При разработке блока питания на 5 выходов возникла необходимость измерить переходные процессы. Обычный выключатель или механическое реле тут не подходит т.к. вносит погрешность из-за дребезга контактов.
При тестировании нужно будет включать, выключать и периодически включать и выключать нагрузку. Для последнего потребуется генератор прямоугольных импульсов.
Сходу в голову приходят такие варианты:
твердотельное реле
готовый модуль
построить своё
Твердотельное реле
Самое простое решение это избавиться от механического контакта взяв твердотельное реле. Они бывают для переменного и постоянного тока. Для моего случая нужно реле постоянного тока.
Под рукой такого не нашлось, а из описания у продавцов не ясно есть ли внутри защита от дребезга при включении через механический выключатель или кнопку. Это можно обойти управляя реле генератором с большой длительностью импульсов, либо использовать внешнюю обвязку для подавления дребезга.
В довершении довольно высокая стоимость и наличие минимального коммутируемого напряжения отодвинуло этот вариант на второй план.
Готовый модуль
На AliExpress есть готовые модули электронного выключателя. Но кроме низкой стоимости и маленького размера они ничем не лучше твердотельного реле. Изоляции от коммутируемой цепи похоже нет, а в моём случае доставки ждать несколько недель. В общем посмотрел несколько штук, добавил в закладки и перешёл к последнему варианту.
Построить своё
Самый интересный вариант в плане размять мозги и никуда не нужно идти если нужные компоненты найдутся в тумбочке.
Чтобы получить универсальное устройство с прицелом "на будущее" набросал такие требования:
переключение состояния по кнопке на плате с подавлением дребезга;
вход для подключения внешней кнопки на случай установки в другое устройство (например включение выхода блока питания);
TTL вход для внешнего управления (например для периодического включения и выключения);
После нескольких итераций на макетке получилась такая схема:
Печатную плату развёл в Kicad и изготовил методом ЛУТ. Для лужения использовал жидкое олово от Rexant, но впечатление неоднозначное - без флюса припой плохо прилипал.
В собранном виде выглядит так
Подключение внешней кнопки и TTL доступно как через винтовые клеммы, так и через штыревые контакты. Чтобы переключить управление с кнопки на TTL нужно переставить перемычку около светодиода. Вход TTL изолирован через оптопару и требует от управляющей части около 5мА для работы.
Питание платы от 12В до 15В (согласно документации, микросхемы выдержат до 18В, но лучше иметь некоторый запас прочности).
На осциллограмме включение выхода -5V на резистивную нагрузку - никакого дребезга нет, хотя коммутация была встроенной кнопкой. Устройство получилось самодостаточным, хотя и не самым мелким из-за использования выводных компонентов.
Комментарии (43)
iqp
24.03.2024 14:42TTL вход для внешнего управления (например для периодического включения и выключения);
TTL вход для внешнего управления применять нехорошо, для этого был открытый коллектор, ла13 вспоминается с открытый коллектором, почти сорок лет прошло елки-палки. Через оптопару включаете свой биполярный силовой транзистор на удаленной плате, возможно составной транзистор.
Для кнопки из двух четвертинок той же ла13 делаете rs триггер и двумя кнопками включаете/выключаете его и также этим триггером включаете еще один биполярный силовой транзистор на удаленной плате, параллельный вышеупомянутому.
tataranovich Автор
24.03.2024 14:42Ну примерно так и сделано. TTL вход скорее чтобы показать возможность управления с МК.
Hik
24.03.2024 14:42+2Вы измеряете не переходные процессы, а ответную реакцию преобразователя на импульсную нагрузку. Или по другом устойчивость обратной связи Вашего преобразователя. В Вашей схеме как минимум не хватает над R5 обратного диода. Возможности изменения частоты. Поскольку проверять надо в диапазоне от 50 Гц до 1 кГц (можно до 1МГц). Также не хватает эквивалента постоянной минимальной нагрузки.
tataranovich Автор
24.03.2024 14:42Ваш комментарий относится к блоку питания или выключателю? И зачем обратный диод? Я не видел такого в даташите на драйвер мосфета.
Hik
24.03.2024 14:42+1Он относится к обоим темам. Вы сделали блок питания. Но никто не гарантирует, что он будет работать как надо при любой нагрузке. Особенно на импульсной. Для этого Вы собрали "выключатель"= схема проверки БП на импульсную нагрузку. Диод нужен для ускорения разряжа емкости затвора. На десятках Герц этого может и не надо, но по мере роста частоты Вы будете бороться уже с переходными процессами данного транзистора, а не проверять Ваш БП. Чем быстрее вы будете проскакивать плато миллера тем лучше. Это классическая схема.
tataranovich Автор
24.03.2024 14:42Разве за ускоренный разряд затвора не отвечает драйвер мосфета? У меня было такое впечатление бо вашего комментария.
