Перейти к содержанию

Активные "транзисторные" силовые фильтры


Рекомендуемые сообщения

О транзисторных силовых фильтрах не слышал только ленивый.
Основная проблема при типовой схеме - низкий кпд при условно больших токах и невысокий коэффициент фильтрации.
В моем случае, потребовался прецизионный ИП (Uout <= 30 V) с низким коэффициентом пульсаций при номинальной нагрузке ( < 0.1 mV при 1..2 А).
Рассмотрев, протестировав разные схемы активных стабилизаторов, стало ясно, что только стабилизатор задачу решить не сможет - требуется фильтр.
Простое решение, путем увеличения емкости фильтра выпрямителя - тоже не устроило. Очень большие емкости требуются.
Поэтому, была сделана попытка создания активного транзисторного фильтра с высокими кпд и коэффициентом фильтрации.
Что из этого вышло - судите сами.
Изучив разные схемы транзисторных фильтров, проведя симуляции и тесты на макетах, стало ясно - основой хорошего фильтра должен быть транзистор Дарлингтона в режиме повторителя,
а также эффективная схема фильтрации напряжения на его базе, что и даст повторение качественного напряжения на выходе.
В итоге, схема свелась к силовому транзистору, источнику тока и паре вспомогательных фильтров по базе.

Исходные требования:
- выходное напряжение 33 В при номинальном токе 2 А;
- размах пульсаций на выходе при номинальном токе 2 А, не более 1 мВ;
- мощность потерь, не более 5 Вт.

После продолжительного подбора ЭРЭ, схема свелась к следующей:
- транзистор силовой: 2N6043 ( hfe >= 1000);
- транзистор, как источник тока: 2П308А;
- конденсаторы фильтра выпрямителя: Jamicon 2 * 4.7 mF x 50V;
- конденсаторы активного фильтра: Jamicon 2 * 220 uF x 50 V.

Трансформатор: 27 V, 200 W
Диодный мост: D3SBA60 (600V, 4A, Ufw=1 V - не оптимальный выбор).

Характеристики схемы и фильтра (при токе 2 А):
- размах пульсаций на входе фильтра: 1.7 V;
- размах пульсаций на выходе фильтра: 0.9 mV
- коэффициент подавления пульсаций: ~2000 или 65 dB;
- мощность, выделяемая на фильтре: 4.8 W;
- мощность, выделяемая в нагрузке: 33 V * 2 A = 66 W;
- кпд: 93%

 

sch-01.png

Изменено пользователем Viewer
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

а токовое зеркало в данном случае и не может дать хороший результат. у тебя оно "отражает" пульсации на С1 в базу транзистора.

Мудрость приходит вместе с импотенцией...

Когда на русском форуме переходят на Вы, в реальной жизни начинают бить морду.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

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

8 часов назад, Viewer сказал:

Характеристики схемы и фильтра (при токе 2 А):
- размах пульсаций на входе фильтра: 1.7 V;

Оставим пульсации на входе на том же уровне. 
Какова зависимость пульсаций на выходе от тока в нагрузке?

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. 

Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств. Подробнее параметры и результаты тестов новой серии PLM по ссылке.

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

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

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

10 часов назад, Viewer сказал:

Рассмотрев, протестировав разные схемы активных стабилизаторов, стало ясно, что только стабилизатор задачу решить не сможет - требуется фильтр.

Только какой конкретно стабилизатор? Обо всех так опрометчиво заявлять не стоит...

4 часа назад, Starichok сказал:

а токовое зеркало в данном случае и не может дать хороший результат. у тебя оно "отражает" пульсации на С1 в базу транзистора.

Если бы только это. Силовой транзистор при питании его базы током либо войдет в насыщение, либо будет ограничивать выходной ток.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

6 часов назад, mvkarp сказал:

Какова зависимость пульсаций на выходе от тока в нагрузке?

