Простой И Доступный Лабораторный БП 0...50В

[MASIK]

Enman спасибо за ответ. Тоже думал два варианта, уменьшить подтяжку базы к минусу, то есть увеличить номинал резистора R8 или уменьшить резистор ограничения тока базы R10. Но так как нет образования решил спросить. Завтра заменю резистор и буду ждать похолодания, а то у нас днем до плюс 12 градусов.

[Barmaley000]

Вопрос, особенно к Старичку, как модератору здесь, так и на "схем.нет".
Я так и не нашел варианта с параллельной работой каскадов регулировки напряжения и тока.
Так понимаю, просто поговорили, обсудили, что "параллельно" было бы лучше и быстрее, чем "последовательно", но перестроенной схемы так никто и не делал?
Олег, на "схем.нет" говорил о сложностях с "переходными процессами" при параллельной регулировке, но я все-таки склонен думать, что при должной настройке все должно работать как следует. Хочу-вот собрать. Надеюсь, сообщество поможет... Что думаете (по поводу переделки последовательной регулировки в параллельную)?

[Starichok51]

версия 16у2 уже давно существует с параллельным управлением.
а примерно год назад я сделал версию 17.
на "схем.нет" сам найдешь.

[Gisteresis]

Всем котам хорошего здоровья и настроения. Кошек с прошедшим праздником!
Старичек! Собрал я вашу схему в железе. Версия 17. Только транзистор на опору вернул сразу. И выходной конденсатор сразу 100 мкФ.
http://forum.cxem.net/index.php?/topic/ ... nt=2976830
(вижу как раз про нее речь... как раз с ней развлекаюсь )

В начале хочу поблагодарить всех (особенно Старичка) за разработанную схему.

У меня после транса и моста приходит в схему 19..20В.
В начале работало как "болото". Опора плавала. Под нагрузкой tl431 выдавал не 2.5В а 2.0. Если токоограничивающий резистор уменьшить, чтобы через tl и соответственно в базу текло больше тока (0т 25 до 55мА пробовал) то становится лучше. Короче я заморачиваться не стал, увеличил бетту, поставив TIP110 (но можно было второй маломощный транзистор поставить в довесок к 2N5551). Опора стала как вкопанная. 12В стабильно, под любыми нагрузками. Эта проблема решена.

Теперь собственно вопрос.
Вешаю козу. Выставляю ограничение 1А (потенциометром CC). Отпускаю козу.
Теперь кручу электронную нагрузку, чтобы произошло переключение каскадов CC/CV.
В момент переброса на CV, ток примерно 0.8А. Начинаю поднимать. Потихоньку. Ииии... и выясняется, что можно поднять ток аж до 1.5А прежде чем сработает CC. В общем такой нехилый Gisteresis нарисовался.
В начале я грешил на 100нФ в потенциометре, думал что он может долго заряжаться. Уменьшил до 10нФ. Не помогло. Пробовал немного поднять и ждать пока зарядится... в общем не в этом дело походу.
Инвертирующий выход ОУ повесил на землю (зашунтировав R26). Помогло но не до конца. Теперь можно накрутить до 1.15А. В довесок, естественно, не будет работать триггер.
Как избавиться от этого эффекта? (Ограничение тока выставлено одно а накрутить можно больше, прежде чем сработает CC)

Моя схема

[Starichok51]

извини, у меня сейчас совершенно нет времени разбираться с твоим гистерезисом...

