Просадка напряжения в блоке питания

[avv_rem]

Книга-то есть, но в библиотеке. В электронном виде я ее так и не смог найти. Формулы из нее есть в радиоежегоднике 1989, стр. 159. Там же есть и программа. Но код программы частично перепутан со статьей по расчету шумов.

В любом случае, Вам придется рассекретить данные трансформатора и схему нагрузки. Иначе ничего не получится.

Радиоежегодник-1989.djvu

[Реклама]

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

[Juffin]

1 час назад, avv_rem сказал:

Даже Micro-Cap не поможет, пока Вы не предоставите сопротивления ВСЕХ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА

7-8    52,4

 9-10  55,1

15-16 14,3

11-12  30,5

13-14    31,9

1-5      13,1

Остальные обмотки накальные. 

Я использую соединенные обмотки 7-16. Почему нам надо знать каждую обмотку. Разве при из соединении нельзя считать их за одну, при условии что токи не превосходят наименьших значений номинальных токов. 

[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

[blak566]

10 минут назад, Juffin сказал:

Чем Вам так не потрафили П-фильтры

Он имеет ввиду использовать дроссель как пассивный корректор мощности

Мощность тр-ра указывается в ВА(вольт-амперах),а не в Вт

А что бы ВА=Вт нужен 100% коэфициент мощности, ну или в случае сетевого тр-ра синусоидальный ток нагрузки

В случае диод моста +конденсатор, КМ примерно обратно пропорционален просадке напряжения

[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

[Juffin]

1 час назад, avv_rem сказал:

Каким должен быть номинальный ток на нагрузке 4кОм?

64 мА при 250В. Я, видите ли, неспешно строю гитарный ламповый усилитель)

5 минут назад, avv_rem сказал:

Но код программы частично перепутан со статьей по расчету шумов.

Ой да это Фортран, когда-то немножко имел с ним дело) В любом случае буду писать на Matlab. Но статья про расчет очень толковая. Спасибо!

5 минут назад, blak566 сказал:

А что бы ВА=Вт нужен 100% коэфициент мощности, ну или в случае сетевого тр-ра синусоидальный ток нагрузки

Вот этого не знал, честно говоря) Я так понимаю расчет или определение экспериментальное коэффициента мощности тот еще геморрой?

7 минут назад, Juffin сказал:

Ой да это Фортран

а нет это Бэйсик, ошибся

[Alkarn]

Сглаживающие фильтры Г-типа применяются в выпрямителях на большие токи, они позволяют значительно снизить импульсы тока через диоды. При нагрузке на емкость импульсы тока во много раз превышают средневыпрямленный ток, что приводит к большим потерям на диодах и обмотках. Но у них есть и недостатки - большие перепады напряжения на хх и на полной нагрузке, выбросы в момент включения-выключения. Поэтому ставить Г-образную схему при токе нагрузки 40 мА и запасе мощности трансформатора в 5 раз нет смысла. По моделированию на микрокапе , при переключении хх/номинальный ток напряжение с Г-образным фильтре меняется 260/180 В, а с П-образным - 260/200 В.

 

Выпр 180 В.cir

[Juffin]

3 минуты назад, Alkarn сказал:

По моделированию на микрокапе

Благодарю!

[avv_rem]

3 часа назад, Alkarn сказал:

По моделированию на микрокапе , при переключении хх/номинальный ток напряжение с Г-образным фильтре меняется 260/180 В, а с П-образным - 260/200 В.

С выбранными номиналами фильтра толку от дросселя практически нет. Вот если бы индуктивность увеличить хотя бы до 20Гн, то пойдет уж музыка совсем не та. Выходное напряжение начнет заметно возрастать только при токе менее 14мА, когда дроссель перейдет в режим прерывистого тока. Но рост этого напряжения легко ограничить на уровне 300в двумя стабилитронами КС650А. Потеря мощности на каждом стабилитроне не превысит 2,1Вт, да и работать он будет только несколько десятков секунд при включении, пока греются катоды ламп. Зато потом просадка не достигнет и 10в.

