Можно ли осциллятор ОП-240 «Огниво» подключить к инвертору? — Документации и схемы
#1 Rolli
Отправлено 06 February 2014 19:02
Можно ли к инвертору для ручной дуговой сварки подключать ОП-240 «Огниво» и другие осцилляторы последовательного включения?
- Наверх
- Вставить ник
#2 Илария
Отправлено 06 February 2014 19:10
Rolli, можно, даже больше скажу — так делают. Только вот схемы подключения я не знаю, самой бы было любопытно посмотреть. И если собирать такой пост — источник питания (AC или DC), осциллятор, то ещё балластник положен.
Всё кажется таким понятным, пока не начнёшь кому-нибудь объяснять.
- Наверх
- Вставить ник
#3 валера1963
Отправлено 06 February 2014 21:38
Rolli, можно, даже больше скажу — так делают. Только вот схемы подключения я не знаю, самой бы было любопытно посмотреть. И если собирать такой пост — источник питания (AC или DC), осциллятор, то ещё балластник положен.
ОП-240 последовательное подключение. Питание от вторичной обмотки сварочного трансформатора 60 вольт.
- Наверх
- Вставить ник
#4 Rolli
Отправлено 09 February 2014 16:14
Ну понятно — активное сопротивление (резистор) включается параллельно выводам инвертора (между инвертором и осциллятором), чтобы пустить ток осциллятора в обход инвертора.
Кто в курсе — как у ОП-240 обстоит с долговечностью, надёжностью, ремонтопригодностью?
- Наверх
- Вставить ник
#5 Илария
Отправлено 09 February 2014 16:27
А схему подключения мог бы кто- нибудь дать? Желательно, чтобы и балластный реостат присутствовал.
Всё кажется таким понятным, пока не начнёшь кому-нибудь объяснять.
- Наверх
- Вставить ник
#6 валера1963
Отправлено 09 February 2014 19:32
Ну понятно — активное сопротивление (резистор) включается параллельно выводам инвертора (между инвертором и осциллятором), чтобы пустить ток осциллятора в обход инвертора.
Кто в курсе — как у ОП-240 обстоит с долговечностью, надёжностью, ремонтопригодностью?
Читайте внимательней! ОП-240 питание 60 вольт переменка. Не для инвертора это чудо.
- Наверх
- Вставить ник
#7 Rolli
Отправлено 10 February 2014 14:51
Так 60 вольт переменного тока, 100 ватт — это на питание осциллятора. А сварочный ток (на силовых выводах) может быть и переменный, и постоянный, до 200 ампер.
Напряжение питания можно подвести от отдельного маломощного трансформатора.
И не обязательно использовать именно балластный реостат для сварки от многопостовых источников. Подойдёт любой резистор с достаточным сопротивлением и мощностью.
- Наверх
- Вставить ник
#8 greenD
Отправлено
Здравствуйте. Прошу прощения что вмешиваюсь, не могли бы Вы ответить на некоторые вопросы по осциллятору ОП-240:
На схеме паспорта питание осциллятора (60В) идет от клемм сварочного аппарата.
1. А если оно будет ниже или выше 60В? Какие допустимые границы?
2. Или лучше купить блок питания на 60В-10Вт?
3. При сварке на постоянном токе, осциллятор лучше подключить к клемме ‘+’ или ‘-‘?
4. Возможен ли пробой между сварочными проводами напряжением от осциллятора до под’жига дуги, если, допустим, сварочные провода будут находиться в связке?
5. Какое расстояние должно быть между сварочными проводами чтобы сварка не началась бесконтрольно между сварочными проводами?
Опасения возникли после прочтения вот этой темы:
http://www.electrik….showtopic=25041
Собираюсь использовать совместно со сварочным аппаратом BEST 150
Сообщение отредактировал greenD: 05 March 2014 16:20
- Наверх
- Вставить ник
#9 валера1963
Отправлено 05 March 2014 22:54
Собираюсь использовать совместно со сварочным аппаратом BEST 150
Суть сего изобретения осциллятор-стабилизатор. Электрод зажигает хорошо. Использовать для РАДС на переменном токе ну очень сомнительно. По ремонту прост.( диодный мост 8 ампер. 4 конденсатора. 1 резистор. тиристор ку202н. 2 стабилитрона кс221а . катушка зажигания. выходной трансформатор ферритовое кольцо 13 витков. разрядник из винта м5.)
- Наверх
- Вставить ник
#10 greenD
Отправлено 07 March 2014 20:59
валера1963, то есть нужно закрыть глаза и пробовать. Сгорит, так починить не сложно
- Наверх
- Вставить ник
#11 валера1963
Отправлено 07 March 2014 22:09
валера1963, то есть нужно закрыть глаза и пробовать.
Сгорит, так починить не сложно
Осциллятор то не сгорит. А как поведёт себя инвертор трудно сказать. Однозначно на выходные клемы аппарата нужно ставить защитный конденсатор например мбгч-1-1 Мкф 500 в. ОП-240 вырабатывает высокое напряжение 3 Кв. без защитного конденсатора пробьёт выпрямитель на аппарате. Питание осциллятора ОП-240 переменный ток 60-80 вольт, значит отдельный источник ну и конечно коммутация. На постоянном токе осциллятор возбуждает дугу и отключается. Для РАДС осциллятор бывает иногда нужен, а для РДС ну не к чему весь этот «огород».
