Просадка напряжения в блоке питания

[Juffin]

Имеется трансформатор ТАН-5. Вторичные обмотки соединены так, чтобы давать напряжение 193 В (сопротивление таких соединённых обмоток 122 Ома), затем после диодного моста установлен П-фильтр (конденсаторы 330 и 220 мкф в параллели, а между ними последовательно дроссель на 1,8 Г, сопротивлением 43 Ома.) Без нагрузки на выходе наблюдается напряжение 264 В. При подключении нагрузки в виде резистора 21 кОм (слава советским зеленым мощным резисторам!) напряжение составляет 233 В (ток 11 мА). При нагрузке в 5,1 кОм напряжение составляет 188 В (ток 37 мА). А теперь, уважаемые знатоки, внимание, вопрос: откуда такая дикая просадка напряжения при таких, в общем-то небольших токах? Я грешил на внутреннее сопротивление трансформатора, но активное сопротивление не столь велико, чтобы объяснить подобную просадку, а реактивное по идее должно для такого маленького транса составлять пару вольт. Дроссель так же при таких токах дает падение напряжения в вольт-другой. Программа PSU Designer II так же не предсказывает подобной просадки (пара десятков вольт для случаем 5 и 21 кОм, но не 50). Я более или менее новичок, поэтому прошу тапками не кидаться. 

[Реклама]

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

[минздрав]

7 минут назад, Juffin сказал:

откуда такая дикая просадка напряжения

От возможностей вторичной обмотки транса, а они определяются диаметром провода.

Напряжение кол-вом витков, а ток диаметром.

 

11 минуту назад, Juffin сказал:

при таких, в общем-то небольших токах?

Это для Вас они небольшие, а для обмотки большие.

[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

[Juffin]

Но у него штатный ток по паспорту 70ма. А он уже на 30 просаживает так, а 30 мА - это для анодного транса тьфу, ерунда должна быть, анодный ток самого обычного пентода 6П14П - 50 мА. 

[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

[минздрав]

5 минут назад, Juffin сказал:

Но у него штатный ток по паспорту 70ма.

При напряжении 2Х80. Вообще то ДШ надо приводить, а потом вопросы спрашивать.

[Vslz]

27 минут назад, Juffin сказал:

откуда такая дикая просадка напряжения при таких, в общем-то небольших токах?

каких "небольших"  ? Измерьте ток вторичной обмотки true rms амперметром, и увидите, что он "немножко" больше, чем вы ожидали. RMS вполне может достигать 80мА при постоянном 37мА с выхода. Малый угол проводимости диодов и коэффициент мощности выпрямителя с емкостным фильтром (0,4-0,6) упускаете из виду. Просадка на паразитных сопротивлениях - тоже добавляет, само собой.

То есть, вы уже грузите трансформатор по-полной.

[Juffin]

4 минуты назад, минздрав сказал:

Вообще то ДШ надо приводить, а потом вопросы спрашивать

 Ну ДШ первая ссылка в гугле при запросе ТАН5.) Приведу замеры на моем экземпляре транса. (Напряжение на первичной обмотке 212В.)

Выводы обмоток  Напряжение, В

7-8                                      83,9

9-10                                        84

15-16                                    25,4

7-16(8 и 9, 10 и 15 соедин.)  193,7

 

[Juffin]

9 минут назад, Vslz сказал:

Измерьте ток вторичной обмотки true rms амперметром, и увидите, что он "немножко" больше, чем вы ожидали. RMS вполне может достигать 80мА при постоянном 37мА с выхода. Малый угол проводимости диодов и коэффициент мощности выпрямителя с емкостным фильтром (0,4-0,6) упускаете из виду. Просадка на паразитных сопротивлениях - тоже добавляет, само собой

Открылась бездна звезд полна... Измерил ток протекающий на нагрузке - резисторе 21кОм обычным дешевым DT838 - 11мА, потом совсем не таким дешевым Mastech ms8239c  - 0,3 А. Но последний результат представляется странным потому что закон Ома же  ж и если на нагрузке в 21 кОм имеем 233В то откуда там 0,3А? А насчет угла проводимости диодов (у меня мост gbj 2510) и коэффициент мощности выпрямителя с емкостным фильтром я, к своему стыду, ничего не знаю. надо почитать где-нибудь

[Владимир 81]

проверьте на нагрузку сам трансформатор (по переменке), без выпрямителя и фильтров

[Juffin]

29 минут назад, Владимир 81 сказал:

проверьте на нагрузку сам трансформатор (по переменке), без выпрямителя и фильтров

Нагружал, просадка составляла для нагрузочных резисторов 5,1 и 21кОм составила соответсвенно 20 и 6 В. 

