Стабилизатор ТСТ 12-5

[himik912]

@avv_rem , поясните, пожалуйста Ваши слова "транзисторы нарисованы зеркально". Выполнил последнюю схему, подключил и не получил указанных там напряжений. Получил 12,68в на базе VT10 и 12,14в на базе VT9. Rtest = 3,3кОм.

Изменено 20 февраля, 2017 пользователем himik912

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[avv_rem]

Я это написал, чтобы привлечь особое внимание к схеме. Она простая, но многие собирают ее неправильно. Причина – необычное изображение транзисторов. Нельзя их просто повернуть навстречу друг другу. У одного из транзисторов нужно загибать базу в обратную сторону.

Теперь по замерам. Все неверно. Где-то грубая ошибка. Очень похоже, что просто неправильно подключен тестер. Если на базе VT9 напряжение 12,14в, то на резисторе R1 рассеивалась бы мощность 12,14 * 12,14 / 68 = 2,167Вт. Резистор R1 нагрелся бы как утюг, задымился и сгорел. Вы не смогли бы этого не заметить. Да и не было бы большого тока в схеме, т.к. Rtest ограничил бы его до безопасной величины. Поэтому наиболее вероятная причина – неправильное подключение тестера. Остальное будем смотреть потом. Один из щупов тестера должен быть подключен к плюсовому выводу C4.

Изменено 20 февраля, 2017 пользователем avv_rem

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[avv_rem]

А вот как могла бы выглядеть схема пятой модификации. В ней уже:

• Окончательно решена проблема надежного запирания транзисторов. Лампа на выходе не нужна.
• Больше не нужна дополнительная высоковольтная обмотка.
• Диапазон регулировки выходного напряжения расширен до границ 1…20в.
• Ожидаемый коэффициент стабилизации по напряжению не менее 1000.
• Применены только широко распространенные комплектующие.

Недостатки:

• Большое количество радиаторов, хотя и с малыми габаритами.
• Полностью изменен выпрямитель. Мощные диоды теперь нельзя установить на одном радиаторе. Доработать исходную схему на скорую руку не получится.
• Добавлено большое количество дополнительных элементов. Установить их навесным монтажом будет весьма проблематично. Скорее всего, потребуется разработка новой печатной платы.

ТСТ12-5-50 Оригинал.zip

Изменено 23 февраля, 2017 пользователем avv_rem

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[himik912]

@avv_rem Вами проведена кардинальная корректировка схемы устройства. Но без платы, размером 80х90мм на которой не установлены VD3, VD4, C1, C2, C6, VT4, VT5, VT6, VT9, R3, R4, R6, R7, R8, R10, R11, наверное, проект нельзя считать законченным. С чувством глубокого почтения, ждём.

Изменено 24 февраля, 2017 пользователем himik912

[avv_rem]

В 24.02.2017 в 16:03, himik912 сказал:

Но без платы, размером 80х90мм на которой не установлены VD3, VD4, C1, C2, C6, VT4, VT5, VT6, VT9, R3, R4, R6, R7, R8, R10, R11, наверное, проект нельзя считать законченным.

Да уж, замечание очень даже верное. Абсолютно согласен, но… Нет у меня пока ТСТ12-5. Есть он у одного человека неисправный, но он его не отдает. И даже не продает. Поэтому печатная плата откладывается на неопределенный срок. Облом, короче. Но как бы у меня ситуация не сложилась, схема у Вас есть. Какой-никакой рабочий макет также есть. Модификация ТСТ12-5-52 будет завершающей, и я опубликую ее по мере появления свободного времени. Вдруг, пригодится кому.

