Problem z "zasilaczem" 0-6V 10A

[jadzwin]

[movzx]

[jadzwin]

[PI]

Witam; układ wg zał. schematu nie będzie działał poprawnie, bo całą zabawę psuje układ sprzężenia zwrotnego z wyjścia wzm.op. do we(-).
Jeżeli napięcie z uC jest stabilne i spełnia założenia projektu, to wystarczy zastosować odpowiedni liniowy bufor pomiędzy nim a elementem wykonawczym mający wzmocnienie stosowne do potrzeb - i już.
Takim buforem może być wzm.op., ale w innej konfiguracji - ta nie jest właściwa. Co do Darlingtonów - jest wszystko OK, jeżeli jednak łączy się je równolegle, to wypada dodać w emiterach rezystory wyrównujące, poza tym powinno dobrać się je dość dokładnie pod względem h21. Co do sterowania z op.ampa - trzeba sprawdzić, jaki jest dopuszczalny prąd wyjściowy i czy sterując tranzystor mocy (jeden lub kilka) nie przekroczymy go.
Układ ograniczania prądu w stabilizatorach szeregowych zazwyczaj polega na pobieraniu próbki spadku napięcia na szeregowym rezystorze włączonym na wyjściu układu i w przypadku przekroczenia załozonej wartości napięcie to wywołuje okreslone oddziaływanie zwrotne, czyli zmniejsza napięcie wyjściowe.
Rozwiązanie z uC jest fajne, ale dobrze by było dodac układ kontroli napięcia wyjściowego, które może zmienić się gwałtownie np. w wyniku uszkodzenia któregos z elementów układu.
Przy tak duzym zakładanym pradzie wyjściowym nalezy dokładnie policzyc straty mocy w elementach, ponieważ to ma istotne znaczenie dla całego projektu. W wielu wypadkach nie jest korzystne, aby cała moc strat koncentrowała sie w jednym elemencie wykonawczym.
To tyle bardzo ogólnych uwag. Temat mimo wszystko jest dość obszerny
i w szczególach wymagałby kilku schematów. Zresztą, juz pisząc to, miałbym na uwadze równiez nieco inne koncepcje wykorzystania uC do sterowania np. gotowego układu stabilizatora ( scalonego, oczywiście.)

[movzx]

:O Dopiero teraz zauwazylem... Nie znam sie na wzmacniaczach operacyjnych wiec moze ktos mnie zaraz poprawi. Ale baza darlingtona sterowana bezposrednio (bez rezystora) ze wzmacniacza to raczej zly pomysl. Proponuje wsadzic tam jakies 1k coby niepotrzebnie nie grzalo tranzystora.
A oprocz tego proponuje wyprobowac stabilizacje impulsowa - czyli mowiac prosto "wygladzac" napiecie z PWM nie przed wzmacniaczem tylko ZA tranzystorem - za pomoca ukladu LC. Wiekszosc stabilizatorow np. na plytach glownych w pecetach tak chodzi. Efekt - mniejsze straty mocy bo tranzystor prawie nie wchodzi w prace aktywna. Nazywa sie to po angielskiemu bodajze Switching Regulator.
Dokumentacje gotowych scalakow (niektore z zasada dzialania i schematem) sa na Elenocie.
Pozdr.

[PI]

Aha, niejsna jest sprawa z zasilaniem poszczególnych elementów układu; na pewno kolektor TIP'a musi mieć zasilanie wprost z solidnego filtru zaraz za prostownikiem, op.amp. powinien byc zasilany stabilizowanym napięciem, ale nie mniejszym, niz napięcie wejściowe na kolektorze TIP'a.
Nalezy pamiętać, że przy tak dużych zmianach obciążeń napięcie z filtru będzie się zmieniać w znacznych granicach, co nie może mieć wpływu na zasilanie innych elementów - op.ampa i oczywiście uC!!!!!!! Stosując op.amp w układzie zasilania asymetrycznego należy miec na uwadze konsekwencje wynikające stąd dla jego obszaru liniowej pracy. To tez jest jeden z powodów komplikacji z tym zasilaczem.
PI

[PI]

Rzeczywiście, stabilizator impulsowy to mógłby byc niezły pomysł, jakkolwiek bardziej komplikował by sprawę sterowania - tzreba by toto sterować impulsami o zmiennym współczynniku wypełnienia i dodać jakieś sprzężenie zwrotne dla kontroli i stabilizacji napięcia wyjściowego, bez tego sie nie obędzie. Do rozwiazania pozostaje sprawa ogranicznika prądu ( w domysle chodzi chyba o tzw.przetężenia). Rację ma "movzx",
że sporo tego "chodzi" w sprzęcie elektronicznym (płyty gł; monitory, monitory LCD itp - sam w jednym LCD naliczyłem chyba 7 takich układów). Tyle, że tam nikt się specjalnie nie przejmuje dokładnościa napięcia wyjściowego - jest ono "zafiksowane", a jak cos jest nie tak, to po prostu "leci" bezpiecznik lub eksploduje jakis egzotyczny scalaczek .

[movzx]

Chodzilo mi o to ze wiele wspolczesnych mikrokontrolerow (np. moje ulubione AVR ;) ma wbudowany przetwornik C/A w postaci wlasnie PWM.
Skoro wiec juz byla o tym mowa to zaproponowalem dodatkowe ulepszenie. Sprzezenie zwrotne jak juz mowilem mozna zrobic w samym procku.
Pozdr.

