Регулируемый БП из зарядки на tl431

[v1ct0r]

Это когда то было зарядное для аккумуляторов SVHS камеры на 13.8V 4.3A, долго валялось и решил я сделать с него регулируемый БП.

блок управления зарядом был выполнен на отдельной плате и без сожаления  удален.

по высокой стороне пришлось добавить БП 12В для питания ШИМ, т.к. он был на самопитании и при меньшем напряжении выключался.

 сначала доработал, чтобы регулировалось напряжение, штатная схема с добавлением переменных резисторов R10 и R11 позволила сделать регулировку от 3 до 30 вольт, напряжение при увеличении тока держит до тех пор пока не достигается мощность около 60 ватт, затем напряжение пропорционально уменьшается, соблюдая указанную мощность, это заложено по высокой стороне и управляется ШИМ контроллером.

"химия" на R9 позволила регулировать от 1.1 до 3 вольт, правда здесь уже нагрузочная способность похуже, но это и естественно - т.к. обратная связь отсутствует.

далее решил попытаться сделать "малой кровью" регулировку тока, для этого поставил шунт и остальную химию, отвязав от штатного GND ТЛ431 и цепь регулировки напряжения.

понятно что схема регулировки тока мягко говоря не совсем правильная, но тем не менее минимальный ток можно выставить около 150мА, правда работает регулировка тока до сопротивления нагрузки примерно 3 Ома, далее ток растет и при КЗ ограничивается опять таки на уровне около 60 ватт - нагрузка в данном случае шунт.

ТЛка вылетала при испытании КЗ при 30 вольтах(сначала не было резисторов  R7 и R8).

в планах ввести отрицательное напряжение и попытаться добиться регулировки напряжения, а если получится то и тока от "0"

на схеме элементы без нумерации штатные, с нумерацией - добавленные или измененные(R2,R12) мной при настройке

[Реклама]

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

[colorad]

Насколько помню номинальный ток нагрузки TL431 в виде оптрона выбирается 1-10мА . У оптрона передача 100-600% .

Для управления ШИМ  большего не надо , обычно .

В 28.03.2024 в 01:42, v1ct0r сказал:

как всегда поливание помоями

Интересное мнение , о другом мнении ...

 

В 28.03.2024 в 01:42, v1ct0r сказал:

добавить БП 12В

На выход тоже для питания оптронов . Тогда регулировку можно будет сделать почти с нуля .

[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

[квант71]

@v1ct0r ,  R2 не маловат?

[Реклама]

Особенности хранения литиевых аккумуляторов и батареек

Потеря емкости аккумулятора напрямую зависит от условий хранения и эксплуатации. При неправильном хранении даже самый лучший литиевый источник тока с превосходными характеристиками может не оправдать ожиданий. Технология, основанная на рекомендациях таких известных производителей литиевых источников тока, как компании FANSO и EVE Energy, поможет организовать правильный процесс хранения батареек и аккумуляторов. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[v1ct0r]

4 часа назад, colorad сказал:

Интересное мнение , о другом мнении ...

есть мнение, а есть "мнение", которое ни чем иным, как либо пустой болтовней - попыткой поучить там где об этом не просят, либо троллингом, либо просто попыткой унизить собеседника,  не является, таких "мнений" сколько угодно на форуме, согласитесь что это разные вещи.

2 часа назад, colorad сказал:

На выход тоже для питания оптронов . Тогда регулировку можно будет сделать почти с нуля .

7 часов назад, v1ct0r сказал:

в планах ввести отрицательное напряжение и попытаться добиться регулировки напряжения, а если получится то и тока от "0"

 

1 час назад, квант71 сказал:

R2 не маловат?

