Разработка схемы универсального блока питания.

bazarov

Тему завожу потому, что таковой схожей не нашёл. Предлагаю пошевелить извилинами в новом направлении развития импульсных источников питания. Проблема такова что все современные ИИП имеют в своём составе либо микросхемы с обратной связью по стабилизации тока либо напряжения, либо вовсе "но наме" на блокинг генераторе с глубокой ОС. Схемы плохо держат "козу" (короткое замыкание), а когда на входном фильтре "беременеет кондёр" (у конденсатора вздувается вершок), то вовсе блокинг перегореть может. Существуют же схемы лишённые таких недостатков. В частности уже сегодня продаются миниатюрные ИИП для галогеновых ламп на 200 Вт имеющие схемотехнику полумоста с ОС. Схема работает в режиме КЗ и требует только активную нагрузку. Подобную схему выложу внизу поста. За много лет насобиралось около килограмма дросселей от старой аппаратуры которые некуда использовать, а запасы трансформаторов типа ТВК-110 на исходе. Поэтому была идея использовать обычный полумост с разделительным конденсаторм для защиты по к.з. и ЗГ в виде контроллера с автоподстройкой под индуктивность дросселя. Идея не зрелая поэтому наработок пока нет. Хотелось бы услышать мнения о возможности создания такого ИИП. А лучше сразу сообща разработать простую до безобразия схему и воплотить её в жизнь. Подробное описание других принципов построения ИИП только приветствуется.

Реклама

Flasher

Т.е. я правильно понимаю, что вы хотите создать блок питания, который прекрасно бы работал при вышедших из строя собственных компонентов(беременные конденсаторы) и выдерживал бы все издевательства? При этом он должен напоминать ТВК-110(О том, что их нельзя использовать в качестве силовых трансформаторов для 220 я вообще молчу...)

Реклама

Moskatov

bazarov писал(а):Поэтому была идея использовать обычный полумост с разделительным конденсаторм для защиты по к.з. и ЗГ в виде контроллера с автоподстройкой под индуктивность дросселя.

Резонансный преобразователь с естественной защитой по току нагрузки, разработанный Гущиным В.А., смотрите в монографии. КЗ в нагрузке, в конденсаторах выходного фильтра и пр. не причинят никакого вреда транзисторам. Причём реализовано без каких-либо контроллеров - только компонентами самого преобразователя. Мощность преобразователя м.б. до нескольких киловатт.

bazarov

Flasher писал(а): ТВК-110(О том, что их нельзя использовать в качестве силовых трансформаторов для 220 я вообще молчу...)

Трансформаторы ТВК-110ЛМ (если память не изменяет) рассчитаны были на 50Гц 400 Вольт входного напряжения. Так что они отлично проработали в моих поделках много лет. В отличае от современных моделей они никогда не грелись, если их только не перегружать. На токах холостого хода реактивное сопротивление было очень маленьким, поэтому потери в первичной цепи минимальны.

Благодарю что откликнулись.

Moskatov писал(а): ....разработанный Гущиным В.А., смотрите в монографии. КЗ в нагрузке, в конденсаторах выходного фильтра и пр. не причинят никакого вреда транзисторам. Причём реализовано без каких-либо контроллеров - только компонентами самого преобразователя. Мощность преобразователя м.б. до нескольких киловатт.