[avv_rem]

Упс. Оказывается, я еще и модификацию ТСТ12-5-51 не выкладывал, в которую внесены следующие изменения:

• Добавлена компенсация температурного дрейфа. Появился диод VD10. Ориентировочное значение температурного дрейфа не более –2,5мВ/°C при любом выходном напряжении.
• Изменена цепь стабилизации тока VT1, R1, R2. Теперь минимальная потеря напряжения на стабилизаторе снижена примерно на 0,5в и практически не уступает исходному варианту с дополнительной высоковольтной обмоткой трансформатора.
• Заложены два варианта регулировки выходной нагрузочной характеристики и она теперь имеет две точки перелома. Появился вертикальный участок, на котором блок питания переходит в режим генератора стабильного тока – ГСТ. Отличаются варианты местом подключения резистора R6. В случае установки R6 «сверху» (R6A на схеме) регулируется обратный наклон характеристики при неизменном положении вертикального участка. В случае установки R6 «снизу» (R6B на схеме) регулируется положение вертикального участка при неизменном положении участка с обратным наклоном. Вариант R6B после небольшой доработки может быть использован и как приличное зарядное устройство для аккумуляторов, именно для этой цели он и задумывался изначально. Резистор R6 должен иметь нелинейную характеристику типа В, с ней легче будет выставлять выходной ток защиты. Оба семейства выходных нагрузочных характеристик показаны на рисунках. Рисунки рассчитаны в симуляторе, поэтому ошибки маловероятны.

По серии Ваших замеров после сложных расчетов я вышел на реальные сопротивления токовых шунтов порядка 0,25…0,29ом. Принял в модели 0,26ом. Расчетная температура шунтов 80°C…130°C. Соответствуют ли расчеты реальности? Капля воды на шунтах кипит?

 

ТСТ12-5-51 Схема и влияние R6A и R6B на нагрузочную характеристику Оригиналы.zip

Изменено 26 февраля, 2017 пользователем avv_rem

[himik912]

@avv_rem Проект дополнительной платы, чтобы не пилить всё. Критика приветствуется! По предыдущей схеме - после прогона 4А в течение 40 минут капля воды на шунтах не кипит, но испаряется интенсивно.

 

 

Изменено 1 марта, 2017 пользователем himik912

[avv_rem]

Не очень удачно выбраны размеры VD1, VD2. С точки зрения повышения КПД нужно применить именно Д7Г. Если германиевых диодов нет, то можно поставить 1N4007. Они имеют малые габариты и их везде полно

Нет дорожки между VD1, VD5 и VD2, VD6. Нет также контактных площадок для подключения проводов от трансформатора к этим диодам.

Неверно проведена дорожка от DA1 (in) до конденсатора C7. Она должна иметь минимальную длину и идти напрямую.

Пока все, убежал на работу.

[himik912]

[avv_rem]

А где R3, R4, R5, R9, VT7, VT8, VT9 и вообще вся верхняя часть схемы? Остались на старой плате? Будут две платы соединенные кучей проводов? Не думаю, что это хорошая идея. Места на новой плате предостаточно, - расстояние между элементами до 15мм. Должно хватить места для всего.

• VD10 и VT8 должны стоять рядом, или даже соприкасаться. Если между ними большое расстояние, то термокомпенсации не получится. VD10 можно и стоя поставить.
• Примените VD5, VD6 типа 1N4007.
• Корпус VT2, VT3, VT8 типа TO92. Выводы по углам квадрата с длиной стороны 5мм.
• Диод VD9 типа КД522.
• Длины выводов резисторов 2,5мм или даже 1,25мм вполне хватает, а то у Вас в плату хоть резисторы ВС-0,5 ставь (см. фото). Тут почти везде МЛТ-0,25 общей длиной 12,5мм более чем достаточно.
• Между резисторами расстояние 5мм уже нормальное. У Вас 10...15мм.

Изменено 2 марта, 2017 пользователем avv_rem

[avv_rem]

Вообще, при разводке платы лучше сразу брать корпуса транзисторов типа TO92. Во время монтажа на их место транзисторы МП39, П307, КТ608, а часто и КТ801 встают без проблем. У них длинные выводы и они располагаются над близко стоящими резисторами и диодами, «на втором этаже». При разводке нужно всего лишь правильно отогнуть средний базовый вывод в корпусе TO92, чтобы у монтируемых транзисторов более старых типов не приходилось выворачивать выводы наизнанку.

[himik912]

Поправьте, если можно. В корпусе TO92 не стал делать для удобства разводки и не для применения ЛУТ технологии. Плата расположена вертикально.

ТСТ-12-5.lay6

Изменено 6 марта, 2017 пользователем himik912

[avv_rem]

Вид на плату со стороны деталей?

