Бесперебойник для D-Link DES-3200-26

[Slabovik]

Ещё небольшие коррекции в схеме. Так получается лучше

• 

Тест на к.з. и OverVoltage. Батарея подключена постоянно, меняется её ЭДС от 0 до 16

• 

Тест на к.з. и OverVoltage. Батарея подключается и отключается от клемм, её ЭДС также варьируется

• 

Тест на переполюсовку. Батарея подключена постоянно, её ЭДС меняется от 0 до -30

• 

Тест на переполюсовку. Батарея подключается и отключается. Её ЭДС меняется аналогично предыдущему опыту.

• 

Импульс тока крупно. На самом деле он не страшный, т.к. при подключении всех -30 вольт батареи его длительность на модели не более 40 наносекунд, и в реальности его амплитуда будет гораздо меньше из-за наличия проводов и их индуктивностей - они просто не дадут току "разогнаться" до таких значений за такое короткое время

• 

Есть мысль, что для ускорения отключения M1 (т.е. для укорочения неконтролируемого импульса тока) нужно ограничить напряжение на его затворе, установив стабилитрон D2 на 8.2 вольта. Но это ещё немного увеличит потребление тока узлом. Критично ли это? Потому что также укорочению импульса способствует уменьшение R9 и замена, например, КТ315 на 2N2222A, но всё-равно всё упирается в некий предел порядка 30~40 нс.

[Ruzik]

Но это ещё немного увеличит потребление тока узлом. Критично ли это?

Если добавить узел слежения за 220 вольт. Если есть сеть, то схема защиты подключена к аккумулятору. Нет сети, схема защиты отключена от аккумулятора. Может так?

[Slabovik]

В принципе, если очень надо, то можно полностью обесточивать схему защиты при отсутствии сети не дожидаясь, пока разрядится конденсатор на выходе регулятора. Всё будет тогда полностью отключено, а связь батареи и выходом регулятора останется только через R13 (собственно, потому он достаточно большого сопротивления).

Добавлено after 2 hours 4 minutes 9 seconds:
Пробовал добавлять индуктивности в подсоединяющие аккумулятор провода. При стечении обстоятельств узел на TL431 может возбуждаться. Возбуждение убирается установкой корректирующего конденсатора между К и Б транзистора Q1. Ёмкость - сотня-другая пик. Думаю, подбирать нужно именно на макете, т.к. только там будет видно реальное положение дел.

Не исключено, что причиной вылета транзистора является возбуждение. Но тут только проверять, без макета могу только гадать...

[Ruzik]

Собрал по схеме..



Ток на выходе также меньше в 2 раза, чем при подсоединении напрямую. Полевики 50N03LT, если без радиатора, то рукой чувствуется быстрый нагрев обоих, пальцы не терпят. Припаял их на кусок текстолита 80*80 мм, нагрев составил 40 градусов, больше не поднимается, но ток всего 1,5 ампера. Если ток будет больше, то и нагрев соответственно.

Защита от переполюсовки и КЗ срабатывает. При переполюсовке искрит немного. Если после переполюсовки сделать кз, то тоже искрит один раз.

[Slabovik]

Категорически недостаточно информации. То, что транзисторы греются - я уже говорил про радиаторы. Текстолит - это не радиатор. Нужен кусок металла. Каждому.
Снижение тока - это также вопрос к используемому блоку - это он снижает ток. Чтобы убедиться - подцепите без данной защиты между аккумулятором и блоком резистор 0.1 Ом и убедитесь, что ток аналогично становится меньше. На время опытов подсоединяйте к аккумулятору хотя бы лампочку на пару ампер (от стоп-сигнала), разряжающую аккумулятор и позволяющую току от блока спокойно в него течь.

Транзисторы греются. Нужны осциллограммы на тему, что происходит хотя бы на их затворах, но и другие ключевые места имеют значение. Примеры осциллограмм я приводил выше - интересует примерно то же самое.

Греются оба? Одинаково?

[Ruzik]

Выше я подправил схему. Греются оба, осциллографа нет.
Подключил схему к шунту зарядного. Ток напрямую 10 ампер с лампой 55W. Через схему, 7 ампер с лампой.

Полевики в SMD корпусе, прикрепить на нормальный радиатор нет возможности, поэтому припаял на текстолит.

