Лабораторный БП PSL-3604

Блоки питания, преобразователи напряжения, UPS'ы - это здесь :)
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение Леонид Иванович »

Инженер АПГ писал(а):1) Один канал 40В 4А, очень красиво вкладывается в 12бит


Почти как у обсуждаемого здесь.

Инженер АПГ писал(а):2) управление на stm32f100c4 (извините, многое сдеру с Вашей разработки :roll: )


Это не моя разработка, а плод коллективного разума, так что всё можно использовать без оглядки.

Инженер АПГ писал(а):3) переключение обмоток с помощью тиристоров как сделано Agilent E3632A (как у Вас ИМХО не нравится батарея диодов и конденсаторов) и, может быть, в момент перехода через 0


Благодаря совету koyodza больше нет батареи диодов, а есть всего 2 моста. С конденсаторами пока вопрос открытый, но в теории достаточно 4-х конденсаторов, причем достаточно низковольтных. Суммарный объем конденсаторов, по идее, не больше, чем у Agilent. Тиристоры у Agilent, конечно, включены красиво, но такой вариант годится только для ручного переключения диапазонов источника (как и сделано у Agilent). Я же хотел по максимуму разгрузить пользователя от лишних забот, поэтому у меня в источнике один сплошной диапазон.

Инженер АПГ писал(а):4) сигнал пропажи сетевого напряжения для моментального отключения выхода, а то мало ли как у МК будет «крыша» ехать


В рассматриваемом здесь источнике есть специальная схема, которая устраняет любые переходные процессы при включении-выключении.

Инженер АПГ писал(а):5) использование прецизионных ОУ, на стабилизацию напряжения TLE2141, тока OP07. По схеме http://radiokot.ru/circuit/power/supply/21/


OP07 медленноват. Нужно смотреть на модели, к чему это приведет.
А эта схема стала легендарной. Многие ее повторили, даже не понимая, как она работает :)

Инженер АПГ писал(а):В улучшенном варианте хочу добавить...


Улучшенную модель нужно проектировать на основе опыта, накопленного в процессе разработки и эксплуатации базовой модели.
Аватара пользователя
Инженер АПГ
Первый раз сказал Мяу!
Сообщения: 21
Зарегистрирован: Пн ноя 28, 2011 09:52:16

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение Инженер АПГ »

Ничегонеработает писал(а):Тиристоры у Agilent, конечно, включены красиво, но такой вариант годится только для ручного переключения диапазонов источника (как и сделано у Agilent). Я же хотел по максимуму разгрузить пользователя от лишних забот, поэтому у меня в источнике один сплошной диапазон.


Почему так сложно сделать переключение обмоток с помощью МК? Измеряется напряжение на выходе, и соответственно переключается обмотка
Ничегонеработает писал(а):OP07 медленноват. Нужно смотреть на модели, к чему это приведет.

В том же Agilent E3632A на ток стоит AD706 который совсем 0.15V/µs. Трудно сказать в чем смысл такого выбора. Если совсем будет плохо, поставлю TLE2141.
Ничегонеработает писал(а):А эта схема стала легендарной. Многие ее повторили, даже не понимая, как она работает

Ага, я за нее схватился из за того, что пытался делать БП на основе УМЗЧ, результаты оказались плачевными :( , а эта вроде более-менее.
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение Леонид Иванович »

Инженер АПГ писал(а):Почему так сложно сделать переключение обмоток с помощью МК? Измеряется напряжение на выходе, и соответственно переключается обмотка


Потому что такое переключение медленное. Тогда уже лучше действительно делать переключение диапазонов по установленному напряжению, а не измеренному. Хоть сюрпризов не будет.

Ничегонеработает писал(а):В том же Agilent E3632A на ток стоит AD706 который совсем 0.15V/µs


Все зависит от частотной коррекции. Можно сделать разные БП с сильно различающимся быстродействием.

Ничегонеработает писал(а):Ага, я за нее схватился из за того, что пытался делать БП на основе УМЗЧ, результаты оказались плачевными :( , а эта вроде более-менее.


