Фролов Максим

Пользователь Herz, нет, задачи пристроить данные компоненты не ставится. Трансформатор разделительный, 220/380, и после выпрямления получится не больше 550В, а требуется до 1,5кВ, поэтому и ШИМ требуется. Пользователь HardEgor, насчет двух-трех разделительных трансформаторов с Вами согласен, 12 кВтный мощный регулируемый блок питания именно так и будет сделан, но в его состав входит 15кВтный ЛАТР TGRC, и два 6кВт транса 380/660, каждый из которых весит по 60кг. И там нет никакого ШИМа. Эту "классику" и нет смысла обсуждать. Я на форум с вопросами, где ШИМ не требуется, не лезу))))А насчет линейного стабилизатора на 1,5кВ и на мощность 2 кВт, это даже для меня перебор)))))Хоть я и люблю нестандартные решения) Вообще планируется так: до 400-500В на выходе, работа без ШИМа, за счет ЛАТРа, а при напряжениях выше 500В уже запускаем ШИМ, и корректируем и ЛАТРом и ШИМом, и за счет ШИМа получаем 1,5кВ. По прикидкам размеры девайса получаются 500*500*150, без учета НЧ трансов. Предложенная схема то проста как грабли, ШИМ в этой схеме одно название.

Разработка блока питания в соседнем топике по-прежнему актуальна, но параллельно прорабатывается альтернативный вариант высоковольтного лабораторного блока питания. В этом блоке питания главное простота и использование компонентов, которые валяются без дела. Итак, техническое задание: мощность 2-3 кВт, выходное напряжение - от 100В до 1500В. Максимальный выходной ток 5А. Сеть 220В. Первое звено - ЛАТР с максимальным током 20А. Далее разделительный трансформатор очень мощный, с шинной медью, трансформатор 220/380 повышающий. Далее выпрямитель и входной фильтр 900мкФ. Блока управления не подразумевается, сигнал ШИМа берется с генератора импульсов, на генераторе выставляется частота и коэф. заполнения. Далее по силе: топология Tapped-inductor boost. Данная топология дает снижение напряжения на ключе. Силовые IGBT модули BSM400GA170DL. Плюс драйверы управления модулями тоже есть. Почему такие огромные модули? Потому что я работаю в фирме по производству тяговых приводов, и этого добра навалом. Эти модули давно списаны. Целая коробка стоит этих модулей. Впрочем как и конденсаторов EVOX RIFA 450В 1800мкФ, тоже целая куча. Есть готовый радиатор под три посадочных места SEMITRANS3, то есть как раз под эти модули. Частота ШИМа 20 кГц. На модулях U3 и U6 собран выходной электронный ключ. В качестве нагрузки - испытуемые преобразователи. В связи с вышеизложенным есть несколько вопросов, может кто подскажет: 1. Данные модули BSM400GA170DL низкочастотные и 17 класса, соответственно динамические свойства у него плохие. Сможет ли он работать на частоте 20кГц? Ток коммутации: начальный ток - 0, конечный 30А (прерывистые токи, по результатам моделирования при условиях: 1500В на выходе, 2 кВт мощность, входное напряжение 400В на входном фильтре). 2. В испытуемых преобразователях на входе стоят фильтры, соответственно включение ключей U3 и U6 подразумевает включение на разряженные емкости при максимальном напряжении 1500В. IGBT намного слабее тиристоров, поэтому думаю удержать нарастание тока дросселем L3. Как рассчитать необходимую индуктивность дросселя L3 чтобы модули не взорвались? Предполагаю, надо брать величину критической скорости нарастания тока для данного модуля (около 6кА/мкс). Среднестатистическая емкость в испытуемых преобразователях 1000-2000 мкФ. Диод VD1 поставлен для снижения выбросов на коллекторе транзистора, но, к сожалению, он вызывает перекос в выходном фильтре, но запас по напряжению все равно достаточный. Величина индуктивности Tapped-индуктора выбрана как компромисс между количеством витков (индуктивностью) и пульсацией тока.

