Як зробити подвійний + -12В живлення від 24В SMPS


16

Я намагаюся живити домашній передавач навантажувальних пристроїв, використовуючи 24В одиночний SMPS. Мені потрібно зробити +12, 0 і -12 Вольт, здатні до 50 мА. Я хочу живити кілька каналів підсилювачів та мостів.

У мене не дуже багато бюджету та доступності компонентів в Індії.

У мене є ідея використовувати 1 LM7812 та 1 LM7912 (негативні) лінійні регулятори напруги та налаштування дільника напруги, щоб зробити це відповідно до наведеної нижче схеми.

схематичний

імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab

Це працювало б? Я змінив це з пропозицій та статей в інших місцях.

Хтось запропонував мені ще одну схему, але я стурбований поточними можливостями операційного апарата.

схематичний

моделювати цю схему

Це працювало б? Якщо так, будь ласка, підкажіть відповідний підсилювач.

Чи є якісь інші методи, які б виконали цю роботу економно?


Подумайте, що станеться, якщо у вас між вагонками поручені навантаження.
Вінні

@winny Саме це мене хвилює.
Ohbhatt

Скільки струму вам потрібно? Я зробив таку компенсацію для аудіосхема, щоб запобігти нерівномірному відсіканню, використовуючи підсилювач та рівний подільник, як ваш, але транзистор + резистор, буферний на виході. Даремно витрачається багато сил і є більш прості рішення. У вашому випадку я б за два перетворювачі комутації або один ізольований.
Вінні

3
Ви згадуєте, що вам потрібно мати можливість подавати струм 50mA. Але я здогадуюсь це в основному через рейки +12 і -12 (наприклад, живлення операційних підсилювачів подвійного живлення). Що саме вам потрібно поставити через 0V рейку? Якщо рейка 0В просто служить орієнтиром і йде лише до деяких вхідних підсилювачів або високооцінених резисторів, це означає, що ваші поточні потреби в рейці 0В набагато нижчі, ніж 50 мА, і рішення №2 цілком справедливо.
тьмяно втратили віру в SE

Btw, як farnell.in, так і mouser.in корабель в Індії. Ви знайдете в них майже будь-який компонент (хоч і трохи дорогий). Інший варіант - ebay.com, але ці кораблі з Китаю мають досить тривалі терміни доставки.
Техас Кале

Відповіді:


17

Перша ідея у вас взагалі не вийде.


Ваша друга ідея спрацює, але багато OP-амперів не збираються видавати більше декількох мА на їх виході, що обмежує струм, який ваша схема може виводити з віртуальної землі. Є наявні Power-OP-ампери, які можуть видавати до декількох ампер, але якщо ви не можете дістати руки, ви можете використовувати транзисторну пару PNP / NPN для збільшення вихідного струму:

схематичний

імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab

OP-Amp піклується про стабілізацію виходу, щоб він відповідав напрузі, встановленій дільницею вхідної напруги. Потурбуйтеся про ємнісні навантаження, як зазначав Шехро у своїй відповіді.


Ви можете запропонувати транзистор, придатний для 50 або 100 мА.
Ohbhatt

1
Ви повинні шукати пакети. Для 100mA кожен транзистор повинен був розсіювати 100mA * 12V = 1,2W, це обмежуючий коефіцієнт. Малі сигнальні транзистори в пакетах TO-92, як правило, обмежені до 500 мВт. Є винятки, як пара SS8050 / SS8550 від Fairchild, яка може розсіювати 2W кожен. Набагато консервативнішою парою (також краще доступні) буде BD233 / BD234, BD235 / BD236 або BD237 / BD238. (Використовуйте транзистори, призначені для аудіоприкладних програм. Вони оцінюються для лінійної роботи регіону, як потрібно тут.) Транзистори в пакетах TO220 є надмірними для вашої програми.
Янка

1
2N2222 може розсіювати лише 500 мВт, що добре для 41mA @ 12V. 2N2907 може розсіювати лише 625mW, що добре для 52mA @ 12V. Взагалі, транзистори, що починаються з BD, - це те, що ви хочете (приставка 2N… на жаль, не дає натяку).
Janka