Верно. Я вообще считал нагрузку на 20 КВт. Всё должно работать "как часики". Но есть ньюанс. Аттенюатор тока, что был дан по ссылке, не резонансный. Компоненты подобраны так, чтобы при полуволнах транзисторы были всегда открыты, затем при недостающем токе баз транзисторов идёт спонтанное переключение плечей моста. Итого на выходе имеем меандр как и на ваших картинках в осциллограммах. Мой личный опыт убедил меня что данные схемы практически не выходят из строя. Подобная схема используется для блока питания в микроскопах отечественного производства. За десятилетия эксплуатации ни один электронный блок не сгорел, хотя его частые неисправности либо обрыв вторичной цепи либо к.з. на выходе. Но ещё более смутило, что запуск происходит только если подключать БП в сеть при соответствующей нагрузке. Если нагрузку подключать после включения сеть то генератор не заработает. В этом вся и проблема. Современные блокинги защищены от таких ньюансов ибо постоянно имеют частоту ЗГ. Поэтому, на мой взгляд, есть смысл использовать вместо ЗГ простенький контроллер с автоподстройкой частоты под нагрузку. Потому как в рассматриваемой схемотехнике все переключения силовых транзисторов осуществляются только при околонулевых мощностях.

К слову, все типы подобных преобразователей описаны в весьма ценной книге.
http://www.kodges.ru/tehnika/electro/60 ... ateli.html

Теперь касательно управления. По моему контроллера на 8 лапок вполне хватит. Момент переключения можно будет смотреть на шунте по току при помощи АЦП. Меняя сопротивление шунта и ёмкость выходного конденсатора можем устанавливать пределы допустимой габаритной мощности БП. Причём частота переключения будет устанавливаться самим контроллером. Думаю частоты 1кГц-25кГц вполне подойдут для наших целей. Темпаче что я собираюсь использовать в качестве выходных трансформаторов абсолютно не нужные дросселя и сетевые фильтры от старой аппаратуры. Уверен что и трансформаторы ТВЗ должны будут прекрастно работать на частотах в районе до 300-400Гц. Причём задумка такова, что предварительная подстройка контроллера с записью в память режимов работы должна осуществляться временной кнопкой на управление контроллером, после запуска под нагрузкой. Контроллер сам установит предел максимальной частоты занеся в счётчик импульсов опроса нужный диапазон частот. В принципе можно и без перепрограммирования обойтись, так проще. Вопрос только у меня один пока, как управлять верхним ключём без дополнительных микросхем и обмоток. Справится ли с такой задачей оптрон?

Джентельмены, я желаю чтобы схема работала как музыканты в клипе - чётко и без сбоев.
http://www.youtube.com/watch?v=aR8-VmO48yw

Реклама

zöner

Схемы плохо держат "козу" (короткое замыкание), а когда на входном фильтре "беременеет кондёр" (у конденсатора вздувается вершок), то вовсе блокинг перегореть может

практически все Current-mode контроллеры типа UC38xx и интегральные (TOPы, Viperы, NCP10xx, FPS, ICE) содержат поцикловую защиту от к.з.
А для защиты/регуляции по вторичке есть например такие штуки: http://www.st.com/web/en/resource/techn ... 152575.pdf и подобные.
Думаю не составит труда реализовать такую регулируемую защиту на дискретном ОУ, опорнике, и шунте.

Реклама

bazarov

zöner писал(а):практически все Current-mode контроллеры типа UC38xx и интегральные (TOPы, Viperы, NCP10xx, FPS, ICE) содержат поцикловую защиту от к.з.
......
Думаю не составит труда реализовать такую регулируемую защиту на дискретном ОУ, опорнике, и шунте.

Всё верно. Просто забыл прояснить пару моментов. Моя задача сделать не просто БП, но чтобы он ещё и стабилизатором тока был. С конденсаторной развязкой это легко воплощается в жизнь. Таким образом можем использовать такой блок питания как зарядное устройство со стабилизацией по току, без всяких регуляторов. Если на контроллер прицепить две кнопочки по регулировке скважности импульсов то ток можно регулировать в широких пределах. Если взять за пример серию ТОР240 (и подобные), то у них нет такой функции, ибо при режиме к.з. в стандартном исполнении идут герцовые импульсы на запуск. Я ради интереса смотрел на широких спектрах импульсы при разных нагрузках в разных ИБП аля китай - это полный ахтунг. Даже феритовый звон на 100 кГц присутствует. Нам, джентельмены, такое нафик не нужно, мы не китайцы. Надо уважать ту схему что вы собираетесь запитывать, и надо уважать соседей, которые понятия не имеют что такое сетевой фильтр. Китайские "коробочки" маломощные, но не думаю что стоит по их схемотехнике делать ИБП мощностью 1 кВт. Я голосую за синус в розетке, а не за килогерцовый мусор.

