Лабораторный БП без выбросов

[He3haika]

2 часа назад, Dӧppelganger_857 сказал:

ОУ напряжения будет стремиться скомпенсировать, и уйдёт в плюс

Да, правда, ведь опора статична, не меняется.

Самое простое решение: напряжение, управляемое током, как в первом ПиДБП Олега. Когда-то я в нем копался, но что-то не понравилось, не помню что - давно было.

[Реклама]

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

[Dӧppelganger_857]

Немного промежуточных результатов. Модель со всеми файлами анализов прилагаю.

Все вспомогательные источники напряжений заменил батарейками. Изначально были кое-какие сомнения - цепь ОС разрывается, и интервал разрыва - 1,4в, которые надо преодолеть ОУ тока/напряжения при переходе из режима в режим. Для сравнения, в Б5-44 ОУ напряжения всегда потребляет ток управления, даже когда БП в режиме стабилизации тока. Из-за этого нет никакого сдвига между уровнями работы что в CC, что в CV. Меняется только ток через транзистор повторителя операционника CV.

Изначально, схема свистела. Немного поковырялся с коррекцией, результат порадовал, но на малом напряжении выброс есть, надо лучше коррекцию подбирать.

Спойлер

2В 1А:

10В 1А:

 

 

После чего, ещё сильнее захотелось собрать схему в железе. @Николай Шумейко, у вас вроде как этот БП собран, не могли бы вы снять следующие процессы, если есть возможность:

1) Восстановление после КЗ при установках максимальный ток, 5...10% от максимального выходного напряжения. Основное что интересует.

2) То же самое для промежуточных значений, типа 20% 50% 100% от предела БП.

3) Опционально и не обязательно - сигнал на шунте в момент восстановления (это реально сделать, если землю осцилла посадить на плюс выхода, один канал на минус выхода, второй на шунт).

В целом, начну разработку прототипа печатки, добавив туда места под коррекцию.

 

 

PSL - NeoN.zip

Четвертый раз пытаюсь отредактировать сообщение и убрать эти картинки, т.к. они уже есть под спойлером. Но почему-то при нажатии "сохранить" они возвращаются. Поэтому подпишу и оставлю как есть

2В 1А:

 

10В 1А:

Изменено 17 мая, 2023 пользователем Dӧppelganger_857

[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

[Dӧppelganger_857]

25 минут назад, He3haika сказал:

напряжение, управляемое током,

Уже давно обсуждалось и тут и на радиокоте. Последовательное регулирование тормозит (хотя схема ПиДБП в принципе с кучей недостатков в плане управления имхо). Однако, я получил интересные результаты в своём прототипе схемы шелестова, про который говорил несколько выше. При последовательном регулировании выход из КЗ выглядит так же, как при наличии цепи антинасыщения, но снял я всего одну осциллку и больше этот режим не проверял, т.к. не в нём основной интерес был.

[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

[Николай Шумейко]

1 час назад, Dӧppelganger_857 сказал:

Основное что интересует

Скрин с осцила есть в той же теме на 12стр., с тех пор после обновлений схемы - восстановление после КЗ все так же хорошо, без изменений.Выбросов нет при любых напр. Симуляция часто обманует, я с Ув. Владимиром65 много симулировали эту схему с многочисленными изменениями и в основном сим показывал хорошие результаты а в железе не однозначно, а то и вовсе плохо. Так что сим это такое...:/

Изменено 17 мая, 2023 пользователем Николай Шумейко

[Николай Шумейко]

3 часа назад, Dӧppelganger_857 сказал:

добавив туда места под коррекцию.

 

Думаю вы не против критики вашей симуляции

1. В чем фишка NeoN - в нем нет коррекции, отчего во всех схемах беды(выбросы и тормоза), и вы сюда впихнули(С5,С6)) Может кто еще не видел влияния коррекции:

2. Уверенны что Q2 запитали верно?...отсюда и возбуд

Изменено 18 мая, 2023 пользователем Николай Шумейко

[ДядяВован]

6 часов назад, He3haika сказал:

Самое простое решение: напряжение, управляемое током

ИМХО тут тоже всё не просто. DA1.2 в режиме CV находится в насыщении. Возможно, восстановление после КЗ будет хорошим, но переход CV=>CC может оказаться и затянутым. Выход ОУ из насыщения это основной тормоз в БП. А без ООС насыщения не избежать. Поэтому в ЛБП с хорошей ПХ схемотехнически исключают насыщение ОУ, как пример, блоки питания от Леонида Ивановича. Да и в Неоне D15, D16 обеспечивают необходимую скорость регулирования, для красивой ПХ.

