Regulacion de tension con lm317 y PWM

[LaElectronicaMeOdia]

Amigos, recurro de nuevo a ustedes preguntandoles si es posible regular el voltaje con un lm317 por medio de PWM anexo diagrama del circuito que tengo en mente, no he encontrado nada en la red y por eso abro el tema.



la idea es un pulso(pwm) a un condensador para hacer un DAC y utilizar un transistor en su zona activa como compuerta del ajuste( espero haberme explicado correctamente)

 

[cosmefulanito04]

Digamos que es raro lo que pretendés hacer.

Suponiendo que todo es ideal, a la salida tendrás una salida rectangular con picos de tensiones según R1 y R2 cuya frecuencia y duty dependerá de la señal que vos llamaste "C4".

¿Qué faltaría en ese circuito para obtener tensión constante a la salida?

Un buen filtro pasa bajos para quedarte solo con la componente de continua que tendrá relación directa con el duty (resultado, un reductor). Ese buen filtro según la corriente de carga, posiblemente requiera un inductor (te suena a fuente switching... si amigo, no te podés salvar de ese componente).

¿Que beneficios obtenés con ese circuito?

La verdad que no veo ninguno, el 317 la única diferencia que hace es la de fijar la tensión de pico y funcionar como un transistor de potencia.

Ahora volviendo a la realidad, las preguntas serían estas:

- ¿El 317 es lo suficientemente rápido para switchear en altas frecuencias?
- ¿Esos capacitores que normalmente lleva el 317, no afectan a ese switcheo?

Mi recomendación, usá directamente un transistor de potencia y una topología switching conocida (buck, boost, etc).

Edito:

Ya entendí mucho mejor lo que querés hacer, usar al transistor Q1 como resistencia variable.

Tal vez te conviene usar un mosfet en la zona ohmica.

Por otro lado el capacitor C4 debería ir después de R3 para que funcione como filtro-pasa bajos.

 

[LaElectronicaMeOdia]

Ya entendí mucho mejor lo que querés hacer, usar al transistor Q1 como resistencia variable.

si, exactamente es lo que pretendo.

Tal vez te conviene usar un mosfet en la zona ohmica.

es la primer vez que escucho eso, investigare por ese lado.

Por otro lado el capacitor C4 debería ir después de R3 para que funcione como filtro-pasa bajos.

ok. hare esa prueba..

agregando mas información a lo antes dicho es que en efecto, lo que pretendo es variar la tension de salida del 317 utilizando el pwm de un pic.

y mi duda es si es remotamente posible o me dejo de hacer ilusiones

la idea surgio apartir de este esquema de la ficha tecnica.

 

[cosmefulanito04]

Esa que dá la hoja me parece mucho más piola.

Otra alternativa, si ya salis con un PWM => filtrá con un pasa bajo quedandote con la componente de continua (hacelo activo) => transistor de potencia como seguidor.

Entonces la salida te quedará:

[LATEX]V_{out}=Vcc.Duty-0,7v[/LATEX]


Oja la solución sigue siendo activa, el exceso de potencia se disipa en el transistor que trabaja en modo activo, al igual que en tu circuito lo haría el 317.

 

[opamp]

Tengo mis dudas de si funcione , empezaría por decir si Q1 está en "0N"(saturado) ya tendrías como 27.5 VDC ( 1.25V (5000/240 +1) a la salida del 317, cuando Q1 está activo se eleva más la salida. Colocaría Q1 en paralelo con R2,( lo que haría Q1 es quitarle I a R2 , bajando el voltaje, como dice Cosme , mejorar el filtrado : inclusive con C-L-C .

 

[cosmefulanito04]

...Colocaría Q1 en paralelo con R2,( lo que haría Q1 es quitarle I a R2 , bajando el voltaje)

Esa es buena, que haga de sumidero .

De lo que te decía yo, para seguir con la idea del PWM (solamente como referencia de tensión, para no confundir con fuente swtiching), era esto:



La señal de PWM deberá ser de una frecuencia elevada para ayudar al filtro pasa bajos, en este ejemplo cerca de 30kHz (algo posible con un uC).

Ahí la salida estará dada por:

[LATEX]V_{out}=V_{pico-pwm}.Duty[/LATEX]

Por ejemplo con un duty del 75% y 5v de Vpico, la salida cargada será 3,75v:



Poniendo la fc más abajo, eliminás gran parte de ese ripple.

Pero el gran problema de ese circuito es que está limitado a 5v (tensión máxima del uC), entonces una solución a ese problema sería hacer esto:



Ahora la salida estará dada por:

[LATEX]V_{out}=V_{pico-pwm}.\left(1-Duty\right)[/LATEX]

Y Vpico-pwm será cercano a 12v.