- Наверх
- Вставить ник
#12 greenD
Отправлено 08 March 2014 17:15
Осциллятор то не сгорит. А как поведёт себя инвертор трудно сказать. Однозначно на выходные клемы аппарата нужно ставить защитный конденсатор например мбгч-1-1 Мкф 500 в. ОП-240 вырабатывает высокое напряжение 3 Кв. без защитного конденсатора пробьёт выпрямитель на аппарате. Питание осциллятора ОП-240 переменный ток 60-80 вольт, значит отдельный источник ну и конечно коммутация. На постоянном токе осциллятор возбуждает дугу и отключается. Для РАДС осциллятор бывает иногда нужен, а для РДС ну не к чему весь этот «огород».
Конденсатор параллельно клеммам, замкнуть им выводы?
Все таки отдельное питание нужно ему? Что посоветуете взять, недорогое?
Что такое коммутация?
Мне и надо чтоб дуга зажглась бесконтактно, пусть осциллятор потом отключается. Постоянная дуга после этого будет поддерживаться уже за счет тока
- Наверх
- Вставить ник
#13 валера1963
Отправлено 08 March 2014 22:19
Конденсатор параллельно клеммам, замкнуть им выводы?
Конденсатор параллельно клемам + и — сварочного источника. Питание ОП-240 переменный ток, подойдёт любой трансформатор 60-100 Вт. 220 / 60-80 вольт. Коммутация это кнопка, тумблер или реле которое вкл. или выкл. источник потребления электроэнергии. В Вашем случае это ОП-240.
- Наверх
- Вставить ник
#14 greenD
Отправлено 09 March 2014 10:39
Спасибо огромное. Вот ведь какой я молодец, что решил подсуетиться и узнать по больше про этот осциллятор! Так бы просто сжег бы его или сварочник бы сжег! Спасибо, Валера1963, спасибо огромное! Конденсатор на 1 мкф?
- Наверх
- Вставить ник
#15 валера1963
Отправлено 10 March 2014 22:43
конденсатор на 1 мкф?
От 0,5 до 3,6 Мкф.
- Наверх
- Вставить ник
#16 greenD
Отправлено 25 May 2014 18:44
Не зажигает дугу осциллятор Подключил все как по паспорту. Красная лампа на осцилляторе зажглась. Плоскогубцами деталь и держак с вольфрамычем проверил — искрит, все под напряжением. Подвожу держак с вольфрамычем к заготовке… не зажигает! Подвожу вот почти до контакта… не зажигает! Давал питание осциллятору и через клемы сварочника (постоянное напряжение), и через трансорматор с 64-67Вт (переменное напряжение). На сварочнике повышал/понижал ток 30А-60А. Не зажигает. Что это может быть?
Прикрепленные изображения
Сообщение отредактировал greenD: 25 May 2014 21:49
- Наверх
- Вставить ник
#17 tehsvar
Отправлено 25 May 2014 19:37
Газ подключали?
- Наверх
- Вставить ник
#18 greenD
Отправлено 25 May 2014 19:53
Газ подключали?
Да, подключил. Я вот не пойму, в начале нужно включить осциллятор, а потом сближать вольфрамыча с деталью, или сначала сблизить, а потом уже осциллятор включать?
Переменное напряжение к осциллятору пускаю через вот этот трансформатор:
он чутка изменен, питается от 220В и дает с Клем 5-110 64 В, а с клем 0-110 67 В. Может дело в нем?
Прикрепленные изображения
Сообщение отредактировал greenD: 26 May 2014 21:28
- Наверх
- Вставить ник
#19 greenD
Отправлено 26 May 2014 21:28
Сегодня копался и если поднести электрод к заготовке меньше чем на 1 мм, после чего включить осциллятор, то проскакивает искра, но дуга не зажигается. Такое ощущение, что осциллятору не хватает то ли мощности, то ли тока.
- Наверх
- Вставить ник
#20 валера1963
Отправлено 26 May 2014 22:56
Сегодня копался и если поднести электрод к заготовке меньше чем на 1 мм, после чего включить осциллятор, то проскакивает искра, но дуга не зажигается. Такое ощущение, что осциллятору не хватает то ли мощности, то ли тока.
Проверьте искру в разряднике (предварительно подав переменное напряжение). Ваш трансформатор вполне подойдет. А вообще на ОП-240 не стоит возлагать больших надежд.
- Наверх
- Вставить ник
Осциллятор для сварки: принцип работы и применение
Екатерина
При необходимости заварить швы с дефектами или сварить металлоконструкции из стали сварщики используют электроды с покрытием и инвертор, выдающий постоянный ток. Также в сварке нержавеющей стали часто применяются вольфрамовые электроды. Вне зависимости от выбранного электрода или модели сварочника часто возникает проблема правильного и быстрого розжига дуги. Чтобы решить эту проблему достаточно подключить в цепочку оборудования сварочный осциллятор.