1
@Ohbhatt Ви можете використовувати кілька 2n2222 і 2n2907 паралельно з невеликими резисторами випромінювання (2r2 або більше), щоб поділити навантаження, якщо ви не можете отримати джерела великих деталей.
Колін

1
Так. Але будьте обережні, без радіатора BD139 і BD140 можуть розсіюватися лише до 1,25 Вт. Крихітний плавник на кожному транзисторі це значно покращує.
Янка

7

Вам буде краще використовувати два джерела 12В, але якщо ви наполягаєте ...

№1 не працюватиме.

№2 (з огляду на дуже обмежену інформацію, яку ви надали), можливо, зажадає, що підсилювач потужності буде розсіювати стільки, як 600 МВт, і стабільність, ймовірно, буде проблемою з ємнісними навантаженнями. Існують спеціальні мікросхеми для розбиття залізничного транспорту, які сприймають стабільність серйозно, але вони не є желейними частинами, і, наприклад, TLE2426 не може впоратися з розсіюванням або струмом.

Я пропоную щось подібне (якщо припустити, що у вас є запас енергії на джерело 12 В:

введіть тут опис зображення

Для цього використовується повсюдний регулятор шунта TL431 і підсилює його загальним транзистором потужності PNP.

Комбінація - це як прецизійний синер. Або просто скористайтесь ценером, як показано нижче. Встановити Vo = 12V.

Потім використовуйте цю схему:

схематичний

імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab

Зауважте, що якщо ви надмірно завантажуєте GND до -V, напруга від + V до GND зросте до цілих 24 В. Зазвичай це прийнятно, але подбайте про номінальну напругу конденсатора тощо. Ви можете додати більш високу напругу (скажімо, 14В) через R1 як запобіжний захід. R1 у нормальних умовах розсіюватиме менше 1 Вт, але стабілітра може розсіяти цілих 1,3 Вт, якщо 50 мА тече від + V до GND і відсутній відповідний струм від GND до -V.

Наприклад, ви можете використовувати два зерна 6,2 В 1 Вт послідовно. Тримайте відводи коротко, прикріплюйте їх до якоїсь області друкованої плати та тримайте їх окремо, щоб вони холодніші.


Я повинен тримати мінімальне енергоспоживання, і я не можу дозволити собі будь-якої зміни напруги. Дякую за допомогу, хоча.
Ohbhatt

1
Я б взагалі не використовував регуляторний підхід для генерування віртуального ґрунту - це матиме проблеми або з джерелом джерела струму, або з потоком відповідних струмів.
ThreePhaseEel

6

Враховуючи ваше бажання якомога меншої потужності, і моє усвідомлення того, що ця поширена проблема рідко підходить саме до цього шляху. Я придумав рішення, що коливається, що коливається, просто заради цього.

Як і у будь-якому комутаторі, необхідно враховувати однотонні викиди / пульсації (приблизно 20 кГц з цими значеннями). Але якщо є якийсь значний струм заземлення, я сумніваюся, ви можете бути набагато ефективнішими (формальніший комутатор з окремим осцилятором може бути більш ефективним і може використовувати один індуктор, але це зажадає більше деталей).

схематичний

імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab

Це в основному релаксаційний осцилятор, який модулює середній струм через L1, щоб він коливався навколо необхідного струму землі. M1 і M2 вмикаються та вимикаються відносно швидко (деякі конденсатори прискорення допоможуть підвищити ефективність), а C12 забезпечує позитивний зворотний зв'язок, завдяки чому оппам / компаратор насичується при переході порогу (інакше навантаження змочить генератор і стане лінійним регулятором замість цього).

L3, C10 і C11 є для фільтрування пульсації та ізоляції коливань від навантаження, щоб уникнути його занадто сильного затухання. C10 і C11 також виконують подвійний режим роботи як вхідну ємність регулятора. Зайва енергія в L1 і L2 буде повернута в потрібну рейку і зберігається в них. У цій конструкції проводяться джерело-зливні діоди М1 і М2.