Спасибо пользователю ZVA для 2 предложенные функциональные схемы. А с народом я полностью согласен, что в обратноходовых преобразователях легко ограничить входную мощность, особенно в прерывистых токах.

Твердотельные реле с нормально-замкнутыми контактами достаточно эксклюзивная позиция. Есть реле фирмы OMRON, но мощных 400В ключей нету, вот ссылка на серию G3VM, которую я сам применял. Работают хорошо. http://ru.mouser.com/catalog/English/102/1609.pdf

Чтобы не создавать дополнительный топик, так как этот топик уже горячий и часто просматриваемый, изложу здесь, в продолжении темы блока питания, вопрос о возможности реализации блока ограничения мощности для данного блока питания. Классика: токоограничение или защита по току. Но мощность блока питания ограничена и находится на уровне 10 кВт. То есть возможны следующие частные случаи: 1) 500В 20А 2) 1000В 10А 3) 1500В 6,66А. При этом практически в любых классических лабораторных блоках питания сделан регулируемый порог токоограничения, с расчетом на максимальную мощность. Допустим, 30В 5А, то есть мощность ограничена 150 Ваттами. И он не перегреется, даже если выставить максимальный уровень токоограничения. В моем же случае, максимальный ток составляет 20А. Но это только при 500В и ниже, а поскольку токоограничение не завязано с величиной выходного напряжения, то для напряжения 1500В токоограничение также будет на уровне 20А, а это мощность уже 30кВт, что в 3 раза больше проектной. В связи с этим, чтобы блок питания не вышел из строя при мощности, больше проектной (конечно может сработать защита по перегреву и отключить блок питания), необходимо вычислять выходную мощность и менять порог токоограничения в соответствии с выходным напряжением. Если делать блок управления на микроконтроллере, то заведя на один канал АЦП сигнал о выходном токе, а на другой канал АЦП - выходное напряжение, можно вычислить мощность и корректировать пороги токоограничения. Но я с микроконтроллерами знаком только на аппаратном уровне, и прошивки писать не умею, поэтому задался целью попробовать реализовать аппаратный ограничитель мощности. Ограничивать мощность можно уменьшая коэф. заполнения, но при этом как воздействовать на уровень напряжения, сравниваемый с пилой? Можно, конечно, сделать на компараторе, на один вход - уставку по напряжению, на другой вход - выходной ток. При срабатывании компаратора - сработает защита. Но хотелось бы непрерывное токоограничение. Поэтому узел вычисления выходной мощности должен воздействовать на уставку. Например, транзистором в линейном режиме занижать уставку. Конечно, народ может предложить ограничивать мощность по входному току, то это справедливо только при постоянном уровне входного напряжения. В связи с вышеизложенным есть несколько вопросов: 1) Кроме основного контура обратной связи появляется ещё один контур, причем замкнутый. Не может ли пропорциональное звено контура токоограничения раскачать регулятор в режиме токоограничения? 2) Что можно применить в качестве аналогового узла вычисления мощности? 3) Возможна ли реализация токоограничения согласно предложенной ниже схеме? Или что-то нужно поправить? С вопросами, почему усилитель ошибки выполнен на диф. усилителе, а ГПН дополнен сдвигом и масштабированием, см. два моих топика в разделе "В помощь начинающему".

Уважаемый maxics, обеспечьте сдвиг уровня до 2,5В резистивным делителем и поставьте разделительный конденсатор по входу. Тогда синусоида на выходе будет смещена на уровне 2,5В. И на выход тоже необходим разделительный конденсатор. Или двухполярное питание, тогда никакого сдвига и конденсаторов не требуется.

