Список разделов Flyback.org.ru » Импульсные DC девайсы » Импульсные стабилизаторы, корректоры мощности
Тему сейчас просматривают - зарегистрированных: 0, скрытых: 0 и гостей: 0
Зарегестрированные - Нет
тема: Импульсные стабилизаторы, корректоры мощности
Ответить с цитатой

Kirill
Гость


Всем привет!

После первых попыток ваяния преобразователей пришлось задуматься по поводу стабилизации питающего напряжения. Цель у меня простая ~220 В 10-25 кВ стабилизированные, с защитой от всяких внештатных ситуаций. Пока требуются не большие мощности 50-200 Вт, в дальнейшем подумываю о корректорах мощности, ибо дергать из сети импульсные киловатты не есть хорошо.
Но пока о стабилизаторах.
Взялся за понижающий. Лихо пробежавшись по теории, сделал первую пробную модельку. Вроде бы работала, и даже более-менее - держала глобальные изменения входного напряжения (изменяемые латром - от 185 до 250), но совершенно отказывалось стабилизировать 100 герцовые пульсации входного конденсатора, ОУ возбуждался, никакого положительного эффекта от танцев с бубном. Основная проблема крылась в обратной связи, обвязке ОУ, а так же слишком большом выходном конденсаторе, который вместе с индуктивностью устраивали свистопляску в виде собственных колебаний LC контура на частоте близкой к 100 Гц. После некоторых колдований над обратной связью удалось добиться небольшой стабилизации, но начал греться ключ... Пришлось глобально перекурить схему, заодно добавить некоторые узлы:
1. Плавный пуск (заряд входного конденсатора относительно небольшим током);
2. Плавный пуск стабилизатора (заряд выходного конденсатора);
3. Защита по току (отключение генерации управляющих импульсов, с последующим плавный пуском):
4. Устранение жесткого включения транзистора (включается он на открытый диод, а т.к. оный закрывается не сразу, возникает неприятность в виде буквального, хотя и не долгого, 20 нс, КЗ, что ужасно сказывается на транзисторе - мгновенная мощность при включении ~3-6 КВт, и вызывает излишний нагрев.
Ниже схема в виде модели LTspice, gif делать в лом, уж больно большой по размерам.
Сборку и опытные прогоны схема не проходила. Просто скоро отпуск, да и не всё закуплено для реализации, ф топку эту работу, хочу на природу.
По схеме, в модели настроена на 100Вт, и 180 В выходного напряжения.
Плавный пуск (заряд входного конденсатора относительно небольшим током) реализован на дубовой и боянной схеме. Однако, если заряд входного конденсатора будет происходить под нагрузкой, то он не сможет зарядиться до приемлемых значений (в моем случае ~270 В). Кусок схемы P1.
Нагрузка (сам стабилизатор) отключен до момента, когда напряжение на конденсаторе не доползет до 270 В. Реализовано куском схемы P2. Компаратор сравнивает опорное с делителем R20, R21. Пока заряжается входной конденсатор до 270 В, на выходе компаратора покоится около 3,6 В, которые заряжают конденсатор С10, соединенный с DTC TL494, в результате генерация управляющих импульсов отсутствует. При достижении на входном кондере 270 В выходной транзистор компаратора открывается (R25 создает гистерезис), подзарядка С10 прекращается. Потенциал на DTC плавно падает в следствии разряда С10 через R24, что обеспечивает плавный пуск стабилизатора. Шоттки D7 не дает разрядится C10 через компаратор.
Сам стабилизатор реализован на TL494, в качестве драйвера верхнего уровня IR2117 (на схеме 2110, просто 2117 нет в библиотеках, но не суть важно), ключ IRF840. Индуктивность намотана на феррите ETD 39, 5 скрученных меж собой эмальпроводов 0,315, примерно 150 витков. Выходной конденсатор электролит 10 мкФ + пленка 1 мкФ. Диод D2 включен через индуктивность L2 (намотана на "гантельке", обвязка индуктивности устраняет "звон"), для его мягкого восстановления и снижения мгновенной мощности на ключе. Однако это вызывает другой эффект - в зависимости от тока протекающего через индуктивность L2, бутсрепный конденсатор может заряжаться до критических значений выше 20 вольт, что пробьет затвор транзистора. Для устранения этой неприятности введен стабилитрон на 15 В (желательно 1Вт) через небольшое сопротивление. Перед бутстрепным диодом так же введена индуктивность, всё для той же цели - мягкое восстановление. Задолбали помехи в виде "игл" по питанию.
Кусок схемы P3 представляет собой источник опорного напряжения, с возможностью регулирования выходного напряжения от ~60 до ~210 (или сколько угодно). R17 переменный (20кОм), R18 подбирается под конкретное значение R17 (купил как-то на 220кОм, реально оказался 178,5кОм...). Эмиттерный повторитель отвязывает "потенциометр" с конденсатором от обвязки и входа ОУ TL494 (без него будет очень трудно сделать что-нибудь вменяемое в плане стабильности работы ОУ и стабилизатора, особенно при необходимости регулирования выходного напряжения). С обвязкой ОУ пришлось помучаться, в плане стабильности работы.
Кусок схемы P4 - датчик тока, ОУ для усиления сигнала, компаратор + эмиттерный повторитель. Всё это для защиты по току, и повторного плавного пуска стабилизатора. При превышении определенного значения тока, включается компаратор, и через транзистор Q4 заряжается до 3 В конденсатор C10 (примерно за 25 мкc, т.е буквально 2 такта при частоте 50кГц), выключая тем самым генерацию управляющих импульсов и обеспечивая последующий плавный пуск.
Модели "реле" в цепи нагрузки призваны смоделировать аварийные режимы.
Стабилизатор работает на частоте 50кГц. Моделирование показало не плохую стабилизацию выходного напряжения, коэффициен стабилизации ~140 (немного зависит от значения выходного напряжения и нагрузки). Мощность рассеивания на транзисторе в районе "очень мало" Вт, что потребует не особо большого радиатора. Реальная схема при надлежащей сборке, полагаю, будет работать не на много хуже. С разводкой пока мучаюсь, так что выложу пожжее.