В этой статье мы расскажем, что такое осциллятор в сочетании с остальным сварочным оборудованием, каков принцип действия и как применять его в своей работе.
Содержание статьи
- Общая информация
- Устройство
- Принцип работы
- Особенности
- Применение
- Вместо заключения
Общая информация
Сварочный осциллятор для сварки алюминия или любого другого металла — это прибор, генерирующий ток высокой частоты. Благодаря этому току электрод лучше взаимодействует с поверхностью металла. Чтобы использовать осциллятор нужен сварочный аппарат и держатель электродов. В данном случае осциллятор устанавливается между ними. Наиболее известные модели осцилляторов: ОССД 300 и ОССД 400, ОП 240, ОП 400.
В целом, такие приборы работают по следующему принципу: осциллятор генерирует кратковременный электрический импульс, зажигая дугу. Импульс исчезает сразу после розжига дуги. При этом нет необходимости в физическом контакте электрода и поверхности металла. Со стороны этот импульс выглядит, как маленький разряд молнии между концом электрода и свариваемой поверхностью. Кстати, осциллятор можно сделать своими руками.
Устройство
Большинство осцилляторов, представленных в магазинах, имеют схожее строение и состоят из выпрямителя, конденсаторов (накапливающих заряд), источника питания, отдельного узла (отвечающего за генерирование электрического импульса) с колебательным контуром и разрядником, блока управления, датчика напряжения и повышающего трансформатора. В моделях для работы с аргоном также есть газовый клапан.
Принцип работы
Прибор не просто генерирует электрический импульс, он изменяет входящее напряжение, повышая его частоту и вольтаж. Весь этот процесс занимает секунду. Давайте подробнее остановимся на принципе работы осциллятора.
Сначала запускается электрическая цепь путем нажатия на кнопку горелки. Выпрямитель выравнивает поступающий ток, переводя его в однонаправленное состояние. Затем ток накапливается в конденсаторах. Впоследствии ток высвобождается и попадает в колебательный контур. Именно здесь повышается вольтаж. Если прибор предназначен для сварки аргоном, то одновременно открывается газовый клапан.
Образуется тот самый импульс, с виду напоминающий молнию. Он связывает конец электрода и поверхность свариваемого металла. К металлу предварительно подсоединяют кабель массы. Вот и все! Сварочный аппарат, включенный в эту цепь, позволяет сварить детали. А осциллятор сварочный (например, модель ОССД 300 или ОП 240, ОП 400) обеспечивает стабильное горение дуги.
Особенности
Существует несколько типов осцилляторов и все они применяются для конкретных задач. Но мы начнем с характеристик, которые объединяют все типы осцилляторов. Итак, все приборы способны преобразовывать ток до 5000В и повышать частоту до 500 кГц.
Теперь о различиях. Существует осциллятор для сварки алюминия или любого другого металла, который работает непрерывно. Благодаря непрерывному действию обеспечивается стабильное горение дуги. К этому типу относится большинство современных приборов, продающихся в магазине. Такой осциллятор следует подключать последовательно, чтобы избежать повышенного напряжения, из-за которого вы можете пострадать. Не забывайте соблюдать технику безопасности на рабочем месте. С помощью таких приборов можно вести сварку с использованием малого значения тока и легко разжигать дугу. Зачастую такой осциллятор устанавливают на сварочный инвертор или трансформатор, для работы с электродами с покрытием.
Также есть осцилляторы для бесконтактного возбуждения дуги при сварке с использованием аргоновых аппаратов. Они отличаются тем, что имеют газовый клапан. Обычно сварку аргоном производят с помощью вольфрамовых электродов, которые могут часто тупиться при поджиге методом постукивания. Из-за этого шов получается неаккуратным и неровным, а дуга горит нестабильно. Вы, конечно, можете постоянно затачивать электрод, но мы все же рекомендуем использовать осциллятор.
Применение
Вместо заключения
Сварка с осциллятором (например, с моделью ОССД 300 или ОП 240) упрощает и ускоряет сварочные работы, экономя расходники. Не нужно беспокоиться о стабильности горения дуги и о том, как быстро зажечь ее. Особые умельцы могут сделать осциллятор своими руками. Испробуйте осциллятор сварочный и поделитесь своим опытом в комментариях к нашей статье. Желаем удачи!
Похожие публикации
Операционные усилители малой мощности: всего 20 мкА для 1,3 МГц, 240 мкА для 30 МГц
по Аарон Шульц , Кэтрин Чанг , и Филип Каранцалис Скачать PDF
Наше семейство операционных усилителей расширилось благодаря лучшему в отрасли быстродействию по сравнению с потребляемым током. Для сверхмалого тока питания 20 мкА LTC6258/LTC6259/LTC6260 (одинарный, двойной, счетверенный) обеспечивают 1,3 МГц при максимальном напряжении смещения 400 мкВ и входе и выходе от шины к шине. Все еще низкие 240 мкА LTC6261/LTC6262/LTC6263 (одиночные, двойные, счетверенные) обеспечивают 30 МГц с максимальным напряжением смещения 400 мкВ и входом и выходом от шины к шине. В сочетании с питанием от 1,8 В до 5,25 В эти операционные усилители позволяют использовать приложения, требующие хороших характеристик при малом энергопотреблении и низком напряжении.
