Memperkuat pulsa gelombang persegi untuk menggerakkan beban PWM 30-60V 100 Ohm
Beban:
- R sekitar 100 ohm.
- Beroperasi dengan PWM.
- Memiliki respon IV rata-rata linier dengan pulsa persegi hingga 10KHz.
- Tegangan maksimum absolut adalah 60V.
- Arus rata-rata maksimum absolut adalah V * duty% / R <100mA.
- Daya maksimum absolut rata-rata 0.85W.
Persyaratan Operasi:
- Rentang tegangan hulu: 0-60 V. (Dapat disediakan oleh PSU hulu dalam mode CC / CV)
- Rentang frekuensi: 0,5 - 4 kHz.
- Kisaran siklus tugas: 0% -95%.
- Dapat menerima pemicu (4 kHz).
- Dapat membagi pemicu (f / 2, f / 4, dll.)
- Penundaan pemicu yang dapat disesuaikan.
- Bentuk gelombang bersih.
- Waktu naik dan turun sekecil mungkin.
Saya tidak mengetahui adanya peralatan yang memenuhi semua persyaratan tersebut. Kebanyakan generator fungsi hanya dapat mencapai +/- 10 V. Kebanyakan catu daya bench hanya memasok DC dalam mode CV / CC.
Perangkat I / O digital (Arduino, dll.) Dengan jam yang lebih cepat dapat mencapai semua itu kecuali untuk persyaratan voltase. Mungkin ada semacam penguat yang dapat membawa tegangan hingga 60 V, tetapi modul penguat DC-DC hanya berfungsi dengan input / output DC.
Jawaban
Potongan pertama - dengan speed-up disertakan
Berikut adalah versi rangkaian sederhana untuk menggerakkan output tegangan yang lebih tinggi dari pin I / O MCU sederhana:
mensimulasikan sirkuit ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab
Masalah dengan rangkaian di atas adalah bahwa satu-satunya perlindungan hubung singkat yang dimilikinya didasarkan pada arus yang diberikan ke basis salah satu \$Q_1\$atau \$Q_2\$. Meskipun tampaknya, pada awalnya, untuk membatasi output dalam situasi hubung singkat, masalah yang paling penting adalah keluaran BJT mungkin hanya akan terbakar (hilang terlalu banyak) ketika dihadapkan dengan peristiwa korsleting. BJT juga memiliki masalah di mana mereka dapat sedikit memanas dan kemudian dapat memasok lebih banyak arus keluaran. Dan BJT bervariasi, satu sama lain. Jadi tidak ada yang benar-benar yakin bahkan jika Anda bisa menangani disipasi tersebut.
Jadi sirkuit di atas tidak semuanya aman dari kejadian yang tidak disengaja.
Pemotongan kedua - lipat saat ini untuk melindungi transistor driver
Skema flipback saat ini mungkin penting untuk membantu membatasi disipasi. Ini tidak hanya membatasi arus, tetapi juga akan memperlambat arus jika terjadi dead short untuk melindungi keluaran BJT dan menjaga disipasi ke tingkat yang relatif aman.
Secara umum, ide dasarnya terlihat seperti ini:
simulasikan sirkuit ini
Satu-satunya tambahan adalah topologi lipat untuk masing-masing dari dua BJT keluaran. Ya, ini sedikit lebih rumit. Tapi itu juga layak dilakukan.
Sirkuit di atas akan maksimal sekitar \$50\:\text{mA}\$sebelum mulai terlipat, sulit. Saat itulah tegangan turun pada keduanya \$12\:\Omega\$resistor melebihi sekitar \$600\:\text{mV}\$. Ketika itu terjadi, itu dengan cepat membalik perilakunya dan arus beban dipaksa untuk melanjutkan melalui \$120\:\text{k}\Omega\$resistor, yang akan membatasi arus hubung singkat menjadi sekitar \$500\:\mu\text{A}\$.
Berikut adalah simulasi keluaran menggunakan berbagai siklus tugas dan pada frekuensi maksimum \$4\:\text{kHz}\$pada skema di atas yang mencakup pembatasan arus dan mendorong beban yang meminta \$\approx 55\:\text{mA}\$ (maksimum absolut sebelum mulai melipat, dengan cepat):
(Jika beban meminta \$60\:\text{mA}\$sirkuit di atas garis datar segera dan memberikan sekitar \$500\:\text{mV}\$ke \$1\:\text{k}\Omega\$memuat [lagi, menunjukkan arus maksimum \$500\:\mu\text{A}\$ batas saat ini.])
Sedikit degenerasi emitor dapat ditambahkan ke \$Q_4\$dan \$Q_5\$. Ini akan menjadi urutan \$\frac{100\:\text{mV}\cdot R_4}{V_\text{CC}-V_\text{BE}}\$. Di sirkuit di atas, mungkin \$47\:\Omega\$. Itu mungkin tidak perlu. Tetapi itu akan memberikan konsistensi yang lebih sedikit, satu sirkuit ke sirkuit lain dan satu suhu operasi ke yang lain.
Ringkasan
Tak satu pun dari ini adalah sistem lengkap. Tampaknya Anda memiliki anggaran (dari komentar Anda) untuk unit komersial, jika ada yang sesuai dengan kebutuhan Anda. Mungkin juga membayar penghobi yang baik untuk membuatnya dan mengujinya untuk Anda, sebelum pengiriman. (Mungkin tidak akan mencapainya dengan desain khusus lengkap dari desainer profesional - setidaknya tidak di AS di mana tenaga kerja berpendidikan tidak murah.)
Saya hanya seorang penghobi, saya sendiri, dan ini mungkin pendekatan yang akan saya ambil. Itu murah, mudah dibuat bersama-sama, dan memungkinkan saya menghabiskan USD1000 itu untuk sebuah alat (mainan) mewah yang dapat saya gunakan dengan lebih baik daripada menghamburkan uang tunai di sini.
Omong-omong, jika Anda membangun dua sirkuit di atas, Anda memiliki dua "h-bridge" dan dapat membuat output yang dijembatani yang dapat membalikkan tegangan yang diterapkan pada beban Anda (tergantung di antara dua output.) Hanya sesuatu untuk dipikirkan tentang.
Yang menampilkan poin terakhir. Jika ingin membeli sesuatu, carilah IC h-bridge yang bisa menopang tegangan yang Anda inginkan. ( UC2950T adalah jenis yang saya pikirkan, kecuali bahwa ia tidak dapat menangani persyaratan tegangan yang Anda miliki.)