R3, R4, R5 і R6 обрані таким чином, щоб М1 і М2 були нижчими за поріг, коли немає струму заземлення. На жаль, це також зменшує загальний коефіцієнт посилення контуру генератора.

Я не дуже ретельно проаналізував усі наслідки цієї конструкції (особливо через те, що вона коливається), тому загальні міркування щодо стійкості щодо зміни навантаження можуть бути проблемою.

Я не думаю, що для цього типу конфігурації існують ІМС, що зайво збільшує кількість деталей та обмеження дизайну. Єдині мені відомі - це регулятори напруги припинення пам'яті DDR, але вони призначені для роботи при дуже низьких напругах.


+1, це геніально. Але я думаю, що причина, що вона не надто поширена, - це схеми, які потребують розбитого грунту, - це найчастіше для аудіоприкладних програм, і ми, звичайно, чуємо звук.
Янка

1
Зробити комутатор 400 кГц-1 МГц можливо. Ви б цього не почули взагалі !! Зрештою, основою є еталон, це будуть рейки, які рухаються ... Я зазвичай маю справу з програмами, в яких навіть 1 мкВ шуму в слідах високого опору є проблемою, ми використовуємо комутатори всюди. У тому числі провідних аналогових ліній електропередач, які працюють під такими слідами високого опору. Все, що потрібно, - це хороша фільтрація, наші єдині проблеми виникли, коли алгоритми управління комутатором пропускають удари та виробляють низькочастотні компоненти.
Едгар Браун

Так, саме останнє було моїм клопотом. Що відбувається, коли струм заземлення змінює напрямок.
Янка

1
@Janka У цій архітектурі, якщо припустити, що вона повністю стабільна, нічого наслідкового не відбудеться. Надлишковий струм буде просто керуватися діодом MOSFET до рейки, що подає його. В ідеалі нульова витрата енергії.
Едгар Браун

1
@Janka Oh, а щодо тонів проблема сталася лише тоді, коли під час модифікації дизайну оновленої версії продукту хтось не звернув занадто багато уваги на слід і зробив з ним довгу петлю, яка взаємоділа з петлями у високій - сліди імпедансу. Вже тоді шум ледь перевищував виявлення в діапазоні 2 мкВ. Ми це виправили, вдосконалюючи алгоритм управління. У цій архітектурі комутатор ніколи не повинен мовчати, малі чергуються імпульси в обох напрямках можуть це забезпечити. З цією конструкцією це може бути проблематичним, але окремий осцилятор це виправить ..
Едгар Браун

4

Регулятори не працюватимуть. У вас виділено нульовий випадок, і ваш земляний опір є надмірним.

Операційний підсилювач - кращий варіант, але все залежить від того, скільки струму ви проходите через землю. Якщо струм досить низький, ви можете просто використовувати дільник резистора з парою конденсаторів паралельно, якщо він високий, вам знадобиться здоровенний підсилювач.

У вас є ще пара варіантів:

  1. Для зменшення опору заземлення ви можете використовувати два зерна із серійними резисторами
  2. Ви можете скласти послідовник джерела класу AB з кількома резисторами та двома транзисторами (в основному, що робить підсилювач, але з більшим опором)
  3. Якщо ваш струм заземлення має чітко визначений і послідовний напрямок, ви можете використовувати позитивний або негативний 12В регулятор або навіть транзистор від однієї з рейок (обов'язково поставте обхідний діод).

Але незалежно від того, що ви робите, будь-який струм заземлення призведе до втрати потужності (якщо ви не зрозумієте, як, звичайно, розробити регулятор заземлення комутатора).


4

Якщо ваш 24 В добре регульований, ви можете просто використовувати 7812 для створення середньої точки і зателефонувати, що ваша 0-вольтова рейка.

схематичний

імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab

Це спрацює лише в тому випадку, якщо 24 В незалежно від того, що ви живите, і відповідно до коментаря Едгара Брауна, позитивні лінійні регулятори, такі як 7812, не можуть поточити струм.