Изменено 3 января, 2019 пользователем Juffin

[my504]

1 час назад, Juffin сказал:

Открылась бездна звезд полна...Но последний результат представляется странным потому что закон Ома же  ж и если на нагрузке в 21 кОм имеем 233В то откуда там 0,3А? 

На холостом ходе напряжение на выходе выпрямителя с фильтром равно амплитудному до фильтра (пренебрегаем падением на диодах и полагаем режим установившимся (емкости заряжены).

Вы начинаете грузить выход выпрямителя, в том числе и во время, когда входное МГНОВЕННОЕ напряжение много меньше выходного. Откуда дровишки, уважаемый? А они из конденсатора, который, справно питая нагрузку, требует дозаряда от источника в то время, когда напряжение с моста это позволяет. И тут сопротивление нагрузки к закону Ома цепи ЗАРЯДА КОНДЕНСАТОРА не имеет никакого отношения практически совсем... Только ESR самого электролита, омическое сопротивление трансформатора (включая первичную обмотку пересчитанную во вторичную ну и дифсопротивление моста чуть-чуть... Поэтому ставить большие емкости нужно осмотрительно.... 

[avv_rem]

Это неправильный подход. Собран неверный фильтр. Он и не емкостной и не Г-образный. Нужно или выбросить конденсатор сразу после диодного моста, либо замкнуть дроссель между конденсаторами.

В первом случае выходное напряжение на холостом ходу будет
193 * 1,4142 – 1,5 = 271,44в.
При номинальной нагрузке выходное напряжение снизится примерно до 217в. Снижение напряжения будет плавным. Т.е. нагрузочная характеристика «мягкая». Это нормально.

Во втором случае выходное напряжение на холостом ходу также будет
193 * 1,4142 – 1,5 = 271,44в.
Однако при подключении нагрузки дольно быстро приблизится к величине
(193 * 1,4142 – 1,5) * 2 / 3,1416 = 172,81в.
Далее, около этого значения (173в) при изменении нагрузки выходное напряжение будет изменяться довольно мало. Т.е. нагрузочная характеристика будет заметно более «жесткой».

Описанный фильтр – смесь бульдога с носорогом, вот и ведет он себя так странно.
Если предоставишь данные о сопротивлении первичной и вторичной обмоток трансформатора, то я запросто рассчитаю нагрузочную характеристику емкостного фильтра. Как раз недавно программу тестировал. Расчет этих характеристик сложный. Аналитического решения нет. Приходится итерационными методами решать уравнения вида tg(x) – x = 0,01…0,5. Поэтому о подробностях лучше помолчу, чтобы не пугать, т.к. все равно ты

2 часа назад, Juffin сказал:

более или менее новичок, поэтому прошу тапками не кидаться. 

 

Изменено 3 января, 2019 пользователем avv_rem

[Juffin]

4 минуты назад, avv_rem сказал:

Описанный фильтр – смесь бульдога с носорогом, вот и ведет он себя так странно.

Ну почему же П-образный фильтр - уважаемая конструкция. В книгах описан и дофига где встречается на практике. Сопротивление вторичной обмотки 122 Ома, первичной 2,2 Ома. Но я сомневаюсь что Вам удастся напугать меня расчетами.)) Я по профессии физик, это в электронике я новичок. 

[avv_rem]

Не нужно путать радиотехнику и преобразовательную технику.
Если смелый, то для начала попробуй этого автора.

Артамонов Б.И. Источники электропитания радиоустройств 1982г(преобразователи).djvu

[Juffin]

25 минут назад, my504 сказал:

И тут сопротивление нагрузки к закону Ома цепи ЗАРЯДА КОНДЕНСАТОРА не имеет никакого отношения практически совсем... Только ESR самого электролита, омическое сопротивление трансформатора (включая первичную обмотку пересчитанную во вторичную ну и дифсопротивление моста чуть-чуть..