К тому же. Ещё очень хочется просто иметь две обмотки, входную и выходную. Зачем перематывать готовые дросселя если уже намотка готовая? Просто доматываем вторичную обмотку на нужное напряжение и дело с концом. Итого имеем обмотку Uнагр=1,3*Uвых по напряжению. Да и лишние детали ни к чему. Нужно уложиться в бюджет китайского ИИП.

К примеру. Недавно возникла необходимость сделаь зарядное для шуруповёрта с одной АКБ. Шуруповёрт работает на производстве. Просто сделал конденсаторный удвоитель напряжения и ёмкостьтю подобрал ток. Вся схема поместилась в китайском блоке питания плюс шнур прямо в аккумулятор.
Смотрим левый рисунок.

Вместо выходного накопительного конденсатора ставим АКБ от шуруповёрта и имеем полные штаны счастья. Всего три детали плюс трансформатор на 4 Вт. Аккумулятор был на 14,5 Вольт, трансформатор на 9 Вольт, диоды взял что под руку попались с мусорницы, ну и новый конденсатор ёмкостью 47-120 мкФ ,чтобы ток держал в пределах 50-70 мА.

Китайцы нервоно курят в сторонке.....

(Если нужно могу сделать статью с обзором на данную тему. Просто слишком всё просто аж писать об этом стыдно

)

Реклама

zöner

Моя задача сделать не просто БП, но чтобы он ещё и стабилизатором тока был

вы смотрели ссылку на TSM1052 ? там есть стабилизация и напряжения, и тока.
вот еще TSM101: http://www.st.com/web/en/resource/techn ... 001116.pdf

Если взять за пример серию ТОР240 (и подобные), то у них нет такой функции, ибо при режиме к.з. в стандартном исполнении идут герцовые импульсы на запуск

эти импульсы начинаются когда превышается максимальный ток ключа. Если его не превышать (при ограничении тока), импульсов не будет.

bazarov

zöner писал(а):вы смотрели ссылку на TSM1052 ? там есть стабилизация и напряжения, и тока.
вот еще TSM101:

Огромное спасибо, но я живу таком калхозе, что ездить за деталями приходится на поезде 200 км в одну сторону. И не всегда в наличае есть микросхемы что нужны, даже ТОР-ы. Поэтому мне проще купить дешёвых пикушек на 8 лапок или жменю таймеров 555. Привык к минимализму.

zöner

там подойдет любой ОУ, даже LM358
опорник - TL431

bazarov

zöner писал(а):LM358
TL431

Давайте начнём с того, что проблема упирается не в датчик тока и не в генератор, потому как всё можно сделать на TL494 либо таймере 555. Вопрос как сделать развязку по питанию верхнего ключа. К примеру у пикушек на 8 лапок имеется 4 АЦП. Этого предостаточно. По датчику тока будет ждущий режим по переключению. А программный ШИМ (числоимпульсный) с заполнением сигнала 0,9 даст чёткое переключение. В таких схемах нет сквозных токов при переключении, ибо ключи работают при минимальном токе и высоком напряжении, либо при большом токе и минимальном напряжении. Выделяемая мощность при переключении ничтожна. Поэтому скорость ключей не так важна. В принципе можно делать на КТ940 БП на 40 Вт, даже радиатора особого не надо, прямо на плату прикручивать их и всё. Проблема в управлении верхнего ключа.

На рисунке специально показал ограничивающий диод на вход АЦП. Ставим любой резистор чтобы при токе переключения падения напряжения на нём было 0,5 от напряжения диода и всё - опрос АЦП сделает своё дело. Управление нижним ключём тоже примитивное, но как запитать верхний ключ - для меня пока загадка.