• Обратите внимание на VT1 и VT2. Их выводы расположены зеркально. Так не должно быть. Это рассадник потенциальных ошибок. Я бы исправил VT2, VT3, VT7, VT8, VT12.
• Как запаивать R1? Он касается корпуса C8.
• Лучше поставить на плату R3, R4. Все равно на плате места полно.
• R19 оказался в центре платы. Будет греть всех вокруг. Его желательно перенести на край платы, подальше от VT1, VT2, VT7, VT8, VD10, DA1.
• Странно разбежались по плате VT2, VT3, VT7, VT8. Их лучше поставить рядом и соединить предельно короткими дорожками. Длинные дорожки будут ловить помехи как антенна. Коэффициент стабилизации заложен очень большой, могут быть проблемы с помехами.
• Исходная плата имеет размер 60 x 90мм. Какой смысл уменьшать ее до 50 x 90мм и при этом часть деталей располагать навесным монтажом?
• VD1 и VD2 постарайтесь установить все же типа Д7Г. Выиграете примерно 0,5в максимального выходного напряжения.
• Никак не решу, что делать с VT9.

[avv_rem]

11 час назад, avv_rem сказал:

Исходная плата имеет размер 60 x 90мм.

Ошибся. Тем более, что Вы писали даже

В 24.02.2017 в 16:03, himik912 сказал:

Но без платы, размером 80х90мм... проект нельзя считать законченным.

Можно полосу шириной целых 3см добавить и установить радиаторы DA1, VT11, VT13 прямо не нее. Радиаторы должны оказаться в верхней части платы, чтобы тепло от них не подогревало другие элементы.

Почитал справочные данные по П210Ш. Там вообще пишут, что эти транзисторы неработоспособны при токах менее 100мА. Если авторы не перестраховываются, то могут быть проблемы с VT13, R19. На всякий случай предусмотрите возможность горизонтальной установки на место R19 резистора МЛТ-2 с обратной стороны платы, чтобы ни во что не упирался и ничего не перегревал. Радиатор VT13 должен быть ребристым, черного цвета и размером с половину коробка спичек.

Изменено 7 марта, 2017 пользователем avv_rem

[avv_rem]

Расположение критически важных компонентов мне видится таким

[himik912]

@avv_rem , проверьте.  Все радиаторы 38 кв.см.

 

 

 

 

 

 

 

ТСТ-12-5.lay6

Изменено 7 марта, 2017 пользователем himik912

[avv_rem]

Неудачный вариант. Отложите его в сторону. Исправить будет сложно.
Совсем плохо с базой VT8. Снова длинные дорожки. VD9 странным образом удален от VT8.
Низ платы пустой, но все детали вновь собрались вокруг сильно нагретых радиаторов.
VD7, VD8 очень далеко от DA1. Нужно менять стратегию. Попробуйте сделать другую плату с учетом следующих нюансов.

• DA1 нужно поставить в центр выводом OUT вниз. Так к нему проще будет подводить элементы нагрузки. А их будет немало – 8 штук.
• Ниже радиаторов должны пройти конденсаторы C7, C8, C9. Там же нужно расположить некритичные элементы R12, R13, R14, R15, R17, R18, VT10, VT12. Пусть дорожки хоть узлами завяжутся. Для этих элементов динамика некритична.
• Еще ниже должны расположиться ответственные элементы VT1, VT2, VT3, VT7, VT8, VD9, VD10, R1, R2, R9, R16. Им нужно обеспечить как минимальную длину дорожек, так и минимальный нагрев. Расстояние между VT8 и VD10 должно быть минимальным. В идеале VT8 и VD10 должны вообще соприкасаться.
• Особое внимание уделите VT13 и R19. Они будут нагреваться почти до 100 градусов. Поэтому эти элементы должны стоять в одном из верхних углов платы. Резистор R19 нужно вообще поставить с обратной стороны платы. Можно прямо под радиатором, чтобы место не занимал. Если есть возможность, то ребра радиатора VT13 должны торчать за пределами платы, где потоку проходящего воздуха ничто не мешает.
• Нагрев VT11 не будет катастрофическим. Не думаю, что рассеиваемая мощность превысит даже 1Вт. Его радиатор можно немного уменьшить.
• Оставьте больше места для VD1 и VD2 типа Д7Г. Применение таких диодов позволит повысить максимальное выходное напряжение примерно на 0,5в при нагрузках менее 1А.