Хмм... а почему ток заряда конденсатора должен течь через нагрузку? и даже если это так, то есть возможность как-то это учесть, посчитать? 

5 минут назад, avv_rem сказал:

ртамонов Б.И. Источники электропитания радиоустройств 1982г(преобразователи).djvu

Похоже хорошая книжка, спасибо. Вот и в ней на стр. 62 рис 2.5 а изображен П-фильтр ровно такой как у меня

[Vslz]

@Juffin , я думал, что Вам будет понятно. Вы в стартовом посте что написали? 

3 часа назад, Juffin сказал:

При нагрузке в 5,1 кОм напряжение составляет 188 В (ток 37 мА)...

...откуда такая дикая просадка напряжения при таких, в общем-то небольших токах?

Вешайте снова Ваши 5,1 кОм на выход, а в разрыв вторичной обмотки до выпрямителя, включайте true rms амперметр. Ваши ms8239c и DT838 не помогут тут, они не способны правильно измерить среднеквадратичное значение сильно-несинусоидального тока потребления выпрямителя.

30 минут назад, avv_rem сказал:

либо замкнуть дроссель между конденсаторами

при наличии конденсатора на входе, фильтр имеет почти чисто емкостную реакцию. Через дроссель в CLC-фильтре течет постоянный (неразрывный) ток при любой нагрузке - малой или большой, поэтому, наличие дросселя почти не влияет на просадку (в отличие от LC-фильтра). Только активное сопротивление дросселя влияет, но совсем чуть-чуть. То есть, нагрузочная характеристика CLC фильтра будет такой же, как и с С-фильтром, но пульсации по выходу будут заметно ниже. Схема имеет право на существование и применяется.

Просадка возникает из-за недостаточной мощности трансформатора. Для емкостного фильтра, мощность трансформатора должна быть в 1,5 раза больше мощности нагрузки. Более точные значения можно найти в справочной литературе.

Изменено 3 января, 2019 пользователем Vslz

[Гость не авторизован]

25 минут назад, avv_rem сказал:

Нужно или выбросить конденсатор сразу после диодного моста, либо замкнуть дроссель между конденсаторами.

А не беспочвенны ли Ваши, батенька, дальнейшие рассуждения?

28 минут назад, avv_rem сказал:

Если предоставишь данные о сопротивлении первичной и вторичной обмоток трансформатора, то я запросто рассчитаю нагрузочную характеристику емкостного фильтра.

В смысле: можно и в рекуррентные вычисления залезть, и частную правую часть увидеть, а решить вопрос о фильтре резонансном или с насыщающимся дросселем так и не удастся! Попроще: есть CLC-фильтр, вот от него и пляшем!

ПС. "решать уравнения вида tg(x) – x = 0,01…0,5" можно и в уме, если со школы научили, что "значение tg и sin малых углов равны самому углу".

[Juffin]

3 минуты назад, Vslz сказал:

сему виной недостаточная мощность трансформатора.

Это похоже на правду. Но куда "девается" лишняя мощность? Есть резистор известного сопротивления, напряжение на нем легко померить. Ток отсюда легко посчитать (Он должен иметь пульсации меньше вольта после П-фильтра ) и оказывается много ниже номинала, значит если трансформатор перегружается по току, то это означает, что часть тока "теряется по дороге"? 

[Vslz]

Вы сможете "легко померить" только постоянный ток или синус на резистивной нагрузке типа электроплитки. В выпрямителе ток потребления не является синусом (нелинейно искажен), поэтому большинство приборов (рассчитанных на средневыпрямленные значения) дадут неверные показания.

Лишняя мощность не девается, а требуется. Посмотрите осциллографом форму тока потребления выпрямителя - большую часть времени полупериода он не проводит. Ток возникает только в течении неск. миллисекунд и имеет большую амплитуду, намного большую среднего тока нагрузки. Большая амплитуда приводит к бОльшим потерям на внутреннем сопротивлении трансформатора. Это как если бы заставили выполнять недельную норму выработки ... за один день ))

Изменено 3 января, 2019 пользователем Vslz

[avv_rem]

1 час назад, Juffin сказал:

Сопротивление вторичной обмотки 122 Ома, первичной 2,2 Ома.