он подбирался для достижения минимально возможного выходного напряжения БП

Изменено 28 марта пользователем v1ct0r

[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

[Владимир65]

10 часов назад, v1ct0r сказал:

в планах ввести отрицательное напряжение

Может поставить такой или похожий преобразователь и сделать схему какую захотите? Чтобы не было разных ограничений в разработке схемы.

https://aliexpress.ru/item/4000837048338.html?sku_id=10000008720836509&spm=a2g2w.productlist.search_results.2.6018dc5dFOH79L

[v1ct0r]

1 час назад, Владимир65 сказал:

Может поставить такой или похожий преобразователь

да это не проблема... проблема в лени, я с током больше года собирался разобраться  

это если бы "горело" то да надо делать, а если оно не "горит", то  пока вдохновение не найдет - лень  

блоки питания то есть в наличии штуки три

 

[Владимир65]

1 час назад, v1ct0r сказал:

проблема в лени,

Вот и я про лень. Самому не хочется собирать такие схемы, проще купить.   Только я другие покупал , но еще на длительное время не включал. А так , работают нормально.

[Dӧppelganger_857]

В 28.03.2024 в 08:57, v1ct0r сказал:

он подбирался для достижения минимально возможного выходного напряжения БП

ИМХО, плохая идея в БП работающем при широком диапазоне выходной напруги так делать. При 30В на выходе этот резистор ограничит ток через цепь на уровне пол-ампера, выбьет не только ТЛку, но и оптрон. А ситуация, когда ТЛка максимально откроется, вполне возможна при сбросе нагрузки, например, потому что выброс в плюс (задержка в петле оос) может привести к тому, что ТЛка откроется на максимум, пытаясь уменьшить напряжение на опорном электроде через цепь оос, что и приведет к выходу из строя, т.к. ток ограничится только R2.

Поддерживаю идею, которую озвучил colorad - с отдельным источником, ну либо ставить туда 7805 и делать бп от 7-8В минимум. Везде так или иначе будут компромиссы.

 

Спойлер

Кстати для реализации регулировки от нуля (тут стоит вспомнить фразу "а что вы собрались питать нулём вольт?", т.к. не всегда усложнение схемотехники стоит каких-то 2.5в), внешний блочок дежурки на 12в отлично подойдёт. Его питание делится при помощи ОУ с повторителем на +/-6В (или при помощи двух тл431 на +/-5В), и используется как сервисное.

Более того, при такой "расстановке" можно уже гибридную схему шелестова пилить, т.к. "дежурка" плавающая, а основной оптрон БП можно использовать для поддержания на выходнике стабильного напряжения, получается линейник + предрегуль. Как говорится, было бы желание.

 

Изменено 29 марта пользователем Dӧppelganger_857

[v1ct0r]

4 часа назад, Dӧppelganger_857 сказал:

ситуация, когда ТЛка максимально откроется, вполне возможна при сбросе нагрузки, например, потому что выброс в плюс (задержка в петле оос) может привести к тому, что ТЛка откроется на максимум, пытаясь уменьшить напряжение на опорном электроде через цепь оос, что и приведет к выходу из строя, т.к. ток ограничится только R2.

вы плохо представляете себе, как работает данный узел.  ТЛ-ка не может сама по себе открыться, а напряжение на ее катоде всегда равно напряжению питания минус падение напряжения на излучающем диоде оптрона и она никак не влияет на ток оптрона, т.к. оптрон в данном случае сам автоматически (через схему ШИМ) поддерживает свой ток постоянным!!!

по поводу дополнительного источника отрицательного напряжения, я с самого начала писал

В 28.03.2024 в 00:42, v1ct0r сказал:

в планах ввести отрицательное напряжение и попытаться добиться регулировки напряжения, а если получится то и тока от "0"

а по поводу того каким мне делать БП и какие у него будут пределы регулировки напряжения разрешите пожалуйста мне самому принимать решения, я вроде бы ни у кого совета не спрашивал, что мне делать, я только задал вопрос на который ни кто не знает ответа, ну что ж поделаешь - такое бывает, опытным путем решил свою проблему.