В модификации ТСТ12-51 изменена схема выпрямителя. Обратите внимание на диоды VD3 и VD4. У них теперь общий анод. Нужно будет распилить радиатор на две части и сделать так, чтобы они были электрически изолированными.

Как выглядят радиаторы? Можете сфотографировать? Странно много места занимают.

Изменено 7 марта, 2017 пользователем avv_rem

[himik912]

Размер 20х25х40 мм. 

Изменено 8 марта, 2017 пользователем himik912

[avv_rem]

У меня пока такая идея расположения деталей на плате. Разумеется, прямых линий на плате не будет. Это просто граница разделения участков схемы. Нужно будет вводить две независимые нулевые дорожки. Нельзя допускать прохождения тока по измерительным цепям. В противном случае не удастся эффективно подавить пульсации выпрямленного напряжения. В тяжелых случаях может возникнуть практически неустранимый автоколебательный процесс.

[avv_rem]

Нулевые провода с печатной платы должны выходить по отдельности и соединяться в одной точке, как показано в Додике 1969 на рис. III.17, стр.163.

Додик С.Д. Источники электропитания на полупроводниковых приборах Проектировние и расчет 1969г.djvu

Додик С.Д. Полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения и тока (с непрерывным регулированием) 1980г.djvu

Карпов В.И. Полупроводниковые стабилизаторы напряжения 1963г.djvu

Карпов В.И. Полупроводниковые компенсационные стабилизаторы напряжения и тока 1967г.djvu

Найвельт Г.С. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры Справочник 1985г.djvu

Басовский В.Ф. Устройства электропитания электронной аппаратуры 1980г.djvu

Изменено 9 марта, 2017 пользователем avv_rem

[avv_rem]

+

Китаев В.Е. Электрическая защита полупроводниковых источников питания 1977г.djvu

Веденеев Г.М. Кремниевые стабилитроны 1961г.djvu

Изменено 9 марта, 2017 пользователем avv_rem

[himik912]

ТСТ-12-5.lay6

Изменено 9 марта, 2017 пользователем himik912

[avv_rem]

Я пока сильно занят, чтобы описывать нюансы. Короче, небольшой перерыв. Если интересно, можете пока книги почитать, которые я выложил. Все равно я буду пересказывать их, но своими словами. Через день-два я перекомпоную принципиальную схему ТСТ12-5-51. Она останется без изменений, но из нее станет ясно, как разделить силовую и измерительную цепи. На Ваших платах они совмещены. Это обычно плохо заканчивается. На выходе блока питания будет либо большой уровень помех, либо схема вообще уйдет в автоколебательный режим.

Общее направление изменений:

• VT11 вверх, до края платы.
• DA1 развернуть на 180 градусов. Сдвинуть вверх до края платы и вправо, вплоть до выхода радиатора за пределы платы.
• VT12 вниз. Германиевый. Чтобы не перегревался излучением с радиатора.
• VT13 вверх до края платы и влево, вплоть до выхода радиатора за пределы платы.
• Разъемы слева сдвинуть вниз, места на плате полно.
• VD1, VD2 расширить место для Д7Г. Сдвинуть вверх и приблизить к DA1. При сильном нагреве рядом с радиатором на них снизится потеря напряжения.
• Оксидные конденсаторы к радиаторам не приближать, чтобы не «высыхали». Это требование пока выполняется.

Будет еще ТСТ12-5-52. Примерно через неделю, не раньше во всяком случае. На нем серию модернизаций я завершу.

 

Изменено 9 марта, 2017 пользователем avv_rem

[himik912]

Конвекционный поток радиатора VT11, имеющего форму пластины 5х4х3мм идёт мимо радиатора VT13. Плата 80х90 имеет зазор 5мм с крышкой блока, выход радиатора за пределы платы, имея в виду показанный радиатор не имеет смысла. VT12 на расстоянии 25мм от радиатора DA2, имеющего рёбра в противоположную сторону, сможет ли греть излучение от радиатора? Разъёмы слева расположены штатно, вниз не позволяют размеры выводов П210. Место для Д7Г - VD1 и VD2 расширено. Земля DA1 имеет контакт с Х3 в одном месте, как и контакты с элементами схемы с другими полигонами. 