[Gisteresis]

Перезалил схему (В альтиуме забыл выключить рендер средствами GDI+, из за этого некоторые элементы не отрисовываются при печати в PDF)
Гистерезис этот есть у всех насколько я понял. Причины его мне примерно понятны.
На паяльнике вы писали, что для срабатывания CC нужна причина т.е. выход за пределы установленного порога.
Так как все тестируют в мультисиме подавая прямоугольники в качестве нагрузки (т.е. фронт нарастания тока вертикально вверх), то и этот эффект особо незаметен, так как практически сразу срабатывает СС.
Но, что если нагружать не прямоугольниками, а плавно поднять до уровня сработки СС, получится так, что блок будет долго работать, выдавая ток больше чем установлено ограничением!
В общем то причины полагаю в этом. При превышении на +0,5А когда выставлено 1А (на выходе 1+0,5=1.5А) подключенной полезной нагрузке может и поплохеть, ИМХО это перебор.
Но вот как этот выброс уменьшить до разумных пределов и при этом оставить работоспособным триггер, вот это мне непонятно. Единственное, что приходит в голову это с ОУ СС убрать функции триггера (тогда можно инвертирующий вход повесить на землю, зашунтировав R26, что минимизирует эффект до приемлемого. Выброс уменьшается до +0,15А. На выходе тогда 1+0,15=1,15А) а для функции триггера поставить еще один ОУ.

Коты, кто уже собрал блок по данным схемам, посмотрите насколько у вас может увеличиться нагрузка до срабатывания СС, при выставленном токе ограничения 1А?

ПС: Ветку на паяльнике читал если что. Всю конечно не осилил, но понимаю, что одними и теми же вопросами Старичка задолбали Но я не нашел чтобы кто то озаботился этим превышением тока. Ткните пожалуйста, если это уже где то обсуждали.

[Starichok51]

достал...
посмотрел в мультисиме 17-ю версию. нет никакого гистерезиса.
плавно снижаю сопротивление нагрузки - ток останавливается ровно на заданной величине.

[TryallKoxxer]

[uquote="Starichok51",url="/forum/viewtopic.php?p=3587402#p3587402"]достал...
посмотрел в мультисиме 17-ю версию. нет никакого гистерезиса.
плавно снижаю сопротивление нагрузки - ток останавливается ровно на заданной величине.[/uquote]

Я бы не стал слепо верить данным полученым в мультисиме. Это красивая и удобная САПР, но и довольно упрощенная по части математики.
Так или иначе разработаный проект нужно собирать в железе и настраивать. Лично я всегда при розводке плат делаю дополнительные места под коррекцию, во избежании использования навесного монтажа при устранении неточности регулирования или возбуждения в каналах БП.

Добавлено after 12 minutes 41 second:
[uquote="Gisteresis",url="/forum/viewtopic.php?p=3586831#p3586831"]Потихоньку. Ииии... и выясняется, что можно поднять ток аж до 1.5А прежде чем сработает CC. В общем такой нехилый Gisteresis нарисовался. [/uquote]

Гистерезис присутствует и по регулираванию или только по индикации? Когда ОУ интегратора "выполняет" регулирование на выходе присутствет положительное напряжение близкое до 0 и если не выполняет - близкое к напряжению питания. Переход между етими состояниями никогда не происходит мгновенно ииза ограничего быстродействия ОУ и системы в целом. В Вашем случее может не своевременно срабатывать индикация режима роботы.

Добавлено after 38 minutes 4 seconds:
Поделюсь и своими наработками. Тему создавать смысла не вижу. Характеристики БП ограничены только элементной базой.
Даный БП вполне притендует на использование в качестве лабораторного и для таких целей создавался. За основу взяты наработки фирмы HP/Agilent и Fluke. Тип регулятора - паралельный с двумья усилителями ошибки (для напряжения и для тока) и масштабирующими усилителями на входе. Основные характеристики: Umax = 30V, Imax = 10A, loadreg = 50mV/100uS, linereg CV = <10mV, Vnoise <5mV rms.