Пилот

Я вот например почитал и не понимаю, что вы хотите изобрести? Есть специальные драйверы полумоста, IR2113 например, обеспечивающие управление верхним и нижним ключем, возьмите подходящий. Или хочется самому драйвер изобрести, структуру микросхем повторить или на трансформаторе сделать?
ШИМ-контроллеры типа 494 и драйверы распространены, думаю тоже не менее чем пики.
А для устранения мусора в синусоиде нужен ККМ, как минимум фильтр (но он только ВЧ немного отфильтрует, не изменит импульсный характер потребляемого тока)
Кстати по режиму КЗ - NCP1200 например уходит в перезапуск при перегрузке и пропускает импульсы в момент перехода через ноль, при этом не слышно щелчков как обычно бывает в обратноходе.

BOLK

Флай, самое то, регулировку (читай ограничение тока) уже вроде давно прикрутили, вот тема, http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=46105, шимки вроде не дефицит (я с доноров беру), попадаются и проще 38хх вот например http://www.datasheetdir.com/Ka5m0265r-S ... tion-Notes хочу на такой собрать для светодиода с ограничением тока и напряжения.

zato4nik

Для схемы, предложеной Москатовым Е.А подойдет полумостовой бутстрепный контроллер IR2153 ,IR21531- получше , меньше ДТ. Можно почитать обсуждение на сайте В. Володина http://valvol.ru/topic144.html , на вегалабе также обсуждалось. Есть модель LTspice

пчёлы.rar: (1.43 КБ) 277 скачиваний

bazarov

Пилот писал(а):Я вот например почитал и не понимаю, что вы хотите изобрести? Есть специальные драйверы полумоста, IR2113 например......

Много чего есть.... К примеру в журнале "техника молодёжи" за 94-96 год (точнее не помню) был опубликован сварочный аппарат размером с пачку сигарет. Разработал его бывший инженер по проектированию военного оборудования. Скажите, вы хоть одну схему в интернете видели похожую? Таких схем просто не существует. Вот теперь представьте себе современные силовые ключи, и тот "мусор" который был у нас на рынках в 92-е годы. Скажите, вы смогли бы даже с сегодняшними деталями сделать такой аппарат с такими размерами на 200 А с регулировкой? Вот об этом и речь. Не в обиду сказано, но я сыт уже всевозможными пушь-пулами и обратноходовиками. Горят они как спички. Чтобы не быть многословным давайте разберём схему по ссылке и то что сейчас за пару минут нагородил.
Вот то что по ссылке.

Что имеем? Имеем классическую самозапитку и регулировку напряжения по обратной связи через оптрон. Деталей тьма. Причём ключ выключается при максимальном токе в первичной цепи. Транзистор греется. В принципе мощный и дороговатый "полевик" холодный будет, даже без радиатора. Но 1 кВт такая схема не потянет, это будет уже трансформатор на колёсиках. Если магнитное потокосцепление в трансформаторе хорошее, то при коротком замыкании по обмотке самозапитки напряжение не пойдёт и схема отключится, трансформатор начнёт стрекотать как кузнечик. Подобная схемотехника и у известных всем "резонансных" сварочных аппаратов. А от выбросов обычно одним стабистором входную обмотку закорачивают и всё, все спокойны и счастливы. Теперь смотрим на мои "экскизы".

Двухваттный резистор на 0,47 Ом с лёгкостью заменяем на любой меньшей мощности, даже СМД исполнения, ибо напряжение ограничено диодом. Управление полевым транзистором почти такое же. В моём исполнении на затворе напряжение вообще до нуля падает. Итого четыре детали и получаем полноценный обратноходовик. Вместо силового ключа берём либо биполярный транзистор, либо полевой с управлением по затвору от 5 Вольт для ТТЛ. Всё. Даже самозапитка не нужна, просто резистор на 100-200 кОм и стабилитрон с конденсатором. Если учесть что и транзисторы в холостых режимах работают, то смело сможем всунуть БП на 200 Вт в пачку от сигарет без радиаторв и прочих атрибутов.

