• Объявления

    • admin

      Просьба всем принять участие!   24.11.2017

      На форуме разыгрывается спектроанализатор Arinst SSA-TG LC (цена 18500 руб). Просьба всем перейти по ссылке ниже и принять участие!
Viewer

Активные "транзисторные" силовые фильтры

26 сообщений в этой теме

Viewer    26

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
  • Одобряю 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Быстрый заказ печатных плат

Полный цикл производства PCB по низким ценам!

  • x
    мм
Заказать Получить купон на $5.00
Viewer    26

Несколько худшая схема по пульсациям ( Кpulse = 1300 ), но более повторяемая:

 

sch-02.png

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Starichok    1 076

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

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
mvkarp    3 638
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?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
colorad    309

Без расчетов , просто эскиз .

фильтр.jpg

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
J_Ohm    305
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.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Viewer    26
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

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Viewer    26

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

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Viewer    26

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

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
colorad    309

Схема для сравнения , ибо  всё познается в сравнении .

Пульсации на входе 1.4В , зеленый

Пульсации на выходе 0.83мВ , синий

фильтр.jpg

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
colorad    309

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

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Viewer    26
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.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Vovk Z    79

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
  • Одобряю 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Manowar    95
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

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
dbokov    30
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

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Manowar    95

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? 

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
dbokov    30
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

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Manowar    95

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

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
dbokov    30

Ну если не считать наличие супер-пупер ИОНа во второой схеме, которая более стабильнее, то нет, не вижу.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Manowar    95

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

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
dbokov    30
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

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
tar    39
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. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Vovk Z    79

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

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
tar    39
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.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас


  • Похожие публикации

    • Автор: rust_dzer
      Приветствую всех. Интересует, как отразится на работе ФНЧ смена двухполярного на однополярное питание оу ne5532?
      Увидел на ebay фильтр НЧ для саба вот такого вида.
      https://www.ebay.com/itm/Low-pass-Filter-NE5532-Bass-Tone-Subwoofer-Pre-Amplifier-Preamp-Board-DC-12-24V/182421488792?hash=item2a792b0498%3Ag%3ArSoAAOSw-0xYdjk3&PARM3_ID=GBH_168&FF11=GBH_168&kw=27973-1-1509718248-2207990&mpre=https%3A%2F%2Fwww.ebay.com%2Fitm%2FLow-pass-Filter-NE5532-Bass-Tone-Subwoofer-Pre-Amplifier-Preamp-Board-DC-12-24V%2F182421488792%3Fhash%3Ditem2a792b0498%3Ag%3ArSoAAOSw-0xYdjk3
       
      в этой схеме используется +12в и GND, что несомненно удобнее. Так же нашел эту же схему на китайском сайте, но с двухполярным питанием 12в. Какие могут быть минусы первой схемы?


       

    • Автор: Анна_☺
      Здравствуйте, я в первые на этом форму. Хочу попросить помощи с моделирование фильтра. заданием является моделирование узла схему что бы показать как он работает в устройстве. а так как я в этом мало соображаю прошу помощи. в принципе это можно сделать в любой программе но желательно в micro-cap, так как по учебной программе мы работаем в ней. в прикрепленных файлах схема.  

    • Автор: Егор Пономарев
      Здравствуйте! Пишу дипломную работу на тему "Повышения эффективности систем электропривода электротранспорта". Основная идея состоит в том что необходимо увеличить пробег электрокара. Решение проблемы это устранить низкочастотные колебательные токи в аккумуляторной батарее, которые приводят к более интенсивному разряду. Для их сглаживания предлагается установить между АБ и ШИМ преобразователем силовой фильтр. Однако это все только в теории.
      Подскажите как можно это реализовать на практике, какой ШИМ преобразователь и фильтр для этого можно подобрать? Мощность двигателя и емкость аккумулятора не важна главное показать сам принцип, на примере моделирования.
    • Автор: Дмитрий Венцель
      Доброго времени суток господа! Значит вопрос такой: нужна помощь профессионалов в теме разделения стерео аудио сигнала с очень низкими искажениями на 3 линии + активный кроссовер = (сумматор + кросс НЧ+ усел в мост режиме) + (кросс СЧ+ВЧ + усел 2х канальный) + (кросс СЧ от 1кГц - до 6,5-8 кГц + усел 2х канальный). Где то на просторах форума встречал подобные несколько тем для разделения сигнала, но для наушников и саба, несложного переключения аудиосистем (каналов) и прочее. Нигде не нашёл то, что нужно мне.
      Спрашивается зачем мне такая сборка и почему она должна быть с минимальными искаженимями? Отвечу: Суть сборки экспериментальная. Дабы посмотреть что получится. Хочу поставить в машину цифровой звук. Усилители цифровые. За мощностью не гонюсь. Всего в сумме будет 900 ватт (аппаратной) на деле же будет гораздо меньше. 
      Клепать пассивные фильтры всех порядков могу, но если поможете с расчётами. Потому как не дружу с формулами и не особо понимаю программы (да тупой в этом) то предпочёл склепать активные кроссы.
      В общем что подскажите?
    • Автор: xor
      собрал для  определения тока насыщения катушек индуктивности девайс по схеме с "Радио 2007 №8", только генератор на 561ЛН2 заменил на NE555, получилась такая схема:
      вопрос по ключу на полевике. Вместо указанного поставил IRF630A, выковыряный из какого-то БП старого. для теста вместо Lx подключил резистор на 10 Ом и получил такую картинку:
      синий график - напряжение на стоке полевика (к нему вопросов нет), жёлтый - на R8 - По нему неясность: по схеме он вроде бы должен зеркально повторять по форме синий, но там какой-то всплеск неясный вначале импульса в конце вообще в минус уход (тоже не ясно с чего). Сразу скажу, что резистор R8 (и тот, что вместо катушки подключен) -  не проволочные, а металлооксидные, такие:
      по жёлтому графику нужно будет как бы определять ток насыщения катушки, но судя по резистору (вместо катушки) ток через него далёк от того, который должен будет протекать через катушку для замера.
      Вопрос: где может быть мой косяк? откуда на R8 вначале выброс какой-то примерно на +0,2 вольта, потом провал в минус примерно 0,4в ?

      ЗЫ осциллограммы сдвинуты вниз на 2 клетки и масштаб у них разный: 2 В у синего и 0,2 В у жёлтого.