теперь по делу  

поборол таки свою ЛЕНЬ и установил в БП источник отрицательного напряжения 5 вольт - плата от старой зарядки для телефона

схема естественно претерпела некоторые изменения -  если не считать добавившийся источник 5 вольт, то она стала проще  

R2 вернулся к своему номиналу, т.к. теперь нет нужды искусственным путем уменьшать минимальное напряжение

напряжение регулируется от 0 до 30 вольт, напряжение под нагрузкой держит точно так же без изменений.

регулировкой тока пока не занимался, так что этот узел пока без изменений

[Dӧppelganger_857]

32 минуты назад, v1ct0r сказал:

оптрон в данном случае сам автоматически (через схему ШИМ) поддерживает свой ток постоянным!!!

Кмк, вы забываете, что у любой САР есть время реакции и переходной процесс. И указанное вами поведение системы справедливо только для режима постоянной, или крайне медленно меняющейся нагрузки.
Я указал условие переходного процесса, реакцию системы на ступенчатое воздействие (нагрузка БП меняется от некоторой до практически нулевой).

Спойлер

Немног поясню, как я это себе вижу, поподробнее:
Когда происходит сброс нагрузки, заполнение ШИМ не меняется моментально, ровно как и реакция ТЛки.
Резкое (быстрее реакции петли оос) уменьшение нагрузки приводит к увеличению напряжения на выходе. ТЛка в данной системе не имеет коррекции (судя по схеме), но имеет всё равно некоторое время реакции, а нагрузка по условию снимается резко, быстрее, чем реагирует оос. ТЛка обнаруживает, что напряжение на управляющем электроде становится выше опорного (заполнение ШИМ остается таким же, но при этом, нагрузки нет, и среднее напряжение на выходе возрастает), и согласно своей передаточной характеристике, начинает увеличивать свою проводимость.
Ток через диод оптопары возрастает, что заставляет ШИМ контроллер уменьшить ширину импульсов и напряжение на выходе начнет возвращаться к норме. Эти процессы не происходят моментально. Главным ограничителем быстродействия является выходной фильтр, конденсаторы которого должны разрядиться в холостую нагрузку (при сбросе нагрузки, по сути  остается только делитель напряжения и цепь с тл431). За время, что они разряжаются (от пика выброса до установленного значения напряжения), тлка вполне может успеть открыться максимально, и тогда напряжение на резисторе ограничителя будет равно Uвых - 2,5В, что и даст рассчитанный мной ток в пол ампера при выходном напряжении в 30В.

В итоге, если напряжение выброса не успеет упасть на нормальный уровень установки к моменту, когда ток катода достигнет критического, ТЛка просто выгорит.

Так же,  и это вероятно стало причиной смерти тлки в вашем случае, это может произойти в ситуации, когда вы регулируете напряжение на выходе с некоторого значения на значение ниже. Происходит то же самое:
Напряжение на управляющем электроде тлки растет, т.к. сопротивление верхнего плеча понижается, а конденсаторы фильтра разряжаются медленно.
ТЛка открывается, диод оптрона так же открывается, ШИМ начинает уменьшать ширину импульсов.
Если конденсаторы не разрядятся до достижения тока катода критического значения, ТЛка не "призакроется", и ток превысит максимальное значение, после чего она выгорит.

 

44 минуты назад, v1ct0r сказал:

я только задал вопрос на который ни кто не знает ответа

Это был странный вопрос, сути которого никто не понял, мне кажется, включая вас. Вы спросили:

В 25.03.2024 в 23:19, v1ct0r сказал:

какой кратковременный пиковый ток выдерживает TL431

Время импульса какое? Кратковременно подразумевает время. В даташите таких графиков/указаний нет, но сказано, что ток не должен превышать 150мА и желателен в районе 100мА. От этого и стоило отталкиваться, всё просто. Если не указан критический параметр в импульсе, опираемся на параметр для DC, т.к. там воздействие долговременное.
Я подозреваю, это отсутствие связано с тем, что время импульса ограничено быстродействием реакции цепи оос, которая в каждом конкретном случае своя, и только ТЛка с закороченным на катод электродом обратной связи по-настоящему самостоятельно реагирует на токовый импульс.