Эталонный образец с низким уровнем шума
Одним из таких применений является источник опорного напряжения с низким уровнем шума, основанный на прецизионном последовательном источнике опорного напряжения LT6656 с малым током питания 1 мкА. В сочетании с простым фильтром LTC6258 может снизить эффективный шум LT6656 и повысить его способность управлять выходным током, сохраняя при этом низкое общее энергопотребление.
На рис. 1 показана конфигурация. Во-первых, за выходом LT6656 следует очень низкая частота среза (R IN1 и C IN1 , отсечка ниже 5 Гц). Большие значения R IN1 могут привести к значительному напряжению смещения из-за входного тока смещения LTC6258. Установка R IN1 на 2,7 кОм приводит к смещению, которое ниже, чем номинальное входное напряжение смещения операционного усилителя. C IN1 может быть больше или меньше, с большей или меньшей фильтрацией соответственно. Требования к выдерживаемому напряжению C IN1 является низким, что приводит к относительно большой емкости в небольшом объеме.
&amp ;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;lt;img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op -amps-only-20ua-for13mhz-240ua-for-30mhz/figure-1. png?w=435 ‘ alt=’Рисунок 1’&amp ;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt;
Рис. 1. Эталонный сигнал с низким уровнем шума.
В этой схеме используется способность LTC6258 управлять большими емкостными нагрузками. Использование большой батареи выходных конденсаторов, подключенной к LTC6258, позволяет значительно обойти последующие схемы, использующие опорное напряжение. В целом, комбинация LT6656 и LTC6258 в этой конфигурации обеспечивает опорное напряжение с низким уровнем шума, малой мощностью и заметно большей проходной емкостью.
Спектральная плотность шума по напряжению показана на рис. 2. Более сильный шум от эталона ниже 10 кГц опускается после фильтра (R IN1 и C IN1 ) следует за ссылкой. Операционный усилитель, настроенный на единичное усиление, с большой нагрузкой 44 мкФ или без нее, остается стабильным и вносит лишь небольшое количество низкочастотного шума. На рис. 3 показана переходная характеристика комбинации фильтра R IN1 – C IN1 и схемы операционного усилителя с выходным конденсатором 44 мкФ и без него.
&amp ;amp;amp;amp;amp;lt;img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op-amps-only -20ua-for13mhz-240ua-for-30mhz/figure-2.png?w=435 ‘ alt=’Рисунок 2’&amp ;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt;
Рисунок 2. Плотность шума буфера.
&amp ;amp;amp;lt;img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op-amps-only-20ua-for13mhz -240ua-for-30mhz/figure-3. png?w=435 ‘ alt=’Рисунок 3’&amp ;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt;
Рисунок 3. Переходная характеристика эталонного буфера.
Важно отметить, что при использовании LTC6258 в эталонной схеме нет заметного ухудшения точности выходного напряжения. Точность класса LT6656A составляет 0,05%. При 1,25 В погрешность составляет ±625 мкВ; для класса B с погрешностью 0,1% погрешность составляет ±1,25 мВ. Использование LTC6258 с максимальным смещением 400 мкВ добавит некоторую погрешность номинального выходного напряжения, но в пределах порядка начальной ошибки LT6656. Измеренное потребление тока питания составляет 21 мкА.
Вспомогательная синусоида
Не предполагается генерировать синусоидальную волну с искажением –100dBc при использовании маломощного 5-вольтового операционного усилителя. Тем не менее, полосовой фильтр, использующий микросхему LTC6258, может сочетаться с простым в использовании маломощным генератором для создания синусоидальной волны при низкой стоимости, низком напряжении и чрезвычайно малом рассеивании.
Компонент активного фильтра
Полосовой фильтр на рис. 4 подключен к входу по переменному току. В результате вход LTC6258 не перегружает предыдущий каскад созданием конкретного абсолютного синфазного напряжения. Простой резисторный делитель с резисторами RA1 и RA2 обеспечивает смещение полосового фильтра LTC6258. Привязка входов операционного усилителя к фиксированному напряжению помогает уменьшить искажения, которые могут возникнуть при перемещении синфазного сигнала.
&amp ;amp;lt;img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op-amps-only-20ua-for13mhz-240ua -for-30mhz/figure-4.png?w=435 ‘ alt=’Рисунок 4’&amp ;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt;
Рис. 4. Полосовой фильтр 10 кГц.
Этот фильтр настроен на частоту 10 кГц. Точные значения сопротивления и емкости можно изменить в большую или меньшую сторону в зависимости от того, что является наиболее важным: наименьший шум резистора или наименьший общий ток питания. Эта реализация оптимизирована для низкого рассеяния за счет уменьшения тока в контуре обратной связи. Конденсаторы C2 и C3 изначально были 4,7 нФ или выше с меньшими значениями резисторов, но были заменены на 1 нФ и более высокие значения резисторов, чтобы оптимизировать рассеивание.