Por ejemplo con un duty del 25% y casi 12v de Vpico, la salida cargada será cercana a 9v:



Nuevamente el filtro se puede mejorar para eliminar ese ripple (tarda mucho en simular ).

R1 dependerá de la carga, el filtro lo ideal es que su fc este bien abajo (en la simulación está cerca de 100Hz, pero se puede mejorar fácilmente con un capacitor de 1uF).

Editado:

Otra variante más sencilla, es realimentar con ganancia igual a 2, de esta forma podrías llevar la tensión de 5Vp que entrega el uC a 10Vp (casi la tensión máxima que puede entregar el operacional con 12v de alimentación), de esta forma te ahorras el transistor del principio y el circuito te queda mucho más sencillo.

No puse esa variante porque me quedaba la duda de como iba a funcionar la realimentación en conjunto con el diodo base emisor, pero después de simularlo, al parecer no cambia en nada.

 

[LaElectronicaMeOdia]

Ok cosmefulanito04, si capte la idea de las dos variantes, haré las pruebas y comento resultados y dudas que surjan.

tambien intentare hacer lo de poner el transistor Q1 en paralelo a r2 y poner un filtro a manera de prueba.

p.d. Muchisimas gracias por la ayuda.

 

[Juan Ruiz]

¿Que voltios quieres regular?

Te lo pregunto porque soy aeromodelista y los variadores que usamos en los aviones electricos funcionan con PWM y lo tendrias solucionado por poco dinero.


Saludos

 

[LaElectronicaMeOdia]

¿Que voltios quieres regular?

Te lo pregunto porque soy aeromodelista y los variadores que usamos en los aviones electricos funcionan con PWM y lo tendrias solucionado por poco dinero.


Saludos

de cero o pocos voltios mas a 19v o pocos voltios menos con unos 1.5A

 

[cosmefulanito04]

Si querés implementar el transistor tipo sumidero con el 317 como mencionó opamp, deberías hacer algo así:



La corriente la imponés con esa R-variable, yo por ej. la fijé en 1k8Ohms para que cuando el duty sea 99%, el transistor conduzca cerca de 2,5mA ([5v-0,7v]/1k8). Si quisieras que pida más corriente, más baja deberá ser esa resistencia.

El modelo del transistor puede ser casi cualquier npn de baja potencia que encuentres (bc548, bc337, etc).

 

[Juan Ruiz]

VARIADOR DE VELOCIDAD CON PWM

No se si esto te puede ayudar.




Abstract: El control de velocidad de un motor de DC es implementado y controlado por
medio del control PWM, aplicado con un PIC16F877, el cual realiza la interfaz entre
operario y máquina, implementando la utilización del teclado matricial, LCD y
comunicación serial.
Keywords: Pulse width modulation, microcontrollers, sensors, liquid crystal display,
matritial keyboard, protocol.
1. INTRODUCCIÓN
Por medio de la técnica de modulación de ancho de
pulso se puede realizar un control para sistemas que
están a larga distancia ya que se puede evitar la
interferencia proveniente del exterior permitiéndo
realizar un control de la forma más óptima.
La ventaja de utilizar el ancho de pulso como control
de una variable, es que no se ve afectada por ruido
eléctrico, inyectado a lo largo de la línea de
transmisión, sin importar si la amplitud del pulso se
ve reducida por el ruido externo o por la misma
resistencia de la línea de transmisión; ya que el
circuito no está observando la amplitud de la señal si
no la frecuencia que ésta posee además del ancho de
pulso Ton o Toff.
El circuito que recibe la señal modulada permite
transformar la serie de pulsos en una señal análoga, el
cual es llamado circuito demodulador de ancho de
pulso. Para un mejor control el Ton mínimo o Toff
mínimo debe ser al menos el 10% del periodo y el
Ton máximo 90%.
La aplicación del PWM se realiza por medio del
PIC16F877, el cual posee un módulo interno de
PWM, donde se puede extraer una gran gama de
pulsos los cuales van a tener una precisión bastante
grande, debido a que trabaja con tiempos de 1uS.
La parte de potencia donde se piensa controlar el
motor es un puente en H, el cual va a ser diseñado
para soportar la máxima corriente de arranque que el
motor tiene en ese instante.
Para el aislamiento entre la parte de potencia y la
parte electrónica de control, se usan opto aisladores,
que evitan posibles daños en la parte de control.
Para realizar la inversión de giro, se intercambian los
terminales que alimentan al motor, por lo tanto se
usan SCRs, los cuales cumplen la función de
interruptores controlados, los cuales se conmutan
dependiendo del sentido de giro.
2. PUENTE EN H
El modelo del puente en H utilizado es basado en el
funcionamiento del motor DC con la ayuda del
microcontrolador PIC16F877A, se conecta en la
entrada el control mediante PWM y al otro lado del
puente se conecta a tierra para obtener un sentido de
giro del motor, si se desea que el motor gire en
sentido contrario se deben intercambiar estos 2
terminales.