Входные пульсации в реальной схеме невозможно оставить на прежнем уровне, т.к. они тоже уменьшаются с уменьшением тока нагрузки.

График симулированных пульсаций (размах) от тока нагрузки приведен ниже.

Однако можно сделать виртуальный эксперимент с сохранением уровня входных пульсаций, скажем размах 1 В и определить зависимость размаха выходных пульсаций от тока нагрузки. Чуть позже сделаю такой эксперимент и опубликую график. Это если я правильно понял вопрос.

Vpp.png

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Виртуальный эксперимент:

- входное напряжение есть сумма постоянного Vdc = 35 В и переменного с амплитудным значением Vamp = sqrt(2) В.

Внутреннее сопротивление источников = 0. Кроме того, отсутствуют мост и С1.

Зависимость размаха пульсаций на выходе от тока нагрузки на графике:

 

Vpp-02.png

Изменено пользователем Viewer
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Нагрузочная характеристика:

( при изменении тока от 0 до 2 А выходное напряжение изменяется на 0.28 В, т.е. выходное сопротивление фильтра 0.14 Ом.

Uload.png

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Сравнение двух фильтров в режиме пульсирующей нагрузки . Пульсации выхода F= 20Гц , ток 0-2А .

Верхнии графики - напряжение на входе .

Нижние на выходе. Пульсации 1-й схемы 119мB ( зеленый ) , 2-й 305мВ (синий)

Вывод: схема с ОС по выходу имеет (меньшее Rвых) меньшие пульсации в режиме изменяющейся нагрузки

фильтр.jpg

Изменено пользователем colorad
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

4 часа назад, J_Ohm сказал:

Только какой конкретно стабилизатор? Обо всех так опрометчиво заявлять не стоит...

За все я и не собирался отвечать :). Поскольку это для своих экспериментов, то из желаний было "попроще", низкие уровни пульсаций и шумов, отсутствие монстроидального конденсаторного фильтра. Поэтому и возник такой микс: активный фильтр + относительно простой стабилизатор. В дополнении, для окончательной очистки сделал еще параллельный фильтр.

> Вывод: схема с ОС по выходу имеет (меньшее Rвых) меньшие пульсации в режиме изменяющейся нагрузки

С этим никто не спорит :)

Смысл всего написанного был как раз в сладкой парочке: активный фильтр + стабилизатор.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Кому-то, кому нужен активный транзисторный фильтр, такое решение тоже может пригодиться (поэтому поставил плюс).

Однако, если потом все равно ставить стабилизатор, то можно сделать и проще - использовать два последовательных интегральных стабилизатора, например, LM317HV и LM317. На выходе второго - сетевых пульсаций почти не будет, останутся (в зависимости от грамотности разводки платы), в основном, только его собственные шумы. Т.е. получится около 0,1-0,3 мВ пульсаций и шумов RMS на выходе (в широкой полосе).

Если есть лишние деньги - можно сделать последовательную цепочку LM317HV и LT3080 (но ток до 1.1 А). Шумы будут еще в несколько раз меньше (чем с LM317).

Изменено пользователем Vovk Z
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

  • 1 месяц спустя...
В 11.06.2017 в 04:11, Viewer сказал:

sch-02.png

схема неграмотна. источник тока выглядит несколько иначе, чем Q4&Q3 

 

В 11.06.2017 в 03:51, Viewer сказал:


Основная проблема при типовой схеме - низкий кпд при условно больших токах и невысокий коэффициент фильтрации.
В моем случае, потребовался прецизионный ИП (Uout <= 30 V) с низким коэффициентом пульсаций при номинальной нагрузке ( < 0.1 mV при 1..2 А).
Рассмотрев, протестировав разные схемы активных стабилизаторов, стало ясно, что только стабилизатор задачу решить не сможет - требуется фильтр.
 

 

опрометчивое заявление. 

 чуть ниже, схемка на 5 деталях уделает вышеуказанные схемотехнические изыски как по пульсациям, так и по выходному сопротивлению, не говоря о собственно стабильности вых напряжения.

