Jump to content

    
Sign in to follow this  
ivainc1789

Блок питания 24V4A для миниЧПУ станка на TOP256YN (load regulation problem)

Recommended Posts

Получил из Китая мини ЧПУ с совсем битой электроникой. Пришлось заменить плату управления и остро встал вопрос по блоку питания. Так как станок мини и предназначен только для гравировки небольших плат задача показалась тривиальной и в короткие сроки был изготовлен блок питания 24V4A на TOP256YN (фотки и схему прилагаю). Сама плата работает нормально только в пределах расчетных характеристик, но как только подключаю к ней маломощный шпиндель станка (на холостом ходу потребляет 24V 0.4A) блок питания уходит в защиту и работает авторестарт каждую секунду. Побороть пока не получается. Однако установлено, что если шпиндель включать шимом постепенно, то все нормально работает. Проблема именно с пуском при старте. Такая работа источника питания совершенно недопустима для ЧПУ ибо при прерывании питания станок теряет координаты со всеми вытекающими.

При подключении электронной нагрузки 2A имеем на выходе блока ужасающую переходную характеристику (см вложение). Насколько я понимаю, схема обратной связи слишком медленная и не успевает отслеживать резкие изменения нагрузки. Мои попытки подбора R9 и С14 ни к чему не привели - все остается практически без изменений.

Далее я попытался сделать доп схему soft start на вторичной стороне, которая состоит из электролита параллельно TL431 и его зарядной цепи из резистора и диода. Суть в том, что при включении блока питания и заряде этого электролита ток в пин CONTROL TOP256 не прерывается и авторестарт откладывается. Но это работает только при старте блока питания, ведь далее электролит остается в заряженном состоянии и на работу схемы TL431 не влияет. Первое же включение шпинделя приводит к прерыванию питания и только второй авторестарт нормально запускает этот шпиндель.

Итак, реакция на резкое изменение нагрузки при включении шпинделя (step load regulation) не позволяет использовать данное схемное решение на TOP256YN. Может быть, TOPswitch девайсы являются voltage mode контроллерами и принципиально не могут работать в этих применениях? Прошу помочь.

P.S. Работаю пока на дешевом китайском блоке питания 24V5A, нормально запускающим шпиндель. Замеры его выхода показали что он не отключает выход при перегрузках, а просто ограничивает мощность, т. е. при увеличении тока свыше 5A напряжение на выходе плавно снижается. Стало еще интереснее...

sch.jpg

PcbTop.jpg

PcbBottom.jpg

LoadRegulation.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

А зачем у вас 44 мкф и непонятный резистор в обратной связи? Они и тормозят всё.

Вы специально картинки делаете, чтобы ничего нельзя было понять?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Только что, HardEgor сказал:

А зачем у вас 44 мкф и непонятный резистор в обратной связи? Они и тормозят всё.

Ничего они не тормозят. Это контроллер с токовым входом. 

ПМСМ автору лучше было бы использовать TOPSwitch из серии GX и помощнее.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, ivainc1789 said:

Может быть, TOPswitch девайсы являются voltage mode контроллерами и принципиально не могут работать в этих применениях?

voltage mode и current mode к возможности ограничения выходной мощности никак не относятся.

А отсечка у вас, потому что контроллер отсекает. Намного выгоднее сделать самозащищённый интегральник, который не будет заморачиваться с ограничением выходной мощности, потому что на вторичке  перегруз или к/з. Так ненароком выгорит выходной диод, а юзер будет сетовать на говённый контроллер, дескать не защитил. А так - ушёл в защиту - и сам жив, и нагрузка цела.

"Дешёвый китайский блок" сделан, скорее всего, на UC3842 - она чуть ли не на порядок дешевле топсвитча, да и простенький ключик тоже недорого стоит.

Я не спец по топсвитчам, возможно, ограничение где-то настраивается. Но если нет, то контур по току прикрутить к любой схеме можно. Надо только проверить, что контроллер вменяемо работает при снижении выходного напряжения до нужных границ (стартует, работает и не отсекает) - поиграйтесь с R17.

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, ivainc1789 сказал:

попытки подбора ... С14 ни к чему не привели

На всех схемах, кроме Вашей, последовательно с ним резистор, и ни то, ни другое не подбирают.

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

6 часов назад, perfect сказал:

помотреть осциллографом ужасный бросок тока при пуске

Попозже сделаю по току, вот пока по напряжению. Итак, подключаем шпиндель сначала к блоку на TOP256 а потом к китайскому адаптеру. Третья осциллограмма - сделана для определения времени переходного процесса китайского адаптера. Как видим, все плохо у TOP. Длительность "переходного процесса" высока, что интерпретируется контроллером видимо как КЗ и начинаются авторестарты. А у китайца не так все плохо - 100мс на восстановление и все. Вскрыть китайца пока жалко )))

В моем первом сообщении приведена осциллограмма при подключении электронной нагрузки к блоку на TOP.  Для китайца она оказалась чуть даже хуже чем в моей схеме. ИМХО, с электронной нагрузкой речь идет о переходном процессе лишь в 5-10us. А при подключении шпинделя имеем десятки-сотни ms...