[Dӧppelganger_857]

7 часов назад, Николай Шумейко сказал:

Думаю вы не против критики вашей симуляции

Разумеется не против)

7 часов назад, Николай Шумейко сказал:

в нем нет коррекции

Попробуйте её убрать. Результат вам не понравится:

Спойлер

АЧХометр микрокапа со мной согласен, схема нестабильна:

Спойлер

 

7 часов назад, Николай Шумейко сказал:

Уверенны что Q2 запитали верно?

А что с ним не так? Я сделал так, чтобы ОУ поддерживал на эмиттере дарлингтона заданное напряжение. Могу сделать проще, просто поставлю источник в базу транзистору:

От возбуда это особо не спасает, хотя его амплитуда становится меньше:

Спойлер

Спойлер

Я поменял модели с 3055 и его аналога на "какие-то" модели TIP147/142, и после замены транзистора в каскоде резко взлетела стабильность без коррекции:

Спойлер

Спойлер

Буду думать над разводкой макета.

 

7 часов назад, Николай Шумейко сказал:

Может кто еще не видел влияния коррекции:

Неверной коррекции

[Starichok]

20 минут назад, Dӧppelganger_857 сказал:

Могу сделать проще, просто поставлю источник в базу транзистору:

ток вытекает из базы, а не втекает в неё.

видимо, выбран не правильно транзистор и идет пробой коллекторного перехода

[Николай Шумейко]

1 час назад, Dӧppelganger_857 сказал:

Неверной коррекции

А у вас разве верная была коррекция, чем отличается от стендового фото выше? 

[Dӧppelganger_857]

53 минуты назад, Starichok сказал:

идет пробой коллекторного перехода

Странно, модель вроде на 60в, а питается силовая часть от 55. Но после замены на модель TIP142 все встало в норму.

6 минут назад, Николай Шумейко сказал:

А у вас разве верная была коррекция

Не утверждаю, что у меня верная, говорю о том, что неверная на фото с осциллками. Коррекция там только замедляет ОУ, в схеме PSL-NeoN - только ускоряет. В неудачной симуляции на 3055 я попытался скомпенсировать ускоряющей цепью коррекцию по замедлению ОУ для достижения стабильности.

Попробую в макете КТ825 и КТ827. Если не получится, будем лепить дарлингтоны из 5200/1943 и BD139/140. На самый крайний случай - есть комплементарная пара SAP16.

Изменено 18 мая, 2023 пользователем Dӧppelganger_857

[Николай Шумейко]

5 минут назад, Dӧppelganger_857 сказал:

в схеме PSL-NeoN - только ускоряет

да ну ) что-то новенькое  Не знаю что там в симе, но в железе в Неоне тоже поганят ПХ

[Dӧppelganger_857]

4 минуты назад, Николай Шумейко сказал:

в железе в Неоне тоже поганят ПХ

То есть в итоговой схеме в железе у вас не стоят R22,C28,C29,C25?

Спойлер

 

Изменено 18 мая, 2023 пользователем Dӧppelganger_857

[Николай Шумейко]

10 минут назад, Dӧppelganger_857 сказал:

Попробую в макете КТ825 и КТ827. Если не получится, будем лепить дарлингтоны из 5200/1943 и BD139/140

За КТ не могу что сказать , а вот сборка BD139/5200  сейчас отлично работает.

2 минуты назад, Dӧppelganger_857 сказал:

в итоговой схеме

Стоят, тут конденсаторы да как ускоряющие и ООС. Я же говорил за обычную коррекцию на оу(вход-выход) которую вы поставили в симуляции и ее же применяют везде.

[Dӧppelganger_857]

Ещё на моделях OP07 не особо работает. Может у меня модели кривые, не знаю, но выброс остается. Коррекция что в изначальном варианте, что чутка изменённая, не помогает.

Спойлер

 

[Николай Шумейко]

Сейчас так в железе. С ТИПами конечно компактней, но с 5200 реально не убивайки и характеристики отличные.

8 минут назад, Dӧppelganger_857 сказал:

OP07 не особо работает

может попробовать что по веселее, они то совсем медленные, ставил и лм324 тоже норм после кз, но ПХ конечно печаль

[Владимир65]

@Dӧppelganger_857  Вы симом пользуетесь? Если да, то прилагайте файлы сима.