[Slabovik]

А я гадал, почему они греются. А они SMD Потому что в TO-220 нужно было бы пол-ватта, чтобы нагреть их так, а для SMD нужно раза в три меньше... Не, оно при нормальной работе было бы ничего, но при отладке, сам понимаешь, чуть что - катастрофа...
Кстати, за миллиомами у каналов транзисторов я бы не гнался - 10~20 мОм - самое то, потому что компаратору LM тоже нужно напряжение для чёткой работы, ведь у него смещение до 5 мВ, а это много. Прецизионный какой-нибудь ставить жалко...

Так, без осциллографа при отладке жизни нет - это суровая реальность. Попробовать постепенно увеличивать C1 ступеньками - может чего изменится.
Также, если с C1 не помогает, можно временно отключить VT1. Если нагрев пропадёт - виноват возбуд (блин, без осциллографа такое утверждать - гадание на кофейной гуще, потому что могут быть и другие причины для нагрева)
Нет - значит есть два варианта. Первый - вернуться назад и заменить TL431 на транзистор с корректировкой сопротивлений.
Второй, применимый и к транзисторной схеме - на выход вставить корректирующую RLC цепочку (Цобеля и ещё кого - не помню). Она скорректирует индуктивную реакцию проводов (при метровой петле там индуктивность может быть до пары-тройки микрогенри, а поскольку здесь есть участок чисто линейного регулирования, оно на этой волне может вполне возбуждаться).

Если возбуд, то транзисторную схему легче "успокоить", т.к. у TL431 многократно большее усиление.


в этом варианте схемы R19 ничего не даёт, его можно не ставить совсем (я его воткнул только для того, чтобы посмотреть "а что будет"). R3 и R10 могут быть 4.7~6.8 кОм.
И в какое плечо, в плюс или минус, включен дроссель с резистором, в общем-то дела нет. Главное, чтобы он был. Эта цепочка служит демпфером для колебаний. Точные значения индуктивности ёмкости и сопротивления не могу сказать, я ткнул примерно то, что воткнул бы в любой УНЧ. И оно помогает

Без Демпфера, но C2 уже присутствует (без него возбуд вообще катастрофический)



С Демпфером


масштаб разный - это чтобы было видно, что колебания полностью пропали - остался только переходный процесс

При этом параметры индуктивности влияют слабее, чем параметры цепочки Цобеля и для начала попробовать припаять именно его и не куда-нибудь, а прямо на плату, обязательно до длинный проводов к аккумулятору.

Добавлено after 1 hour 24 minutes 22 seconds:
Да, с этим же Цобелем и конденсатором у транзистора 220 пик "успокоилась" и схема с TL431. Правда, с увеличением индуктивности проводов она заводится снова. В транзисторной же схеме только с RC (Цобелем) с параметрами 1 мкФ + 4.7 Ом всё стабильно - проверял до 30 мкГн (а это даже для длинных проводов уже огромная индуктивность, обычно там до трёх-пяти мкГн, и то при условии, что они раскиданы широким кольцом).
Так что пробуйте...

[Ruzik]

А они SMD

Под SMD я имел в виду корпус SOT404, это то же самое что и TO220, только без крепления на радиатор (на фото ниже, их видно).

Выпаиваю VT1, левый полевек перестает греться (при 10 амперах, градусов 40, на маленьком радиаторе). Правый греется (стоит на радиаторе 40 см2., за минуту при токе 10 ампер нагревается, рука не терпит), менял полевки местами, греется правый (от полевика не зависит).

Установил Цобеля, 0,47 мкф, 4,7 Ом и разные индуктивности цеплял. При подсоединенном VT1, левый полевик опять греется (правый тоже).
Схема сейчас с TL431.



Завтра еще с С1 поиграюсь, если не поможет, попробую транзисторную схему + Цобеля.
Также проверю весь монтаж, исправность диодов, транзисторов, заменю LM393.

*****************************************************************************
Сегодня перепроверил весь монтаж, ошибок не нашел.
Проверил LM393, оказалась не рабочей, что я и предполагал. Попробовал другую, работает, впаял в схему. Замерил напряжение при подключенном аккумуляторе на затворе VT4, его там нет. Оказался стабилитрон VD6 коротыш, заменил его, нагрев VT4 прекратился.

