6
1. Εισαγωγή
Η παρούσα απόπειρα σχεδίασης είναι μια λιτή προσέγγιση για κατασκευή ενός ψηφιακά ελεγχόμενου τροφοδοτικού πάγκου
αλλά με πρόσθετες λειτουργίες. Η κρίση σας και οι προτάσεις σας είναι πραγματικά ευπρόσδεκτες:
α. Ψηφιακή ένδειξη της τάσης και του ρεύματος εξόδου σε ένα LCD 2x16 χαρακτήρων
β. Ψηφιακή ρύθμιση της απαιτούμενης τάσης και ρεύματος εξόδου
γ. Χρήση "εύκολων" εξαρτημάτων και μικροελεγκτή
δ. Χρήση μόνον της τάσης τροφοδοσίας χωρίς συμμετρικές τάσεις για τελεστικούς
ε. Προεραιτική (μετά απο συζήτηση) διάταξης επικοινωνίας με PC για αυτοματοποιημένη παραγωγή τάσεων εξόδου
στ. Ρυθμίσεις εισάγονται με τη βοήθεια πληκτρολογίου για ακριβείς τοποθετήσεις στις απαιτούμενες τάσεις και ρεύματα
ζ. DAC (ψηφιακός σε αναλογικό μετατροπέας 16bits με τη βοήθεια 2x8 I/Os Ι²C expanders)
η. Μικρή αλλά στιβαρή κατασκευή
2. Η βασική ιδέα
Η απλούστερη παραγωγή σταθεροποιημένης τάσης απεικονίζεται με το παρακάτω κύκλωμα που βασίζεται σε
μια τάση αναφοράς (zenner δίοδος) που πολώνει τη βάση ενός transistor:
Basics 1.jpg
Η τάση εξόδου του παραπάνω κυκλώματος είναι Uref-0,7V (0,7V είναι η πτώση τάσης πάνω στην επαφή Ν μεταξύ
εκπομπού και βάσης του transistor). Έτσι λοιπόν, η τελική τάση εξόδου είναι 4V. Εδώ, υπάρχει ένα βασικό πρόβλημα
όμως που δεν εξυπηρετεί την κατασκευή σαν τροφοδοτικό ισχύος... Το δικτύωμα αντίστασης-διόδου
δεν μπορεί να διαχειριστεί μεγάλα ρεύματα, για αυτό και η τοποθέτηση του transistor βελτιώνει την κατάσταση.
Επίσης, το κύκλωμα αυτό έχει και 2 άλλα πολύ βασικά μειονεκτήματα: Σε βραχυκύκλωμα, το transistor θα καταστραφεί και η
τάση εξόδου είναι φιξαρισμένη στην τάση zenner. Το πρόβλημα λύνεται όμως με ρύθμιση της τάσης αναφοράς
και ρύθμιση του ρεύματος εξόδου. Αργότερα, θα δούμε το πως γίνεται αυτό.
Αν χρησιμοποιήσουμε ένα μικροελεγκτή, μπορούμε να κάνουμε πάρα πολλά πράγματα για να αντιμετωπίσουμε τα
παραπάνω. Η τάση εξόδου καθώς και το ρεύμα, μπορούν μέσω του ADC να παρακολουθούνται συνεχώς (feedback),
αλλά και με έναν κατάλληλο DAC (ADC = analog to digital converter, DAC = digital to analog converter) μπορούμε
να παράξουμε μια τάση πόλωσης του transistor σε μεγάλη ανάλυση και άρα εξαιρετική μικρορύθμιση της απαιτούμενης
τάσης εξόδου.
Η ιδέα μου σε αυτό το δεύτερο κομμάτι, υλοποιείται εξαιρετικά απλά με τη λεγόμενη διάταξη R-2R ladder:
R2R.jpg
Το παραπάνω κύκλωμα αποτελεί έναν 4bits DAC. H λογική (ON-OFF) των διακοπτών, ελέγχεται απο τις ψηφιακές εξόδους
του μικροελεγκτή και αυτός είτε συνδέει τους κόμβους του δικτυώματος στη γή, είτε στη θετική τροφοδοσία. Έτσι, παράγεται
μια τελική τάση εξόδου που εκφράζεται σε VCC/16 επί τις φορές που επαναλαμβάνεται το κύκλωμα (Ζ). Δηλαδή εδώ,
φαίνεται ένας μετατροπέας 16 ψηφίων που μπορεί να προσφέρει 16*(VCC/16+1) τάση εξόδου.
ΣΥΝΕΧΙΖΕΤΑΙ...