Лабораторный блок питания "Приставка" на МК AVR Mega32

[oleh550]

Решил поделится своим лабораторным блоком питания, может ещё кому пригодится, или можно просто обсудить все плюсы и косяки Буду рад разным мнениям, так как программировать только учусь...

Теперь по сути, что мы имеем, был у меня "Простой стабилизированный БП на супердоступных деталях", - с VRTP.ru, он был собран на простом советском транзисторе КТ825, напряжение и ток защиты регулировался переменными резисторами, по мере изучения МК, мне захотелось прикрутить к нему МК управление, так и родилась моя версия лабораторного БП.



Блок питания почти от 0 до ...20В и 0...3А (можно сделать до 5А), шаг регулировки настраиваемый, минимальный шаг регулировки напряжения 20мВ, и тока 20мА, сразу оговорюсь, кому нужна прецизионная точность, этот блок питания не подойдет, но как неплохой помощник в радиолюбительских делах, я думаю сгодится Управление реализовано на кнопках: Плюс/Минус напряжение, Плюс/Минус ток, точно/грубо, режим SET, и вкл/откл выхода (спасибо за идею Guaho, с дружественного форума). Шаг регулировок для режима SET и стандартного "горячего" режима отличается. В стандартном режиме шаг регулировки 100мВ и 100мА, если нажата кнопка точно/грубо, шаг будет 20мВ и 20мА. Для режима SET шаг будет грубее, напряжение - 1В, ток 1А, с кнопкой точно/грубо - 100мВ и 100мА. Блок питания может работать как в режиме стабилизации напряжения, так и в режиме стабилизации тока, если ток начинает превышать установленный. Также есть режим защиты от КЗ, когда выход полностью отключается.

Прошивка написана в Algorithm Builder, в архиве есть полностью весь проект, так сказать open sourse (исправления, замечания и дополнения только приветствуются), файл прошивки, печатная плата в P-CAD, и оригинал схемы в Splan 7.0.

[Телекот]

Какое время проходит от наступления перегрузки до начала ограничения тока? Допустим вы включили ограничение тока 3А напряжение 20в и подключили нагрузку сопротивлением 0,3 Ом . За какое время ток ограничится на нужном уровне.

[musor]

зачем там 32мега -весь функционал на 8 влезбы
не совсем понял где датчик тока

[Телекот]

Датчик тока в первой схеме в правом верхнем углу.

[musor]

не вижу

[Телекот]

Да и для питания стабилизатора 20в мало, там пульсации будут около 5в и запас на изменение сетевого напряжения надо оставить. Так что входное напряжение должно быть 27-29в.
Да и если делать управление на МК то и сам стабилизатор нужно делать серьёзней. К примеру сделать переключение обмоток для уменьшения нагрева

[romtorwator]

[uquote="Телекот",url="/forum/viewtopic.php?p=3153202#p3153202"]Какое время проходит от наступления перегрузки до начала ограничения тока?[/uquote]Это правильный вопрос.
oleh550, нужен некий компаратор, подключённый напрямую к датчику тока и ЦАП МК, а выход компаратора на блокировку транзистора (Lock)
По текущей схеме к.з. отработать не возможно, т.к. будет большая задержка реакции МК.
Более того, у выхода датчика тока тоже есть задержка реакции на изменения тока, порядка 3.5 микросекунд (время нарастания)
и это время ещё увеличивается при использовании конденсаторов на фильтре и по выходу.

Спойлер

Т.е. у датчика тока есть ещё шансы, а вот у МК с программой - нет.

[Телекот]

oleh550, нужен некий компаратор, подключённый напрямую к датчику тока и ЦАП МК, а выход компаратора на блокировку транзистора (Lock)

Только не на блокировку транзистора а на ещё один транзистор включенный последовательно с VT2. Всё должна делать аналоговая схема, МК только измеряет и задаёт опорные напряжения. Из за нелинейности ОУ и всего остального будет небольшое расхождение что легко устранить программно. МК подаёт расчётное опорное напряжение на аналоговую схему, измеряет выходное напряжение, вычисляет ошибку и корректирует опорное напряжение. Что то на подобие этого.

Спойлер

Конечно ёмкости корректирующих конденсаторов должны быть намного меньше.
По такой схеме ограничение тока будет на железном уровне и не зависеть от МК пусть даже висит. Главное что бы на вывод задания тока не пришёл сильно большой уровень.
А вообще в качестве датчика тока лучше применить резистор, не доверяю я этой ерунде.