Если есть вопросы, замечания, добавления, "что-нибудь проще" и т.п. буду рад выслушать.
P.S. Хотелось бы, чтоб тема развивалась, особенно в отношении повышающих стабилизаторов и особенно корректоров мощности.

Добавлено: Thu Jul 21, 2011 1:30 am
Stab.asc (22.68 Кб)
Ответить с цитатой

AlexDark
CyberGoth


Нафиг только в быту корректоры КОЭФФИЦИЕНТА мощности?

Добавлено: Thu Jul 21, 2011 10:11 am
Ответить с цитатой

neon
ПИЗДАБОЛ


еще я не понял, что там на выходе, какое U?

Добавлено: Thu Jul 21, 2011 10:26 am
Ответить с цитатой

MEL
 


Kirill на сток добавь паразитную индуктивность монтажа и выводов (найдешь у Семенова), оцени работу транзистора и область допустимых значений (может понадобиться снаббер).

Добавлено: Thu Jul 21, 2011 10:40 am
Ответить с цитатой

Kirill
Гость


AlexDark писал(а):
Нафиг только в быту корректоры КОЭФФИЦИЕНТА мощности?
Да, коэффициента.
Берем преобразователь, питающийся от сети, например полумост ватт на 500, питающийся от сети родного дома. Прикидываем модельку входного выпрямителя и фильтра с адекватной нагрузкой и смотрим. Если допускается что из розетки дергается до 8 кВт, и через диоды моста протекает до 30А, то да, корректор не нужен.
Правда можно поставить небольшой резистор Ом 5 например, который решит проблему снизив ток подзарядки конденсатора входного фильтра ампер до 7 и мощность дергания из сети до 2кВт... но на нем самом будет рассеиваться 40 Вт. Можно дроссель намотать на железе, что тоже не особо приятно. Но согласитесь что в современном мире это не такой уж и красивый выход из ситуации. Лучше освоить корректоры коэффициента мощности. Тем более что микросхемы для корректоров стоят рублей 40, а схема не представляет особой сложности, практически повышающий стабилизатор.

Добавлено: Thu Jul 21, 2011 10:57 am
Ответить с цитатой

AlexDark
CyberGoth


Учитывая, что в самодельных дугопоскалках транзисторы и так обычно работают в запредельных режимах, по выбросам и прочему, не думаю, что повышение напряжения на входе до 400в как-то облегчит им жизнь. Более того - многие доступные 500в транзисторы вообще нельзя будет использовать. Для уменьшения же тока заряда конденсатора фильтра можно поставить термистор.

Добавлено: Thu Jul 21, 2011 11:01 am
Ответить с цитатой

Kirill
Гость


neon писал(а):
еще я не понял, что там на выходе, какое U?
Там это на каком выходе? Если понижающего стабилизатора то до 220 В на выходе, схема что в модельке настроена на 180 В.
MEL писал(а):
Kirill на сток добавь паразитную индуктивность монтажа и выводов (найдешь у Семенова), оцени работу транзистора и область допустимых значений (может понадобиться снаббер).
Добавлял индуктивности 100нГн (уж не знаю какой должен быть монтаж), появлялся небольшой звон при выключении, и незначительное увеличение рассеиваемой мощности, что не критично сказывается на работе транзистора.

P.S. Сорри за много отдельных ответов. )

Добавлено: Thu Jul 21, 2011 11:15 am
Ответить с цитатой

Kirill
Гость


AlexDark писал(а):
Учитывая, что в самодельных дугопоскалках транзисторы и так обычно работают в запредельных режимах, по выбросам и прочему, не думаю, что повышение напряжения на входе до 400в как-то облегчит им жизнь.
Ну это всё зависит от аппетитов экспериментатора, кто-то просто собирает лишьбы-лишьбы, кому-то интересно облегчить работу ключей используя различные снабберы, и как-то оптимизировать схему в целом. Что до повышенния входного напряжения до 400 В, то здесь тоже ничего страшного нет - меньше ток при той же заданной мощности.

