Giải thích mạch điều chỉnh điện áp xe


8

Tôi cần đưa ra một giải pháp cho một bộ điều chỉnh điện áp được sử dụng trong xe, điều chỉnh ~ 12 V từ ắc quy xe đến 5V được sử dụng bởi vi điều khiển Atmel AVR.

Tôi đã tìm thấy sơ đồ này trên Internet:

Sơ đồ điều chỉnh điện áp xe

Trong khi tôi hiểu phần lớn cách thức hoạt động của mạch này, tôi có một vài câu hỏi về nó:

  1. Mục đích của điện trở R30 ở phía đầu vào là gì?
  2. Tại sao có hai tụ điện ở mỗi bên của bộ điều chỉnh tuyến tính LM7805 ? Câu trả lời này cho câu hỏi khác có thể là câu trả lời tôi đang tìm, nhưng tôi không chắc về nó. Nếu câu trả lời này có liên quan đến câu hỏi của tôi và việc sử dụng hai tụ điện là để giảm điện trở và độ tự cảm, tại sao các xếp hạng tụ điện khác nhau như vậy được sử dụng (0,1 némF và 470 PhaF)?
  3. Lấy một cặp tụ điện, tại sao một trong số chúng bị phân cực và cái còn lại thì không?
  4. Có bất kỳ nhược điểm nào nếu sử dụng các tụ điện có điện dung lớn hơn thay vì các tụ điện được hiển thị trên sơ đồ không?
  5. Có bất kỳ nhược điểm nào nếu sử dụng các tụ điện có điện áp đánh thủng lớn hơn thay vì các tụ điện được hiển thị trên sơ đồ không?

Cảm ơn trước.

Câu trả lời:


10
  1. R30 giới hạn dòng điện sạc tối đa cho tụ điện, nhưng ở mức 1 ohm, nó vẫn cho phép 12 A, do đó ít sử dụng ở đó. Cũng sẽ giới hạn dòng điện qua zener nếu có các đỉnh trên 20 V.

  2. Các tụ điện lớn hơn hoạt động kém hơn ở tần số cao hơn và đó là nơi mà các tụ điện nhỏ hơn tiếp quản.

  3. 470 PhaF trong một phiên bản không phân cực sẽ đắt tiền, nhưng sẽ không có gì chống lại nó. Tất cả các tụ điện lớn được phân cực.

  4. Trên đầu ra, nó sẽ cung cấp thêm một tải cho 7805 để sạc nó. Trên đầu vào quá cho pin, nhưng điều đó có thể cung cấp quá nhiều hiện tại.

  5. Không, ngoại trừ việc chúng lớn hơn.

  6. Hãy nhớ rằng chênh lệch đầu vào-đầu ra cho 7805 là khoảng 5 V (12 V - 1 V đối với diode và 1 V đối với R30 - 5 V) và tại 1 A, bộ điều chỉnh sẽ tiêu tan 5 W, do đó, nó sẽ tiêu tan 5 W, vì vậy nó sẽ cần làm mát đáng kể (tản nhiệt khá lớn) nếu bạn muốn vẽ dòng điện đó.


Cảm ơn câu trả lời thấu đáo, nó thực sự hữu ích. Bạn có đề nghị sử dụng một điện trở lớn hơn 1 ohm? Ngoài ra, có một cầu chì 0,5A ở đầu vào, vì vậy hiện tại sẽ không vượt quá điều đó. Trên thực tế, tôi không nghĩ rằng nó sẽ vượt quá 200 mA.
Nikola Malešević

Nếu bạn đi đến 10 ohm, ở 200 mA, bạn có mức giảm 2 V, làm giảm 7805 một chút. Bạn sẽ cần ít nhất một điện trở 1/2 W, 1 W là tốt hơn.
stevenvh

5. Có. Tuổi thọ thấp hơn cho ecaps.
Russell McMahon

Xếp hạng điện trở nói chung là cho tản điện liên tục. Việc kiểm tra bảng dữ liệu cho điện trở 1W thông thường chỉ ra rằng nó có thể có công suất định mức lên tới 100 lần áp dụng ở chu kỳ nhiệm vụ 1%, với điều kiện thời gian "bật" không quá 10ms. Mạch như minh họa, ban đầu sẽ đặt 144 watt qua điện trở, thông số kỹ thuật không cho phép trong bất kỳ thời lượng nào (công suất sẽ vượt quá một watt trong ít hơn 1ms), nhưng người ta có thể sử dụng điện trở 1W 2ohm hoặc điện trở 2W 1ohm mà không vi phạm các thông số kỹ thuật của chúng.
supercat

1
Tôi thực sự sẽ tăng R30 lên 6 đến 8 (tăng mức công suất khi thích hợp) để hạ 1/2 A xuống 4-5 V; điện trở là một cách dễ dàng để hạn chế nguồn điện mà bộ điều chỉnh tuyến tính phải tiêu tan và chúng không kén chọn khi chạy nóng.
Nick T

6

Để mở rộng câu trả lời của stevenvh, dành cho các nhà thiết kế ít kinh nghiệm:

