Разрабатываю лабораторный БП, проверьте пожалуйста

[Slabovik]

Я на данном этапе подзабросил, т.к. пока не понимаю, куда двигаться дальше (есть мысли, но то стол нужен для другого, то времени нет, то голова не варит после работы). По-большому счёту, миллионы БП имеют гораздо худшие переходные процессы режим-режим (и не только, типа, как мой честно сделанный в китае лабораторник), и как-то никто об этом не плачет, так что на лаг можно было бы и подзабить.
С другой стороны, надеюсь к теме вернуться, если что-то придёт стоящее в голову. А пока можно и понаблюдать

[Gisteresis]

Проверьте пожалуйста ход мыслей в понимании работы схемы
http://img.radiokot.ru/files/35124/l40c93si7.gif

Допустим напряжение стало меньше чем на задатчике DAC_V. U15A не охвачен обратными связями, поэтому работает как компаратор. Он выдаст на выход напряжение VCC за некоторым минусом. Это напряжение будет усилено Q11. И подано на базу Q2, который включен как эмиттерный повторитель ограниченный D20 (15В). Затвор Q6 зарядится и транзистор начнет пропускать ток пока напруга не станет чуть больше заданной и U15A отключится.

1) Непонятна организация дополнительного питания усилителя напряжения R54,R28. Питание поступает пока D20 открыт? (напряжение на нем больше 15 и он сливает его)
2) Напряжение на базе Q2 всегда стремится подняться до 15В? Куда оно сливается? Или усилитель напряжение его понижает а не усиливает?
Вот этот узел поясните пожалуйста немного что в нем происходит.

Еще вопрос, отличия схемы Slabovik от Койодзы в наличии усилителя напряжения и эмиттерного повторителя что это дает, чем это лучше чем как сделал Slabovik, выход ОУ сразу на повторитель который управляет затвором?

[Slabovik]

U15A не охвачен обратными связями, поэтому работает как компаратор.

Вот здесь не совсем верно. Охвачен или нет ОУ обратной связью, зависит ещё от состояния соседнего ОУ, для U15A это U15B. Переключатель собран на Q11 и Q12 и работает по логике "не-или" (какой из выходов U15 имеет более низкий потенциал относительно другого - тот U и охвачен общей ОС. А выход неохваченного ОС U "взлетает" до "+Uпит".

Непонятна организация дополнительного питания усилителя напряжения R54,R28.

Локальная ООС каскада на транзисторах. Работает и без неё, но менее устойчиво (проверял). D20 играет чисто защитную для выходного транзистора роль.

Напряжение на базе Q2 всегда стремится подняться до 15В? Куда оно сливается?

Q2 - эмиттерный повторитель. Работает в верхнем плече, совместно с R57 (а в нижнем плече Q11/Q12). Его нагрузка R7. Кстати, схемотехнически это "чиста наш радной" драйвер для бедных

отличия схемы Slabovik от Койодзы

Схема Коёдзы, благодаря местной ООС R54R28 у меня вела себя наиболее устойчиво. Подобной устойчивости на своей схеме, где транзистор с ОЭ, мне добиться не удалось (и это естественно), но схема с пропорциональным токовым зеркалом показала себя в этом плане также весьма уверенно.

p.s. Может, кто-то натолкнёт на мысль/методику, как в домашних условиях снять АЧХ/ФЧХ усилителя с разомкнутой ООС (применительно к данному блоку). Возможно, это дало бы информацию для дальнейшего размышления.

[Gisteresis]

А выход неохваченного ОС U "взлетает" до "+Uпит".

Таким образом, когда ОС перебрасывается на другой ОУ, ему нужно "спуститься с небес" до нужного уровня. Это как раз момент лагов/выбросов насколько я понимаю.

Поправьте меня, может у меня бредовая идея:
Что если сделать каналы I и U независимыми, чтобы они постоянно выдавали управляющий сигнал. Тогда они никогда не будут находиться в крайних положениях. С них снимать больший сигнал через диод, и он бы управлял полевиком.
Т.е. смысл в том чтобы убрать переключения и снимать больший/меньший сигнал например через диоды, это сделает работу непрерывной без переходных процессов.