Fig 1. Puente en H utilizado para el funcionamiento
del motor DC y para realizar la inversión de giro de
éste motor
3. MODULACIÓN POR ANCHO DE PULSO
(PWM)
Un controlador para un motor comercial es un
circuito que altera la velocidad del motor, para el
cual se tiene el manual del usuario del controlador
que explica la mayoría de las características que son
incorporadas en los controladores modernos y por
qué su necesidad.
Para controlar la velocidad de un motor DC se
necesita un voltaje variable DC de la fuente de
alimentación. Sin embargo si se usa un motor de 12
Voltios y se conecta la alimentación, el motor
empezará a aumentar su velocidad; los motores no
responden inmediatamente, necesitan un pequeño
intervalo de tiempo para alcanzar su velocidad
máxima. Si se apaga la alimentación en algún
momento antes que el motor alcance su máxima
velocidad, se notará una disminución de ésta y si se
enciende la alimentación y se apaga rápidamente, el
motor tomará una velocidad comprendida entre
velocidad cero y velocidad máxima. Esto es
exactamente lo que hace un controlador PWM:
alimentar el motor suministrándole una serie de
pulsos. Para controlar la velocidad del motor se varía
(modula) el ancho de los pulsos, y como el motor
siempre se encuentra alimentado a su tensión nominal
nunca se verá reducido su torque nominal.


En la parte A de la figura se observa la
velocidad máxima que se controla con PWM
aproximadamente el 90% del tiempo encendido, en
la parte B el 50% y en la parte C la velocidad
mínima o el 10% del tiempo encendido.
4. CONCLUSIONES
1. Se comprobó experimentalmente la
operación de la modulación por ancho de
pulso (PWM) para el control de velocidad
de un motor DC.
2. Como un proceso paralelo al control de
velocidad usando PWM, se puede controlar
arranques y frenados de un motor mediante
la ayuda de elementos electrónicos de
potencia como lo son los SCR.
3. Se realizó el control electrónico del
proyecto mediante el uso del
Microcontolador PIC16F877 de Microchip.
4. Se acoplaron elementos electrónicos
delicados como lo son los
Microcontroladores al entorno de potencia
de los motores de corriente continua.

 

[LaElectronicaMeOdia]

ya realice la prueba del 317 segun este diseño:


los valores utilizados fueron:
RV1 a 380Ω
PWM a 35KHz
NPN:BC547
Voltaje de entrada (lm317) 19v

puse el ciclo de trabajo del PWM al 50% y ajuste la resistencia hasta que el valor de salida me diera 9v aproximadamente, al incrementar al 51% se dispara a los 19v el voltaje de salida del 317 al bajar a 49% se baja hasta 1.5v aprox, regreso al 50% da los 9v, lo que me dice que si es posible regularlo. pero faltaria ajustar algo.

 

[cosmefulanito04]

Las cosas que corregiría son:

• R2 es muy alta, deberías calcularlo para obtener la tensión máxima esperada a la salida.
• Rv es muy baja, con 380Ohms, quitas mucha corriente con pocos pasas del PWM, probá con un 1k8.
• El filtro, usá un capacitor de 10uF.

El resto, es probar, pero como te dije, la variación estará dada por:

[LATEX]I_{Q1}=\frac{Vcc.Duty-0,7v}{R_{v}}[/LATEX]

Con el valor de resistencia R1 que colocaste, se puede decir que la corriente que aporta Iajuste es despreciable, entonces aproximando:

[LATEX]I_{polarizacion}=\frac{1,25v}{R1}[/LATEX]

[LATEX]V_{out}=1,25v+\left(I_{polarizacion}-I_{Q1}\right).R_{2}[/LATEX]

Esa aproximación es válida hasta que la tensión sobre R2 quede gobernada por la caida de tensión del transistor y de Rv, es decir cerca de 4,3v. Eso es algo que vas a tener que corregir, pero de momento probá que puedas llevar la tensión de salida de 5 a 19v sin problemas.

 

[ilcapo]

Hola, en el caso de utilizar un filtro y un OP como dice cosmefulanito.
como se calcula la frecuencia del PWM y los valores del filtro PB para tener a la salida del filtro entre 0 y 5V ?