3 часа назад, Alkarn сказал:

Поэтому ставить Г-образную схему при токе нагрузки 40 мА и запасе мощности трансформатора в 5 раз нет смысла.

Как раз наоборот. Без дросселя мощности трансформатора будет недостаточно, он будет загружен примерно на 130% по току. При наличии дросселя ТАН-5 будет загружен всего на 90% по току. Кроме того, будет очень незначительный бросок тока при включении. Можно использовать диоды хоть Д211. Емкость конденсатора можно снизить до 100мкФ.

При использовании Г-образного LC фильтра на вторичных обмотках трансформатора нужно набрать напряжение 250 / 0,9 = 278в. (2 * 1,41421 / 3,1416 = 0,90032). С учетом потерь это, скорее всего, будет 80 + 80 + 56 + 56 + 24 = 296в. Вся переменная составляющая напряжения останется на дросселе. Но, как ни странно,  греться он почти не будет.

[Juffin]

10 часов назад, avv_rem сказал:

когда дроссель перейдет в режим прерывистого тока

Критерий индуктивной нагрузки, т.е. непрерывности тока через дроссель выглядит так L> 0.95Uэф/I0(мА), где Uэф - действующее значение напряжения через вторичку, I0 минимальный ток. Соответственно для малых токов и непрерывности действительно нужны относительно большие дроссели, но не настолько скажем I0=50мА Uэф = 200В L>4Гн

[Vslz]

У меня вот что получилось. Взял вышеозвученные параметры паразитных сопротивлений трансформатора, дросселя. ESR электролитов большого значения не имеет, взял реалистичные 0,2-0,3 Ом. Соотношение витков обмоток принял такое, чтобы получить ~197В rms на вторичке. Диоды моста пришлось зашунтировать снабберами - иначе вторичка звенит.

П-фильтр. Сопротивление нагрузки скачком уменьшается с 47К до 4К, затем восстанавливается в 47К:

Скрытый текст

Напряжение не садится ниже 200В. Ток дросселя - непрерывный.

П-фильтр. Нижний красный трек - ток вторички трансформатора. Верхний голубой трек - ток нагрузки. Верхний зеленый - напряжение на нагрузке. 47к-4к-47к

Скрытый текст

Действующее значение тока вторички при =50мА на выходе - 77,6мА rms:

Скрытый текст

А теперь Г-фильтр с 1,8Гн - дроссель при таких токах в разрывном режиме.

Скрытый текст

Г-фильтр с 10Гн - под нагрузкой 4к дроссель переходит в непрерывный режим. С 47к в нагрузке - снова прерывистый режим. Среднее выходное напряжение сильно упало, дроссель требуется в несколько раз больше. Без снабберов обмотка трансформатора сильно звенит.

Скрытый текст

 

Изменено 4 января, 2019 пользователем Vslz

[Juffin]

38 минут назад, Vslz сказал:

У меня вот что получилось

Это Вы в какой программе считали? 

 

38 минут назад, Vslz сказал:

Ток дросселя - непрерывный.

Похоже что в П-фильтре вообще ток через дроссель при разумном значении первого кондера вообще не уходит к нулю. Собственно это логично Г-фильтр стоящий после первого кондера питается не через открывающиеся диоды а от кондера.

38 минут назад, Vslz сказал:

А теперь Г-фильтр с 1,8Гн - дроссель при таких токах в разрывном режиме

Совершенно не удивлен. Выше я писал для Г-фильтра: Критерий индуктивной нагрузки, т.е. непрерывности тока через дроссель выглядит так L> 0.95Uэф/I0(мА), где Uэф - действующее значение напряжения через вторичку, I0 минимальный ток. при  Uэф = 200В I0=40 Ма требуемая индуктивность не менее - 5Гн. Я посчитал в PSU-2 для 1,8 Гн и для 6  Гн и таки неравенство прекрасно выполняется. Поэтому Г-фильтр требует ломовых дросселей для не очень больших токов.

