Generator de curent pulsatoriu

[Vizitator Bogdan Sig]

Va salut,

 

Va scriu in legatura cu un proiect la care am inceput sa lucrez si am nevoie de ajutorul vostru. Este vorba de un generator de curent pulsatoriu (PWM) cu urmatoarele cerinte: 

 

Modulated light is used not only in the LEDs illumination systems but also in the optical sensors. To evaluate such an optical radiation source the developer needs to have a pulsed current generator. This kind of generator will allow him to modify the current amplitude through the load and also the timing characteristics, the pulse length and the period. The proposed application is to develop a pulsed current generator with variable intensity and duration with the next requirements:

- variable current amplitude from 1mA to 2A

- variable pulse length from 1µs to 100ms 

- variable pulse period from the pulse length to 100 times its length

- inverting output selection

- maximum output load 10kOhm

- input supply voltage of the generator 15...30Vdc

 

The adjustment of the current amplitude, pulse length and period will be implemented with potentiometers and the selection of the inverted output will be implemented with a push-button. The solution will be implemented without using a microcontroller. The PCB layout will be realized in one or maximum two layers and it should have maximum 80 cm^2.

 

Pentru generarea pulsurilor m-am gandit la 555, putand sa ii modific frecventa si durata impulsurilor: https://www.electroschematics.com/5834/pulse-generator-with-555/

Problema este ca va fi o plaja de valori foarte mare. Nu stiu daca pot sa debitez 2A pe o sarcina de 10kOhm cu o tensiune de 30V. Mai este nevoie si de o sursa de curent. Treaba cu inversarea pulsurilor la iesire nu am nici o idee cum sa o fac (folosind un push buttom).

 

Va rog colegi daca m-ati putea ajuta cu ideei/sfaturi/solutii, de unde sa pornesc ce componente (AO, Tranzistoare, circuite integrate, etc) as putea folosi (dupa cum spune si in cerinte nu pot folosi uC), daca se pot atinge valoriile cerute. 

 

 

 

[vera]

Nu specifica nicaieri ca pe sarcina de 10k trebuie sa debiteze 2A (U=RI=10000x2=20000V si P=RI²=10000x2x2=40000W-aberant).

 

[Marian]

Nu stiu cine a scris prezentarea aia, dar curentul nu are amplitudine ci tensiunea are. Curentul are intensitate...

Cat despre acei 10k, eu cred ca se refera ca rezistenta de sarcina poate fi pana la maxim 10k ( nu se da si o valoare minima ), si are sens tinand cont de ceilalti parametrii.

[flomar60]

Acum 51 minute, Bogdan Sig a spus:

.... Nu stiu daca pot sa debitez 2A pe o sarcina de 10kOhm cu o tensiune de 30V...

 

 

 

Cel putin un parametru din cei enuntati mai sus trebuie modificat....pe 10kohmi la 30V nu veti putea debita in veci 2A.....

[Vizitator Bogdan Sig]

@flomar60  Am o plaja a tensiunii de intrare cuprinsa intre 15-30 V deci pot jongla acolo.

[flomar60]

Ok, hai sa vedem:

-la 15V pe o sarcina de 10K veti avea un curent de....1,5mA!

-la 30V pe cei 10K sarcina ,veti avea...3mA!

...............................................................................

-pentru cei 2A  si 15V ,sarcina va trebui sa aiba ...7,5 ohmi!

-la 30V si 2A sarcina va trebui sa aiba...15 ohmi!

-daca pastrati sarcina constanta,10K( sau 10.000ohmi ) si curentul de 2A,atunci va trebuie o tensiune de ...20.000V!! 

[Marian]

Sarcina nu e constanta:

17 hours ago, Bogdan Sig said:

- maximum output load 10kOhm

 

 

Adica rezistenta de sarcina poate fi de maximul 10k.

Cu alte cuvinte rezistenta de sarcina poate fi intre 0 si 10000 ohm.

 

Acuma s-a inteles?

[flomar60]

Atunci...scuze!....nu stiu de ce am avut impresia ca sarcina e fixa ca valoare....spor!

