Jump to content
Karlson904

Аналоговый источник питания с индикацией предустановок

Recommended Posts

После многолетнего вынужденного отлучения от любимого хобби начал реорганизовывать свой радиолюбительский уголок. Естественно, возникла необходимость в лабораторном источнике питания с достаточным диапазоном регулировки напряжения и тока, с возможностью непосредственной синхронной и асинхронной коммутации нагрузки, а также индикацией предустановок. Перебрал несколько известных схем, пару даже спаял на макетке,  но в любом случае были необходимы доработки, чтобы устройство удовлетворяло предъявляемым мною требованиям. Тут вспомнил об одной конструкции на MOSFET-ах, опубликованной в конце 90-ых в журнале Elektor. Тогда она меня впечатлила своей простотой и изяществом в способе  реализации контроля напряжения. Она самая:

2140253080_MosfetPSScheme.thumb.gif.ccaf68fff464d21ad4c5922dbb521849.gif

Погонял её в симуляторе (в основном в LTspice): схемка оказалась  не капризная, что подтвердилось и в железе. Кое-что изменил,  добавил  уже с  целью  на основе доработанной конструкции сделать полноценный источник питания. Получилась вот такая вещь: PowerSupply1_4.thumb.jpg.9e01862c3d2b7bfcaecbe01e0c33db38.jpg Это хоть и промежуточная, но вполне работоспособная версия, собранная уже на печатной плате. Я её использую для дальнейших усовершенствований. 

 Если эта конструкция вызовет интерес у радиолюбительского сообщества, то я буду рад вашим рац-предложениям, а также с охотой отвечу на вопросы (в пределах моей компетенции, канешна) и расскажу о дальнейших планах по её доработке.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вероятно время публикации было выбрано не совсем удачно. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Изготовление 2-х слойных плат от 2$, а 4-х слойных от 5$!

Быстрое изготовление прототипа платы всего за 24 часа! Прямая доставка с нашей фабрики!

Смотрите видео о фабрике JLCPCB: https://youtu.be/_XCznQFV-Mw

Посетите первую электронную выставку JLCPCB https://jlcpcb.com/E-exhibition чтобы получить купоны и выиграть iPhone 12, 3D-принтер и так далее...

Высокая надежность SiC! Как они этого добились?

За несколько лет кропотливых исследований и совершенствования технологии компания Infineon смогла довести показатели надежности и стабильности параметров высоковольтных и быстродействующих карбид-кремниевых транзисторов линейки CoolSiC практически до уровня их кремниевых собратьев.

Подробнее

Топология интересная . Смущает применение недешевых ОУ в кол-ве 5шт  . Самодельщики больше на дешевые ориентируются .

кмк спросом мог бы пользоваться упрощенный вариант по прототипу с готовой печатной платой .  

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вебинар «Практическое использование TrustZone в STM32L5»(10.12.2020)

Приглашаем на вебинар, посвященный экосистеме безопасности и возможностях, которые появились у разработчиков благодаря новой технологии TrustZone в микроконтроллерах STM32L5. Программа рассчитана на технических специалистов и тех, кто уже знаком с основами защиты ПО в STM32.

Подробнее

Снижена цена на AC/DC и DC/DC преобразователи Mornsun в Компэл!

Компэл и компания Mornsun снизили цены на преобразователи AC/DC-преобразователи семейств LS и LDE. По привлекательной цене также предлагаются DC/DC-преобразователи изолированных семейств поколений R2 и R3 различного конструктивного исполнения.

Подробнее

Что касается LT, то таки да,  не самая дешёвая. Я перепробовал более доступные по цене, и результат был заметно хуже и по точности поддержания заданных напряжений и токов, и по скорости реакции на быстро меняющуюся нагрузку. А с другой стороны, делаешь инструмент, который планируешь использовать долго. А на инструменте экономить нельзя.

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 минут назад, Николай Шумейко сказал:

Кто знает для чего служат в этой схеме как повторители два оу(op4,op5)?

Чтобы при регулировании не менялось усиление ОР2, ОР3

Нужны ли измерители пресетов?


Дмитрий Боков

Share this post


Link to post
Share on other sites

Там два ОУ, сдвоенных. А повторители жизненно необходимы - входное сопротивление высокое, а выходное низкое. Вещь важная после переменников с фильтрами.

Точность поддержания заданных напряжения и тока по этой схеме весьма высока. Какая шкала на лицевой панели может обеспечить предустановку +- 0.2% и выше? А четырехзначный вольтметр может.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Эти ОУ высокоточные и с малым дрейфом, что весьма важно. Сюда прекрасно подойдут OPA2277, их легко найти и они дешевле. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

@Karlson904 OP1 - обязательно инструментальный ?  Тут , вроде , только быстродействие нужно и правильная разводка .

Как будет решаться индикация выходного напряжения ,  еще +500р на инструментальный  :)  ?

Хотя отдельный измеритель можно использовать для четырехпроводки .

Share this post


Link to post
Share on other sites

И вправду передо мной в начале проектирования была дилемма, как  реализовать каскад контроля тока. В запасе имелось достаточно AD, INA и LT, поэтому экономический вопрос не стоял (кстати, 500 рублей - это много? ). Пожертвовав в некоторой степени быстродействием, выиграл в точности и в отсутствии необходимости подбора четырёх опять же высокоточных резисторов вместо одного, задающего усиление. Инструментальный усилитель преобразует ток в равное по абсолютному значению напряжение, которое в свою очередь сравнивается с заданным с помощью ОУ и т.д., и т.п.,  и в то же время поступает на обычный вольтметр.