[Dӧppelganger_857]

5 часов назад, Владимир65 сказал:

прилагайте файлы сима.

Извините, не счёл нужным, симуляция сырая - там еще сидеть и думать надо, а времени сейчас особо много нет. Вот, если интересно (я использую microcap 12):

PSL - NeoN.zip

Пока суть да дело, предоставлю файл "своей" схемы, построенной на базе макета по схеме Б5-44, который я тестировал выше. Отличается от макета наличием дифференциальных усилителей на OPA333 (сегодня как раз протестировал пришедшие с алиэкспресса, пара параметров в даташитных пределах, думаю оригиналы), но при желании можно туда хоть те же OP07 поставить. Так же добавил индикацию режима CC, по мотивам того же Б5-44.

Немного по "играм" с этой схемой. Для теста АЧХ, запускайте не АС анализ, а анализ на стабильность (ALT+0 по-умолчанию). Для теста петлевого усиления петли напряжения отключите все тумблеры по выходу БП, и выберите в настройках анализа пробник voltage. Для тока, включите тумблер, создающий кз по выходу, и выберите пробник current. Так же можно глянуть транзиент, но если захотите глянуть другие напряжения, а не только полвольта, не забудьте поменять лимиты в графиках, они установлены вручную, ибо авторенж выдаёт не всегда удобный шаг по осям. В транзиенте две вкладки графиков, во второй вкладке - переходные процессы по выходам ОУ. SWITCH3 отключает/включает цепь антинасыщения, SWITCH 7 создаёт КЗ, SWITCH 10 используется для подключения нагрузки для наблюдения переходных процессов при восстановлении после КЗ. Надеюсь, это немного упростит навигацию.

proto V2.zip

Картинка для тех, кому лень скачивать архив (я сам такой), но не та версия, что в архиве, а чуть более ранняя:

Спойлер

 

[Николай Шумейко]

3 часа назад, Dӧppelganger_857 сказал:

построенной на базе макета по схеме Б5-44

А чем он вам так понравился если не секрет?, он же деревянный , выброс после кз, ПХ в динамике  вообще можно не смотреть.И по вашей новой схеме касаемо включения выходных транзов решение мягко говоря не очень для ЛБП

[Владимир65]

5 часов назад, Dӧppelganger_857 сказал:

(я использую microcap 12):

Жалко, я сим...

[Dӧppelganger_857]

9 часов назад, Владимир65 сказал:

сим

Начинал с него, но после того, как поступил в вуз и начал пользоваться микрокапом, почти полностью забыл про мультисим. Осциллографы там это изнасилование своих нервов, в то время как в микрокапе можно смотреть любое число "каналов" между любыми точками. Есть у мультисима некоторые преимущества касательно "быстрого" макетирования, но в основном я там не работаю.

12 часов назад, Николай Шумейко сказал:

выброс после кз,

В приведенной мной осцилограмме он отчасти обусловлен высохшим выходным электролитом в блоке питания (срок службы по ТОИЭ 5лет, мои экземпляры датированы 1985г и 1987г, и я думаю, свои 5000 часов технического ресурса они давно отпахали). Напоминаю, оба блока производились на Абовянском заводе "Измеритель". Плата с выходным кондёром находится в середине БП, и т.к. сейчас один блок лежит полностью разобранный в ожидании апгрейда (собсна ради чего и вожусь с этой схемой), второй вскрывать пока нет желания.

12 часов назад, Николай Шумейко сказал:

А чем он вам так понравился если не секрет?

Б5-44, это простой, относительно дешевый блочок, с весьма удобной установкой режимов, хотя есть конечно подвохи с переклюком - из 19,9В сделать 20,0В так просто нельзя. Однако, и это проблема решаемая, в "долгом ящике" лежит проект перевода дистанционного управления на I2C интерфейс при помощи ардуинки. Удобный, хорошо "стакуемый" корпус - составлять из них этажерку весьма удобно, продумано всё, включая ножки, которые как по рельсам ставятся на выступы блока снизу. Из блоков, имеющих цифровую установку параметров, на рынке он, как я предполагаю, один из самых дешевых (на авито брал оба своих за +/-2500, не считая доставки).

