفاده نکنین. بهتره بسته به محدوده ولتاژ مورد نیاز به جای R1 از یه مقاومت ثابت و به جای R2 از یه مقاومت متغیر استفاده کنین.
و حالا چند نکته مهم:
از هیت سینک مناسب استفاده کنین!
مسیرهایی که در شکل با خطوط پررنگ نمایش داده شدند تا حد امکان کوتاه باشند چون ممکنه حلقه های ناخواسته و اثر سلفی به وجود بیاد.
در پایان باید بگیم که قیمت جنس مرغوب این آی سی از lm338 گرونتره و اگه از انواع ارزان قیمتش تهیه کنید در عمل نمی شه به مدت زیاد از جریان خروجی نامی استفاده کرد.
اگه نخواید مدار رو خودتون ببندید می تونید ماژول آماده رو از بازار تهیه کنید. اما در صورتی که نخواید از یه برد آماده توی طراحیتون استفاده کنید، بستن این مدار کار آسونیه.
رابطه بین ولتاژ ورودی و خروجی هم به این صورته:

(Vout=Vref(1+R2/R1

این بار قصد داریم رگولاتور متغیر lm338 معرفی کنیم.
شاید براتون پیش اومده باشه که نیاز داشته باشین برای مدارتون یک ولتاژ متغیر فراهم کنین که جریان خوبی هم داشته باشه. مثلا لازمه که نور یک لامپ هالوژن 12 ولت رو کم و زیاد کنین.
همه می دونیم که lm317 معروفترین رگولاتور متغیر موجود در بازار هست و بستن مدارش هم کار آسونیه. اما در عمل این رگولاتور در بهترین حالت نمی تونه جریان بیشتر از 1/5 آمپر رو تامین کنه.
یکی از گزینه های مناسب رگولاتور سوییچینگ lm2576 adj هست که اگه جنس خوبش رو تهیه کنید می تونه جریان 3 آمپر رو تامین کنه.
اما رگولاتور LM338 که معمولا با بسته بندی TO3 که به قابلمه ای هم معروفه پیدا می شه، طبق دیتاشیت می تونه ولتاژ خروجی بین 1.2 تا 32 ولت رو با 5 آمپر فراهم کنه. خوبی اون استفاده از تعداد کمی عناصر اضافیه. یعنی در ساده ترین حالت می شه با دو تا مقاومت اونو راه اندازی کرد.
اما در عوض اندازه بزرگی داره و برای استفاده در توانهای خروجی بالا باید هیت سینک بسیار بزرگی روش نصب شه. شکل این رگولاتور از زیر همراه با پایه ها به این صورته:

مدار کاملی که برای استفاده از این رگولاتور باید بسته بشه به شکل زیره:

رابطه بین ولتاژ ورودی و خروجی هم به این صورته:

(VO = 1.25 V (1 + R2/R1

مقاومت R1 می تونه 120 یا 240 یا مقادیری نزدیک به این دو باشه. ولتاژ خروجی با مقاومت متغیر R2 تعیین می شه. این مدار می تونه بدون وجود خازنها و دیودها در ولتاژهای پایین تر از 25 ولت کار کنه. اما بهتره برای حذف ریپل خروجی و جریانهای ناگهانی از خازنها هم استفاده بشه. هر چند خازنهایی با مقادیر کوچک دارای مقاومت داخلی مناسبی هستند و این جریانها رو عبور می دند. اما کار از محکم کاری عیب نمی کنه!
دیودها هم برای حفاظت استفاده شده ند.
اما نکات مهم:
1- طبق معمول از هیت سینک مناسبی استفاده کنید که بتونه تبادل گرمایی خوبی رو فراهم کنه.
2- یادتون باشه بین ولتاژ ورودی و خروجی نباید تفاوت زیادی وجود داشته باشه . چرا که این اختلاف پتانسیل روی رگولاتور باید تلف بشه و این نتیجه ای نداره به جز داغ شدن و در نهایت سوختن رگولاتور. این نکته درباره همه رگولاتورها صادقه.