Изменено 4 января, 2019 пользователем Juffin

[Juffin]

55 минут назад, Vslz сказал:

А теперь Г-фильтр с 1,8Гн - дроссель при таких токах в разрывном режиме.

тут вот что для правильного Г-фильтра должно выполняться условие отстутствия резонанса и апериодичности (вообще это два условия, но второе более сильное) (L/C)^0.5/R <1/2 где R это сопротивление - общее  активное  сопротивление  с  учетом  сопротивления  дросселя, 
трансформатора  и  выпрямительных  элементов. Это условие гарантирует отсутствие резонансных явлений. Если L=10 R=400 С=220 мкф, то мы едва попадаем на границу выполнения этого неравенства

[Vslz]

21 час назад, Juffin сказал:

Это Вы в какой программе считали? 

LTspiceXVII.

21 час назад, Juffin сказал:

выполняться условие отстутствия резонанса и апериодичности

звон - не тот резонанс, о котором Вы говорите. У любого трансформатора есть некоторая Ls - индуктивность рассеяния. Точное значение для вашего трансформатора мне не известною. Ls звенит совместно с емкостями диодов. Снаббер на первичке (П-фильтр) или на каждом диоде моста (Г-фильтр) давят звон.

21 час назад, Juffin сказал:

Похоже что в П-фильтре вообще ток через дроссель при разумном значении первого кондера вообще не уходит к нулю

Да, не уходит, при наличии минимальной нагрузки. Это потому, что на дроссель подается уже сглаженное постоянное напряжение.

Обратите внимание, на то, о чем я говорил до этого - при 4к нагрузки ток вторичной уже достигает ~80мА при амплитуде 150мА.

Изменено 5 января, 2019 пользователем Vslz

[Juffin]

2 часа назад, Vslz сказал:

LTspiceXVII.

да я уже увидел, скачал и потихоньку осваиваю. Я измерил LCR метром вторичную обмотку (я добавил к предыдущей обмотке 7-16 еще одну 11-12): L2 =7,679 Гн Первичку он мерить отказался так что я подобрал индуктивность L1 из условия связывающего отношение индуктивностей и отоношение напряжений (на выходе вторички - 255В) L1 = 5,3 Гн. Если положить коэффициент связи K=0.95  (я знаю это не совсем честная подгонометрия), то достигается приличное согласие с экспериментом. А именно (экспериментальные данные) перед мостом 255 В переменного тока, на выходе фильтра 350 В без нагрузки, 300 В с нагрузкой в виде 21кОм резистора, 215 В – 5,1 КОм 

Изменено 5 января, 2019 пользователем Juffin

[Juffin]

Данные расчета:

При 5.1 кОм нагрузки: напряжение на нагрузке – 205 В, ток – 40мА, При 21 кОм нагрузки: на нагрузке  315В, ток нагрузки 15мА. Без нагрузки (моделировали резистором 100MOм):  U нагрузки = 340 В, ток вторички 10мА.

Как можно видеть подключение еще одной обмотки не помогло. Дикая просадка стала еще более дикой. 

Изменено 5 января, 2019 пользователем Juffin

[Juffin]

Так, для 5.1 кОм я напутал. на нагрузке 280В, а вот амплитуда через вторичку 0.2 А. 

[Vslz]

Не хватает только измерения реальной Ls, а индуктивности не сильно интересны. Интересны сопротивления обмоток и числа витков.

16 часов назад, Juffin сказал:

а вот амплитуда через вторичку 0.2 А. 

амплитуду особо не смотрите, измеряйте среденквадартическое. CTRL+клик на наименовании функции. Перед этим выделите нужный временной диапазон, где график устаканился .

[Vslz]

Раз взялись за программу, то держите и модельку. Поставите в неё ваш мостик, без разницы, какой.