А теперь требования которые хочу предъявить к источнику питания:
1 - абсолютная повторяемость практически для любого диапазона мощностей.
2 - минимальное наличие радиаторов.
3 - только две обмотки трансформатора, входная и выходная.
4 - полная защита от к.з. и х.х..
5 - минимализм в деталях и габаритах.
Вот, собственно...

zato4nik писал(а):Для схемы, предложеной Москатовым Е.А подойдет полумостовой бутстрепный контроллер IR2153 ,IR21531-...

Два вопроса.
Вопрос №1.
Зачем в схему стоимостью три копейки ставить драйвер стоимостью самой схемы? Никаких лишних деталей.
Вопрос №2.
Подскажите чем открывается файлик про "пчёлок".

zöner

Скажите, вы смогли бы даже с сегодняшними деталями сделать такой аппарат с такими размерами на 200 А с регулировкой?

похоже на утку, невозможно в объеме пачки сигарет получить такую мощу.
В объеме БП от компа - да, делали http://radiomaster.com.ua/812-delaem-sv ... bloka.html
Но там все впритык, и есть сомнения в возможности продолжительной работы на макс.мощности.

Причём ключ выключается при максимальном токе в первичной цепи

ключ выключается ровно при таком токе, который нужен для получения требуемой выходной мощности. максимальный ток ключа будет только в переходных процессах. например, при подаче питания, пока ОС не начала работать.

то смело сможем всунуть БП на 200 Вт в пачку от сигарет без радиаторв и прочих атрибутов

ты сначала всунь, и сумей заставить работать. а то пока что имеем только твои фантазии...

Итого четыре детали и получаем полноценный обратноходовик

получаем мертворожденное дитя... на МК в качестве ШИМ-котроллера не получится ничего, а уж обратноход - тем более.

zato4nik

Вопрос №1.
Зачем в схему стоимостью три копейки ставить драйвер стоимостью самой схемы? Никаких лишних деталей.
Вопрос №2.
Подскажите чем открывается файлик про "пчёлок".

Драйвер вовсе недорогой, как схема заработает в автогенераторном режиме - не знаю, автор не советовал, есть какие-то трудности при старте.
Файл открывается LTspice бесплатной программой-симулятором, скачивается http://www.linear.com/designtools/software/, ссылка на библиотеки http://shyza.ru/forum/viewtopic.php?f=21&t=29&start=30

bazarov

zöner писал(а): похоже на утку, невозможно в объеме пачки сигарет получить такую мощу.
В объеме БП от компа - да, делали .....

Джентельмен zöner, я вам дал источник где всё находится. Просто берёте и ищите. Если я вам наобум скажу что воздухом керамику режут вы мне тоже не поверите, потому как придётся приводить доказательства. Источник я вам дал. Если вам действительно интересно - обязательно найдёте.
http://top-torrent.ws/pdf-torrent/8850- ... puski.html

Starichok51 писал(а): ключ выключается ровно при таком токе, который нужен для получения требуемой выходной мощности. максимальный ток ключа будет только в переходных процессах. например, при подаче питания, пока ОС не начала работать.

Именно. А кто мешает на второй вход компаратора ТЛ494 сделать плавный старт? Никто? А в контроллере просто делаем паузу по включени и всё. Любая проблема всегда решается самым дурацким и простым способом.

Starichok51 писал(а): ты сначала всунь, и сумей заставить работать. а то пока что имеем только твои фантазии...

Достопочтенный джентельмен Starichok51, мне и доценты с академиками тоже "хи-хи" устраивают, но реальные изделия у меня на руках а не у них. Не сравнивайте схемотехнику 60-х годов и сегодняшнюю. К примеру сварочник типа "бармалей" или "косой" был уже в продаже в Америке ещё в 80-х годах. Уже тогда были мощные полевые транзисторы. А когда у нас КП909А появился?