Hik
24.03.2024 14:42Драйвер отвечает только за подачу на затвор тока и напряжения и соответственно за их снятие. Вы поставли в цепь затвора резистор. Вместе с входной ёмкостью затвора это RC цепь. И работает она в обе стороны.
Yuri0128
24.03.2024 14:42Драйвер отвечает за разряд. Диод просто ускоряет закрытие транзистора и применяется при работе на достаточно высоких частотах с транзисторами у которых большой заряд затвора (емкость затвора). На малых частотах и при постоянном токе его использование не имеет значущего смысла. Как и на очень больших. Ну и резистор в затворе сделайте меньше, ом так 10. Ну и понимаем, что IRF3205 - он не для работы с постоянным током (при больших токах, соизмеримых с максимальными параметрами при теккущей температуре) а все-таки для работы в импульсном режиме.
PS - а чем вам не подошла схема на 1 дополнительном транзисторе?
Hik
24.03.2024 14:42"На малых частотах и при постоянном токе его использование не имеет значущего смысла. Как и на очень больших." Сами себе противоречите.
Yuri0128
24.03.2024 14:42Нет, не противоречу. Вы зарядно-разрядную характеристику затвора посмотрите прежде чем такое писать. Ну, можете сами проверить на практике мое утверждение (и его опровергнуть, если получится). Там уже нужен просто хороший выходной каскад драйвера с приличным током транзисторов. Ну и там уже драйвер сам формирует временную характеристику. А диод уже буде мешать (ему ведь тоже нужно время включиьтся/выключиться). А на малых частотах - ну закроется транзистор на 200 нс позже - и что? На что это повлияет при длительности импульса в 200++ мс?
malishich
24.03.2024 14:42Обратный диод не нужен, откройте даташит на IR4427. За разрядку затвора отвечает "нижний" mosfet выходного каскада каждого канала этого драйвера.
Hik
24.03.2024 14:42+2Как скажите. Но Ваше утверждение ошибочно.
Yuri0128
24.03.2024 14:42С чего бы? Он прав, без этого транзистора этот диод бессмысленен - проверьте сами.
Просто в некоторой схемотехнике он используется для ускорения закрытия силового полевика (совместно с резистором для ограничение зарядного тока затвора).
tormozedison
24.03.2024 14:42"Для лужения использовал жидкое олово от Rexant, но впечатление неоднозначное - без флюса припой плохо прилипал"
Даже если печатные проводники залужены, применять флюс при впайке компонентов надо всё равно, так и должно быть.
tataranovich Автор
24.03.2024 14:42Я неправильно выразился. Обычного припоя с канифолью было недостаточно, пришлось ЛТИ-120 (активированный) мазать.
KotovladeletsGT
24.03.2024 14:42Я пробовал данный состав для химического лужения, у меня платы получались хорошо и ровно залуженными, нормально паялись. Проблемы были только с тем что слой олова очень мал и через месяц после использования жидкость в банке полностью испортилась. После этого я перешёл на лужение сплавом Розе в кипящей воде с лимонной кислотой и это идеальный способ, вам крайне рекомендую!
Полигон на всю плату 
Процесс Таким способом мне удавалось делать платы размером до А4 включительно, причём цена реактивов очень мала - сплав Розе расходуется буквально по крупинке за раз, а лимонную кислоту можно использовать повторно
Ну и да, паяется оно отменно
AndreiVorobev
24.03.2024 14:42KotovladeletsGT
24.03.2024 14:42Читал, читал. Но никаких проблем у меня с этим не наблюдается. Ничего не отваливается и не отпаивается, конечно, вероятно паять обычным припоем действительно лучше если на кону надёжность, но пока полёт нормальный.
usego
24.03.2024 14:42Как-то всё сложно. Проще с дребезгом софтом бороться. Опытным путём десять лет назад реализовал алгоритм тройной проверки через (лень смотреть исходник, допустим -) 30ms и всё чётко работает. Т.е. делаем digitalRead 3 раза через 30ms и если все true, то true.
tataranovich Автор
24.03.2024 14:42+2Это когда есть микроконтроллер. А специально ставить его для борьбы с дребезгом это как в воробья из пушки выстрелить.
stephanthe
24.03.2024 14:42Почему же? Простенький pic 200р. стоит. К тому же вы пишите
Для последнего потребуется генератор прямоугольных импульсов.Так он на этом же контроллере и реализуется.
tataranovich Автор
24.03.2024 14:42Это если про твердотельное реле речь. Собранному выключателю нужен источник импульсов только как внешнее управление. А так он с кнопки на плате переключается.
sim2q
24.03.2024 14:42+2Есть же каноническая схема на ЛА3, т.к. RS-триггере с абсолютным подавлением дребезга, правда ценой использования переключающей кнопки.