[gsabac]

Circuitul 555 nu poate realiza impulsuri de 1uS si nici frecventa de 1MHz.

Deasemenea reglajul frecventei si duratei sunt interdependente, deci neadecvate scopului lucrarii.

Eu as utiliza doua circuite HEF4047, astabil urmat de monostabil, cu alimentare la 12V.

Pentru generatorul de pulsuri rapide si curent de la 1 mA la 2A puteti folosi o schema cu

 circuit operational care comanda un transistor MOS cu capacitatea de intrare Cgs redusa (IRF520).

Am schitat un circuit, care ar raspunde cerintelor de curenti si viteza, cu conditia utilizarii

 unui circuit operational rapid. Este un circuit care la experimentari trebuie compensat, pentru eliminarea eventualelor oscilatii

 si deasemenea completat cu un circuit de descarcare rapida a sarcinii. 

 

 

Deoarece nu se poate realiza un reglaj de 2000:1 dintr-un potentiometru, am introdus 3 game de curent decadice.

Alimentat la +/-15V acesta poate genera impulsuri de current, pina la o tensiune pe sarcina de minimum 7V.

 

@gsabac

[gsabac]

La ‎01‎.‎04‎.‎2018 la 17:02, Bogdan Sig a spus:

Va salut,

Va scriu in legatura cu un proiect la care am inceput sa lucrez si am nevoie de ajutorul vostru. Este vorba de un generator de curent pulsatoriu (PWM) cu urmatoarele cerinte: 

 

Autorul topicului nu a intrat pe forum de vreo 6 zile, dar tema este incitanta prin limitele impuse.

Lumina modulata este utilizata nu numai în sistemele de iluminare LED-uri, ci si în senzorii optici. Pentru a evalua o astfel de sursa de radiatii optice,
 dezvoltatorul trebuie sa aiba un generator de curent pulsat.
 Acest tip de generator îi va permite sa modifice amplitudinea curenta prin sarcina si, de asemenea, caracteristicile de sincronizare, lungimea pulsului si perioada.
 Cererea propusa este de a dezvolta un generator de curent pulsat cu intensitate variabila si durata cu urmatoarele cerinte:
-amplitudinea curentului variabila de la 1mA la 2A
-variatia lungimii impulsului de la 1 µs la 100ms
-variatia perioadei pulsului pina la de 100 ori lungimea sa
-inversor de iesire de selectie
-încarcare maxima de iesire 10kOhm
-tensiune de alimentare de intrare a generatorului de 15... 30Vcc
 Ajustarea amplitudinii curente, lungimea pulsului si perioada vor fi implementate
 cu Potentiometre si selectare iesirea inversata va fi implementata cu un buton de împingere.
 Solutia va fi implementata fara a utiliza un microcontroler.
 Aspectul PCB va fi realizat într-unul sau maxim doua straturi si ar trebui sa aiba maxim 80 cm ^ 2.

Pentru a genera impulsuri electrice cu mare acuratete, asa cum se vrea la acest proiect, trebuiesc analizate amanuntit toate cerintele.

Amplitudinea  curentului variabila de la 1mA la 2A in conjunctie cu tensiunea de alimentare de la 15V la 30Vcc si sarcina maxima pe iesire de 10K.

  Pentru 2A si 30V alimentare, la un factor de umplere de 99% puterea disipata pe elemental de reglaj serie este de circa 60W pe sarcina cu rezistenta mica

   de ex LED-uri de mare putere si acesta trebuie sa genereze  impulsuri de 1uS. In acest caz, sarcina trebuie sa fie mai mica de 10 ohmi.

  Pentru sarcina de 10K, la impulsul de 1uS si 10V amplitudine, adica 1mA curent, capacitatile interne ale sistemului trebuie sa fie foarte mici

    si se pot folosi numai tranzistori de comutatie si mica putere (1W)

 Concluzia, aceste doua cerinte sunt greu de indeplinit cu un singur dispozitiv activ, transistor BJT sau MOS.