Спойлер

Схема БП довольно проста и имеет предусмотрены защиты от КЗ, перегрева(на схеме не указана), переполюсовки по клемах 4-х проводного подключения, переполюсовки по клемах силовой части. Также есть функция быстрой установки выходного напряжения при разряде эмкостей в фильтре питаемого устройства.
На схема не указана силовая чать БП: трансформатор с питающими обмотками 17В 10А и 16В 10А для реализации двух ступеней питания регулятора и 2 обмотки по 17В для питания цепей управления. Ступени питания переключаются при помощи э/м реле. Эмкость конденсаторов фильтра питания 20000мкФ.
Все это добро должно управляться с Атмеги. Там же и реализован показометр на 7-ми сегментных индикаторах. Установка параметров на выходе возможно будет сделана с помощьо R2R и фильтра на выходе. Но это пока идеи.
Для даной схемы собран образец в корпусе для проверки правильности работы регулятора и блокировок, но с током до 5А. Схема вполне рабочая. По параметрах load regulation ведет себя лучше чем при моделировании. Что касается шума и пульсации - в пределах 100мВп-п и 5мВ скз на CV и 50мВп-п и 5мВ скз на CC. (Измерения по переменному току делались при помоши осцилографа и носят ознакомительный характер).

[Gisteresis]

достал...

Прекрасно понял, что у вас нет времени. К этому факту отнесся с уважением и пониманием. Сообщение написал для всех, кого интересует данная тема.
Так что Старичек, извиняйте, не хотел никого доставать
Написал, что времени нет, и не нужно дальше отвечать, я все понимаю.

посмотрел в мультисиме 17-ю версию. нет никакого гистерезиса.

Собственно поэтому и обратил внимание. В мультисиме нет, а мультиметр показывает что есть. И хоть я симуляцию не смотрел, но судя по ветке в паяльнике и собственному опыту сборки/настройки стал догадываться, что на это никто внимания не обращает. Полагал, что это будет интересно. Если это не так, извиняйте.
Возможно в версии 16у2, где диодов на выходах ОУ нет, вместо них резисторы, там может по другому... не знаю, поэтому попросил поделиться опытом (замерить) тех кто уже собирал данные схемы.

В общем после экспериментов остановился на такой схеме. Гистерезис не превышает 0.15А при ограничении 1А (СС срабатывает на 1.15А). Для не супер прецизионного БП, думаю пойдет.

Если я R26 уменьшу до 1.2к, ничего же криминального не будет?
Не понял зачем подняли до 20к (в начале разработки было 5к, потом 10к, дальше 20к).
На шутнте падает 0.6В при 3А.
Потенциометр может выдать максимум 0.63В
А делитеть R28/R26 выдает больше этих значений, 0.91В соответственно. (Если я правильно считаю. 4 диода по 0.7В + еще что то в самом ОУ, допустим еще 0.7В и того 12В-(0.7*5)=8.5В. Делитель напряжения при этом даст 10к/1.2к = 0.91В. В реале все работает)
При такой конфигурации этот самый гистерезис (превышение) не более 0.15А. Кстати говоря, максимальные значения наблюдаются при 1А и 1,5А (между не измерял). На низких токах и высоких токах такого не наблюдается, почти четко срабатывает.
Почти, это значит защита может сработать и при увеличении нагрузки ток может еще немного подрасти. Например устанавливаю ограничение 500мА. Защита срабатывает уже при 470мА нагрузки, повышаю нагрузку, ток увеличивается до 500мА. При дальнейшем увеличении нагрузки ток уже не растет.
Обратный гистерезис кстати тоже есть, чтобы каскады переключились с СС на СV нужно больше снизить нагрузку чем выставлено ограничением. Например выставлено ограничение 1А, чтобы произошел сброс надо снизить нагрузку до 0.7...0.8А.
Так что ничего "ровного на заданной величине" нет. В реале все плавает немного. А до стабилизации опоры (заменил 2n5551 на TIP110) так вообще все плыло.

Гистерезис присутствует и по регулираванию или только по индикации?