Схема, как схема. Ничем не лучше и не хуже других. Со своими плюсами и минусами. Главный минус - требует плавающих источников питания. Так же, как и другие схемы, требует частотной коррекции. Насколько я смотрел на модели, требует на выходе емкость не меньше десятков uF. Хотя в том же E3632A стоит на выходе 470 uF - и ничего. Но светодиоды им не попроверяешь :)
invNT
Открыл глаза
Сообщения: 48
Зарегистрирован: Ср фев 09, 2011 14:54:22

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение invNT »

Инженер АПГ писал(а):Почему так сложно сделать переключение обмоток с помощью МК? Измеряется напряжение на выходе, и соответственно переключается обмотка


А потом перешли в режим стабилизации тока. А еще если нагрузка непостоянна...
По-хорошему, нужна полноценная цифровая ОС. Спрашивается тогда, зачем тогда огород городить. Разве что, сделать обмотки 2-4-8-16В.
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение Леонид Иванович »

invNT писал(а):По-хорошему, нужна полноценная цифровая ОС


Зачем? Чем решение, использованное в обсуждаемом БП не устраивает?
invNT
Открыл глаза
Сообщения: 48
Зарегистрирован: Ср фев 09, 2011 14:54:22

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение invNT »

Ничегонеработает писал(а):
invNT писал(а):По-хорошему, нужна полноценная цифровая ОС


Зачем? Чем решение, использованное в обсуждаемом БП не устраивает?


Я нечетко выразился: ИМХО ЦОС нужна для ЛБП с режимом стабилизации тока и коммутацией обмоток МК.
Ваше решение, напротив, мне _очень_ понравилось! Даже, если там и бОльшее тепловыделение.
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение Леонид Иванович »

invNT писал(а):Я нечетко выразился: ИМХО ЦОС нужна для ЛБП с режимом стабилизации тока и коммутацией обмоток МК.


Не следует относиться к ЦОС как к чему-то всесильному. Я не понимаю, как это дело может помочь быстро включить следующую ступень напряжения, если для этого всё равно потребуется зарядить фильтрующий конденсатор?

Есть вот какой вопрос: анализ доступных схем фирменных БП показал, что у них на выходе обычно стоит немаленькая емкость. У Agilent чаще всего 470 uF. В некоторых моделях (например, 6632A) эта емкость отключается выключателем Normal-Fast. Остается только 1 uF через 1 Ohm. С одной стороны, емкость на выходе упрощает получение устойчивости (хотя ее можно достичь и с малой емкостью), а также уменьшает скачки напряжения при изменении нагрузки. С другой стороны, емкость вызывает броски тока в нагрузке в процессе перехода CV->CC. Как правильно выбрать выходную емкость?
SmarTrunk
Друг Кота
Сообщения: 6014
Зарегистрирован: Чт ноя 26, 2009 11:16:50
Откуда: Москва

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение SmarTrunk »

Ничегонеработает писал(а):Как правильно выбрать выходную емкость?
Вот это мне тоже интересно. Я тоже немного в Микрокапе помоделировал, и решил, для себя, что большая емкость сильно помогает против выбросов в переходных режимах. Но бросок тока при КЗ, да, будет больше. С маленькой выходной емкостью, по-моему, проблема такая, что БП должен работать как с маленькой, так и с большой емкостью (которая может оказаться в подключаемой схеме). Лично мне не удалось обеспечить (устраивающую меня) работу БП в обоих режимах. С учетом этого я считаю, что несложный БП для "простых" людей должен иметь на выходе большую емкость, 100...470 мКф, но основным назначением будет именно стабилизация напряжения, а не тока, и нефига подключать к нему светодиоды без токоограничительного резистора.
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение Леонид Иванович »

SmarTrunk писал(а):Вот это мне тоже интересно.


По действительно важным вопросом, типа выбора выходной емкости или оптимизации сглаживающего фильтра, люди предпочитают молчать. Наверное, берегут свои секреты. Зато про разную чепуху, типа выбора МК, готовы выдавать страницу за страницей.

SmarTrunk писал(а):Лично мне не удалось обеспечить (устраивающую меня) работу БП в обоих режимах


В последней модели обсуждаемого источника получились очень обнадеживающие результаты. Устойчивость достигается как с емкостью 0.47 uF, так и с емкостями в десятки тысяч uF. Поэтому вполне могу оставить на выходе лишь 0.47 uF. Но правильно ли это? С другой стороны, любая электронная схема, запитываемая от БП, как правило, имеет свои емкости на питании.

SmarTrunk писал(а):я считаю, что несложный БП для "простых" людей должен иметь на выходе большую емкость, 100...470 мКф


Возможно. Хотя я бы снизил эту планку на порядок, до 10…47 uF. Как мне кажется, это более компромиссное решение.
invNT
Открыл глаза
Сообщения: 48
Зарегистрирован: Ср фев 09, 2011 14:54:22

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение invNT »

Ничегонеработает писал(а):Не следует относиться к ЦОС как к чему-то всесильному. Я не понимаю, как это дело может помочь быстро включить следующую ступень напряжения, если для этого всё равно потребуется зарядить фильтрующий конденсатор?


