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.