2017-10-08
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.
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.