Извините, если прозвучало грубо, или как будто я навязываю что-то. Ни в коем случае не имею цели запретить вам

53 минуты назад, v1ct0r сказал:

самому принимать решения

И напоминаю, что вы всегда можете проигнорировать неинтересующие вас сообщения. Я скорее высказываю мысли вслух, вы можете не слушать

Я думаю, это обсуждение по итогу таки дало пользу - было выявлено, что схема обладает конструкторским просчётом, вызывающим повышение тока больше допустимого и последующую смерть компонента, при том схема находится штатном режиме эксплуатации (сброс нагрузки или регулировка напряжения в меньшую сторону).

И вы решили проблему вполне верно - убрали возможность возникновения критического режима, поставив резистор, который в критическом случае (полностью открытая тлка) ограничит ток как раз на уровне 100мА. Выдержит ли этот ток оптрон оптопары - это другой вопрос, но в даташите на 817 оптрон написано, что светодиод держит пиковый ток до 1А при длине импульса менее 100мкС, чего может оказаться вполне достаточно, при токе импульса в 10 раз ниже, даже если время будет чуток больше. Советов по улучшению этой цепи давать не буду действительно, какое моё дело. В конце концов

Цитата

чем проще тем надежнее.

 

[v1ct0r]

2 часа назад, Dӧppelganger_857 сказал:

вы решили проблему вполне верно - убрали возможность возникновения критического режима, поставив резистор, который в критическом случае (полностью открытая тлка) ограничит ток как раз на уровне 100мА. Выдержит ли этот ток оптрон оптопары - это другой вопрос

вы, да наверно и все остальные не поняли по какой цепи у меня вылетала тл431 - R2 никакой роли при этом не играл абсолютно

она вылетала по цепи моей "химии" с регулировкой тока  в критическом  режиме когда

1. выставлено максимальное напряжение - 30 вольт 

2. потенциометр R6 в нижнем положении, т.е. по идее выставлен минимальный ток

3. я делаю КЗ

 в итоге у меня вылетают и транзистор и ТЛка.

резисторов R7 и  R8 тогда еще не было, по этому в момент КЗ к аноду ТЛки прикладывалось +30В, а на катод в это время. через полностью открытый транзистор Т1 прикладывался "-"(GND) схемы.

т.е. был бросок тока порядка наверно 25А

(оптрону же все было нипочем, не смотря на резистор 62 Ом, который к тому же был не сам по себе а параллельно штатному 330 Ом, т.е. даже меньше чем 62)

и когда до меня дошло что я "сотворил" (я потому и называю это "химией"  ), я решил ограничить этот ток резисторами, поэтому и спрашивал какой допустимый кратковременный пиковый ток для ТЛ431

решил попробовать в районе 300мА ( R8=100 Ом) - в итоге все стало нормально  

а вы мне пытаетесь доказать, что ТЛка выходила из строя по цепи оптрона при сбросе нагрузки, в то время как все было наоборот.

а от критического повышения напряжения там защита на первом оптроне между стабилитроном 30В и резистором 22 Ом, БП просто выключает напряжение и пока не выключишь и опять не включишь на выходе 0 вольт.

на схеме еще показана защита от КЗ на светодиоде LED1, но я от нее уже отказался, т.к. она не оправдала моих надежд, а только доставляла неудобства - нужно выкл/вкл БП. сам же БП по сути не боится КЗ, т.к. он переходит в режим стабилизации мощности 60 ватт и через какое то время срабатывает тепловая защита.

 

Изменено 29 марта пользователем v1ct0r

[Sem2012]

А если так то ещё лучше.

 

[Sem2012]

Только диод перевернуть.

[colorad]

И радиатор поставить .  Два радиатора, то есть . 