&amp ;lt;img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op-amps-only-20ua-for13mhz-240ua-for -30mhz/figure-5.png?w=435 ‘ alt=’Рисунок 5’&amp ;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt;
Рис. 5. Коэффициент усиления/фазы полосового фильтра в зависимости от частоты.
Помимо рассеиваемой мощности, вторичным, но не менее важным аспектом импеданса обратной связи является нагрузка выходного каскада операционного усилителя rail-to-rail. Более высокая нагрузка, например импеданс от 1 до 10 кОм, значительно снижает коэффициент усиления разомкнутого контура, что, в свою очередь, влияет на точность полосового фильтра. В спецификации указано, что A VOL снижает сопротивление в 5 раз со 100 кОм до 10 кОм. Уменьшение C2 и C3 возможно, но тогда R6 становится еще больше, что приводит к большему шуму на выходе.
Целевая добротность этого полосового фильтра является умеренной, приблизительно равной 3. Умеренная добротность, а не высокая добротность, позволяет использовать конденсаторы емкостью 5 %. Более высокая добротность требует более точных конденсаторов и, скорее всего, более высокого коэффициента усиления разомкнутого контура на частоте 10 кГц, чем при нагрузке обратной связи. Естественно, умеренная добротность приводит к меньшему затуханию гармоник, чем более высокая добротность.
Добавление осциллятора
Генератор синусоидальной волны малой мощности можно получить, запустив прямоугольную волну в полосовой фильтр. Полная схема показана на рис. 6. Микромощный генератор с набором резисторов LTC6906 легко конфигурируется как прямоугольный сигнал частотой 10 кГц и может управлять относительно умеренной нагрузкой, характерной для входных резисторов полосового фильтра. Ток питания LTC6906 на частоте 10 кГц составляет 32,4 мкА.
&lt. ;img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op-amps-only-20ua-for13mhz-240ua-for-30mhz /figure-6.png?w=435 ‘ alt=’Рисунок 6’&amp ;amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt;
Рис. 6. Схема генератора 10 кГц с использованием входа LTC6906 TimerBlox ® .
На рис. 7 показаны выходной сигнал LTC6906 и выходной сигнал полосового фильтра. HD2 синусоидальной волны составляет -46,1 дБн, а HD3 -32,6 дБн. Выходной сигнал составляет от 1,34 В PP до 1,44 В PP , при этом точный уровень немного меняется из-за конечного усиления разомкнутого контура операционного усилителя на частоте 10 кГц. Общее потребление тока составляет менее 55 мкА на шине 3 В.
&lt. ;img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op-amps-only-20ua-for13mhz-240ua-for-30mhz /figure-7.png?w=435 ‘ alt=’Рисунок 7’&amp ;amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt;
Рис. 7. Осциллограммы напряжения на выходе генератора и фильтра.
Другие усовершенствования
На рис. 8 показаны дополнительные усовершенствования. Низкое опорное энергопотребление использует способность LTC6906 и LTC6258 работать при очень низком напряжении питания. Эталон обеспечивает 2,5 В от входа батареи. Фиксированный источник питания 2,5 В стабилизирует колебания выходного напряжения при изменении входного напряжения. Кроме того, еще более низкие номиналы конденсаторов фильтра с более высокими сопротивлениями еще больше снижают нагрузку LTC6258, снижая рассеяние и повышая точность фильтрации.
<img. src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op-amps-only-20ua-for13mhz-240ua-for-30mhz/figure -8.png?w=435 ‘ alt=’Рисунок 8’&amp ;amp;amp;amp;amp;gt;
Рис. 8. Генератор и фильтр с регулируемым питанием.
Автоколебательный светодиодный драйвер
Мигание светодиода— это приложение, в котором микропроцессор может обеспечить простое управление часами и рабочим циклом. Действительно, микропроцессор с ограниченным выходным током, напрямую управляющий светодиодом, предлагает наиболее простую реализацию; добавление MOSFET со светодиодом и токоограничивающим резистором в стоке позволяет увеличить ток. Эти примеры, однако, не предоставляют средств для управления током светодиода (яркостью светодиода) без какой-либо дополнительной схемы. И, конечно же, микропроцессор добавляет бремя контроля версий кода и обслуживания, платформы разработки и этапов программирования в производстве.
На рис. 9 показан мигающий светодиод с управлением током светодиода ON без использования частоты, синтезируемой в цифровом виде. R2 и R3 вводят разделенную копию напряжения питания в качестве эталона на положительную клемму. Операционный усилитель подает это напряжение на измерительный резистор R SENSE при включенном светодиоде.
<img src=’https ://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op-amps-only-20ua-for13mhz-240ua-for-30mhz/figure-9.png?w=435 ‘ alt=’Рисунок 9’&amp ;amp;gt;
Рисунок 9. Драйвер светодиода с автоколебанием.