6 часов назад, Plain сказал:

На всех схемах, кроме Вашей, последовательно с ним резистор, и ни то, ни другое не подбирают.

Я пробовал подбирать эту цепь и с резистором и без оного, но ничего не изменилось ни на электронной нагрузке ни на подключении мотора.

6 часов назад, borodach сказал:

контур по току прикрутить к любой схеме можно

да я уже попробовал и это по приведенной ниже схеме, (на фото стороны bottom) вы можете видеть оставшиеся замкнутые накоротко 5 резисторов 1206 включенных в разрыв выходного разъема. При плавном изменении (увеличении) нагрузки TOP корректно снижал напряжение как и китайский адаптер, но при подключении мотора-шпинделя все опять повторилось как и до...

Кроме всего, я тут же изготовил второй блок питания по идентичной методике на TOP271EN, 24V8A и думал, что сейчас то уж все заработает - и фиг там, полное повторение ситуации с мотором. А вот в пределах расчетных данных, т. е. когда нагрузка активна и не перегружает блок - он работает нормально, вопросов нет.

Сам мотор все же маломощный (индуктивность 720uH), ИМХО не может так сильно перегружать. У китайского адаптера 5А конечно же китайские, ограничение наступает уже при 3.5A и при этом с ним все работает...

Пока даже не ясно, какая защита срабатывает :bad:

TopToCNC.png

NoneTopToCNC.png

NoneTopToCNCfull.png

CurrentSense.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

включайте мотор через балластный резистор 24/4=6 Ом, а шунтируйте его контактами реле, обмотка которого включена параллельно двигателю

нет - так накидайте С9 С10 ёмкости побольше, пусть помогают раскручивать тугой шпиндель

Share this post


Link to post
Share on other sites

В разрыв плюса на выходе блока питания поставил резистор 0R33 5W и вот осциллограмма на нем в момент включения мотора:

Rs0R33.thumb.png.378447cc344162f7c469a96fd8d1f4f2.png

Т.е. имеем пусковой ток 10A а длительность перегрузки аж 15-20ms. Не удивительно, что контроллер уходит в защиту... Вопрос, как теперь с этим бороться... Завтра попробую увеличить емкости С9-С10 но ИМХО это не поможет - кондеры просто разрядятся а контроллер не сможет их быстро зарядить до наступления авторестарта...

40 минут назад, Plain сказал:

133 кГц 450 мкГн — зачем-то непрерывный ток, максимум 1,2 А, т.е. 80 Вт.

Я конечно использовал PIexpert для расчета, но перепроверял в другой программе. PIexpert почему то выставил непрерывный ток по намоточным данным для прерывистого тока. Реальная индуктивность первички около 250uH.

PIexpert.rar

Почему же китайское чудо работает? :blush:

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 hours ago, ivainc1789 said:

Почему же китайское чудо работает? :blush:

Потому что UC3842 (вангую, там она 99%) работает несмотря ни на что, ни на курс валют, ни на стоимость барреля нефти, ни на фазу луны, и остановить её может только взрыв ядрёной бонбы. Нет у неё защёлки. 

Почитайте описание 20-ваттного источника в даташите на семейство вашей микросхемы. Там пишут про компоненты, отвечающие за устойчивость к кратковременным перегрузкам.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если посмотреть на примеры применения  этой конторы ( ТОРы) то нет ни одного примера где бы микросхема выдавала заявленную мощность. Все вполсилы. На практике кое-как ряд TNY у меня работает.
 Основная беда микросхем этой конторы - допуск по внутреннему ограничению тока слишком груб. Это заставляет применять трансформаторы большой габаритной мощности и невозможно добиться ограничения по мощности простыми средствами. 
 А вот все сделанное на UC38XX работает просто и предсказуемо.  Эта точно от цены дров на лондонской бирже никак не зависит.
 Еще хорошее семейство ICE 2A XXX Инфинеон.
-
 Да, и точку обратной связи подключите ДО дросселя выходного фильтра. Подключение после дросселя часто вызывает неустойчивость петли ОС. Гурманы умеют с этим бороться, но оно вам надо ради 100 мВ стабильности по выходу?

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 часов назад, ivainc1789 сказал:

Т.е. имеем пусковой ток 10A а длительность перегрузки аж 15-20ms.

И это вы только сегодня узнали, что пусковые токи двигателей в 3-5 раз больше номинальных?

Обратноходовые источники,  по определению, - ограничители мощности, т.е. может вывезти только за счет здоровой буферной емкости, которую он еще должен уметь заряжать за время софт-старта. Иначе, как выше предлагали, ограничивать мощность (ток) потребления при старте.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this