В принципе - может кратковременно подключить форсированное напряжение. Но лично я для себя не рассматриваю коммутацию обмоток МК, когда есть такое изящное решение, отлично работающее и в CV, и в CC.

Есть только дилетантский вопрос по обсуждаемой здесь схеме коммутации: есть области напряжений, когда полевики работают в линейном режиме, или обвязка всегда обеспечивает ключевой режим?

Ничегонеработает писал(а):С одной стороны, емкость на выходе упрощает получение устойчивости (хотя ее можно достичь и с малой емкостью), а также уменьшает скачки напряжения при изменении нагрузки. С другой стороны, емкость вызывает броски тока в нагрузке в процессе перехода CV->CC. Как правильно выбрать выходную емкость?


Можно тогда еще вопрос: с точки зрения устойчивости "чистый" стабилизатор тока без выходной емкости сделать так же сложно как и стабилизатор напряжения? Ведь если проще, то почему бы не перенести узел ограничения тока за выходную емкость (т.е. сделать "стабилизатор напряжения - выходная емкость - стабилизатор тока")?
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение Леонид Иванович »

invNT писал(а):есть области напряжений, когда полевики работают в линейном режиме, или обвязка всегда обеспечивает ключевой режим?


Один полевик всегда работает в линейном режиме. Те, что ниже его, открыты полностью. Есть некая переходная область, когда два соседних полевика могут работать в линейном режиме. В этом тоже нет ничего страшного.

invNT писал(а):с точки зрения устойчивости "чистый" стабилизатор тока без выходной емкости сделать так же сложно как и стабилизатор напряжения?


Моделируемая здесь схема нормально работает как в режиме источника тока, так и в режиме источника напряжения с такой малой выходной емкостью, как 0.47 uF. Можно сделать еще меньше, но есть ли смысл? За малой емкостью на выходе стоит гнаться лишь в особых случаях, например, когда БП используется как генератор тока, у которого должно быть большое выходное сопротивление. А емкость его уменьшает на высоких частотах. Что плохо. Но где в радиолюбительской практике нужен такой генератор тока?

invNT писал(а):почему бы не перенести узел ограничения тока за выходную емкость (т.е. сделать "стабилизатор напряжения - выходная емкость - стабилизатор тока")?


Вы предлагаете добавить еще один регулирующий элемент, т.е. предлагаете усложнить схему. Ради чего? Реакция на скачок нагрузки будет хуже, так как к выходному сопротивлению добавится сопротивление канала лишнего транзистора. А оно выше, чем выходное сопротивление источника, охваченного ООС. Если ООС по напряжению брать после дополнительного транзистора, то схема ничуть не будет отличаться от классической с конденсатором на выходе, после которого просто включено небольшое сопротивление Rds_on. При входе в режим ограничения тока источник напряжения будет повышать напряжение до максимального на входе регулирующего транзистора токовой ступени, что приведет к высокой мощности рассеяния. Или я Вас не так понял? Нарисуйте структурную схему Вашего варианта.
invNT
Открыл глаза
Сообщения: 48
Зарегистрирован: Ср фев 09, 2011 14:54:22

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение invNT »

Ничегонеработает писал(а):Вы предлагаете добавить еще один регулирующий элемент, т.е. предлагаете усложнить схему. Ради чего?


Возможно, я Вас неправильно понял: из-за того, что Вы упомянули, что почему-то не обсуждают оптимальную выходную емкость, и ее положительное влияние на качество выхода, я подумал, что
Вас что-то не устраивает в Вашей "бесконденсаторной" схеме (или ее параметры могут быть значительно улучшены введением выходной емкости), но смущают проблемы защиты. В этом случае ИМХО некоторое усложнение может быть разумной платой за возможность "включить светодиод без резистора".

Ничегонеработает писал(а):Реакция на скачок нагрузки будет хуже, так как к выходному сопротивлению добавится сопротивление канала лишнего транзистора. А оно выше, чем выходное сопротивление источника, охваченного ООС. Если ООС по напряжению брать после дополнительного транзистора, то схема ничуть не будет отличаться от классической с конденсатором на выходе, после которого просто включено небольшое сопротивление Rds_on.


Разве это сопротивление не будет скомпенсировано ООС? Сопротивление же токового датчика (на порядок большее) ведь компенсируется? А так я именно и хотел, чтобы в режиме CV функционирование ничем не отличалось от классического БП с конденсатором на выходе (если считать, что его характеристики заведомо лучше, чем без конденсатора).