[Sem2012]

У меня есть и в железе и без радиаторов. Ток примерно 35mA. Так что себе ищи радиаторы. 

[v1ct0r]

В 29.03.2024 в 21:20, v1ct0r сказал:

регулировкой тока пока не занимался, так что этот узел пока без изменений

наконец то сделал регулировку тока от 0 на оптопаре РС817

не стабильность от момента начала стабилизации до КЗ меньше 3%

на транзисторе регулятора тока в режиме стабилизации тока падение напряжение 2 вольта не зависимо от тока, таким образом можно будет сделать индикацию режима стабилизации тока.

на больших токах при нагреве транзистора до выхода на установившийся режим ток возрастает меньше чем на 5%

R8 устанавливает максимальный ток КЗ - установил 5А

R5 регулируется плавность установки тока, но надо ставить 2 резистора - "грубо" и "точно", т.к. сейчас могу выставить от "0" до 2.3 ампера, а дальше скачок на максимум 5А

без резистора R5 на оборот нельзя выставить ток меньше 0.8А - сразу "0", зато плавно регулирует большие токи

максимальный ток через диод оптопары 0.5мА, через транзистор 1мА

в целом я остался доволен результатом и рекомендую для повторения на подобных БП

[Гарфилд]

@v1ct0r а почему R2 не подключили к общему? Пяти вольт там вполне достаточно.

[v1ct0r]

55 минут назад, Гарфилд сказал:

почему R2 не подключили к общему?

в каком смысле?

вместо "+"  к  "-"?

а как тогда будет напряжение регулироваться?

 

Изменено 10 апреля пользователем v1ct0r

[Гарфилд]

1 час назад, v1ct0r сказал:

а как тогда будет напряжение регулироваться?

Так же.

[v1ct0r]

2 часа назад, Гарфилд сказал:

почему R2 не подключили к общему?

я над этим как то, честно говоря, и не задумывался

R2 в штатной схеме как стоял, так и стоит

надо будет попробовать

о результате сообщу

[v1ct0r]

1 час назад, v1ct0r сказал:

о результате сообщу

сообщаю  

при переподключении резистора R2 с "+" на "-"   БП типа "работает" если это можно назвать работой

@Гарфилд  не знаю откуда вы взяли эту идею, я такого варианта не встречал, возможно конечно, что конкретно мой БП так себя ведет и может этот вариант можно довести "до ума", но у меня нет такого желания, тем более что со стандартным включением R2 работа БП меня полностью устраивает и ни каких проблем нет

наблюдение  по стрелочному вольтметру:

при регулировке напряжения без нагрузки в "-" - уменьшается крайне медленно

стабилизация напряжения под нагрузкой 2А стала хуже - напряжение уменьшается примерно на 0.5 вольта

при снятии нагрузки наблюдается бросок в "+" до 2 вольт

решил посмотреть осциллографом и испугался увиденного:

при штатном положении R2 броски при снятии нагрузки меньше 200мВ

на "прямой" напряжения наблюдаются пики с частотой работы ШИМ и амплитудой без нагрузки 50мВ, под нагрузкой 2А 100мВ

испугался не этого  

 

при R2 на "-"    вместо "прямой" напряжения без нагрузки экспоненциальная падающая  пила размахом 400мВ с частотой 7Гц

под нагрузкой 2А размах пилы 4 вольта с частотой 130Гц(частота меняется от нагрузки)

размах пилы растет примерно до 1А и дальше не меняется - только частота

осциллограммы выкладывать лень, да и не вижу смысла, уж поверьте на слово

[Гарфилд]

21 час назад, v1ct0r сказал:

типа "работает" если это можно назвать работой

А что не так? Есть разница?

И ещё, в обратной связи TL431 должна быть интегрирующая цепочка.

[v1ct0r]

2 часа назад, Гарфилд сказал:

А что не так? Есть разница?

так я вроде описал как работает