همون طور که می دونید میزان روشنایی یک LED با جریانی که از اون می گذره رابطه مستقیم داره. یعنی برای تنظیم میزان روشنایی یک LED باید جریانی رو که از اون می گذره کنترل کنید.
مداری که در شکل زیر دیده می شه یک منبع جریان کنترل شده با ولتاژ ساده است.

عملکرد مدار منبع جریان

اساس کار مدار به این صورته که پایه مثبت OP AMP به ولتاژ کنترل متصله. این ولتاژ در این مدار با یک ولوم یا پتانسیومتر تنظیم می شه. البته راه های مختلفی برای تنظیم این ولتاژ وجود داره. مثل استفاده از PWM که داره به وسیله یک میکروکنترلر تامین می شه.
پایه منفی OP AMP به امیتر ترانزیستور متصل شده. با توجه به اینکه در OP AMP ولتاژ پایه های ورودی با هم برابر هستند بنابراین جریانی که از مقاومت R1 عبور می کنه همیشه برابر Vref/R1 خواهد بود. با توجه به اینکه جریان ورودی OP AMP و جریان ورودی بیس ترانزیستور خیلی کمه می تونیم بگیم جریانی که از LED می گذره تقریبا با جریان R1 برابره.
انتخاب Vcc و R1 باید طوری باشه که به قطعات آسیبی نرسه. انتخاب LM358 اینه که نیاز به منبع تغذیه دوبل نیست و با یه تغذیه 5 ولت هم راه اندازی می شه.
ترانزیستور BC547 هم یه ترانزیستور ارزون قیمته که برای راه اندازی LED توان پایین کفایت می کنه. اما در صورتی که بخوایم LED توان بالا یا هر باری رو راه اندازی کنیم که جریان یا ولتاژ بیشتری نیاز داشته باشه باید ترانزیستور و مقاومت مناسب رو انتخاب کنیم.
درباره ولوم یا پتانسیومتر هم باید گفت که لازم نیست مقدارش رو کمتر انتخاب کنیم. در واقع هر چی مقدارش کمتر شه صرفا تلفات بیشتری خواهیم داشت.

یکی از خصوصیات تقویت کننده ها مقاومت ورودی هست. معمولا گفته می شه که بهتره مقاومت ورودی تقویت کننده زیاد باشه و علتش هم چندان پیچیده نیست. چرا که اگه مقاومت ورودی مدار در مقابل مقاومت منبع سیگنال به اندازه کافی بزرگ نباشه ولتاژ تقسیم می شه و در نقطه ورود به تقویت کننده افت می کنه.

همچنین اگه مقاومت ورودی به اندازه کافی بالا نباشه جریان بیشتری از منبع سیگنال کشیده می شه.

البته این موارد زمانی صادق هستند که فرض ما بر این باشه که جنس سیگنال ما ولتاژ باشه نه جریان.

حالا فرض می کنیم که یک تقویت کننده داریم و از مقاومت ورودیش اطلاعی نداریم. به چه روشی می تونیم مقاومت ورودی رو پیدا کنیم؟

می تونیم تقویت کننده رو مثل یک جعبه در نظر بگیریم که معلوم نیست توش چه خبره و اون رو طبق شکل زیر مدل می کنیم:

مقاومت ورودی تقویت کننده همون Zin هست. برای اینکه بتونیم این مقدار رو پیدا کنیم یک مقاومت متغیر که توی مدار با pot نشون داده شده رو به ورودی تقویت کننده وصل می کنیم و سر دیگه اون رو به یک فانکشن ژنراتور. خروجی تقویت کننده رو هم به اسیلسکوپ وصل می کنیم.

مقدار pot رو به 0 اهم می رسونیم و فرکانس فانکشن ژنراتور رو 1000 هرتز و ولتاژ اون رو 1 ولت تنظیم می کنیم. دامنه ولتاژ خروجی رو روی اسیلسکوپ اندازه می گیریم و مقدار مقاومت pot رو به تدریج زیاد می کنیم و این کار رو تا اونجا انجام می دیم که اندازه ولتاژ خروجی روی اسیلسکوپ به نصف مقدار اولیه کاهش پیدا کنه. حالا اگه pot رو از مدار خارج کنیم مقاومت دو سر اون برابر مقاومت ورودی تقویت کننده یعنی Zin خواهد بود.