Схема на рис. 9 сочетает обнаружение фронта с использованием вывода SHDN микросхемы LTC6258. C2 может связать по переменному току любое быстрое действие привода затвора V G с сигналом V C . Следовательно, когда напряжение затвора M1 увеличивается, когда светодиод начинает гореть, V C внезапно возрастает. V C подключается к выводу SHDN; передний фронт на выводе SHDN позволяет LTC6258, который уже управляет током светодиода через свою цепь обратной связи, оставаться включенным. Однако M3 также включен, пока M1 включен, и в результате работает с R9.медленно заряжать C2, пока V C не упадет ниже порога SHDN. В этот момент срабатывает активное отключение по низкому уровню, и LTC6258 выключается. Отрицательное падающее напряжение V G снова подается через C2, а падающее напряжение V C и, следовательно, падающее напряжение на выводе SHDN некоторое время удерживает схему в состоянии «LED OFF». M3 выключается, а C2 разряжается до тех пор, пока V C не станет достаточно высоким, чтобы повторно активировать LTC6258.
Может показаться немного странным разрабатывать такую схему, когда микропроцессор или LTC6992 может обеспечить возможность включения-выключения в сочетании с одним полевым МОП-транзистором и резистором. Однако проблема с этими схемами заключается в отсутствии контроля над током светодиода. В схеме на рис. 9 напряжение регулируется на чувствительном резисторе. Напряжение светодиода не зависит от тока возбуждения светодиода. Генерация включения-выключения или мигания происходит с добавлением нескольких недорогих компонентов.
Интересно отметить, что ток светодиода зависит от питания в этой реализации, поскольку питание питает опорный сигнал через резисторы R2 и R3. Источник питания фигурирует во времени цикла включения и выключения, поскольку источник питания питает часть схемы обнаружения фронта и релаксации. Когда питание падает, ток светодиода падает, а время цикла увеличивается. Это изменение поведения может помочь в приложениях с миганием светодиодов с питанием от батареи для прогнозирования окончания срока службы. В качестве альтернативы, с эталоном, таким как LT6656, питающим всю схему, кроме светодиода и ветви M1, возможна работа с неизменной яркостью и частотой светодиода.
На рис. 10 показано напряжение измерительного резистора и напряжение на выводе SHDN. Напряжение ШДН привязано к V C ; привод затвора соединяется через C2, как описано ранее.
Рис. 10. Ток мигающего светодиода.
Компоненты R F и C F могут значительно замедлить переход краев. Добавление такой большой задержки не является обязательным, но оно может помочь сгладить любые сбои, возникающие, когда часть проходит через последовательность включения питания после того, как вывод SHDN переходит в неактивный высокий уровень. Постоянная времени 47 мкс (R F •C F ) незначителен в масштабе времени мигания (десятки или сотни мс) — 47 мкс намного меньше любой постоянной времени, связанной с C2 и его резисторами.
Активные фильтры
Операционные усилители LTC6261/62/63 с высоким отношением МГц к мА могут освежить традиционные схемы фильтров. Два рассмотренных здесь примера фильтров демонстрируют производительность, ранее недостижимую при таком малом энергопотреблении.
Фильтр Бесселя второго порядка
Широкая полоса пропускания и низкий ток питания позволяют использовать активные фильтры в портативных и других устройствах с низким энергопотреблением. Например, фильтр Бесселя второго порядка, показанный на рисунке 11, обеспечивает чистую переходную характеристику за счет менее крутого спада в частотной области.
<img src=’https://www.analog .com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op-amps-only-20ua-for13mhz-240ua-for-30mhz/figure-11.png?w=435 ‘ alt =’Рисунок 11’>
Рис. 11. Фильтр Бесселя второго порядка.
Измеренное потребление тока питания составляет около 230 мкА, хотя максимальные значения питания в технических характеристиках предполагают, что потребление при производстве и температуре может быть немного выше. Выбранные номиналы резисторов минимизируют потребление за счет внутриполосного шума.
Если V REF получен из резисторного делителя с высоким импедансом, то для обеспечения стабильного опорного напряжения вплоть до очень низких частот требуется большой конденсатор. Опорный сигнал на положительном входе операционного усилителя должен быть хорошей «землей переменного тока» на всех частотах при использовании этой конфигурации инвертирующего усилителя.
ГБВт | я S перамп | GBW ЭФФЕКТИВНОСТЬ, МГц/мА | ЭФФЕКТИВНОСТЬ SR, Вмкс/мА | e n ЭФФЕКТИВНОСТЬ, (нВ√Гц)•√мА | |
LTC6258/9/60 | 1,3 МГц | 20 мкА | 65 | 12 | 38 |
LTC6255/6/7 | 6,5 МГц | 65 мкА | 100 | 24 | 5,5 |
LTC6261/2/3 | 30 МГц | 240 мкА | 125 | 29 | 13 |
LTC6246/7/8 | 180 МГц | 1 мА | 180 | 90 | 4,2 |
LTC6252/3/4 | 720 МГц | 3,5 мА | 206 | 80 | 5. 1 |
Частотная характеристика (рис. 12) показывает ожидаемый спад на два полюса вместе с плавным спадом вблизи точки 3 дБ; переходная характеристика очень чистая, как показано на рисунке 13.
<img src=’https://www.analog.com //media/analog/ru/landing-pages/technical-articles/low-power-op-amps-only-20ua-for13mhz-240ua-for-30mhz/figure-12.png?w=435 ‘ alt=’ Рисунок 12. amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp;
Рис. 12. Частотная характеристика Бесселя второго порядка.