  1. R30 ở đó để hạn chế dòng vào để cầu chì không nổ. Mặt khác, khi bạn cắm mạch lần đầu tiên, các tụ điện đầu vào có thể rút ra rất nhiều dòng điện cho đến khi chúng được sạc lên, có thể đủ để thổi cầu chì. Như stevenvh nói rằng nó cũng có thể giúp bảo vệ các tụ điện, điều này có thể quan trọng đối với một số loại tụ điện, đặc biệt là tantalum, có thể bắt lửa theo nghĩa đen nếu bị đối xử quá tệ. Dòng điện dài hạn qua cầu chì sẽ tương đương với dòng tải, đối với vi điều khiển sẽ nhỏ, do đó dòng điện khởi động ở lần bật nguồn đầu tiên là một trường hợp đặc biệt và không phải là vấn đề còn lại của thời gian. Nếu bạn muốn đo dòng điện xâm nhập, hãy thử chụp nó trên máy hiện sóng số bằng đầu dò hiện tại. Ngoài ra R30 có thể giúp giới hạn dòng điện trong tải trong điều kiện ngắn mạch, đáng chú ý trong trường hợp ai đó đã thay thế một cầu chì thổi bằng một miếng kim loại. 12A từ nguồn vẫn có thể chiên mọi mạch trên đường đi của nó, nhưng ít nhất nó đủ thấp để có thể không làm cho chiếc xe của bạn bốc cháy, mà dòng điện không giới hạn từ pin xe có thể đủ cao để làm.

  2. Các tụ điện có giá trị lớn ở đó cho các thay đổi tương đối lớn hơn, thay đổi chậm hơn trong dòng tải (hoặc điện áp đầu vào, có thể thay đổi rất nhiều trong xe do dòng pin cao trong quá trình quay động cơ). Các tụ điện giá trị nhỏ là có cho những thay đổi nhỏ hơn, thay đổi nhanh hơn trong dòng tải. Một tụ điện ngoài đời thực không phải là "lý tưởng" và có các trường hợp sử dụng cụ thể của nó, vì vậy việc đặt các loại tụ điện khác nhau song song cho phép chúng khắc phục điểm yếu của nhau.

  3. Các loại tụ điện khác nhau có thể được phân cực hoặc không. Đối với các giá trị trên sơ đồ đó, bạn có thể sử dụng nhôm điện phân hoặc tantalum cho giá trị lớn và chúng sẽ bị phân cực. Đối với giá trị nhỏ, bạn có thể sử dụng gốm và những thứ đó sẽ không bị phân cực, nhưng nếu bạn chọn một số loại khác thì có thể. Phân cực như được đánh dấu là một giả định về phía nhà thiết kế sơ đồ về loại tụ điện nào sẽ được sử dụng. Bạn không mô tả một hóa đơn tài liệu nhưng có lẽ một tài liệu có sẵn trong nguồn của bạn liệt kê các phần cụ thể mà họ có trong tâm trí.

  4. Nhiều điện dung nói chung là một điều tốt trong các bộ điều chỉnh điện áp, vì các biến thể của dòng tải có thể được rút ra từ các tụ điện thay vì nguồn đầu vào (ví dụ như pin & dây), có thể có trở kháng cao và không thể cung cấp dòng điện cao theo yêu cầu (trong khi vẫn có thể cung cấp dòng điện trung bình). Tuy nhiên, không cần thiết phải làm quá sức, vì công việc của cơ quan quản lý là chủ động sử dụng phản hồi để giữ điện áp đầu ra gần với đầu ra danh định. Chip kỹ thuật số không bị ảnh hưởng bởi một lượng nhỏ gợn hoặc nhiễu trên đầu vào nguồn miễn là nó nằm trong lượng được chỉ định (thường là +/- 5%). Các mạch tương tự như RF, âm thanh, hồng ngoại, vv có thể nhạy hơn nhiều với nhiễu cung cấp điện và cần điều chỉnh tốt hơn. Chi phí và kích thước là các yếu tố thiết kế quan trọng và giảm thiểu chúng thường có nghĩa là bao gồm cả "

  5. Tụ điện cao thế có thể đắt hơn, và ai đó có thể gọi bạn ra điều này trong quá trình đánh giá thiết kế cho một sản phẩm thực sự. Đối với một người có sở thích, việc thiết kế quá mức mọi thứ miễn là kích thước không phải là vấn đề đáng lo ngại, vì một vài đồng xu cho các bộ phận nhiều hơn là bù đắp cho nỗ lực hàn lại nếu có thứ gì đó bị rán.


Ngay về cầu chì; chúng chỉ nhằm mục đích ngăn chặn hỏa hoạn, không làm hỏng mạch điện.
Nick T

Matt, cảm ơn bạn rất nhiều vì lời giải thích chi tiết này. Như bạn có thể nhận thấy, tôi chỉ là một người mới bắt đầu khi nói đến điện tử; hướng dẫn của bạn sẽ giúp tôi rất nhiều về điều này, cũng như các dự án khác mà tôi có thể theo đuổi trong tương lai. @NickT, cảm ơn vì những suy nghĩ của bạn, tôi sẽ đảm bảo đặt một điện trở lớn hơn ở đó.
Nikola Malešević
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.