Мотать на каркасах ETD куда проще, чем на кольцах. Не знаю, как поведут себя кольца из распыленного железа в обратноходовом преобразователе. Думаю, что печка получится как в бане. Распыленное железо хорошо для сильных магнитных полей, для работы с подмагничиванием. Уж если хочется применить кольца, возьмите кольца EPCOS, феррит, материал N87. И мостовую или полумостовую схему, при этом трансформатор получится очень небольшим, раза в 4 меньше, чем на ETD59.

А критично чтобы светодиод оптосимистора был включен когда выходной ключ выключен? Если есть выход с логическим уровнем, то инверсия выполняется на биполярном транзисторе. То есть + светодиода подключаете к + источника, далее резистор токоограничивающий и далее эмиттер транзистора, при этом коллектор этого транзистора подключен к Gnd. В цепи базы необходимо поставить резистор 4,7кОм. И через эти 4,7кОм открывать транзистор. Тип проводимости транзистора PNP. То есть при 0 на входе транзистор открыт. Для предложенной схемотехники источник напряжения должен быть один и тот же, и для сигнала в цепи базы, и для напряжения, питающего светодиод оптрона. Думаю, что так даже лучше, транзистор будет надежно открыт и точно не будет в линейном режиме Если на входе лог.1, то светодиод выключен, если лог.0, то светодиод включен. Из твердотельных реле с инверсией знаю только фирмы OMRON, но они на постоянный ток.

Согласен, обратноходовой косой мост очень в тему. Только хочу отметить что ни косой полумост, ни уж тем более полумост с емкостным делителем, не даст снижения напряжения на ключах. В этих топологиях напряжение на ключе равно входному напряжению источника. Исключение составляет Push-Pull где на ключах удвоенное входное напряжение. Да, при включении транзистора при открытом диоде в транзисторе возрастут потери, но можно применить карбид-кремниевые диоды фирмы CREE, прекрасно работают. Кстати заточены под PFC, что сопоставимо с косым полумостом в обратноходовой топологии. Силовой трансформатор можно намотать на каркасе ETD59 с ферритом N87, конструкция позволяет сделать зазор, около 0,2мм суммарно, частоту сделать килогерц 25, максимум 40, при этом потери в меди будут чуть больше чем в сердечнике. По виткам: на вскидку около 50 витков в первичке, даже может и 40 вполне будет, во вторичке около 30 витков, это "на глаз", точно не просчитывал, конечно это под режим непрерывных токов. Выходной диод - как вариант C4D02120A. В принципе их же можно и в качестве обратных диодов в косом мосте применить. Транзисторы не прикидывал, но рекомендую IGBT фирмы IXYS или MOSFET фирмы STM.

Все-таки самая хорошая схема ГПН, это первая, которая на рисунке. Пила прямо идеальна для формирования ШИМ. Только ее надо сдвинуть вольта на 2, но это легко делается на AD8130. И поскольку пила берется прямо с конденсатора, надо поставить повторитель, допустим, на AD822.

Herz, все-таки я Вам безмерно благодарен за точное и доходчивое объяснение. Действительно, входной ток AD8130 составляет 0,5мкА, а AD822 - 2 пикоампера, правда AD822 вдобавок еще и FET, соответственно токи копеечные. Просто я понял, что каждый ОУ хорош для своих задач. На AD8130 хорошо делать сдвиг уровня, а на AD822 усилители ошибки и разностные усилители. А я хотел все сделать на AD8130, и пилу сдвинуть, и усилить ошибку, правда в разных корпусах, просто меняя типовые схемы включения. Конечно можно сделать сдвиг и на обычном операционнике, но как-то для Level Shift мне приглянулся AD8130, а для усилительных схем хорош AD822, и дешевый, и точный, и под однополярное питание. А пользователь Tanya тоже вовсю применяет AD8130 и AD8129? Все-таки приятно, когда девушка любит электронику)