<img src=’https://www.analog.com/- /media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op-amps-only-20ua-for13mhz-240ua-for-30mhz/figure-13.png?w=435 ‘ alt=’Рисунок 13 ‘>
Рисунок 13. Переходная характеристика фильтра Бесселя.
Фильтр Баттерворта третьего порядка
Максимально плоская амплитудная характеристика в полосе пропускания возникает из-за использования фильтра Баттерворта. Перед фильтром добавлен дополнительный RC-каскад, чтобы максимизировать спад для одной схемы усилителя. Использование дополнительной стадии усложняет математику, но не неразрешимо.
Рисунок 14. Фильтр Баттерворта третьего порядка.
Измеренное потребление тока питания составляет около 235 мкА. Выбранные номиналы резисторов минимизируют потребление за счет внутриполосного шума.
Частотная характеристика (рис. 15) показывает ожидаемый спад трех полюсов, расширенное плато и резкий спад; переходная характеристика включает небольшой звон, как показано на рис. 16.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op -amps-only-20ua-for13mhz-240ua-for-30mhz/figure-15. png?w=435 ‘ alt=’Рисунок 15’>
Рисунок 15. Частотная характеристика Баттерворта третьего порядка.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op-amps -only-20ua-for13mhz-240ua-for-30mhz/figure-16.png?w=435 ‘ alt=’Рисунок 16’>
Рисунок 16. Переходная характеристика фильтра Баттерворта.
Мостовой дифференциальный выходной усилитель
Низкий потребляемый ток этих операционных усилителей при широкой полосе пропускания и шумовых характеристиках обеспечивает превосходную точность воспроизведения при рассеянии на долю обычного портативного аудиооборудования. Как и в случае с активными фильтрами, пересмотр драйверов наушников для портативного аудиооборудования является рациональным предприятием, учитывая уникальные возможности LTC6261.
Одной из серьезных проблем портативного устройства является разряд батареи. Музыка играет громко, или музыкальные предпочтения слушателей влияют на скорость разряда батареи по большей части, конечное использование устройства находится вне контроля дизайнера. Ток покоя, однако, не является. Поскольку большую часть времени устройство может находиться в режиме ожидания, ток покоя имеет большое значение, поскольку он постоянно разряжает батареи. Низкий ток покоя LTC6261 увеличивает время разряда батареи.
Импеданс динамиков наушников находится в диапазоне от 32 Ом до 300 Ом; их чувствительность от 80 дБ до 100 дБ на 1 мВт и выше. В качестве примера рассмотрим динамик наушников с 90dBSPL на 1 мВт, требуется 100 мВт, чтобы достичь 110dBSPL. При 32 Ом среднеквадратический ток составляет 56 мА, а напряжение 1,8 В; с 120 Ом, 29 мА и 3,5 В.
При напряжении питания 3,3 В и выходном сигнале одного усилителя LTC6261 мощности привода может не хватить для выдачи 100 мВт. Тем не менее, комбинации двух усилителей с фазой 180° достаточно, чтобы обеспечить необходимый привод для достижения мощности свыше 100 мВт. Дублирование этой схемы привода моста обеспечивает подачу питания как на левую, так и на правую стороны. На рис. 17 показана схема драйвера.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op-amps-only -20ua-for13mhz-240ua-for-30mhz/figure-17.png?w=435 ‘ alt=’Рисунок 17’>
Рис. 17. Драйвер моста аудионаушников.
LTC6263 содержит четыре усилителя в одном маленьком корпусе. Данные от 2-усилительного LTC6262, управляющего тем, что может быть слева или справа, показаны на рисунках 18 и 19. Базовое потребление тока двумя усилителями, до 1 В P-P вход, но без нагрузки, составляет 500 мкА.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op-amps-only-20ua -for13mhz-240ua-for-30mhz/figure-18.png?w=435 ‘ alt=’Рисунок 18’>
Рисунок 18. КНИ и шум драйвера моста LTC6262 при различных нагрузках в зависимости от частоты.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/low-power-op-amps-only-20ua-for13mhz -240уа-для-30мгц/цифра-19.png?w=435 ‘ alt=’Рисунок 19’>
Рис. 19. КНИ и шум драйвера моста LTC6262 при различных нагрузках в зависимости от амплитуды на частоте 1 кГц.
Решение, показанное на рис. 17, состоит из первого инвертирующего каскада усиления с коэффициентом усиления замкнутого контура = 1,5 и последующего инвертирующего каскада. Комбинация инвертирующих каскадов обеспечивает усиление от несимметричного входа до дифференциального выхода, равное 3. При входном напряжении 500 мВ PP выходное напряжение составляет 1,5 В PP , или 0,75 В макс., или 0,53 В RMS . При сопротивлении 50 Ом входное напряжение 500 мВ приводит к выходной мощности примерно 5,6 мВт. При входе 1 В PP схема выдает 22,5 мВт. Обратите внимание, что помогает то, что выход LTC6261 может колебаться близко к рельсу к рельсу под нагрузкой.
