2017-10-08
Персональный сайт Вячеслава Горчилина
Все статьи
Универсальная схема управления параметрической цепью с переменной индуктивностью
В этой заметке представлена схема управления параметрической цепью второго рода, где параметр на индуктивности создаётся выходными импульсами от X1 или X2. Несмотря на то, что в схеме применены всего две логические микросхемы, она имеет достаточно большую избыточность. Так, если устройство не рассчитано на импульсное питание (питание параметрической цепи постоянное), то всю цепочку, связанную с микросхемой DA2, можно исключить.
Схема может работать до 300 кГц, сдвигать импульсы выхода X1 относительно X2 и X3 на любую фазу, делить на 1 и 2 частоту X2 и X3 относительно X1 и формировать на выходе X2 импульсы любой скважности. Поскольку для её работы применяются относительно мощные инвенторы микросхемы DD1, то для управления выходными мосфетами (по выходам XS1.1 и XS1.3) не требуются дополнительные драйверы.
Универсальная схема управления параметрической цепью
Схема разделена на две части: задающую и выходную. Выходная — располагается справа от разъёма XS1, о ней мы поговорим позже.
Задающая схема работает следующим образом. Задающий генератор на DD1.1-DD1.2 вырабатывает импульсы, которые подаются одновременно на две RC-цепочки: R3R4C2 и R3R5C3, сдвигающие фазу выходного сигнала X1 относительно X2 и X3. Регулирока производится многооборотным резистором R3. Импульсы с нижней цепочки поступают на делитель частоты на DD2.1, а с него — на вход полумостового драйвера на DA2 (если таковой используется). На выходе X2 длина импульсов регулируется резистором R8, а формирует их цепочка R8R9C5 и DA2.2, вход которой подключается через ещё одну фазосдвигающую цепочку, собранную на R6R7C4. Она, в свою очередь, переключается с помощью SA1 между сигналом с частотой задающего генератора, и сигналом, частота которого в два раза меньше. В качестве дополнительных настроек применяются переключатели SA2 и SA3, которые позволяют инвертировать выходные сигналы.
Выходная часть схемы состоит из двух ключей VT1 и VT2 и двух ключей VT3 и VT4 управляемых полумостовой схемой на DA2. Как уже говорилось, схема избыточна, и в некоторых случаях VT3 и VT4 не нужны. Тогда из схемы можно исключить DA2 и всю её обвязку, а также — нет необходимости устанавливать конденсатор C5. Надо сказать, что выходная часть этой схемы может быть совершенно другой, всё зависит от того, какие импульсы нужно получить на выходе и какие к ним предъявляются требования.
Детали
В качестве DD1 применяется микросхема MC14502B. Вместо неё можно использовать непрямой аналог CD4049, однако разводка ножек у неё совсем другая — обратите на это внимание! Отечественные аналоги К561ЛН1 и К561ЛН2 применять не рекомендуется, т.к. нагрузочная мощность у них в несколько раз меньше, либо тогда ставить на выходы XS1.1 и XS1.3 дополнительные драйверы.
D-триггер DD2 имеет больший диапазон для выбора аналогов. Здесь можно применить как отчечественную микросхему К561ТМ2, так и её прямой аналог — CD4013.
Стабилизатор напряжения DA1 на 12В стандартный — LM7812, либо его советский аналог — КРЕН8Б. Диод VD1 — 1N4148, либо любой подобный. Диод VD2 — UF4007 или UF4006.
Ключи VT1-VT2 желательно применять из серии «облегчённых» — с маленькой входной ёмкостью. Под такие характеристики подходят IRF740 или IRF840. Для ключей VT3-VT4 подойдут практически любые MOSFET-ы с N-каналом и управляющим напряжением в 12В. В любом случае, при выборе выходных транзисторов нужно перекрывать верхнюю границу напряжения, которое может появиться на их стоках. Драйвер полумоста DA1 — IR2109; он может быть заменён на аналогичные IR2104 или IR2108. В этом случае 3-ю ножку этих микросхем нужно соединить с +12V.
Конденсаторы C1-C5 рассчитаны на среднюю частоту задающего генератора в 3.3кГц. Для любой другой частоты нужно пропорционально изменить эти номиналы. Например, мы хотим, чтобы средняя задающая частота была 1кГц, тогда номиналы ёмкостей C1-C5 нужно умножить на 3.3. Сопротивления остаются те же.
Плата
Ниже приводятся рисунки печатной платы для вышеописываемого устройства. На плате нет DA2 и её обвязки, но оставлено место для этой микросхемы на случай, если потребуется выход X3. Желающие могут самостоятельно сделать свой вариант разводки используя редактор DipTrace.
Печатная плата для схемы управления параметрической цепью Печатная плата с расположением деталей для схемы управления параметрической цепью Печатная плата для схемы управления параметрической цепью (сторона с деталями)

© Горчилин Вячеслав, 2017 г.
* Использование материалов сайта возможно с условием установки соответствующих ссылок и соблюдения авторских прав

2009-2017 © Vyacheslav Gorchilin