С обычным ОУ разобрались, теперь пытаюсь на операционнике AD8130 сделать такой же усилитель как и на классическом ОУ. Кто имел дело с AD8130? Суммирует он правильно, сдвиг уровня обеспечивает правильно, а вот усиливает как-то неправильно. Беру типовую схему на рис.2 фирменного даташита. Немного не пойму, почему при резисторах Rf=500кОм и Rg=500кОм и входном напряжении на обоих входах 1В, на выходе набегает 0,5В. А если ставлю резисторы по 10кОм оба, то на выходе набегает 15мВ. Вроде на классическом ОУ я такого не наблюдал. По идее от порядков величин этих резисторов не должна набегать ошибка, важно их соотношение, а не величина. Например, на неинвертирующем входе 1В, на инвертирующем 0В, и при резисторах в 100кОм, на выходе получается 2,195В. Хотя по формуле ясно видно, что должно быть 2В. Если резисторы меняю на 1кОм, то на выходе получается 2,008В. Странно, операционник хороший, а ошибка набегает на ровном месте. AD8130 запитан двухполярным питанием 10В. Проделал то же самое на AD822 по схеме Herza, увеличив резисторы на порядок 100кОм и 500кОм ошибка составила 0,001В. Кстати и при 10кОм и 50кОм тоже на выходе +0,001В. Так что на AD822 этого эффекта не наблюдается.

Народ как-то мыслит все по-стандартному, вот как принято, так как по ГОСТу)))А что мешает сделать не на готовом ШИМ-контроллере, а на грубо говоря интегральной рассыпухе, место позволяет, скорострельность не требуется))

Попробую упорядочить хаос разногласий)))Дросселя одного номинала и одной серии прекрасно параллелятся, даже при разбросе в 20%. Да, пульсация тока в том, у которого индуктивность меньше, будет больше. Но мы же выбираем индуктивности с запасом, о каком насыщении мы говорим? Энергия, переданная в нагрузку будет распределяться на все дросселя, в каком-то больше, в каком-то меньше, но нас интересует суммарная способность дросселей накопить энергию. При разбросе индуктивностей в 20% и достаточном запасе всем дросселям будет хорошо, и разница в нагреве реально будет ощутима разве что термометром. А вообще я бы рекомендовал серию индуктивностей Sumida MCDR1419, легко доставаемы и недорогие. Запараллелить сколько требуется по току. Они на разомкнутом магнитопроводе (гантельки), вогнать в насыщение надо еще постараться)))

Я ведь говорю о конденсаторе на землю (GND) в цепи обратной связи, а не о последовательном включении конденсатора для интегрирования. Конденсатор совместно с резистором в цепи обратной связи усилителя ошибки, да, это будет пропорционально-интегрирующая цепочка (звено), и при этом как раз емкость позволяет регулятору быстро отрабатывать резкие изменения напряжений (возмущаещее воздействие - скачок). А я говорю именно о плавном изменении выходного напряжения при уходе его от уставки, то есть время переходного процесса может составлять 1с., при этом перерегулирование, возможно, будет отсутствовать.

Народ, не постесняюсь спросить, а что такое нямконтроль?))))

Господа, давайте не отходить от темы, согласен с Herz'ом. Немного подогрели топик, спасибо, но в оффтоп давайте не уезжать. И все-таки, установка RC в цепи обратной связи даст время установления выходного напряжения допустим 1с. без перерегулирования? Без интегрирующей составляющей, только пропорциональное звено.

Пользователь Herz, спасибо, действительно ОУ работает правильно, и прибавляет V3. А то что усилитель усиливает разницу входных напряжений, так это я знаю. И про равенство потенциалов на входах. Еще раз спасибо))

Причем это будет автоматическое токоограничение по входному току, и немного подзабыл, при дергании RESET контроллер не будет отрабатывать мягкий запуск, будет укорочение импульсов управления, соответственно, токоограничение. Компаратор можно сделать с коридором 2, с разницей допустим 1В/2В, чтобы "сильно не звонил". А мягкий запуск контроллер отрабатывает по выводу Shutdown.