 Что касается индикации выходного напряжения, то здесь придётся запитывать вольтметр от отдельного источника. Ничего не поделаешь, общего нуля нет. Это один из недостатков источников питания с "плавающей" землёй. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, Karlson904 сказал:

кстати, 500 рублей - это много?

в такой связке   5х500+500   может быть препятствием  к тому, что

15 часов назад, Karlson904 сказал:

вызовет интерес у радиолюбительского сообщества

У отдельных граждан отношение к деньгам может быть  разным,  но массовость  получается там где - и дешево и сердито .

2 часа назад, Karlson904 сказал:

поэтому экономический вопрос не стоял

А если его совместить с творческим - принять меры ускоряющее быстродействие средних ОУ .

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

2 hours ago, colorad said:

в такой связке   5х500+500   может быть препятствием  к тому, что

Много пятисоток - там ОУ сдвоенные.  К тому же эта схема вполне работоспособна и с более доступными операционниками при некотором (непринципиальном) снижении параметров устройства. Даже на стареньких TL082 вполне приемлемо. 

 И

2 hours ago, colorad said:

принять меры ускоряющее быстродействие средних ОУ

Тоже необязательно. Работает и с низкочастотными ОУ,  но с неизбежным ухудшением реакции на динамическую нагрузку. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

На мой взгляд, подборка деталей чрезмерно претенциозна. Всякая фирмА типа Agilent ставит TL082 и все счастливы. В PSL-3604 тоже стоят TL082. Но TL082 это уж совсем бюджетный вариант.  Прекрасный кандидат - MC33078, в чипе стоит 25 руб, полоса и скорость нарастания больше, чем у примененного LT1498, по температурному дрейфу только уступает. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
15.03.2020 в 12:22, Karlson904 сказал:

А четырехзначный вольтметр может.

Остается лишь сделать такой вольтметр. Ну и неплохо было бы осциллограммами различных режимов работы покидаться.

Share this post


Link to post
Share on other sites

В схеме регулирующий транзистор включён с ОИ. Это самый плохой вариант для динамических показателей. Выбросы при восстановлении после КЗ и режима СС будут сильно больше, чем в схеме с общим стоком. И в схеме не видно ничего для их уменьшения.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Исходная статья из Электора. ИМХО, в исходном виде, хороший бюджетный вариант без особых претензий.

e983016.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites

Выложу осциллограммы, их есть у меня :yes:. Вот только со временем напряг - рабочая неделя.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я тоже пришел к подобной топологии после ряда экспериментов с различными схемами. Операционники OP07. Выходной ток и напряжение измеряются диф усилителями. Для ускорения переключения используются шунтирующие цепочки на транзисторах (не дает отключенному операционнику уйти в насыщение). Собрал уже экземпляров 8 на 30В и ток от 1А до 5А. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Некоторые осциллограммы. Нагрузка активная (резистивная), коммутируется ключом на MOSFET, который в свою очередь управляется простейшим генератором на CD40106 с автономным питанием от батарейки. Фронты и спады импульсов достаточно крутые. Щуп осциллографа на выходных клеммах. 

SDS00024.png.0caa96e694615a6bd598fc0e2b99989d.png

Выходное напряжение 20V, ток  от 0 до 1A. Фронт.

 

SDS00032.png.10a4d65369fbfbd53893e4d5cf5e7189.png

 Выходное напряжение 20V, ток  от 1 до 0A. Спад.

 

SDS00021.png.beacf2f2f226f40f6acda0ffb40e98e1.png

Выходное напряжение 20V, ток  от 0 до 4A.  Фронт.

 

SDS00022.png.8e4d9e1e3747bf8914dd5eb4978fb1f9.png

Выходное напряжение 20V, ток  от 4 до 0A. Спад.

 

SDS00030.png.8a899f072477432dd6d3590ec8bc72eb.png

Выходное напряжение 5V, ток  от 0 до 3A. Фронт.

 

SDS00031.png.6b773d52424dd111300f67f88165f029.png

Выходное напряжение 5V, ток  от 3 до 0A. Спад.

 

Теперь работа токового стабилизатора:

SDS00029.png.af1ace613988f3befdc58c545fedd85b.png

Выходное напряжение 20V, ток  стабилизации  300 mA,  нарузка 2 Ohm. Срабатывание по фронту.

 

SDS00028.png.afae4c3bc90c333ce1db1fb61c8d5f49.png

Восстановление по спаду.

P.S. Помехи на некоторых осциллограммах - вещь непреодолимая в современном городе. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
20 часов назад, boris_ka сказал:

В схеме регулирующий транзистор включён с ОИ

@boris_ka в ваших (да и в моих тоже) вариациях на тему Шелестова силовой мосфет включён ровно так же, хотя нагрузка, казалось бы, подключена к истоку.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Именно так и включен, я много провозился с этой конфигурацией, сделал сотни измерений переходной характеристики и хорошо знаком с проблемами этой схемы с общим истоком. Снимаю ПХ закорачивая выход ЛБП, аналогичным упомянутому @Karlson904 генератором и полевиком, ток ограничен регулятором СС. У меня длительность выброса (переходного процесса) при отключении нагрузки в сотни раз короче, чем на картинках через сообщение выше. Перепробовал много схем генераторов и формирователей меандра и драйверов, все были далеки от идеальной прямоугольности при работе на полевик IRF3205. Самая идеальная прямоугольность получилась от Г3-106, у него перед выходным аттенюатором стоит электролит 200,0.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

×
×
  • Create New...