 

11.40.png

вместо мощного оу на необходимый выходной ток можно использовать мс умзч(tda2030,2050, lm1875 итд) или дополнить выход оу повторителем(до цепей ос)

Изменено пользователем Manowar
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

В 06.08.2017 в 17:37, Manowar сказал:

схемка на 5 деталях

Это же схема ИОНа, а разговор про стабилизатор и его шумы. Для уменьшения шумов двойная стабилизация самое то, с применением во второй ступени малошумного стаба.

Изменено пользователем dbokov

Дмитрий Боков

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

в чем принципиальное отличие ИОНа и стабилизатора, раз разговор о стабилизаторе и его шумах? 

если в этой схеме деталей меньше и работает на порядки лучше, какой смысл городить дополнительные "фильтра"? утилизировать ненужные детали и избытки электроэнергии? 

озвучено требование уровня шумов лучше 100мкв при 2А нагрузке..схемотехника построения стабилизатора с подобными параметрами и приведена, дальше расчет да выбор подходящих компонентов. ничто не мешает модифицировать на необходимый ток, дополнив повторителем

theory_2_clip_image001.gif

"стабилизаторы не обеспечивают"(С), а фильтр, стало быть ?  на реальной нагрузке  вышеопубликованные схемы фильтров едва ли обеспечат сотни милливольт пульсаций при изменении тока потребления от 0 до 2А и дрейф вых напряжения в единицы вольт.  моделирование - дело, конечно, хорошее, но автору топика таки надо и учитывать реальные изменения входного напряжения, тока потребления нагрузки, да хотя бы прикинуть вых сопротивление получившейся конструкции.. когда  один  тепловой дрейф(тот же нч шум) -2.2мв на каждый градус да вых сопротивление в единицы ом, о каких 100мкв речь может идти? 

 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

В 07.08.2017 в 21:43, Manowar сказал:

принципиальное отличие ИОНа и стабилизатора

ИОН не предназначен для мощной нагрузки, он - только опора для сравнения. Отсюда и высокие показатели.

Если добавить повторитель, то схема становиться +- обычным стабилизатором с его шумами.

Для решения вопроса топикстартера надо искать схему малошумного стаба.

Вот на тему 

LowNoise_LDO.pdf

Изменено пользователем dbokov

Дмитрий Боков

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

вы видите принципиальную разницу меж  этой схемой

http://istochnikpitania.ru/index.files/Nov_sxem.files/2_Nov_sxem.files/2_Nov_sxem58.htmimage3466.jpg

и этой:

1xLM399H 10V.JPG

одна позиционируется как стабилизатор, вторая - как источник опорного напряжения, калибратор для измерительных приборов.

если отбросить во второй схеме элементы дополнительной фильтрации шумов, ограничения тока - то схемы включения идентичны - оу с повторителем по выходу, по инвертирующему входу делитель с выхода, по неинвертирующему - опора, запитанная с выхода стабилизатора.

Изменено пользователем Manowar
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

тогда чего лить из пустого в порожнее? предложенная схемотехника и будет отвечать высоким заявленным требованиям стабилизатора(конечно, можно поискать готовое интегральное решение с весьма нетривиальными параметрами, и , наверняка оно есть, но его доставаемость и цена будут весьма далеки от желаемых)

дальнейшие выходные параметры, конечно, будут зависимы и от применённых деталей(шумы/дрейф стабилитрона и оу, качества резисторов, возможностей рег транзистора(который может быть и обеднённым полевиком) итд).  

   

Изменено пользователем Manowar
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

2 часа назад, Manowar сказал:

предложенная схемотехника и будет отвечать высоким заявленным требованиям стабилизатора

Согласен. Я с этим и не спорил, в железе эта схемотехника (ОУ+силовой транзистор) работает очень прилично.