[oleh550]

Жесть, разбили в пух и прах
[uquote="Телекот",url="/forum/viewtopic.php?p=3153202#p3153202"]Какое время проходит от наступления перегрузки до начала ограничения тока? Допустим вы включили ограничение тока 3А напряжение 20в и подключили нагрузку сопротивлением 0,3 Ом . За какое время ток ограничится на нужном уровне.[/uquote]
Дело в том, что если подключить 0,3 Ом при 20В, блок питания увидит его как КЗ и сразу отключит выход. Только как измерить за какое время, я не знаю, визуально - быстро.
[uquote="musor",url="/forum/viewtopic.php?p=3153205#p3153205"]зачем там 32мега -весь функционал на 8 влезбы[/uquote]
Первый критерий выбора, - количество портов у 32 больше чем у 8 (нужно же было куда то динамическую индикацию разводить), и второе с таким количеством выводов у меня была только 32 мега
[uquote="Телекот",url="/forum/viewtopic.php?p=3153210#p3153210"]Да и для питания стабилизатора 20в мало, там пульсации будут около 5в и запас на изменение сетевого напряжения надо оставить. Так что входное напряжение должно быть 27-29в.
Да и если делать управление на МК то и сам стабилизатор нужно делать серьёзней. К примеру сделать переключение обмоток для уменьшения нагрева[/uquote]
Да, действительно, как то я не предал этому значения, транс у меня то ли 22 то ли 24В, и на входе схемы, после выпрямителя, как раз в раёне 27В. Касаемо нагрева и переключения обмоток, транзистор стоит на небольшом радиаторе в корпусе компьютерного БП с постоянно включенным куллером, сильного нагрева в таких условиях нету, так как токи до 3А.
[uquote="romtorwator",url="/forum/viewtopic.php?p=3153228#p3153228"]oleh550, нужен некий компаратор, подключённый напрямую к датчику тока и ЦАП МК, а выход компаратора на блокировку транзистора (Lock)
По текущей схеме к.з. отработать не возможно, т.к. будет большая задержка реакции МК.[/uquote]
Согласен, но как его так красиво сделать?

[uquote="Телекот",url="/forum/viewtopic.php?p=3153259#p3153259"]Только не на блокировку транзистора а на ещё один транзистор включенный последовательно с VT2. Всё должна делать аналоговая схема, МК только измеряет и задаёт опорные напряжения. Из за нелинейности ОУ и всего остального будет небольшое расхождение что легко устранить программно. МК подаёт расчётное опорное напряжение на аналоговую схему, измеряет выходное напряжение, вычисляет ошибку и корректирует опорное напряжение.
А вообще в качестве датчика тока лучше применить резистор, не доверяю я этой ерунде.[/uquote]
Но тогда все равно все будет зависеть от МК (от заданного опорного напряжения), Может для этого сгородить шунт с токовым монитором на операционнике, и как то все выключать?

Кстати у меня в силовой части ошибка, конденсатор фильтра шима не 47 мкф, а 4,7 мкФ.

Спойлер

[Телекот]

Дело в том, что если подключить 0,3 Ом при 20В, блок питания увидит его как КЗ и сразу отключит выход.

У вас же есть функция стабилизатора тока. Если нагрузка меняется в больших пределах как тогда будет работать стабилизация тока?

Но тогда все равно все будет зависеть от МК (от заданного опорного напряжения)

Надо толко позаботиться что бы МК физически не мог задать заведомо большой токчем максимальный для данного транзистора и напряжения на нём. В вашем случае пока МК не отключит напряжение ток не чем не ограничен. В моём он ограничен величиной опорного напряжения. К примеру если при максимальном выходном напряжении с МК ток будет 3,5А то транзисторы будут всегда целыми, это можно сделать делителем на резисторе.

[romtorwator]

Телекот тебе правильно подсказывает, см. его "дорисовку",
от себя добавлю - с фильтра датчика тока убери большую ёмкость, поставь 1nF, как штатно положено.
с выхода ДТ, через резистор на ОУ, а чтоб сгладить пульсации при измерении, на МК,
ещё один резистор, с выхода ДТ, и конденсатор, RC-фильтр, там хоть 1мкФ ставь.[uquote="oleh550",url="/forum/viewtopic.php?p=3153335#p3153335"]Но тогда все равно все будет зависеть от МК (от заданного опорного напряжения)[/uquote]ну и пусть, Он только опорный уровень задаст и этого достаточно, далее ДТ и ОУ разберутся с током.
т.е. если МК исправен и работает, то всё гут. Тут косяк может случится при включении и ресете МК, при включенной нагрузке.
Я сталкивался с некоторыми моделями МК ATmega, у которых при включении и ресете, на портах логическая "1",
что в данной конструкции задаёт максимальное напряжение и максимальный ток на выходе.
поэтому я использую внешние ЦАП, при включении у них всегда ноль, а при отсутствии связи с МК последнее сохранённое значение.