Ток смотрю мультиметром. Индикация при этом работает нормально. Когда уже срабатывает СС тогда и индикация переключается.
Ограничение я в начале выставляю точно и больше его не трогаю. Потом кручу только нагрузку. Все, что я пишу тут касается изменения нагрузки. Эффект проявляется при изменении нагрузки. (Старичек правильно понял и правильно попробовал. Но в симуляции а не в реале.)
В реальности конечно не часто будет встречаться нагрузка которая способна увеличиться. Ну возможно от нагрева... а БП это не сразу отловит.

Когда ОУ интегратора "выполняет" регулирование на выходе присутствет положительное напряжение близкое до 0 и если не выполняет - близкое к напряжению питания. Переход между етими состояниями никогда не происходит мгновенно ииза ограничего быстродействия ОУ и системы в целом. В Вашем случее может не своевременно срабатывать индикация режима роботы.

Да, это понятно. Поэтому при изменении нагрузки очень маленький интервал на все эти переходные процессы есть. Но он незначительный. В результате экспериментов самое большое было 50мА. Т.е. установлено ограничение 500мА, а нагрузка 400мА. Поднимаю нагрузку до 450...470мА начинают плясать каскады и когда нагрузка уже 500мА все переключается окончательно.
Иногда ловил момент когда оба индикатора горят, и можно было в очень маленьком диапазоне настраивать их свечение. Один ярче другой тускнее. Один переходит в другой.
На осцилле не смотрел, полагаю какой то возбуд там есть. Он в любом случае какой то будет.

В начале подумал что гистерезис введен намеренно, чтобы возбуда небыло. Но только я сунулся смотреть, а резисторов отвечающих за гистерезис нет. Выходит он возникает от взаимной работы каскадов.

Обьясняю понятно? Старался подробно писать.
В целом все вроде работает. Есть вот эти мелкие недочеты, никак не побороть.
Стабилизация напряжения так вообще отличная, 50мВ просадка.

Поделюсь и своими наработками.

На скриншоте ничего не рабозрать. Скинь архив в личку если не сложно, посмотрю потом, может чего почерпну для себя.

[Starichok51]

за подробное описание - спасибо.
но мне такой БП не нужен вообще.и смысла мне его изготавливать, чтобы проверить в железе, у меня тоже нет.
поспрашивай еще на Паяльнике. может, кто-то все-таки собирал 17 версию...

[Хатуль_мадан]

[uquote="Gisteresis",url="/forum/viewtopic.php?p=3587276#p3587276"]Гистерезис этот есть у всех насколько я понял. Причины его мне примерно понятны.
На паяльнике вы писали, что для срабатывания CC нужна причина т.е. выход за пределы установленного порога.
При превышении на +0,5А когда выставлено 1А (на выходе 1+0,5=1.5А) подключенной полезной нагрузке может и поплохеть, ИМХО это перебор.
Коты, кто уже собрал блок по данным схемам, посмотрите насколько у вас может увеличиться нагрузка до срабатывания СС, при выставленном токе ограничения 1А?[/uquote]

О каком вообще гистерезисе речь? Нет его тут и быть не должно, поэтому никто об этом и не пишет. БП или в режиме стабилизации напряжения, или ограничивает ток. При включенном SW1 (триггерной защиты) и превышении тока выход отключается полностью, без гистерезиса восстановления, пока SW1 не выключить, или питание не отключить полностью. Явно где то ошибка в монтаже вашей схемы, или идет возбуждение, о чем говорит и просадка на 50мВ при стабилизации напряжения, должно быть на порядок меньше.
Непонятна гирлянда из 4 диодов, там достаточно одного. При срабатывании защиты, напряжение на R26 должно быть гарантированно больше любого установленного переменным резистором, т.е. больше 0,6В, и ранее делитель на 0,9В был правильно расчитан. Тогда малейшее превышение установленного тока отключит выход БП. Никаких от 0,8А до 1А быть не должно, или строго 0,8А или 1А, или 1,5А, но не должно быть "размазанных" переходов СС / СU.

[Starichok51]

вот и я того же мнения...
просто я не стал вдаваться в спор.
и не надо пенять на симулятор. уж в плане отсутствия этого гистерезиса симулятор не обманет.