[Slabovik]

Таким образом, когда ОС перебрасывается на другой ОУ, ему нужно "спуститься с небес" до нужного уровня. Это как раз момент лагов/выбросов насколько я понимаю.

Да, я тоже другого объяснения не придумал. Дело в том, что в таком крайнем состоянии выходной каскад ОУ (возможно, и не только он) находится в состоянии насыщения, и для того, чтобы"выбраться" из из него, необходимо значительное время.

Поправьте меня, может у меня бредовая идея:
Что если сделать каналы I и U независимыми, чтобы они постоянно выдавали управляющий сигнал. Тогда они никогда не будут находиться в крайних положениях. С них снимать больший сигнал через диод, и он бы управлял полевиком.

Идея не бредовая, но у меня не получилось - очень сильно усложняется всё. Если бы не пришлось рвать петлю усиления для каждого конкретного ОУ, то возможно, реакция на переключение была бы быстрой. Скорее всего, не туда думаю... у меня для реацизации вводились перекрёстные связи, которые в итоге просто валили устойчивость...

[falkonist]

Щас я кого-то, наверное, очень сильно удивлю. Так что крепче держитесь за стул.

Подобные схемы (БП) традиционно выполняются на ОУ. И настолько этот постулат въелся в мозги, что другое даже себе не представляется. Я не имею в виду дискретные компоненты! Именно интегральные микросхемы.

А задумывался ли кто-нибудь о быстродействии ОУ, да еще при их последовательном включении? Наверное, нет. А вот я не так давно макетировал схему терморегулятора и прифигел от результатов. Повторил в симуляторе (Мультисим) - получил то же самое. Поэтому иллюстрации к данному посту выполнены в виде "осциллограмм" из Мультисима. Не вижу смысла гонять паяльник, если результат практически один-в-один.

Итак, давайте сравним самые банальные микросхемы - ОУ LM358 и компаратор LM393. Их внутренняя структура приведена на рисунке ниже:



Как видим, за исключением двухтактного выходного каскада (обведено рамкой) и некоторых различий в токах, формируемых генераторами тока, обе микросхемы очень похожи (НЕ идентичны, а именно похожи).

В Мультисиме включил их параллельно в режиме компаратора. Для выхода LM393 подключил нагрузочный резистор 2 кОм. На вход подал прямоугольный сигнал частотой 5, 50 и 500 кГц.



И вот что получил на выходе. Красный трек - "осциллограмма с выхода ОУ LM358, синий - компаратора LM393. Частота 5 кГц:



Компаратор формирует четкие прямоугольные импульсы. С выхода ОУ фронты завалены.
Частота 50 кГц.



Компаратор формирует четкие прямоугольные импульсы. С выхода ОУ - хиленький треугольник.
Частота 500 кГц (!!!)



Компаратор формирует прямоугольные импульсы со слегка заваленными фронтами. С выхода ОУ - фиг знает что.

Это я специально взял отнюдь не самые лучшие приборы! Токмо чтобы показать разницу в работе.

А применительно к БП это значит, что:
а) Применимость ОУ для данного вида схем крайне сомнительна. Даже если они специально выбраны быстродействующими.
б) LM358 вообще не годится ни под каким соусом.
в) При последовательном включении ОУ (то ли часть ограничения тока будет управлять частью регулировки напряжения, то ли наоборот) их задержки будут суммироваться. Так что подобная схемотехника обязательно приведет к лагам.

Поэтому:
1) Вместо ОУ весьма желательно применять компараторы.
2) Следует попробовать параллельную регулировку.

Я как-то начал проектировать схему БП с параллельным управлением регулирующими транзисторами (по типа ПРОВОДНОГО ИЛИ), но до стадии "железа" пока что не довел, т.к. разгребаю другие зависшие проекты:



Как-то так...

[Slabovik]

А задумывался ли кто-нибудь о быстродействии ОУ, да еще при их последовательном включении?

Задумывались. Быстродействия современных ОУ вполне достаточно, чтобы иметь время реакции всей схемы порядка 1 мкс. Конечно, это были не LM358, а OPA2340 (ну, нашёл я таких пучок в своём болоте), но даже 358-е хуже всего лишь на порядок. Это реальные замеры вот по схеме, что тут были ранее. Тем не менее, 358-е действительно имеют параметры "из-рук-вон-плохо" (я как-то приводил в теме про ОУ замеры и сравнение с другими типами - 358-я валит АЧХ при к.у. каскада 10 уже на 8~10 кГц!), даже их прецизионный аналог AD822 намного шустрее.