Субъективно, мне с ним удобнее работать, нежели с "крутилочками", и это в принципе первый "заводской" БП в домашней лаборатории, навсегда засевший в моём сердце. Он прост как репа (деревянность не знаю, но 7 кило алюминиевой дури в нём имеется), при том надежен и имеет хорошие параметры (будучи калиброван и настроен, а это немного отдельная опера, ибо 140УД1 не имеют балансировки, и ой какое там извращение стоит в подстройке нуля).

12 часов назад, Николай Шумейко сказал:

ПХ в динамике  вообще можно не смотреть.

Что именно под "динамикой" вы имеете в виду? ИМХО, в динамике плох только ПиДБП, и вроде народ жаловался на смерть от КЗ проходников в китайском кит наборе.

У всех линейных стабилизаторов есть одна громадная проблема, которую решить, на мой взгляд, никак невозможно. Выходное сопротивление стабилизатора (крайне низкое) и емкость (довольно высокая) по выходу создают крайне низкочастотный полюс (порядка 1...10Гц) на АЧХ петли стабилизации напряжения. По итогу, вся плоскость АЧХ редко когда доживает до 10 герц (в схеме "моей" версии Б5-44 первый полюс менее чем на герце, см. график ниже, при том, что глубина ОС на DC составляет нЕрЕаЛьНыЕ 154 дБ, но на 100Гц она падает уже до 73дБ, что уже не так впечатляет (если я верно понимаю, это будет PSRR стабилизатора для частоты 100Гц):

И то, по приведенному графику видно, что схема живёт на грани стабильности, что и проявляется в звонах при переходе с режима в режим, если глянуть на выходы ОУ:

Спойлер

Если мы хотим сделать усилитель по типу аудиоусилков - с двухполюсной коррекцией и полосой, где петлевое усиление 60...80+ дБ чуть ли не до 20кГц, то всё просто, нужно лишь выкинуть емкость по выходу. И вот тут для меня и лежит главная проблема для линейного БП. Он либо работает на ёмкость, либо нет. Т.к. в большинстве случаев на выходе БП так или иначе будет емкостная нагрузка, то я и рассчитываю БП под наличие на выходе порядка 10...47мкФ емкости (ну и на всякий случай пару тестов на десятку-другую тысяч микрофарад). Если мы сделаем БП, предствляющий из себя по сути просто хороший ОУ, наткнёмся на проблему работы на повышенную емкость нагрузки. Универсального решения не будет, поэтому я разрабатываю разные конструкции, но, к сожалению, бОльшая часть из них на этапе макетов в симуляции.

Вот очень интересный БП в разработке был, и, как я знаю, даже существовал макет в железе, правда не слышал про обмеры, но собрать в симе (далее по теме человек развивает схему до полноценной с номиналами), её вполне можно:

https://www.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=3600294#p3600294

К сожалению, аккаунт в оффлайне с 2020 года, и тема загнулась. Как и тема с шелестовым. Обидно, что я не "развился" к 19му году, а только сейчас начал какие-то потуги делать в конструировании.

Касательно разрабатываемой схемы, дискретность установки напряжения должна быть на уровне 10мВ (т.е. всего 5000 отсчётов, 50,00В), и  блок строится для универсальных целей питания слабомощной аппаратуры, не предполагающей "изнасилования" питальника импульсными нагрузками в килогерцы, но предполагающей малошумящее питание. 2А скорее для расширения области применения БП, т.к. 1А у Б5-44 иногда бывает мало, и приходится их цеплять параллельно.

Планируется две конструкции, первая из которых - вот этот "медленный" питальник, главное требование к которому, помимо хорошей ПХ (а в симе она многообещающая), это реальная четырёхпроводка, цифровое управление (тут своя проблема, распространённый дишманский MCP4725 даёт всего 12 бит и то "нечестно", а 16 бит ЦАПы найти крайне трудно, хотя видел, что китайцы такие ставят в свои гибридные БП типа RIDEN6006P) и погрешность установки выходного напряжения не хуже 50% МЗР (то есть 5мВ, или приведенная 0,01%, т.к. предел 50В).

Тут надо сделать три отступления.

Первое. Это не совсем корректный способ описать погрешность, более корректный, указан в мануале на Б5-44:

То есть помимо погрешности в пределе, указана погрешность в точке.

Второе. Это не "заявленные" параметры для моей схемы. Это параметры, которые я хотел бы в идеале получить - реальности плевать на мои хотелки, поэтому реальные параметры будут обмеряться.