[Ivanoff-iv]

промерь, не скачут ли вслед за изменением нагрузки потенциалы шин питания, а также на 2 и 5 ногах DD2 и на 6й ноге - при CV на 3й при СС режимах.
для убирания гистерезиса попробуй выпаять D5 и происследовать на предмет утечек (флюс, окислы...) печатную плату
также для более детального разговора желательно схему привести к монтажу (отобразить точно, что к чему зацеплено и в каком месте), т.к. может влиять сопротивление проводников и прочие наводки...

[Gisteresis]

Вообще говоря ожидал помощи в решении проблемы а не предания анафеме из за того, что моя плата не удовлетворяет вашей симуляции. Честно говоря удивляете.
Если нет времени, претензий нет, все мы занятые люди, все понятно...
Ни о чем спорить не намерен, это бесполезная трата времени, а время для меня сейчас дороже золота потому что его мало.
Я это все не выдумал, от нечего делать, а собрал и измерил.

Откорректировал схему как она есть сейчас. Места изменений, по сравнению со схемой старичка 17, выделил красным. Могу впаять все обратно, но работа схемы не изменилась. Опора только стала лучше.

О каком вообще гистерезисе речь?

Что именно непонятно я описал?

При включенном SW1

Триггер отключен и его пока не трогаем.

просадка на 50мВ

Сейчас еще раз измерил. При максимуме 3А 12В просадка около 0.7В перед уходом в СС. Видимо я погорячился с хорошей стабилизацией напряжения.
Местами пользовался RMA-223, он заметил контачит. Отмывал хорошо, но влияние видимо могло остаться, особенно при нестабильной работе схемы во всяких возбудах.
Флюс за сутки высох, влияния думаю он уже не оказывает. Как мог оттер его.

Непонятна гирлянда из 4 диодов

Назначение гирлянды дано в схеме под гирляндой. Взято с форума паяльник.
Двух было недостаточно, после проверки впаял еще два. Стало нормально.

При срабатывании защиты, напряжение на R26 должно быть гарантированно больше любого установленного переменным резистором, т.е. больше 0,6В, и ранее делитель на 0,9В был правильно расчитан.

Сейчас 0.87В. Это больше чем на шунте и потенциометре.
Расчет и замеры я показывал.

Тогда малейшее превышение установленного тока отключит выход БП.

Такого не происходит, работает, только плавает все немного.

Никаких от 0,8А до 1А быть не должно, или строго 0,8А или 1А, или 1,5А, но не должно быть "размазанных" переходов СС / СU.

Что посоветуешь?

промерь, не скачут ли вслед за изменением нагрузки потенциалы шин питания

Шина питания тут одна. +12В опоры.
При нулевой нагрузке 11.979В
При максимальной 11.420В
Измеряю между +12V и GND.
Причем просаживается только на последнем ампере.
У меня транс от УПСа 500Вт. По идее он должен выдавать 7...10А, правда кратковременно, он рассчитан на работу 15 минут. А 2...3А думаю можно постоянно снимать. Стоит тепленький.
При нулевой нагрузке выдает 19.73В
При максимальной 15.6В.
Можно попробовать еще подбавить тока в TL, чтобы транзистор лучше насыщался.

а также на 2 и 5 ногах DD2 и на 6й ноге - при CV на 3й при СС режимах.

Не совсем понял условия проведения эксперимента.
Выставил ограничение тока на 3А. 12В.
Поднимаю нагрузку. На ноге 2 напряжение поднимается от 5 до 640мВ.
На ноге 5 - 4.518В. Поднимаю, плавно увеличивается до 4.96В.
На ноге 6 - 4.516В. Поднимаю, плавно увеличивается до 4.92В. Потом срабатывает СС, падает до нуля, не резко.
На ноге 3 - 622мВ. Поднимаю, плавно увеличивается до 648мВ.
Щуп "-" при этом на минусе ОУ (In-).