Два ОУ последовательно (и даже более) в петле усиления - совершено не проблема, если есть возможность предсказать АЧХ с разомкнутой петлёй. Мы же спокойно для всяких УНЧ ставим два-три-четыре каскада последовательно, и всё нормально. ОУ тут ничем не отличаются. К сожалению, в любительских условиях предсказание АЧХ часто затруднительно из-за множества неизвестных.

"Параллельную" регулировку (imho неудачный термин) тоже пробовал, достаточно занятно, но она не решает проблему нахождение выхода ОУ в насыщении, даже если через этот выход не идёт ток. Однако компаратор с выходом типа ОК я применять не пробовал...

[falkonist]

Я всего-навсего показал результаты симулирования. Повторюсь: ПОСЛЕ того, как наступил на эти "грабли" при реальном макетировании схемы. Каждый может воспринимать их, как сам захочет. Или вообще не воспринимать.

...OPA2340, но даже 358-е хуже всего лишь на порядок.

Т.е., то, что для 358-х наблюдается при 5 кГц, для OPA2340 будет при 50 кГц? Всё равно мало.

Два ОУ последовательно (и даже более) в петле усиления - совершено не проблема... Мы же спокойно для всяких УНЧ ставим два-три-четыре каскада последовательно, и всё нормально. ОУ тут ничем не отличаются.

К сожалению, отличаются и весьма. В звуке сигнал гармонический. В БП - импульсный по определению.

...она не решает проблему нахождение выхода ОУ в насыщении...

В том-то и проблема, что ОУ "защелкиваются" при перегрузке, а компараторы - нет. Сравните схемы из первого рисунка моего поста. Видите в компараторе обильное шунтирование база-эмиттерных переходов транзисторов входного каскада диодами?
http://www.soel.ru/cms/f/?/366897.pdf

Компараторы разработаны для работы в качестве систем без ОС, для управления логическими схемами и с высоким быстродействием, даже при перегрузке. ОУ не предназначены ни для одной из этих функций. Они сконструированы для работы в системах с замкнутой ОС, для управления резистивными или реактивными нагрузками и никогда не должны быть перегружены до насыщения.

[Gisteresis]

Я не имею в виду дискретные компоненты!

А дискретные компоненты как будут смотреться на этом фоне?
Вот такую вот схему взял себе на память
http://radiokot.ru/circuit/power/supply/12/

[falkonist]

Лично мне нравится вот такая схема:

[Gisteresis]

А в Б5-47 тоже ОУ стоят, значит там такие же недостатки?

[Slabovik]

А в Б5-47 тоже ОУ стоят, значит там такие же недостатки?

В подавляющем большинстве БП на выходе стоят конденсаторы, которые резко снижают требования к скорости переходных процессов в самой схеме БП. Я пытался сделать БП без конденсаторов на выходе - это как-то прошло вовсе незамеченным. И проблемы с переходными процессами касаются случая, когда конденсаторов на выходе нет - чистая резистивная нагрузка. Как только там появляется ёмкость, проблема переходного процесса исчезает, т.к. конденсатор вкупе с нагрузкой - это самый обыкновенный фильтр - сглаживает всё (точнее, согласно своим параметрам)...

Т.е., то, что для 358-х наблюдается при 5 кГц, для OPA2340 будет при 50 кГц? Всё равно мало.

В микросекундах я указывал длительности переходных процессов. 20 мкс на установку - это уже весьма приличная скорость реакции.

В БП - импульсный по определению.

Не могу согласиться. Т.к. линейный БП ничем от усилителя не отличается. Кроме, конечно, той части, которая в данный момент "выключена".

Тем не менее, мысль о применении компаратора вместо ОУ считаю занятной, надо бы смакетировать, посмотреть, как что изменится.

p.s. Только вот давайте без этого

Каждый может воспринимать их, как сам захочет. Или вообще не воспринимать.

[falkonist]

А почему, собственно "без этого"? Я ни на чем не настаиваю и дискутировать по поводу изложенной мною информации ни с кем не собираюсь. Вопрос только в оценке информации и выводах из нее. Я оценил, как изложил в своем посте. И выводы сделал для себя. тоже такие, какие изложил.