Ничегонеработает писал(а):При входе в режим ограничения тока источник напряжения будет повышать напряжение до максимального на входе регулирующего транзистора токовой ступени, что приведет к высокой мощности рассеяния.


ООС по току нужно оставить и в СН - просто он будет выступать в роли предрегулятора.
Но опять-таки, я исхожу из предположения, что емкость может существенно улучшить параметры Вашего БП. Если это не так, то мое предложение бессмыслено.
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение Леонид Иванович »

invNT писал(а):ООС по току нужно оставить и в СН - просто он будет выступать в роли предрегулятора


Тут нужна конкретика. Не очевидно, что вообще возможно реализовать такие две петли ООС по току.

invNT писал(а):я исхожу из предположения, что емкость может существенно улучшить параметры Вашего БП


Реакцию на скачок нагрузки емкость улучшает. Но зато увеличивается выброс тока при переходе в CC. Хотя, этот выброс будет даже совсем без емкости, ведь быстродействие канала стабилизации тока не бесконечно. Так что вряд ли стоит стремиться сильно уменьшать эту емкость. Как показывает опыт мировых брэндов, источники строятся с одним регулирующим элементом, а управляют им две петли ОС. Источник с двумя каскадами (CV, а затем CC) я видел только в любительском исполнении на LM317. Не думаю, что есть причины так делать для рядового лабораторного БП, который здесь обсуждается.
Аватара пользователя
frag1k
Встал на лапы
Сообщения: 95
Зарегистрирован: Пн апр 04, 2011 19:55:08
Откуда: Украина, Шостка

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение frag1k »

Ничегонеработает, а где можно прочитать про блок питания PSL2401, о котором вы упоминали на первых страницах? Т.к. этот я боюсь не осилю, а ваши конструкции всегда поражают красотой и качеством.
Да и с Новым Годом всех!
Скайп: maxradohleb.
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение Леонид Иванович »

PSL-2401 пока не готов полностью. Но он в аналоговой части практически повторение PSL-3604, только менее мощный. Так что осилить можете с равным успехом любой из этих блоков.
Аватара пользователя
frag1k
Встал на лапы
Сообщения: 95
Зарегистрирован: Пн апр 04, 2011 19:55:08
Откуда: Украина, Шостка

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение frag1k »

Аналоговую часть я то осилил бы для обоих блоков. Тут главный подвох в плате управления. Хочется поковырять на AVR. Кстати, на каком языке написана прошивка для младшего блока?
Скайп: maxradohleb.
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение Леонид Иванович »

Плата управления подключается на разъеме, так что её можно сделать на любом понравившемся процессоре. Для PSL-3604 я тоже выкладывал чуть выше схему варианта на AVR. Прошивка для младшего блока написана на Си.
Galizin
Мучитель микросхем
Сообщения: 477
Зарегистрирован: Ср окт 15, 2008 09:33:03
Откуда: Воронеж

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение Galizin »

Еще пожелания:
1. Вынести на цифровую плату нестабилизированные 8-15 вольт. В этом случае можно будет обнаружить отключение от сети и сохранить установленные значения тока и напряжения. Иначе параметры придется сохранять после каждой перестройки.
2. В прототипе аналоговой части применены ОУ с мах питанием 6 вольт. Поэтому усиление последнего каскада большое. В данном случае операционные усилители вполне справятся с -5 +20 вольт. Тогда последний каскад может иметь усиление всего лишь 2-3. Это расширит его полосу пропускания.
3. В источнике 3 каскада усиления. Если выкинуть все корректирующие цепи, то первый каскад дает ослабление в 12 раз и ровную АЧХ до примерно 13 МГц, второй каскад - операционный усилитель с частотой ед усиления 13 МГц, третий каскад усиливает раз в 30 и имеет гладкую характеристику до 1-2 мегагерц с последующем наклоном 40дб на декаду. Как я понял именно поэтому вся схема скорректирована к частоте единичного усиления примерно 1,5 мегагерца. Хорошо бы конечно убыстрить выходной каскад и сравнять его полосу с полосой ОУ. Возможно тогда скорректировать будет легче. Все это по результатам моделирования. При моделировании наблюдалось самовозбуждение при нагрузке примерно 4-8 ом при 12 вольтах выходного. Правда я не включал в модель все 4 выходных транзистора и источника питания а только 1, также выкинул из модели токовую петлю обратной связи. Возможно это связано с этим.
Возможно для гарантии частоту единичного усиления немного понизить, что бы не происходило выхода за пределы линейной АЧХ выходного каскада ни при каких обстоятельствах (разные нагрузки, емкостные нагрузки с разным ESR)?