Первая сборка этой схемы в лаборатории производила значительный тон в несколько сотен Гц. Оказалось, что положительный вход не был хорошо заземлен как «земля переменного тока» на всех частотах, потому что напряжение не было сильно привязано. Необходимость привязки напряжения возникает при использовании одного источника питания, а не двойного источника. С однополярным питанием, В M — это не земля, а напряжение средней линии, созданное для правильной работы инвертирующих топологий. Резисторный делитель, который создает V M , имеет большие значения сопротивления (например, два последовательных резистора по 470 кОм), чтобы минимизировать дополнительный ток питания. Большой конденсатор обеспечивает сильное заземление на низких частотах. Действительно, добавление большого конденсатора (1 мкФ, который образует полюс с параллельными резисторами 470 кОм) устраняет загадочный тон искажения.
Несмотря на низкий ток покоя, этот драйвер обеспечивает низкий уровень искажений при нагрузке на наушники. При достаточно высокой амплитуде искажения резко возрастают из-за ограничения выходного сигнала операционного усилителя. Ограничение происходит раньше при большей нагрузке, так как выходные транзисторы начинают исчерпать усиление по току.
Заключение
Показанные здесь приложения используют уникальную комбинацию функций, доступных в семействах операционных усилителей LTC6258/LTC6259/LTC6260 и LTC6261/62/63. Низкий ток покоя этих устройств не снижает их способности работать на уровнях, обычно зарезервированных для более энергоемких частей. Железнодорожный ввод и вывод, отключение и выбор пакета — функции, повышающие их универсальность.
Авторы
Аарон Шульц
В основе инженерной карьеры Аарона Шульца лежит диверсификация. Роль системного инженера как в дизайне, так и в приложениях познакомила Шульца с такими темами, как управление батареями, фотогальваника, схемы управления светодиодами с регулируемой яркостью, низковольтное и сильноточное преобразование постоянного тока в постоянный, высокоскоростная оптоволоконная связь, исследования и разработки усовершенствованной памяти DDR3, разработка пользовательских инструментов, проверка и основные аналоговые схемы. Более половины карьеры было потрачено на преобразование энергии. Его специализация, ну, как универсал, обеспечивает ценность специфики. В настоящее время он является менеджером по разработке приложений в бизнес-подразделении LPS. Его школьное образование включает Университет Карнеги-Меллона (9 лет).3) и Массачусетском технологическом институте (’95). Ночью он играет на джазовом пианино.
Кэтрин Чанг
Кэтрин Чанг — инженер-программист компании Linear Products and Solutions в Милпитасе, Калифорния. Она работает в Analog Devices с 2016 года. Она отвечает за усилители с нулевым дрейфом, усилители измерения тока и другие прецизионные операционные усилители в цепях преобразования сигналов датчиков. Она имеет B.S.E.E. и M.S.E.E. из Стэнфордского университета.
Филип Каранцалис
Филип Каранцалис занимается тестированием и проектированием аналоговых сигнальных цепей и систем с 1973 года. В 1986 году он присоединился к Analog Devices Inc. Signal Conditioning Group, разрабатывая схемы модулирующих сигналов для сбора данных, радиочастотные модуляторы, демодуляторы и смесители, АЦП и высокоточные испытательные системы. Филип — старший инженер по приложениям в Precision Systems Group of Analog Devices. Выпускник RCA Institutes of Electronics в Нью-Йорке изучал высшую математику в Государственном университете Сан-Франциско.
Генератор с триггером Шмитта — онлайн-курс по цифровой электронике инверторный вентиль. Цифровой триггер Шмитта имеет встроенный гистерезис (0,8 В), а пороговые напряжения V
T+ (1,6 В) и V T- (0,8 В). R1 соединяет цепь в петлю положительной обратной связи, необходимую для колебание.- Когда Vc меньше V T- , Vo становится высоким (3,4 В) и начинает заряжать конденсатор C1 через R1.
- Когда Vc пересекает пороговое напряжение V T+ , Vo становится низким (0,2 В) и разряжается C1 через R1 начинается.
- Когда Vc пересекает пороговое напряжение V T-, шаг 1 повторяется. Таким образом, колебательный выход равен созданный.
Типичные значения напряжения указаны в спецификации 74LS14.
Р1 1К2К
9{-6}} \\ & = 242 Гц \конец{разделить} \end{уравнение}Приложение
Чтобы получить тактовую частоту приблизительно 60 Гц, добавьте счетчик пульсаций деления на 4 в выход этого триггера Шмитта RC-генератора.
Добавляя деление на 16, а затем счетчик деления на 15 (деление на 240, 16*15=240), можно получить тактовую частоту 1 Гц. частота. Пожалуйста, перейдите к усеченному счетчику пульсаций, чтобы узнать как реализовать эти счетчики.
Анализ цепей
Для получения частотного уравнения генератора с триггером Шмитта 74LS14 воспользуемся формулой универсальной постоянной времени для RC-цепи. 9{-{t \ над RC}}) \end{уравнение}
- где
- изменение изменение напряжения конденсатора
- f напряжение конденсатора на бесконечности
- s — начальное напряжение конденсатора
Для t h (период, когда выход высокий) конденсатор заряжается от 0,8В до 1,6В через резистор с выхода 3,4В.