Третье. Что я имею в виду под фразой "реальная четырёхпроводка". В Б5-44 реализовано четырёхпроводное включение, однако, есть подвох. Оно касается только напряжения. Общий провод двуполярного ИОНа включен на клемму обратной связи по плюсу так, что если включить между нагрузкой и плюсовым силовым проводом провод с большим сопротивлением, его сопротивление сложится с сопротивлением шунта. Это я подтвердил эксперементально, включая последовательно с нагрузкой резистор в 4 ома, в режиме четырёхпроводки вместо ожидаемых 999мА получил 200 с небольшим (шунт увеличился по сопротивлению в 5 раз). Надеюсь, эта схема сделает всё чуточку понятнее:

Поэтому, в моей схеме стоят два дифференциальных усилителя по входам напряжения и тока, для того, чтобы можно было занизить сопротивление шунта, организовать реальную четырёхпроводку, и привязать все напряжения к уровню земли для более удобной работы с ЦАПами (как я ранее говорил, в конструкциях с резисторами, можно ограничиться двумя ИОНами). Пока что, единственная схема с нормальным диффзамером, которую я видел - это БП PSL Леонида Ивановича.

12 часов назад, Николай Шумейко сказал:

касаемо включения выходных транзов решение мягко говоря не очень для ЛБП

А что не так со схемой Шиклаи? Я конечно могу заменить это на полевик (потребуется небольшая игра со смещением в повторителе) или Дарлингтон. Изначально мысль была в 0,7в насыщения б-э силового транзистора, а потом, после теста макета, забыл поменять в симуляторе. В макете я тестировал гибридный "полевиковый" Дарлингтон, но пробовал и биполярный, проблем не было, выглядит результат так же.

В оригинале Б5-44 стоит вот такой вот сборник, под него и мимикрировал:

 

Извините за водный длиннопост, тут не сколько ответ вам, сколько в принципе мысли по теме БП.

 

Изменено 19 мая, 2023 пользователем Dӧppelganger_857

[He3haika]

33 минуты назад, Dӧppelganger_857 сказал:

удобнее работать, нежели с "крутилочками"

Вот здесь не соглашусь, (стоит вспомнить как устанавливается частота в Г3-118 ) Крутилка плюс  хороший измеритель позволяют наблюдать реальное напряжение непосредственно на нагрузке, что называется, со всеми удобствами (при четырехпроводке, разумеется).

Изменено 19 мая, 2023 пользователем He3haika

[Николай Шумейко]

1 час назад, Dӧppelganger_857 сказал:

В оригинале Б5-44 стоит вот такой вот сборник

относительно норм, а у вас худший вариант шиклаи. И шиклаи то такое, а на деле хуже дарглинтона.

1 час назад, Dӧppelganger_857 сказал:

Что именно под "динамикой" вы имеете в виду?

Это столь важный параметр как и выброс после КЗ, особенно тест на провал напр. и его длительность под нагрузкой. Вот примеры:  Неон и импульсник. Так же видно на 3фото и выброс(2В) при отключении нагрузки в импульснике. Да можно задавить выходными емкостями(хотя в импульснике это особо не спасает или как в покупных не менее 100мкФ) ну тогда это уже точно далеко от ЛБП. Конечно в идеале вообще не нужна емкость, но думаю до 5мкФ еще терпимо. Например в Неоне 2.7мкф и без коррекции оу- скорость срабатывания ограничения тока 50мкС в случае чего уже точно безопасно для проверяемой техники., да и без проблем проверяю стабилитроны и светики не боясь за выставленное напряжение, конечно в пределах разумного т.к. для светиков и 1мкф может быть много.

Потому вопрос для чего нужен настолько медленный, в чем же прикол?

[Николай Шумейко]

Не идеал конечно, без коррекции не куды , но довольно приличный бп, по идее нет выброса после КЗ. Урезанная и полная версия PSL-3604

Изменено 19 мая, 2023 пользователем Николай Шумейко

[Николай Шумейко]

Немного Оффтопа Тут решил еще поделиться потому как читаю форум многие так и не понимают до конца чем хорош Генератор Стабильного Тока(ГСТ) и начинающие пренебрегает установкой  ГСТ на выход БП. Наглядный пример как затягиваются по времени ПХ.

[He3haika]

10 минут назад, Николай Шумейко сказал:

чем хорош Генератор Стабильного Тока

@Николай Шумейко по величине этого тока проводились испытания? Какой минимальный?