PWM regulátor s obvodem SG3525

Bratr potřeboval pro zkoušení servomotorů v autodílně regulátor PWM (pulsně šířkové modulace). Probírali jsme různé výrobky, až jsme narazili na stavebnici K8004 firmy Welleman (K8004 byla "nahrazena" stavebnicí WSI8004, která je zcela shodná), která měla vhodné parametry. Obvod má samostatné nastavení minimálního a maximálního "výstupního napětí" (ve skutečnosti měřené efektivní hodnoty napětí, odpovídající šířce pulsu), vestavěnou ochranu proti zkratu a ochranu proti přetížení.

Rozsah PWM : 0 - 100%

Frekvence PWM : 100Hz - 5kHz, nastavitelná

Napájecí napětí : 8 - 35V/DC

Tyto parametry jsou vyhovující i pro použití ovládání rychlosti jízdy v modelovém kolejišti, oproti složitějším obvodům však nemá umělý střed ani přepínání polarity. Protože bylo přístupné i schéma obvodu, rozhodl jsem se regulátor postavit svépomocí. Pokud však nemáte potřebné vybavení pro výrobu desky, můžete si samozřejmě koupit výše uvedenou stavebnici.

Zapojení jsem ponechal podle originálu, tak jen pár poznámek.

Frekvenci PWM určují součástky připojené k vnitřnímu oscilátoru na piny RT a CT (R3, RV3, C3). Pro starší motory je vhodná frekvence od 50 do 200Hz, při vysoké frekvenci se již uplatňují ztráty vířivými proudy a motor se více zahřívá. Bezjádrovým tzv.coreless motorům (výrobce Faulhaber) zase vyhovuje vyšší frekvence (nad20kHz) a zahřívají se při nižší. Novějším motorům nevadí ani vyšší frekvence a může být nastavena i na 32kHz. Pokud potřebujete zvýšit horní hranici nastavitelné frekvence, můžete snížit hodnotu C3 až na 22nF. Pokud nemáte čítač, osciloskop, nebo jinou možnost, jak změřit nastavenou frekvenci, můžete frekvenci spočítat ze vztahu Fosc = 1/0,7*RT*CT (nebo taky Fosc (kHz) = 1,43/ RT (kΩ) * CT (uF)). Pro výše uvedené schéma s trimrem RV3 nastaveným doprostřed dráhy Fosc = 1/0,7*127200*0,0000001 = 112Hz. Vypočítaná maximální frekvence (RV3 nastaven na minimální odpor) vychází na 6494Hz, minimální frekvence (RV3 na maximální odpor) na 57Hz.

Kondenzátor C5 připojený na pin 8 SOFTSTART určuje rychlost náběhu motoru, pro použití s modely lokomotiv je jeho kapacitu možné snížit, nebo úplně vynechat.

Při překročení proudové zátěže na výstupu regulátoru vznikne na odporu R8 úbytek napětí, který otevře T1 a uzemní pin8 SOFTSTART. V originální stavebnici, která má ochranu přetížení nastavenou na 6,5A a na místě R8 jsou použity i R9 a R10 je jejich hodnota 0,07Ω. V tomto zapojení je použit jediný rezistor R8 s hodnotou 0,22Ω, který nastavuje tuto ochranu cca na 2A. Pokud požadujete ochranu na vyšší proud, je potřeba hodnotu R8 snížit. Pro vyšší proud je také třeba zvážit výměnu výstupního tranzistoru, já jsem použil šuplíkové zásoby, proto je ve schématu IRF740. Pro vyšší proud je vhodnější tranzistor s nízkým RDS(on) , např. IRF540, nebo BUK9535-55A podle originálu.

Z mého pohledu je sporné využívat referenční napětí pro napájení výstupních tranzistorů (VC pin 13), protože celý doporučený výstupní proud referenčního napětí (20mA z pinu16 VREF) se protopí na rezistoru R1. Pokud nebudete měnit zapojení, doporučuji na místě R1použít rezistor vyšší hodnoty (např. 1k).

Regulátor lze řídit i externím napětím 0 - VCC. Zde je k řízení použito referenční napětí. Potenciometr se zapojuje na svorkovnici X1, horní konec na Vref spodní konec na GND a jezdec potenciometru na svorku In. Použit je potenciometr s lineárním průběhem o hodnotě 1k, ale použít můžete i potenciometr vyšší hodnoty. Napájení regulátoru, které je přivedeno na svorkovnici X2, musí být stejnosměrné a správně polarizované. Regulovaný výstup je na svorkovnici X3.