Впаял VT1, замеряю напряжение на затворе VT3, оно составляет 10,2 вольта (при питании 15 вольт). Подключаю аккумулятор, при токе нагрузки 10 ампер, напряжение на затворе проседает до 2,7 вольта, полевик начинает греться. Убавляю ток до 8 ампер, напряжение на затворе поднимается до 10,2 вольта, полевик VT3 не греется.

С конденсатором С1 игрался вплоть до 0,1 мкф, не помогает. Цепочка Цобеля тоже безрезультатно.

Транзисторную схему пока не пробовал.

[Slabovik]

Значит, шунт большего сопротивления, чем заявлено. Открывается мелкий биполярник и совершенно правильно шунтирует затвор, обеспечивая ограничение тока. При этом, если замерить напряжение на шунте, то при 8А оно достигает примерно 0.5 вольта, дальше транзистор уже открывается. А шунт имеет сопротивление не 0.05, а 0.06 Ом. По-видимому, используется мощный резистор на длинных ногах, сопротивление которых суммируется с сопротивлением самого резистора.

[Ruzik]

Slabovik
Отличная схема, благодарю, все работает, не греется (макс 40 градусов без обдува при токе 10 ампер, на одном радиаторе 40 см2.)

Защита отрабатывает без нареканий. При переполюсовке и кз не искрит.

Добавил подстроечный резистор R2 на 1кОм, для ограничения напряжения на базе VT1 (не шунт же подбирать). В моем случае понадобилось 420 ом (резистором R2, догнал напряжение на затворе VT3, до напряжения стабилизации стабилитрона VD2 8,2 вольта, при максимальном токе 10 ампер).

Сейчас схема выглядит так..



Во вложении пдф этой же схемы.

[Slabovik]

Хорошо, что получилось, а то уже отчаялся
Будет время - попробую сделать макет на транзисторах.
VD4 можно убрать совсем (я проверил и не нашёл условий для него, значит, он не нужен), а VD3 переключить встречно-параллельно VD1.
А Цобеля, полагаю, нужно всё-таки предусмотреть в конкретной конструкции, мало ли...

[Starichok51]

не понимаю я этого пристрастия некоторых людей засовывать картинки в пдф. гораздо проще скачать картинку и смотреть ее. или даже вообще не скачивать, а смотреть прямо в браузере.

[Slabovik]

.pdf тоже прекрасно смотрится прямо в браузере
У него есть плюс - он векторный, а значит, картинка без потерь масштабируется в любой размер.
Тем более, что .pdf здесь идёт опцией, а картинка и так показана...

[Ruzik]

а VD3 переключить встречно-параллельно VD1.

То есть так, как симуляторе?

Starichok51
Ну картинку же вставил.
У пдф разрешение больше при малом размере файла (в данном случае сохранил в 4000dpi).

[Slabovik]

То есть так, как симуляторе?

Да. Потому что смысла в высоком напряжении на том входе компаратора совсем нет. Но можно оставить и так - при жестокой переполюсовке будет двукратно меньший ток через R9. Но я полагаю, что это совсем не волнует...

p.s. Остался "висеть" свободный компаратор. Как бы его использовать? Можно, наверное, сделать масштабирующий усилитель напряжения шунта для индикации протекающего тока вот на подобном индикаторе

• 

потому что такие индикаторы малочувствительные, и подгонять его к шунту та ещё морока.

[Ruzik]

потому что такие индикаторы малочувствительные

У меня нет таких, но можно и добавить, лишним точно не будет.

VD4 можно убрать совсем (я проверил и не нашёл условий для него, значит, он не нужен), а VD3 переключить встречно-параллельно VD1.

Подправил на схеме и на макетке, работает. Версия 1.0 (TL431).

Будет время - попробую сделать макет на транзисторах.

Имеется в виду, вместо TL431 транзистор?

[Slabovik]

вместо TL431 транзистор?

Да. Потому что схема как таковая не меняется, разве что подсоединение резистора ПОС можно делать выше по потенциалу - даже прямо на коллектор PNP транзистора - из-за его высокого сопротивления приоткрывания ключа не возникнет, а чем ближе к коллектору PNP он подсоединён, тем чётче ПОС. Меняются только номиналы резисторов.

[Ruzik]

Попробовал..