И ещё одно замечание, питание ДТ нужно производить от ИОН 5.000 Вольта, т.к. питание ДТ является REF
а так-же обращаю внимание, что ИОН МК с большим дрифтом +/- 4мВ, что для 10 бит АЦП = +/- 1 LSB,
а в диапазоне 20В - это +/- 0.02В и это только по ИОНу, не говоря уже про резисторы в делителе и ошибки просчета встроенного АЦП.

[musor]

про аналную часть как уже заметили она никуда не годная
единственое датчик тока на холе смотрится тут как пирсреди чумы...(я и не приметил его сразу-фотка мелкая у автора)
решение телекота тоже не Cool!
просится управляемый Шим предстаб импулсник и Линейник на выходе с токовым шунтом
вместа холдатчика-он врядли отработает Кз коректно БЫСТО без вреда для схемы
вариан с переключением транса годен но нужно + одно ЦАП-рулить реле или тиристорами ЭТОГО КОМУТАТОРА исходя из напряжения выхода

Добавлено after 3 minutes 26 seconds:
кстати я подумал идея исползовать 32мегу на вырост не такплоха ..толко яб взял пин то пин 168 328 меги SMD тогда добавляя фунционал можно менять тока мк а плата -постояная и отработаная впростейшем варианте ставится 8 при наросте кода 168...328 так делают китаюзы=они поумне(практичне вас) -зачем менять плату? если она отработана и вылизана

[romtorwator]

[uquote="musor",url="/forum/viewtopic.php?p=3153380#p3153380"]он врядли отработает Кз коректно БЫСТО без вреда для схемы[/uquote]Отрабатывает, я проверял, как раз на импульсном DC-DC, на TL494 с полумостом,
т.е. его быстродействия хватает, но при условии, что по ОС, с ДТ не навешано ёмких конденсаторов.[uquote="musor",url="/forum/viewtopic.php?p=3153380#p3153380"]я подумал идея исползовать 32мегу на вырост не так плоха[/uquote]А яб лучше взял с али готовую плату DC-DC с МК (DPS5005, DPS5015 или DPS5020 - выбирай на вкус),
точнее я уже взял, 15А чоппер на TL594, ЦАП/АЦП 12 бит, ШУНТ - довесить линейник и вот вам Лаб.БП,
отличный конструктор для радиолюбителя, при этом каждый сможет повторить, если будет выложена прошивка...
Да, у них были проблемы, по питанию схемы и полумостом, они их решили, мне уже исправленный экземпляр пришел,
протестировал, работает исправно, остался только дроссель, поменять на больший с большим сечением провода и всё Ок.
Уже есть кое-какие исходники и тут
Две третьих тем, про лаб.БП, зарядки, DC-DC, контроллеры МРРТ, в этой ветке можно будет закрывать, т.к. это устройство заменит их все ...

[oleh550]

[uquote="romtorwator",url="/forum/viewtopic.php?p=3153346#p3153346"]Телекот тебе правильно подсказывает, см. его "дорисовку",
от себя добавлю - с фильтра датчика тока убери большую ёмкость, поставь 1nF, как штатно положено.[/uquote]
Его идею я уже понял, в принципе понравилось Кондер Cf уменьшим, посмотрим как будет на помехи реагировать...
А с момента
[uquote="romtorwator",url="/forum/viewtopic.php?p=3153346#p3153346"]с выхода ДТ, через резистор на ОУ, а чтоб сгладить пульсации при измерении, на МК, ещё один резистор, с выхода ДТ, и конденсатор, RC-фильтр, там хоть 1мкФ ставь.[/uquote]
можно подробней, не совсем понял

Добавлено after 3 minutes 34 seconds:
[uquote="romtorwator",url="/forum/viewtopic.php?p=3153346#p3153346"]И ещё одно замечание, питание ДТ нужно производить от ИОН 5.000 Вольта, т.к. питание ДТ является REF
а так-же обращаю внимание, что ИОН МК с большим дрифтом +/- 4мВ, что для 10 бит АЦП = +/- 1 LSB,
а в диапазоне 20В - это +/- 0.02В и это только по ИОНу, не говоря уже про резисторы в делителе и ошибки просчета встроенного АЦП.[/uquote]
Я тоже думал про питание от опорника, но пока без него, датчик сейчас вообще питается от LM7805, там порядка 5,056В, при старте мк опрашивает датчик тока, получает результат первого измерения, и принимает его за 0.