Информация объективна. Любой может повторить и получить такие же результаты. Если они кому-то окажутся полезными - я буду только рад. Если их проигнорируют - мне будет ни жарко, ни холодно. Возраст уже такой, когда можно спокойно взирать на суету вокруг.

[Slabovik]

Потому что такой приём в народе называется "камешек в огород". Толстый намёк на то, что кто-то здесь "не воспринимает информацию". Посему вопрос - кто? Конечно, замечание на то, что это неуместно, сопровождено реакцией типа "а что я такого сказал". Лично мне такой собеседник крайне неприятен, независимо от того, какой информацией он владеет, причём настолько, что "дискутировать по поводу изложенной информации ни с кем не собирается". К чему это всё в совокупности? Должно ли спокойно проглотить ваш намёк на невосприимчивость (а, как продолжение, и некомпетентность)?
p.s. Как следствие, о чём-то дискутировать с вами не вижу возможности...

[falkonist]

Slabovik, да Вы, оказывается, мастер по ловле черных кошек в темной комнате! Особенно, если их там (в комнате) нетути...

[Slabovik]

Это можно воспринимать как угодно. Или вообще не воспринимать. Дискутировать по поводу изложенной мной информации ни с кем не собираюсь. Вопрос только в оценке информации и выводах из нее. Я оценил, как изложил в своем посте. И выводы сделал для себя. тоже такие, какие изложил. Возраст уже, понимаете ли, такой, что могу выражать свои мысли напрямую, без обиняков... И, действительно, не стоит искать кошку там, где ничего не видно - это может оказаться не кошка...

Узнаваемо? А посему, давайте будем корректными...

[falkonist]

...давайте будем корректными...

А если в зеркало поглядеть? Я никого не оскорблял. Это Вы, как кисейная барышня на ровном месте начали пузыри пускать. Причем, совершенно безосновательно.

Пардон, как раз сейчас и сам начал "пускать пузыри"...

[manowar]

LM358 вообще не годится ни под каким соусом.

вам не нравятся коты? вы просто не умеете их готовить!
хоть мс сия и не является высокоскоростным оу, но попрошу повторить тест(хоть в железе, хоть симулятором) в штатном режиме работы оу(усилителем с коэф усиления до 20Дб(100раз), инвертором, повторителем в конце концов!). будете удивлены результатом.
к слову говоря , применял сию мс в конструктиве, где оная являлась генератором и инвертором 500кгц(с размахом сигнала под 2в).
лм358 в режиме компаратора и будет тормозом, это и ежу понятно. время востановления таки у него большое.
дабы исключить дальнейшие танцы на граблях:
https://www.google.ru/webhp?sourceid=chrome-instant&rlz=1C1ASUT_enRU593RU593&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#q=%D0%9F%D0%B8%D1%81%20%D0%A0.%D0%90.%20%D0%9F%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0%20%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D1%85%20%D1%83%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2
https://www.google.ru/webhp?sourceid=chrome-instant&rlz=1C1ASUT_enRU593RU593&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#newwindow=1&q=%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0%20%D0%BD%D0%B0%20%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D1%85%20%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8F%D1%85
в своей схеме с компараторами, замест оу, на выходе желательно поставить дроссель и диод на землю, дабы не греть импульсами тока выходную емкость и не плодить помех.
а диоды в компараторе, шунтирующие б-э переходы - необходимость, ибо штатный режим работы компаратора допускает большую разницу входных напряжений, штатный режим работы оу - наличие обратных связей и такой режим практически исключает.
добавлю-ошибка в приведенной внутренней схеме лм358, понимаю, не ваша вина, но таки.

[Gisteresis]

Я пытался сделать БП без конденсаторов на выходе - это как-то прошло вовсе незамеченным.

А чем это лучше?
Можно модулировать сигнал, скажем синусом, что нереально в купе с конденсатором?

manowar, спасибо за книжки.
falkonist, спасибо за симуляции.

[Dimonis]

Пардон, как раз сейчас и сам начал "пускать пузыри"...

Однако жо слишком мяххо сказано , "подпузыривание" с твоей стороны постоянно.