Просто предложенная Вами схема (ИОН без транзистора) выдаёт очень хорошие параметры, но использовать ей с большой нагрузкой не получится. А если добавить силовой транзистор, то он добавляет шумов.

Изменено пользователем dbokov

Дмитрий Боков

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

52 минуты назад, dbokov сказал:

А если добавить силовой транзистор, то он добавляет шумов.

Зачем? разве что увеличивается глубина ОС. Как писалось выше, вы можете использовать вместо слабого ОУ, усилители типа TDA2030 или TDA2050 которые по сути являются мощными ОУ с хорошим уровнем шума и линейными характеристиками.

Надо бы самому попробовать запилить БП на TDA2050. 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

TDA2030, как раз, добавит шумов, а просто транзистор  (эмиттерный повторитель), на выходе ОУ - почти ничего, в плане шума, не изменит. Транзистор же внутри ОС. Шум определяется шумом ИОН (стабилитрона), ОУ и его обвязкой (резисторы ОС).

Изменено пользователем Vovk Z
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

5 часов назад, Vovk Z сказал:

TDA2030, как раз, добавит шумов

Добавит шумов к чему? 

5 часов назад, Vovk Z сказал:

Шум определяется шумом ИОН (стабилитрона), ОУ и его обвязкой (резисторы ОС).

И я о том же. Предпологается использовать TDA2050 по схеме ИОН без использования выходного транзистора вот и  все.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Гость
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Восстановить форматирование

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

Загрузка...
  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    • Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу
  • Сообщения

    • @Владислав2 ...без обид, нарисуй схему) я чтобы шарил в этой теме я б не спрашивал) у меня 3,5 из звуковой уходит на саб на два тюльпана.
    • Психологически легче считать частями бака, как и было на аналоговых указателях: четверть бака, полбака, три четверти, полный. И просто держать в голове, что четвертинки гарантированно хватает на X км по городу или Y по трассе. 
    • Давно распаян, увы.
    • в первый пост выложил новую версию загрузчика BootLoader12.zip. сделаны изменения в компьютерной программе и в файле помощи. по просьбе nik1234 добавил выбор доступного (свободного) СОМ порта. если ранее программа открывала первый же свободный порт, а свободных портов имелось несколько, то программа могла открыть не тот порт, к которому подключен МК. и тогда никогда не получится установить соединение между компьютерной программой и загрузчиком. его просьба оказалась очень логичная и актуальная. у меня на ноуте создается только один свободный порт, к которому подключен конвертер. поэтому у меня не может быть проблемы с открытием другого свободного порта. а у него системник с физическими СОМ портами, и нужно выбрать тот порт, к которому подключен МК.
    • А не сохранилось у вас фото с другой стороны или "лейки" данной платы? И к какому виду надо привести схему, если в квартире нет заземления?
    • korsaj, спокойствие, только оно.  Два сопротивления на выход от ПК, 330 Ом и 150 Ом - последовательно. Масса общая. Выход с пк подключаем на 330 Ом. Вх. саба в точку соединения 330 Ом и 150 Ом. Не парьтесь, если не найдёте именно эти номиналы. + - 50 процент - сойдёт. ( 330 Ом, пойдёт от 220 Ом до 470 Ом). ( 150 Ом, пойдёт от 100 Ом до 180 Ом). У вас не прибор. И забудете... Это называется - простейший аттенюатор. Т.е. делитель вх. сигнала. Полезная вещь. Но он привязан в выходному сопротивлению источника сигнала и входному сопротивлению усилителя - приёмнику сигнала. Поэтому всё не так просто. В каждом конкретном случае - есть нюансы. Если не заморачиваться, и так пойдёт. Для начала.
    • усилитель жив еще? По звуку понравился, с учетом вашего опыта отслушивания многих конструкций? Хотя на Веге уже решили, что Маньяк- лучший из форумной самодеятельности. Вроде бы, никто не возражал
  • Похожий контент

×
×
  • Создать...