AlexDark писал(а):
Более того - многие доступные 500в транзисторы вообще нельзя будет использовать.Здесь были бы интересны подробности.

AlexDark писал(а):
Для уменьшения же тока заряда конденсатора фильтра можно поставить термисторЯ вот так и не нашел в своем городе где их продают, не возят наши магазины. Расковыривать другие блоки питания... это на любителя. Заказывать в Москве...
Да и потом, термистор ограничит ток заряда только при включчении устройства, дальше он ничего не будет ограничивать, а ток подзаряра конденсатора появляется с периодичностью 100Гц, и уже при 200Вт нагрузки он достигает приличных величин. Термистору надо остывать перед повторным включением схемы. В общем я не увидел в них "спасение мира", куда надежней сваять плавный пуск с релюшкой.

Добавлено: Thu Jul 21, 2011 11:26 am
Ответить с цитатой

AlexDark
CyberGoth


Kirill писал(а):
Здесь были бы интересны подробности.
Подробности очень просты при 420в питания запас много меньше, чем при 310.

А если ориентироваться на том, что возят в наши магазины. то все пришлось бы собирать на КТ3102, ТДА, светодиодах и кнопках. Причем без использования конденсаторов.

Добавлено: Thu Jul 21, 2011 12:07 pm
Ответить с цитатой

Kirill
Гость


AlexDark писал(а):
Подробности очень просты при 420в питания запас много меньше, чем при 310.
Я не говорю что 500 В транзистор можно использовать на все 500 В, нет.
Я говорю о том, будет ли оправдан запас. Если в схеме возникают критические режимы для того или иного элемента, да, возникает необходимость увеличивать запас по характеристикам. Если в схеме отсутствуют подобные режимы, то можно ограничиться и минимальным запасом (в разумных пределах).
Вот в схеме, которую я выложил, описан подобный режим - при введении индуктивности перед диодом, для его мягкого восстановления и устранения жесткого включения транзистора, на затворе транзистора возникает 20 В, и больше, что гарантирует пробой затвора.
Выход не в том чтобы бежать и искать транзисторы с допустимым напряжением затвора 30 и выше вольт, и не в том, чтобы отказаться от мягкого восстановления диода, или покупать диоды с мягким восстановлением типа OM5008ST которые хрен где укупишь, а в том, чтобы устранить возникающий режим, что и было сделано.
То же самое и с транзисторами. Вполне можно довольствоваться запасом и в 50 В, при условии что этот запас ни при каких режимах не будет превышен.

Добавлено: Thu Jul 21, 2011 12:42 pm
Ответить с цитатой

MEL
 


От жесткого включения транзистора поможет ферритовая бусина между электролитом и стоком, НО при выключении транзистора энергия запасенная в ней - может убить транзистор, или прогреть резистор снаббера, которому и так есть от чего..... От жесткого выключения поможет снаббер, причем специалисты рекомендуют - более 20-30нФ снабберная емкость неэффективна и лишь приводит к дополнительным потерям.

На диоды обычно ставят банальную RC.

Добавлено: Thu Jul 21, 2011 2:18 pm
Ответить с цитатой

Kirill
Гость


MEL писал(а):
От жесткого включения транзистора поможет ферритовая бусина между электролитом и стоком, НО при выключении транзистора энергия запасенная в ней - может убить транзистор, или прогреть резистор снаббера, которому и так есть от чего.....
Безвитковый дроссель имеет относительно небольшую индуктивность, которой может оказаться просто недостаточно. Местоположение дросселя выбрано так же не особо удачно.

MEL писал(а):
От жесткого выключения поможет снаббер.
Как, куда включать снаббер и каким он должен быть, если - транзистор открывается на открытый диод, что и вызывает жесткое его включение, т.к. диод мгновенно не может закрыться.

На мой взгляд, самое простое и оптимальное решение.


На R5 выделяется всего 0,25 Вт, что, полагаю, не критично. Ток восстановления диода падает примерно в 10 раз, с 20 до 2 А.
Единственная проблема, возникающая при таком включении индуктивности, описана выше, как и способ устранения.

MEL писал(а):
На диоды обычно ставят банальную RC.
Было бы интересно взглянуть на способ включения.

Добавлено: Thu Jul 21, 2011 8:28 pm
Список разделов Flyback.org.ru » Импульсные DC девайсы » Импульсные стабилизаторы, корректоры мощности
    Просмотр темы целиком



Лицензионное соглашение

(c)Flyback.org.ru
Российское общество любителей высоких напряжений.
Использование материалов с данного сайта и форума возможно только с разрешения администрации.