Изменено 9 марта, 2017 пользователем himik912

[avv_rem]

Перекомпоновал. Нулевой провод GND естественным образом распадается на четыре независимых GND0, GND1, GND2, GND3.

• GND0. Основной или «чистый» ноль. Импульсные токи по нему не текут вообще. С него убрана даже база VT13, хотя, возможно, это уже перестраховка.
• GND1. Силовой ноль выпрямителей VD1, VD2, C3 и VD5, VD6, C7. Выпрямители – это отдельные устройства, которые всего лишь территориально расположены на печатной плате. Нулевой провод выпрямителей GND1 должен быть изолирован на плате от «чистого» нуля GND0. Соединяются они между собой только на разъеме X3.
• GND2. Средний вывод трансформатора. По нему проходят импульсные токи с пиковой амплитудой до 25А. Этот провод должен пройти как можно дальше от нулевого провода GND0 и вообще как можно дальше от печатной платы. Это мощный источник магнитного поля, наводок и электромагнитных помех. Рекомендую проложить провод ПВ-3 сечением 2,5мм².
• GND3. Провод от конденсаторов C1 и C2. По нему, так же как и по GND2, проходит большой импульсный ток. Он также должен пройти как можно дальше от нулевого провода GND0 и как можно дальше от печатной платы. Рекомендую проложить провод ПВ-3 сечением 2,5мм². В проводах GND2 и GND3 импульсные токи проходят в противофазе. Поэтому для облегчения ситуации с наводками и помехами есть смысл проложить провода GND2 и GND3 как можно ближе друг к другу. Прямо связать небольшими кусочками изоленты через каждые 5см. В этом случае мощные магнитные поля почти скомпенсируют друг друга и при удачном монтаже уровень помех снизится раз в 10.

Выглядит провод ПВ-3 как на рисунке. Диаметр скрученных жил без изоляции не менее 2мм (площадь 2,5мм², не путайте эти цифры).

Пришлось внести небольшую поправку в схему. Интегральный стабилизатор DA1 неустойчиво работает, если подключен длинными проводами. Поэтому появился дополнительный «укорачивающий» конденсатор емкостью 1мкФ на входе интегрального стабилизатора. Если хватит места, то можно применить К73-15 в металлическом корпусе. Он довольно устойчив к нагреву. Это важно, т.к. конденсатор должен стоять близко от DA1. Datasheet вообще рекомендует емкости 0,33мкФ и 0,1мкФ соответственно на входе и на выходе интегрального стабилизатора. Но мне это кажется маловатым, и я рекомендую 1,0мкФ и 2,2мкФ. В связи с изменением пришлось перенумеровать три конденсатора. При наличии независимых GND0 и GND1 теперь есть возможность удалить оксидные конденсаторы подальше от нагретых радиаторов, чтобы они не сохли слишком быстро. Вот почему я настоятельно рекомендую вынести все радиаторы на самый верх печатной платы. Вы резко снизите температурный дрейф выходного напряжения и увеличите время наработки оксидных конденсаторов на отказ.

Транзистор VT9 лучше смонтировать навесным монтажом прямо на переменном резисторе. Провода до переменных резисторов по возможности свить – сделать «витую пару». Так они будут гораздо меньше ловить магнитные наводки. Образуется большое количество контуров с различной пространственной ориентацией. В каждом контуре наведется хаотично направленный вектор э.д.с. Хаотично направленные векторы вместо сложения практически взаимно компенсируют друг друга. Шаг свивки проводов не более 10мм. Для защиты от электрических наводок провод до переменных резисторов необходимо поместить в экран и соединить экран с проводом GND0 вблизи транзистора VT8, что будет легко выполнимо. Транзистор КТ3107К имеет очень большой коэффициент передачи и поэтому вместе с сигналом рассогласования усилит и помехи. Вот почему я обращаю внимание на защиту от помех. Именно для подавления помех  применен еще и конденсатор C10 большой емкости. Если хватит места на плате, то лучше применить герметичный конденсатор повышенной надежности типа К53.

ТСТ12-5-51 Разводка нулевого провода Оригинал.zip

Изменено 10 марта, 2017 пользователем avv_rem