Пока измерял, заметил, что питание (4 и 8 нога) в начале 11.976В, потом поднимается до 12.4В и потом опускается до 12.04В.
Максимум как раз приходится на этот гистерезис. Как раз при 1...1.5А эффект максимальный, а на максимуме и минимуме его почти нет. Наверняка это связано... так зацепочка, уже спасибо тебе добрый человек.
Щуп "-" при этом на In-, заметьте, а не на GND.

Выставил ограничение тока в минимум.
Нога 2 - 2мВ.
Нога 3 - 0.
Нога 5 - 4.518В.
Нога 6 - 2мВ.
При увеличении нагрузки ничего не меняется.
Измерения относительно In-.

попробуй выпаять D5 и происследовать на предмет утечек (флюс, окислы...)

Так тумблер разомкнут, по идее эта цепь не должна участвовать вообще.
Все равно выпаять?

печатную плату
также для более детального разговора желательно схему привести к монтажу

Иначе быть не может. САПР Альтиум Дезайнер мне тупо не даст неверно соединить проводники.
Но вот наводки и кривая разводка могут быть, посмотрите пожалуйста.

[Enman]

что-то ситуация с опорным +12 плохая совсем, или напряжения входного не хватает, или пульсации уже пролазят...
Надо в этом месте решить проблему, а только потом можно исследовать дальше...

[Gisteresis]

Мысль хорошая. Ушел искать транс, вольт на побольше чем +20. Думаю завтра подгоню.
...
Транс сразу попался на 40В.
Выставляю ограничение тока 1А. Нагрузку от 0 поднимаю до 1.15А и только тогда срабатывает СС. Собственно все те же параметры что и были. Чтобы СС снять понижаю до 0.8А.
Опора стала еще стабильнее. 11.960В и не проседает вообще. Ну какие то единицы ходят, незначительно, погрешность прибора...
Силовой транзистор греется просто адово...
Похоже не в этом дело.
Опору повешу на отдельный транс. Но это уже точно завтра.

[Телекот]

На ноге 3 - 622мВ. Поднимаю, плавно увеличивается до 648мВ.
Щуп "-" при этом на минусе ОУ (In-).

Так у вас опора меняется, значит и ток ограничения будет меняться . Напряжение на выводе 3 в таком режиме должно меняться на 6-7мВ, но не на 26мВ. Возможно дело в разводке общего провода, надо разбираться почему такое изменение. Или просто измерение сделано не верно.

При нулевой нагрузке 11.979В
При максимальной 11.420В
Измеряю между +12V и GND.

12В не должны меняться совсем.

[Ivanoff-iv]

так и у этого трансформатора (из ибп) должна быть ещё одна обмотка... её и используй для питания "мозгов".

Добавлено after 1 hour 56 minutes 56 seconds:
чем схему в очередной раз выкладывать, лучше бы фотку платы...

[Хатуль_мадан]

"Если бы люди смогли договориться о единстве терминологии, то избавились бы от половины проблем."
Попробуйте все измерения производить относительно GND. Входные сигналы для ОУ относительно GND, а не минуса питания операционников, вот они и важны. При этом на шине -IN будет от 0 до -0,6В в зависимости от нагрузки, это тоже входной сигнал стабилизации тока. А сколько будет на +IN? И какова форма входного питающего напряжения, есть чем посмотреть? Я к тому, что Телекот прав, +12В опоры не должно меняться ни при каких условиях и нагрузках. Подозрение такое, что пульсации на входном кондере опускаются ниже чем опорное и влияют на стабилизацию.
По поводу гирлянды диодов, она лишняя. Достаточно одного хорошего диода с малыми токами утечки, и то он будет играть роль только при включенной триггерной защите, чтобы при малейшем превышении тока скачком отключить выход БП и оставаться в таком положении.

[Starichok51]

эта гирлянда диодов появилась давно в "родительской" теме на Паяльнике.