Господа, но все ШИМ-контроллеры с регулированием по среднему току всегда будут уводить трансформатор в насыщение при переходных процессах. Этого явления не будет при регулировании по пиковому току, но это возможно только в однотактных схемах. И поэтому при проектировании источников с ШИМ-контроллерами по среднему току всегда нужно давать запас по вольт-секундам на переходные процессы. А уж если так душит жаба по увеличению вольт-секунд, поставьте компаратор на входной ток (пиковый) между входными емкостями и инвертором и при срабатывании компаратора выключайте ШИМ-контроллер по входу RESET, как только входной ток вернется в норму, контроллер отработает Soft Start (я например говорю о ШИМ-контроллере UC2526)

Пользователь Herz, я поставил резистор R2 в цепи обратной связи 50 кОм. Тогда при V2=0 на выходе получается 6В, то есть коэф. усиления равен 6. Далее, при V2=0,95В на выходе получается 1,25В. То есть уже коэф. усиления равен 5. Но если V2=0,5В, то на выходе 3,5В. То есть коэф. усиления равен 7. Как такое может быть?И что за странное поведение ОУ, коэф. усиления зависит от входного напряжения)))))При этом напряжение на V3 во всех случаях равно 1В.

Пользователь izia, а что это за программа, в которой Вы моделируете? И микросхема случаем не UC3875? А для чего зазор нужен 0,1мм? Для получения требуемой индуктивности?

А вот по поводу моделек трансформаторов, так тут опытный глаз поможет. Можно конечно 10 кВт сделать на одном трансформаторе, но опять же, монстр будет еще тот)) Применив для 10 кВт преобразователя 9 трансформаторов на базе ETD59 я получаю и небольшое количество витков, и малый нагрев трансформатора. Почему именно 25 витков в первичке? - потому что я знаю, что при частоте 20кГц, напряжении 315В в мосте, и полном коэф. заполнения трансформатор тоже не будет в насыщении, а также я знаю, что потери в сердечнике зависят от дельта B и f. И соответственно, намотав больше витков, я уменьшу индукцию в сердечнике, и как следствие, уменьшу потери. И при этом понятно, что потери в меди возрастут, поскольку омическое сопротивление обмотки возрастет. Но потери в меди, как правило, меньше, чем в сердечнике. Это как весы, надо соблюдать баланс. Кроме того, для каркаса ETD59 мощность 1,1кВт вполне приемлема при двухтактном режиме, я думаю, на ETD59 можно выжать киловатта 3. И, конечно же, чем больше витков, тем лучше магнитное сцепление обмотки с сердечником и со вторичной обмоткой. Можно еще улучшить сцепление, если намотать сначала вторичку, а потом первичку, хотя это полезнее делать главном образом для снижения выбросов перенапряжений на вторичке. Чем лучше связь, тем меньше перенапряжение на вторичной стороне.

Пользователь Herz, тут я полностью с Вами согласен, в частности, INA118 медленный, и диапазон выходного напряжения совсем не Rail-to-rail, почти 1В на выходном каскаде теряется. Относительно дороговизны, так изделие штучное, можно хоть с золотыми ножками микросхемы применить))и с приемкой 5)) А чего все молчат про ту самую ошибку, характерную для разностного усилителя? Где на входном резисторе набегает ошибка. Это же влияет на точность стабилизации, правда с уменьшением разности между напряжениями и ошибка падает, но все равно она остается в коэф. усиления.

Можно конечно взять готовый ШИМ-контроллер, но ему надо городить корректирующее звено, "шалить" будет, настраивать с бубном надо. А если взять все россыпью, можно все откорректировать под себя, и опять же, чтобы регулятор не закидывало, можно в цепи ОС поставить RC, в данном случае быстродействие не требуется. Может быть сделать сдвиг уровня и усиление пилы также как в усилителе ошибки? На базе INA118?