схема
tataranovich Автор
24.03.2024 14:42+1Я в курсе про эту схему, но мне больше понравился другой вариант. Тут скорее вопрос вкуса и того, что под рукой найдётся.
iqp
24.03.2024 14:42Есть же каноническая схема на ЛА3, т.к. RS-триггере с абсолютным подавлением дребезга, правда ценой использования переключающей кнопки.
Еще с входами на триггерах шмидта есть, если дребезгу не дать выходить за пределы гистерезиса. Делается делитель на резисторах, чтобы напряжение в точке соединения резисторов было посередине гистерезиса, а переключающей кнопкой эту точку подсоединяете то к плюсу, то к минусу. А про RS-триггер я уже писал тут, товарищ сказал, что нормальные герои всегда идут в обход.
Ну шо тут скажешь, как при совке это делалось, если нужен блок питания - берешь тороид с первичной обмоткой, мотаешь три вторичные каждая с отводом от средней точки для +-3.3в, +-5в и +-12в. ставишь три диодных моста и 6 электролитов - и 6 упомянутых напряжений в грубом слегка завышенном виде уже есть, добавляешь 6 интегральных линейных стабилизатора - и вся пестня.
Автору же в лом намотать по несколько десятков витков на обмотку и он идет в обход - чего-то там последовательно наворачивает, делает кратно большую бессмысленную работу, но с другой стороны может так и надо, ходишь потом поешь синатровскую "My Way", гордишься собой, почему нет.
Yuri0128
24.03.2024 14:42если дребезгу не дать выходить за пределы гистерезиса
Так а он всегда выходит на механических кнопках - просмотрите осциллограмму сами. При замыкающихся или размыкающихся контактах. Автор вроде ж уточнил, что переключающие кнопки не будет использовать, - что вы на них зациклились?
KotovladeletsGT
24.03.2024 14:42Интересно, спасибо. Забавно что получается что у нас с вами похожие задачи - только в моём случае мне надо не избавляться от дребезга а его измерять. Для этого пришлось миллисекундомер придумывать, решил сделать на 176 серии что б пощупать такую редкость как ЖК-индикатор
Yuri0128
24.03.2024 14:42Забавно... А на микроконтроллере не пробовали? Все же всего 1 (один) корпус при лучшем функционале. Точность не пострадает (вернее - можно сделать точнее).
KotovladeletsGT
24.03.2024 14:42Ну, я посмотрел готовые проекты в интернете, ни один меня не устроил. Да и хотелось бы что бы проект был полностью за моим авторством. Так что решил сделать на логике, так как это быстрее чем научится программировать МК
Bagatur
24.03.2024 14:42Наколенный вариант исключения дребезга - одновибратор на NE555 плюс триггер. Ширина импульса на выходе 555 выставляется в пределах 0,2-0,5 секунды, этого за глаза хватает для компенсации любого дребезга, триггер этим импульсом перещёлкивается между состояниями 0/1, нагрузку пускаем через MOSFET.
Гонял такую реализацию на стенде, работало вменяемо.
Yuri0128
24.03.2024 14:420,5 секунды - это довольно жестко..... При нормальных кнопках ширина пакета дребезга обычно не превышает 30-50 мс.
Fangaro
Доброго дня! Поляризованные реле избавить от дребезга не смогли бы? Стоимость выше и управление сложнее, но смогли бы решить проблему с дребезгом?
tataranovich Автор
Не имел дел с такими, но думаю что с точки зрения дребезга контактов никакой разницы с обычным реле.
KotovladeletsGT
Вроде бы герконовые реле с ртутными контактами, например ИВГ, не дают дребезг. Но пока что я нет проверял
FelixTheMagnificent
Мсье знает толк в извращениях.
Prohard
Любые механические контакты дребезжат
KotovladeletsGT
А какое отношение ртутные герконы имеют к классическим механическим контактам?
Yuri0128
Ну к "класическим" возможно и не имеют. И тем не менее - это механические контакты.
andrejjm78
Поляризованное реле отличается от обычного тем, что переключение осуществляется подачей обратного напряжения на обмотку.
Yuri0128
Там есть дребезг. Просто станьте осциллографом и сами посмотрите.