Draft1.asc

Изменено 6 января, 2019 пользователем Vslz

[avv_rem]

Короче говоря, ничего путного из дросселя не получится. Слишком уж большая нужна индуктивность. Размер дросселя будет сравним с размером трансформатора. В первоначальной схеме сопротивление вторичных обмоток трансформатора было 121,8ом. С учетом дросселя – 164,8ом.

Поэтому лучше всего дроссель вообще выбросить, а обмотки трансформатора по возможности соединить параллельно. Однако понадобятся дополнительные и более мощные диоды

На первый взгляд напрашивается следующее включение. Дополнительные диоды предотвращают появление уравнительных токов. Сопротивление вторичных обмоток снизится теперь до 71,072ом, т.е. в 1,71 раза. На такую же величину снизится и просадка.

Изменено 7 января, 2019 пользователем avv_rem

[Juffin]

В 06.01.2019 в 18:20, Vslz сказал:

о держите и модельк

Шикарно. Благодарю! С переключающейся нагрузкой Вы ловко придумали

10 часов назад, avv_rem сказал:

а обмотки трансформатора по возможности соединить параллельно

Да я тоже пришел к выводу что для улучшения нагрузочных свойств трансформатора нужно соединить параллельно обмотки 80 и 56 Ом

[Vslz]

Обмотки надо использовать по-максимуму, не оставляя холостых, тогда трансформатор будет лучше справляться со своей задачей.

[avv_rem]

@Juffin , а как Вы отнесетесь к моему предложению заменить дроссель на транзисторный стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки и короткого замыкания? Но, увы. Сразу отмечу, что никакого теплого кенотронно-дроссельного питания усилителя с ним не получится.

На рисунке зеленый график – это нагрузочная характеристика.
1. При снижении сопротивления нагрузки от бесконечности до 3906ом схема стабилизирует выходное напряжение на уровне 250в.
2. При дальнейшем снижении сопротивления нагрузки ток возрастает до 73мА и дальнейший его рост прекращается. Схема переходит в режим стабилизации тока. Стабилизация тока происходит за счет снижения напряжения на выходе. Ток поддерживается на уровне 73мА до тех пор, пока выходное напряжение не снизится примерно до 155в. Сопротивление нагрузки при этом достигает 2123ом.
3. Сопротивление нагрузки менее 2123ом схема воспринимает как короткое замыкание на выходе. Дальнейшее снижение сопротивления нагрузки приводит не только к снижению выходного напряжения, но и к снижению выходного тока. Иными словами, стабилизатор практически выключается. Ток короткого замыкания падает менее чем до 20мА.

На рисунке красный график – мощность на транзисторе VT6. Для большей наглядности мощность увеличена в 10 раз. При входном напряжении 350в рассеиваемая мощность достигает максимального значения около 13Вт. Это сопротивление нагрузки 2091ом, как раз за границей распознавания короткого замыкания. Транзистор VT6 должен быть установлен на ребристый радиатор размером с кулак. Но даже такой радиатор будет заметно легче дросселя.

На рисунке синий график – напряжение на конденсаторе фильтра. При расчете характеристик емкость фильтрующего конденсатора была принята бесконечно большой. В действительности из-за пульсаций и просадок напряжения выпрямителя потери на транзисторе VT6 будут меньше расчетных примерно на 20%.

Транзисторы MJE1300X можно найти в компактных люминесцентных лампах соответствующей мощности. Это, пожалуй, самые распространенные транзисторы на сегодняшний день. Там же, в лампах, можно найти и оксидные конденсаторы. Проблемы могут возникнуть с приобретением транзистора VT2 типа BF472.

Проверьте мои расчеты в симуляторе, раз уж все равно пользуетесь. Мало ли. Вдруг ошибся где-то.

 

BP_Juffin Нагрузочная характеристика и мощность Оригинал.zip

Изменено 7 января, 2019 пользователем avv_rem