.... Да, есть у меня фантастические нарабртки, но я про них молчу потому как не сделал, ибо элементарно не хватает времени. Иногда под утро ложусь спать. А времени не хватет всёравно

. К тому же я предлагаю Вашему вниманию чуть изменённую схему, в отличае от имеющихся на сей день. Схема аналоговая, сложна, вот поэтому для начала её лучше обдумать а не "тяп-ляп". Лучше не спешите и прочтите первые файлики что выложены в схеме. Надеюсь Вам понравятся характеристики указаные Автором. К тому же, как выходит из общения, я единственный из нашего круга общения кто держал такие устройства своими руками и знаю об их надёжности - зарекомендовали себя годами непрерывной работы. Ну а если хочется фантастики - пжлста, их есть у меня!!
http://www.youtube.com/watch?v=bZbDhx6earA
Полное описание видеофильма на данной, почему-то зависшей, ветке здесь.
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php? ... 1&start=40
Кругом одна фантастика ....

Только мне пофик, фсе технологии на руках ....

Starichok51 писал(а): получаем мертворожденное дитя... на МК в качестве ШИМ-котроллера не получится ничего, а уж обратноход - тем более.

Вот я и хочу посоветоваться. Тема открывалась для обсуждения проблемы и конкретных прений. Будьте любезны, ответьте, почему контроллер не подходит для ШИМ? Внутренний генератор пикушек 4 МГц, если учесть делитель на 4 и программный счётчик ШИМа то все 50 кГц получим. Ну это я так думаю, потому как в контроллерах не шибко разбираюсь. Вот я и хочу услышать мудрые советы бывалых радиолюбителей и инженеров. К тому же вы опять неверно суть преподносите. Небыло разговора про обратноходовик. Всё про аттенюатор тока в первом посте описано. Если кто разрисует схему нормально в полумост - тому цены не будет, потому как всё станет понятно и просто.

Джентельмены, давайте для начала внимательно читать а потом писать. Это у меня маленькая просьба такая. За ранее благодарю.

bazarov

zato4nik писал(а): Драйвер вовсе недорогой, как схема заработает в автогенераторном режиме - не знаю, автор не советовал, есть какие-то трудности при старте.

За ссылку на программу благодарю но я симуляторами из принципа не пользуюсь. Основная масса поделок аналоговые и нестандартные, симуляторы их не берут. Карандашик с бумагой как-то привычнее. Буду благодарен если картинку сделаете.

По поводу дороговизны и трудном старте. У драйверов есть маленькие задержки по включению, помимо того что ещё и задержки на полумост по включению стандартные имеются как защитные. При высоких частотах будут наблюдаться спонтанные колебания и преждевременное закрытие транзисторов. Для этого фильтра делают и прочую лабуду. Мне же интересно сделать всё на "рассыпухе". К тому же используя дроссель от фильтра в качестве трансформатора высокую частоту не выжать. Да и на пермалоевом сердечнике на 250 Вт частоты будут в районе звуковых, килогерцовых. Для таких частот не нужны быстродействующие драйвера. К тому же, как писал выше, у меня нет возможности в течение даже одной недели достать нужную микросхему. Вот по этим причинам драйвера для развязки отменяются.

Телекот

Сварочник с пачку сигарет не верю, только выходные разъёмы на такой ток займут весь объём.
А искать газетную утку в подшивке журналов за несколько десятков лет я не собираюсь. Хоть бы указали номер и год.
Если всё так хорошо и давно делается, то почему этих аппаратов не где нет? Воткнул в розетку как телефонную зарядку и вари.
Уже бы везде реклама была.
Почему то все ведущие производители до сих пор используют устаревшие топологии. Хоть бы показали одну до конца доведённую схему. Может и впрямь все кроме вас безнадёжно отстали от времени.