АЧХ разомкнутой петли обратной связи идет под 90 градусов (20дб/дек) примерно до 10 кгц как у ОУ. Такое ощущение что потом ее старались свести к наклону в 45 градусов. Сделано это кусочками. Частота единичного усиления гуляет (примерно от 1.5 МГц до 3) в зависимости от нагрузки (от 500 до 4 ом). Зачем так сделано, мне непонятно.
Я бы корректировал как ОУ под 90 градусов до частоты единичного усиления. Хотя возможно делалось это с той целью, что после подключения конденсатора на выход кривая от 45 градусов повернется еще на 90 и схема все еще останется устойчивой. Я приношу прощения за терминологию. Везде здесь имеется ввиду диаграмма Боде разомкнутой петли обратной связи в масштабе 1 декада и 20 дб на деление.


Еще могу предложить адаптировать ПО на stm32f100c4 под семисигментные индикаторы. Быстро сделать это не обещаю.
Аватара пользователя
koyodza
Собутыльник Кота
Сообщения: 2623
Зарегистрирован: Вс июл 17, 2011 11:51:52
Контактная информация:

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение koyodza »

Galizin писал(а):1. Вынести на цифровую плату нестабилизированные 8-15 вольт. В этом случае можно будет обнаружить отключение от сети и сохранить установленные значения тока и напряжения. Иначе параметры придется сохранять после каждой перестройки.

Достаточно сохранять их после нажатия кнопки включения/отключения выхода
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Лабораторный БП PSL-3604

Сообщение Леонид Иванович »

Galizin писал(а):1. Вынести на цифровую плату нестабилизированные 8-15 вольт. В этом случае можно будет обнаружить отключение от сети и сохранить установленные значения тока и напряжения. Иначе параметры придется сохранять после каждой перестройки.


Не хочется применять разъем, больше IDC-10. А он под завязку. В программе управления на AVR я сохраняю после регулировки в момент выхода из режима редактирования. Насчет STM32 не знаю, если у него маленький ресурс перезаписей, тогда так не пойдет. По кнопке отключения выхода сохранять не логично, кто ж ее будет нажимать после регулировки.

Galizin писал(а):Тогда последний каскад может иметь усиление всего лишь 2-3. Это расширит его полосу пропускания.


Нет смысла расширять его полосу. Наоборот, там сформирован довольно низкочастотный полюс для коррекции источника. Основное ограничение накладывает выходной каскад.

Galizin писал(а):третий каскад усиливает раз в 30


Этот коэффициент усиления задан цепью местной ООС. Без ООС усиление порядка 1000 на низких частотах.

Galizin писал(а):Хорошо бы конечно убыстрить выходной каскад и сравнять его полосу с полосой ОУ. Возможно тогда скорректировать будет легче.


Это нереально. Да и смысла особого нет. Корректировать, конечно, было бы легче, но что касается скорости, для БП она слишком высокая не нужна.

Galizin писал(а):При моделировании наблюдалось самовозбуждение при нагрузке примерно 4-8 ом при 12 вольтах выходного.


Да, было такое. Я увеличил емкость C3 до 22 pF.

Galizin писал(а):Такое ощущение что потом ее старались свести к наклону в 45 градусов. Сделано это кусочками. Частота единичного усиления гуляет (примерно от 1.5 МГц до 3) в зависимости от нагрузки (от 500 до 4 ом). Зачем так сделано, мне непонятно.


Это действие опережающей коррекции. Цель - отодвинуть участок АЧХ с наклоном 40 dB/дек. чуть правее единичного усиления, но при этом не сильно потерять скорость. Без такой коррекции пришлось бы доминирующий полюс делать более низкочастотным.

Galizin писал(а):Я бы корректировал как ОУ под 90 градусов до частоты единичного усиления.


Можно, но источник будет медленнее. Такой вариант я тоже смотрел, довольно плохая реакция на скачок нагрузки.

Galizin писал(а):Еще могу предложить адаптировать ПО на stm32f100c4 под семисигментные индикаторы. Быстро сделать это не обещаю.


Мне тоже пока некогда, текущие дела отнимают много времени. На рынке спросил про MCP3202, сказали, что нет в наличии, но был дешевле 3$. Если это правда, и они появятся, то не будет никакого смысла возиться с STM32.
Ответить

Вернуться в «Питание»