Добавлено after 1 minute 38 seconds:
[uquote="musor",url="/forum/viewtopic.php?p=3153380#p3153380"]единственое датчик тока на холе смотрится тут как пирсреди чумы...[/uquote]


Добавлено after 8 minutes 28 seconds:
musor Но если линейник не годится, идея Телекота тоже не очень, у Вас есть реальное решение, которое можно прикрутить к плате управления? Просто если брать управляемый ШИМ пред стаб импульсник, тогда реально уже проще сделать на TL494, например на идее Зарядного устройства-приставки, или уже сразу как говорит romtorwator, на готовых модулях с китая, но ребята, сейчас изначальная идея моей платы управления, - рулить линейным стабом.

[romtorwator]

[uquote="oleh550",url="/forum/viewtopic.php?p=3153532#p3153532"][uquote="romtorwator",url="/forum/viewtopic.php?p=3153346#p3153346"]с выхода ДТ, через резистор на ОУ, а чтоб сгладить пульсации при измерении, на МК, ещё один резистор, с выхода ДТ, и конденсатор, RC-фильтр, там хоть 1мкФ ставь.[/uquote]можно подробней, не совсем понял [/uquote]Вот таким образом

Спойлер

[uquote="oleh550",url="/forum/viewtopic.php?p=3153532#p3153532"][uquote="romtorwator",url="/forum/viewtopic.php?p=3153346#p3153346"]И ещё одно замечание, питание ДТ нужно производить от ИОН 5.000 Вольта, т.к. питание ДТ является REF
а так-же обращаю внимание, что ИОН МК с большим дрифтом +/- 4мВ, что для 10 бит АЦП = +/- 1 LSB,
а в диапазоне 20В - это +/- 0.02В и это только по ИОНу, не говоря уже про резисторы в делителе и ошибки просчета встроенного АЦП.[/uquote]Я тоже думал про питание от опорника, но пока без него, датчик сейчас вообще питается от LM7805, там порядка 5,056В, при старте мк опрашивает датчик тока, получает результат первого измерения, и принимает его за 0.[/uquote]Это ты уровень ноля смотришь, а я тебе про чувствительность, сколько вольт равно 1 амперу.
т.е. меняется не только уровень ноля по формуле Uпит/2, но и чувствительность, штатно 0.185 на 1 А, а будет например 0.2В на 1А

[oleh550]

У меня есть задумка взять мегу попроще, например 48 или 88, прикрутить к ней дисплей 1602, взять управление силой с этой темы зарядного устройства http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=41376
а потом к БП и зарядник добавить

Добавлено after 2 minutes 40 seconds:
romtorwator Теперь понятно

Добавлено after 10 minutes 52 seconds:
Касаемо датчика тока, - для 5 амперного датчика немного веселее всё:


Добавлено after 2 minutes 16 seconds:
На 1В - 5А, а что касается REF для меги, так оно 4,096

[romtorwator]

[uquote="oleh550",url="/forum/viewtopic.php?p=3153545#p3153545"]Касаемо датчика тока, - для 5 амперного датчика немного веселее всё[/uquote]Этот график, при питании ровно 5.000Вольта,
при питании например от 5.085В график сместится
[uquote="oleh550",url="/forum/viewtopic.php?p=3153545#p3153545"]что касается REF для меги, так оно 4,096[/uquote] это ты так думаешь, а в реальности погрешность твоей ИМС ИОН от 4.056В до 4.136В, т.е. +/- 40мВ
Казалось бы не много, но при измерении в диапазоне 20В, 10битным АЦП - даст погрешность,
суда же добавить ширпотребные резисторы в делителе, не стабильность подстроечника, криворукость встроенного АЦП ...
тоже самое при измерении напряжения на датчике тока.

[oleh550]

[uquote="romtorwator",url="/forum/viewtopic.php?p=3153553#p3153553"]Этот график, при питании ровно 5.000Вольта,
при питании например от 5.085В график сместится[/uquote]
Да он действительно смещается, но дело в том, что все плавает в пределах 4,096, например при питании от 5,05 ноль будет при 2,525, а максимум (5А) при 3,525, а прога сделана так, что мк этот ноль каждый раз при старте проверяет...

графика выходит 5А на 1В, а значит 5000/1000=5мА/1мВ=20мА/4мВ. При опорнике 4,096, считаем 4096/1024=4мВ/1 значение АЦП, вот и Выходит минимальный шаг измерения тока ровно 20мА...

Опорник AD1584B у него мин 4,092 и макс 4,100, хотя мой мультиметр почему то намеряет 4,077 (но я ему не верю)

[romtorwator]

[uquote="oleh550",url="/forum/viewtopic.php?p=3153567#p3153567"]Опорник AD1584B у него мин 4,092 и макс 4,100, хотя мой мультиметр почему то намеряет 4,077 (но я ему не верю)[/uquote]

[oleh550]

Круто... жалко, что мне негде так четко проверить свой мультиметр, но в глубине души я догадываюсь, что мой опорник не такой точный как про него пишут в даташите...