برای آشنایی با چگونگی اندازه گیری مقاومت خروجی تقویت کننده اینجا کلیک کنید.

مداری که در زیر شماتیکش رو ملاحظه می کنید می تونه سرعت یا دور یک فن DC رو کنترل کنه. این مدار در سایت pcbheaven معرفی شده و ما اون رو بستیم و عملکردش رو بررسی کردیم.

کنترل دور فن

قبل از هر چیز دقت کنید که این فن دو سیمه س و تاکومتر نداره.
کارکرد مدار خیلی ساده س و دردسرهای کنترل سرعت فن با PWM رو نداره.
ولتاژ بیس ترانزیستور به کمک یک ولوم یا پتانسیومتر تعیین می شه و در نتیجه جریانی که از فن می گذره تغییر می کنه و باعث می شه دورش کم و زیاد بشه.
با بالا رفتن جریانی که از کلکتور می گذره ولتاژی که روی امیتر میفته بیشتر می شه و بنابراین بین کلکتور و امیتر ترانزیستور اختلاف ولتاژ کمتری ایجاد می شه و این به این معنیه که هر چه سرعت فن بالاتر باشه اتلاف حرارتی کمتری روی ترانزیستور داریم و بازده بیشتر می شه، و به همین ترتیب اگه دور فن کم باشه ترانزیستور گرمای بیشتری تولید می کنه.
بنابراین ترانزیستور باید مطابق با جریان فن انتخاب بشه و در صورت نیاز هیت سینک هم به کار بره.
درباره خازن C1 هم باید گفت که وجودش الزامی نیست و جلوی نوسانات رو می گیره و اگه با اسیلسکوپ نگاه کنید می بینید که بدون این خازن شکل موج ولتاژ فن دارای ریپل هست.

شاید براتون پیش اومده باشه که نیاز داشته باشین توی یک پروژه میکروکنترلری سرعت یک فن 12 ولت رو کنترل کنید و احتمالا می دونید که یکی از راحت ترین راه حل ها استفاده از PWM هست. یعنی با یکی از پایه های میکروکنترلر یه سیگنال PWM تولید کنیم و با کم و زیاد کردن دیوتی سایکل سرعت فن رو کنترل کنیم.
در این صورت ممکنه با توجه به اینکه ولتاژ کاری میکروکنترلرها کمتر از 12 ولته ( معمولا 5 ولت یا پایین تر ) با این مشکل مواجه شده باشین که چطور می شه این کار رو انجام داد؟
مدار زیر کاری رو که لازمه انجام می ده:

DC pan control

سیگنال pwm رو که به فرض دامنه 5 ولت داره به آند LED اپتوکوپلر اعمال می کنیم. مقاومت R1 و خازن C1 با هم یک فیلتر پایین گذر رو تشکیل می دن و باعث می شن که با کم و زیاد کردن دیوتی سایکل ولتاژ DC که روی پایه 1 اپتوکوپلر افتاده کم و زیاد بشه. در نتیجه مقدار نوری که به گیرنده می رسه هم کم و زیاد می شه و جریان ترانزیستور گیرنده هم تغییر می کنه. حالا هر چقدر این جریان بیشتر بشه ولتاژ بیشتری روی مقاومت R3 می افته و باعث می شه که جریان کلکتور ترانزیستور Q1 هم بالا بره و فن با سرعت بیشتری کار کنه.
انتخاب مقادیر مقاومت R1 و خازن C1 به فرکانس سیگنال PWM ورودی بستگی داره و البته به حداقل جریانی که برای راه اندازی فن لازمه. بنابراین اگر فن جریان بیشتری برای راه اندازی لازم داشته باشه باید مقدار R1 رو کاهش بدین و بعد خازن متناسب با اون رو انتخاب کنبن.
در پایان باید گفت که می شه خازن C1 رو هم در مدار قرار ندین و در این صورت اگه با اسیلسکوپ نگاه کنید ولتاژ کاملا DC روی فن نمی افته و اعوجاج متناسب با سیگنال PWM روش دیده می شه، اما در عمل در عملکرد فن اختلالی ایجاد نمی کنه که ملموس باشه.