Це фантастичне рішення. Мені не доводиться інвестувати в якісь дорогі частини. Але мені все ж доведеться перевірити цю схему, щоб перевірити.
Ohbhatt

4
Це буде працювати лише в тому випадку, якщо ваш струм заземлення є позитивним (він виходить з регулятора), нормальні регулятори не занурюють струм.
Едгар Браун

Це дуже коректний момент, дякую, @EdgarBrown, я відповів до редакції.
Колін

3
@EdgarBrown Замість надійного 7812ви можете використовувати інтегрований регулятор комутації, який, як правило, терпить "зворотний струм", це трохи більше грошей, але така ж проста реалізація. Я використовував це в дизайні, наданому в моєму випадку більша частина системи працювала на 24V рейці, і лише невелика підмножина компонентів бігала з віртуальної землі. У будь-якому випадку це стає питанням вибору компонентів, і регулятори комутації 1/2 / 3A можна знайти з можливістю спрямованого струму, конструкція є надійною, але BOM може бути важко знайти або дорого.
катастрофа

1
@Ohbhatt Ні, це не усуває жодних змін. Уявіть собі, якби ви підключили резистор між + 12 В і 0 В, регулятор не впорався би з цим, оскільки струм намагався б перейти в регулятор. Але резистор між 0 В і -12 В буде добре. Ось чому це залежить від вашої схеми конструкції.
користувач253751

2

Я думаю, що NJM4556A спрацює

Ви можете проводити струм із негативних та позитивних рейок, але різниця не перевищує вихідний струм OP.

Примітка: Я не досвідчений, пропоную вам прочитати наступний пост

EEVBLOG - моя-негативна напруга-рейка-не працює


Це гарна ідея. Я візьмусь до цього.
Ohbhatt

1

Існує безліч недорогих методів. Але метод перемикання може допомогти вам з мінімальним компонентом, який доступний всюди.

ви можете використовувати зворотний перетворювач з мінімальним контуром:

Відредаговано : Основна схема: змішальна схема Посилання: поєднання двох посилань ( http://uzzors2k.4hv.org/index.phppage=flybacktransformerdrivers , https://wiki.analog.com/university/courses/electronics/text/chapter- 6 )

Список компонентів:

  • Ценеровий діод

  • 555 ІК

  • Мосфет

  • Тороїд, трансформатор можна виготовити з дротом і тороїдним сердечником

  • Діод на виході

  • якийсь конденсатор

  • якийсь резистор

  • якийсь провід

Переваги:

  • ви можете генерувати будь-яку напругу на виході навіть більше, ніж ваша перша напруга

  • ці компоненти доступні скрізь

  • Ви можете генерувати будь-яку напругу, навіть ізольовану напругу

  • ви можете збільшити свою потужність, змінивши Mosfet і вибравши більший тороїд.

Основні посилання:

http://uzzors2k.4hv.org/index.php?page=flybacktransformerdrivers введіть тут опис зображення

Крім того, вам потрібен діод Зенера на 12-15 вольт і 555 ІС. (Ваш котушка подається на 24 В, але на 555, ви повинні генерувати 12-вольтову потужність за допомогою діода Зенера).

на виході вам потрібен діод з конденсатором. посилання: https://wiki.analog.com/university/courses/electronics/text/chapter-6 введіть тут опис зображення

Повнохвильовий випрямляч подвійної полярності з використанням центрального трансформатора і 4 діода


ваш відредагований варіант видаляє зв’язок між напругою стабілітра і подачею?
Hasan alattar

@Hasanalattar Немає основного контуру (відкат Ейріка) працює з 12-16 вольт. Я додав Зенер як регулятор для цього випадку, щоб перетворити 24 В на 12 В. Просто змішую 3 схеми. регулятор і зворотний і вихідний котушки для подвійної напруги на виході.
М КС

Що я мав на увазі, це те, що в основному ланцюг короткий від 12-16 до 15-30 вольт трансформатора !, і ne555 перевищує його номінальний
vcc
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.