Не похоже на правду. Может быть у первичной обмотки, все-таки, хотя бы 22ома? Тестер исправен?

Изменено 3 января, 2019 пользователем avv_rem

[avv_rem]

Странный трансформатор. Если все верно, то для чисто конденсаторного фильтра с приведенным сопротивлением 125ом и действующего значения тока вторичной обмотки не более 70мА получаем следующую нагрузочную характеристику с предельным средним значением тока 50мА.

Изменено 3 января, 2019 пользователем avv_rem

[Juffin]

23 минуты назад, avv_rem сказал:

Может быть у первичной обмотки, все-таки, хотя бы 22ома?

Да Вы правы конечно, это я промахнулся по кнопке 12,2 Ома

34 минуты назад, Vslz сказал:

Большая амплитуда приводит к бОльшим потерям на внутреннем сопротивлении

Т.е. Вы рекомендуете поменять трансформатор. Ну а как снова не сесть в лужу? я достал из закромов трансформатор который по номинальной мощности вроде бы подходит, а оказывается сильно просаживает уже при 5кОм нагрузки (а мне нужно 4)

[Alkarn]

Мне кажется, все проще, и дифуравнений никаких не надо. Потери в трансформаторе определяются не только оммическим сопротивлением обмоток, есть потери в железе, есть индуктивность рассеяния, на которой получается падение напряжения. Потери в железе примерно того же порядка, что и на сопротивлении проводов. Завел эту схему в Микрокап, сопротивления обмоток увеличил вдвое - из соображений равенства потерь в железе потерям в меди, и получил именно то напряжение на нагрузке, что и ТС.

[Juffin]

12 минуты назад, Alkarn сказал:

Завел эту схему в Микрокап

не сохранился у Вас файл микрокапа с этим расчетом, а то прога эта у меня есть да пока руки не дошли как в ней работать?

Изменено 3 января, 2019 пользователем Juffin

[avv_rem]

2 часа назад, Juffin сказал:

Да Вы правы конечно, это я промахнулся по кнопке 12,2 Ома

Все равно слишком оптимистичное значение. Усредненный расчет выводит на приведенное сопротивление около 300ом. Тем не менее, по уточненным данным получается следующий график. За границу номинального режима принято действующее значение тока вторичной обмотки равное 70мА.

Именно неправильный выбор фильтра является источником проблем. Чтобы снять с трансформатора паспортную мощность, нужно выбросить конденсатор, который стоит сразу после диодного моста. Выходное напряжение при этом, разумеется, снизится. Но у ТАН-5 много обмоток, и потерю напряжения легко компенсировать включением дополнительных обмоток.

Каким должен быть номинальный ток на нагрузке 4кОм?
В каких пределах изменяется ток нагрузки? Мне особенно интересен минимум нагрузки.
Какой тип нагрузки? (активная, активно-индуктивная, противо-э.д.с., какая-то иная).

Даже Micro-Cap не поможет, пока Вы не предоставите сопротивления ВСЕХ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА. Это выводы 7-8, 9-10, 11-12, 13-14, 15-16, 17-18, а так же 1-5. Если у трансформатора имеются выводы 2, 3, 4, 6, то нужно установить перемычку между выводами 2 и 4 и замерить сопротивление между выводами 1 и 5.

Очень хорошо будет, если Вы измерите и напряжения на каждой из вторичной обмоток на холостом ходу и укажете сетевое напряжение. В справочниках данные трансформаторов указаны весьма приблизительно.

Только после этой серии замеров сопротивлений можно будет использовать Micro-Cap.

[Juffin]

50 минут назад, avv_rem сказал:

Усредненный расчет выводит на приведенное сопротивление около 300ом

Есть какая-то книга или статья на которую Вы ориентировались при написании своей программы? Я бы тоже написал для себя) 

51 минуту назад, avv_rem сказал:

Чтобы снять с трансформатора паспортную мощность, нужно выбросить конденсатор, который стоит сразу после диодного моста

Чем Вам так не потрафили П-фильтры. По идее П-фильтр математически рассматривается как последовательные С-фильтр и Г-фильтр, при этом их коэффициенты сглаживания перемножаются, что конечно улучшает характеристики фильтра