مدار دیمر

بدون دیدگاه

در این مطلب یک مدار دیمر ساده معرفی شده
دیمر مداری هست که با برش زدن ولتاژ سینوسی منبع در زمان مشخص شده در هم نیم سیکل فقط بخشی از توان رو به بار انتقال می ده.
می تونیم در شکل زیر نحوه برش خوردن ولتاژی که روی بار میفته رو ببینیم و با ولتاژ منبع مقایسه کنیم.

شکل موج سیگنال اولیه
شکل موج برش خورده

مداری که این کار رو انجام می ده در شکل زیر دیده می شه

قطعه ای که عمل کلید زنی رو انجام می ده ترایاک نامیده می شه. ترایاک های مختلف می تونن جریان ها و ولتاژهای مختلف رو تحمل کنند. بنابراین باید ببینیم که بارمون چقدر جریان می کشه و ترایاک مناسب رو انتخاب کنیم. ترایاک های متداول در بازار ما عبارتند از سری BT13X و BTAXX عددی که در اسم ترایاکهای بالا به کار میره نشون میده که چقدر می تونن جریان تحمل کنن. مثلا BT136 می تونه 4 آمپر تحمل کنه و BTA16 می تونه 16 آمپر تحمل کنه. تفاوت این دو سری در اینه که در سری BTA بدنه فلزی به هیچ یک از پایه ها وصل نیست. اما ویژگیهای ترایاک به تنهایی نمی تونه تضمین کنه که تا حداکثر جریان نامی رو بتونه تحمل کنه و بسته به بار باید از هیت سینک مناسب استفاده بشه. خازنها هم حتما باید ولتاژ بالا باشند تا نسوزند. معمولا از خازنهای پلی استر ولتاژ بالا استفاده می شه. ولوم می تونه 500 کیلو یا 250 کیلو اهم باشه. با چرخوندن ولوم زاوبه آتش ترایاک عوض می شه و ولتاژی که روی بار میفته تنظیم می شه.
نکته مهم درباره دیمرها اینه که معمولا برای بارهای غیر القایی به کار می رن، مثل لامپ رشته ای و المنت. بنابراین معمولا برای تنظیم دور موتور استفاده نمی شه و همچنین نور لامپهای کم مصرف و فلوروسنت رو هم نمی شه با این دیمر کم و زیاد کرد. البته روی بعضی موتورها بویژه موتورهای یونیورسال قابل استفاده است اما با چرخوندن ولوم سرعت موتور خیلی نرم کم و زیاد نمی شه.

اگه از کسانی هستین که قصد استفاده از سینتی سایزرهای دیجیتال DDS رو دارین احتمالا متوجه شدین که خروجی این ماژول ها دامنه زیادی نداره و مثلا در مورد AD9850 که همینجا در کاراکیت معرفی شده اگه تغذیه 5 ولت باشه دامنه خروجی 0.5 ولت خواهد بود.
بنابراین به یه مدار تقویت کننده احتیاج داریم که بتونه ولتاژ رو به حد دالخواه تقویت کنه و جریان مورد نیاز برای بارهای با امپدانس کم رو هم فراهم کنه.
یکی از مدارهای خیلی مناسب تقویت کننده دو طبقه فیدبک داری هست که شکلش در زیر دیده میشه:

این تقویت کننده برای ولتاژ تغذیه 60 ولت طراحی شده و مقاومتها باید وات بالا باشند. در صورتی که بخواین از ولتاژ تغذیه کمتر استفاده کنین باید مقدار مقاومتها رو کم کنین.
خازنهای کوپلینگ در ورودی و خروجی قرار داده شدند تا جلوی بایاس DC گرفته بشه ، در صورتیکه از این خازنها استفاده نشه احتمال آسیب دیدن DDS یا بار یا خود تقویت کننده وجود داره.
ترانزیستوری که استفاده شده BD139 هست که می تونه ولتاژ و جریان مورد نیاز رو تحمل کنه.
و آخرین نکته هم اینه که باید زمین تقویت کننده به زمین DDS متصل بشه.