1. В общем работает, но при переполюсовке и кз искрит и достаточно прилично, особенно при переполюсовке. Возможно ошибся с составлением схемы, но вроде все верно.
Наверно нужно остановиться на первом варианте, так как все отлично работает.

2. Усилитель напряжения будем задействовать, пока лежит все на столе?

[Slabovik]

Как-то темы вопросов имеют обыкновение кучковаться во времени. Вот полный аналог возник здесь Защита от переполюсовки. Поскольку бодаться там об, в общем-то, очевидном, нет никакого желания, продолжу здесь. Собственно, мысль была неплохая, и я её интерпретировал так: а давайте-ка сделаем не безиндукционный шунт, который я всегда старался делать (по методике "устанавливаем несколько резисторов параллельно"), а накрутим нихромовую проволоку, например, на карандашик. Что получится? А получается довольно интересно. Вот схема

• 

Схема, за исключением номиналов (кручу-верчу - запутать хочу), полностью повторяет транзисторный вариант. Только отсутствует схема, которая следила за обратным током (считаем, что она пока не нужна, да и от данной схемы она не зависит). Но последовательно с активным сопротивлением шунта добавляем, в общем-то, микроскопическую индуктивность, которая легко получается, если шунт наматывать проволокой.

Самое интересное здесь - это графики, полученные при моделировании. Часть переходных процессов я опускаю, поскольку они похожи. Но самые интересные посмотрим.

Переходный процесс при подключении разряженного до 10 вольт аккумулятора к клеммам. Напряжение на клеммах имеется (аккумулятор был подключен ранее, а затем отключен)

• 

В общем-то, индуктивность шунта видимого влияния не производит. Это не удивительно, т.к. разница напряжений между выходом источника и аккумулятором мала (чуть более 4-х вольт), из-за чего скорость роста тока невелика. Всё спокойно работает "на сопротивлениях", уравнивающий ток ограничен примерно на 12~14 ампер (при 10 амперах, задаваемых источником в установившемся режиме).

Переходный процесс при переполюсовке гораздо интереснее.
Для начала картина переходного процесса без установленного на схеме диода D2

• 

О, ничего себе! Выброс тока, раньше такой огромный (хотя и короткий) в случае, когда шунт был безиндуктивним (см. графики от прошлых моделей), скукожился до каких-то жалких нескольких ампер! При этом очень интересно посмотреть, а почему? А потому, что благодаря высокой скорости роста тока, ЭДС самоиндукции на шунте выроста настолько, что ток прямо хлынул в базу VT3, открыв его полностью, насколько это возможно (см. ток коллектора VT3). Благодаря чему ключ M1 очень быстро закрылся. насколько быстро, что ток не успел толком вырасти, несмотря на то, что индуктивность в общем-то очень мала.
Правда, это породило побочный эффект: ток, "разогнавшись" в индуктивности, накопил энергию, и по закрывании M1 он не может никуда течь. Но не течь он не может (самоиндукция), а это вызывает просадку напряжения на истоке ключа, что в свою очередь его снова приоткрывает, давая току протекать. Собственно, этот процесс и рассеивает в тепло энергию индуктивности шунта.

Рассеяние в тепло, в общем-то совершенно нормальное явление, но если по каким-то причинам его "страшно" проводить на транзисторе, то делаем очень просто: подключаем в схему D2 и рассеиваем энергию на нём

• 

Естественно, что при всех условиях требования к живучести VT3 имеются - это должен быть транзистор с допустимым током коллектора не менее 500мА и способный выдерживать значительный ток базы без повреждений. Из отечественных хорошо подходят КТ503. А вот VT1 и VT2 - любая мелкота...

Добавлено after 4 hours 27 minutes 12 seconds:
Сейчас заметил, что при переполюсовке у VT2 из-за наличия VD1 есть конкретный риск пробить Э-Б насквозь... но это потом подумаем, как избежать...

И дурацкий вопрос: какова типовая индуктивность низкоомных цементников? Когда я их как-то пробовал разбирать (интересно всё-таки), то там я находил "пружинки" (вот здесь очень похоже). Но чем измерить их индуктивность - неясно. Мой китаёметр их измерять не желает...

[Сергеj]

Slabovik, чего еще хочешь от этой защиты? что тебя не утраивает из того что ты предложил выше? вот Ruzik собрал на TL431 все отлично работает.
Или ты хочешь избавиться от одного полевика?