Variatia lungimii impulsului de la 1 µs la 100ms si variatia perioadei pulsului pina la de 100 ori lungimea sa

  Cerinta usor de indeplinit cu circuite din clasa CD40xx sau HEF40xx

 

@gsabac

[Marian]

1 hour ago, gsabac said:

Pentru 2A si 30V alimentare, la un factor de umplere de 99% puterea disipata pe elementul de reglaj serie este de circa 60W pe sarcina cu rezistenta mica

Se discuta despre un montaj PWM, nu un regulator liniar.

Disipatia ar trebui sa fie foarte mica la parametrii dati ( probabil nici nu va fi nevoie de radiator ).

[gsabac]

Este un PWM la care sarcina este in scurcircuit, asa cum este in tematica, de ex un LED de 2A si 2-4V si sursa de alimentare este 30V.

Schema este postata de mine mai inainte, pe ea am facut socoteala.

Poate stie cineva un PWM generator de curent, reglabil linear din potentiometru, cu randament mai bun.

Astept postarea sau justificarea, deoarece sarcina poate fi o simpla dioda LED, un grup de LED-uri, diode LASER,

 sau alte "dracii" generatoare de lumina, cu tensiuni pina la 25V, ce pot fi generate in schema propusa.

 

@gsabac

Editat Aprilie 8, 2018 de gsabac

[gsabac]

Acum 21 ore, marian a spus:

Se discuta despre un montaj PWM, nu un regulator liniar.

Disipatia ar trebui sa fie foarte mica la parametrii dati ( probabil nici nu va fi nevoie de radiator ).

Daca in loc de un circuit operational performant se foloseste o constructie cu tranzistori,

 se pot obtine rezultate foarte bune.

Schema folosita si rezultatul este in poza. Click pentru marire

  

Cu verde sunt impulsurile de current cu un factor de umplere apropiat de unitate, de la 2A la 0A. Puterea de virf disipata pe un transistor

 este de circa 20W in acest caz si puterea totala de 40W, tranzistorii sunt de 60W pe radiator infinit, dar pot disipa o treime din putere

 montati pe un radiator corespunzator. Disponibilitatea de tensiune pentru dispozitivul de testat este de circa 20V la curentul de 2A

si in acest caz pe sarcina se disipa 40W si pe tranzistori mult mai putin.

La proba de impulsuri scurte de 1uS, schema raspunde bine la un factor de umplere pina la 80%

 

@gsabac

Editat Aprilie 9, 2018 de gsabac

[gsabac]

Schema anterioara poate genera curenti intre 50mA si 2A cu respectarea cerintei de 1uS impuls pe iesire, dar nu accepta

 decit sarcini de valori mici intre 0 si 100 ohmi. La sarcini cu rezistenta mai mare, fronturile impulsurilor cresc si forma de unda tinde

 spre un triunghi. Este normal si efectul se datoreaza capacitatilor parazite si in special reactei negative prin capacitatea Cdg.

 Pentru rezolvarea aceste situatii ar trebui tranzistori de 60W pe RI mult mai rapizi si cu capacitati mai mici . O solutie diferita, functionala,

 consta in impartitea domeniului in trei sectiuni ca in poza. Click pentru marire.

   

Schema are 3 iesiri independente si fiecare domeniu contine tranzistori de comutatie combinati pentru putere si frecventa.

In acest mod se pot obtine impulsuri de sub 1uS cu fronturi de sub 100nS pe toata gama de sarcini intre 0 si 10K

si gama de curenti intre 0,5mA si 2A. 

 

@gsabac

Editat Aprilie 14, 2018 de gsabac

[Vizitator Bogdan Sig]

@gsabac   In primul rand iti multumesc pentru interesul si ajutorul acordat (nespus de mult). Scuze ca nu am mai raspuns, am fost plecat si doar astazi am ajuns acasa. Sa stii ca initial si eu m-am gandit la mai multe game de curentii la iesire insa imi era teama de oscilatii. Intrebarea este aceasta: CD4093B poate genera frecventa necesara? Este posibil sa se intre in oscilatie? Cum se poate realiza inversorul de iesire? Daca mi-ai putea da si mie simularea, sau daca mai urmeaza ceva modificari sa mi-o dai aceea.

Editat Aprilie 14, 2018 de Bogdan Sig