[DANThE]

Nie koniecznie trzeba zaprzęgać procesor do generacji pwm, można użyć np. TL494 + tranzystor + dławik. Przy okazji można zrealizować ograniczenie prądowe ponieważ TL494 ma dwa niezależne wzmacniacze operacyjne do sterowania PWM.

[jadzwin]

[PI]

[PI]

[Gość]

Witam!
Przejrzałe te schematy i nie mogę wyjść z podziwu! Problem jest prosty do rozwiązania ale kolejne przykłady "praktyczne" są coraz bardziej pokręcone!
Dlaczego?
Każdy układ musi mieć potężny zapas napięcia - tak na oko od 6 do 10V przy obciążeniu 10A (początkowe założenie!) różnicy między wejściem a wyjściem - pod obciązeniem!, bez obciążenia będzie tego napięcia jeszcze więcej. Ilość wydzielanego ciepła przekroczy najśmielsze oczekiwania śmiałka konstruktora i błyskawicznie puści jego "dzieło" z dymkiem! Domyślam się, że są wśród nas tacy, którzy i ten problem cieplny opanują tylko pytam - po co? Czyż nie łatwiej konstruować zasilacze które przy potężnych prądach potrzebują naprawdę niewielkiego zapasu "nadwyżki" napięcia? Do zasilacza o prądzie rzędu 10-20A w zupełności powinien wystarczyć 500mV "zapas". Do tego dodać należy to co założymy na spadek napięcia w sieci energetycznej i tętnienia na głównych elektrolitach - w sumie nie więcej jak z 2-3V. I oto chodzi!
Przypominam złotą zasadę: Nie ma problemów z odprowadzaniem ciepła ten kto tego ciepła nie wydziela! (dodam: niepotrzebnie!).
Zamieściłem kiedyś na FORUM jakiś schemacik prymitywnego zasilaczyka na 13,8V/22A.
Konstrukcja jest może i prosta, ale bardzo przemyślana i jest tam wiele cwanych "sztuczek" godnych podpatrzenia i wykorzystania w innych projektach.
Stąd już tylko mały kroczek do świata nowoczesnych rozwiązań, sterowanych mikroprocesorem!
Koledzy posługujecie się równocześnie super nowoczesnymi procesorami i rozwiązaniami z przed trzech dekad zeszłego stulecia! Pobudka!
To już nie te czasy! Mamy obecnie 2005 rok!
Pozdrawiam wszystkich serdecznie!
Bartłomiej Okoński

[PI]

Witam!!! Panie inzynierze Okoński - niechże Pan nie mąci w głowie początkującemu konstruktorowi. To, co Pan napisal jest najzupełniej oczywiste od A do Z, co nie znaczy, że układy z minionej epoki przestały działać lub zmieniły się zasady ich działania. Prawdą jest, że własnie z powodu bilansu mocy (sprawność!!!) tych zasilaczy już prawie sie nie stosuje - ale tylko prawie; są obszary, gdzie one sie sprawdzają i są dość niezawodne. Pana układy przeglądałem z zainteresowaniem - ale...... no niech Pan się uderzy w piersi, czy jest w nich cos naprawdę odkrywczego, poza MOSFET'em? To są przecież normalne, liniowe stabilizatory działajace właśnie wg zasad z ubiegłego (XX-go) stulecia.
Nasz Kolega, pod którego postami to piszę, jak wynika z opisu, ma się skupić raczej na źródle napięcia wzorcowego, którym jest uC, a przy tym pokazac (w założeniu prostymi środkami), że można taki układ wykorzystać do czegoś pożytecznego, w dodatku - jak mniemam - wykonującego względnie precyzyjną pracę (jakaś specyficzna pompa ???).
Zatem istotą projektu jest nie odrębny układ stabilizatora napięcia, ale raczej układ wykonawczy względnie dużej mocy "napędzany" napięciem ustalanym przez uC (przez jego C/A) - czyli rodzaj prostego sterownika mocy pr. stałego. I tak mozna by dalej, ale po co??? Układ ma być prosty, jednoznaczny, oczywisty i ma działać. Tego oczekuje nasz początkujący konstruktor, który, jak sam przyznaje, o układach elektronicznych ma raczej "blade"pojecie.
Mam nadzieję, że Pan inż. Okoński przyjmie godnie tą polemike, tym bardziej, że akurat tu nie mam zamiaru podważać niczyich kompetencji i osiągnięć, ba!! jestem od tego wyjątkowo daleki.
Z wyrazami - PI ( inżynier, jak by się ktos pytał, he, he, he).

[Gość]

Witam!
Ma Pan 100% racji! Nie ma nic ciekawego w rozwiązaniach które udostępniam. Cała elektronika liczy sobie całkiem sporo lat i nawet 100 lat temu też używano oporników! "Nic nowego pod słońcem"!
Problem który można rozwiązać przy pomocy dosłownie kilku elementów na bardzo wysokim poziomie jest próbowany do realizacji sposobem jak za "króla Ćwieczka"! Chodzi mi o to samo: prostotę układową i przyzwoite parametry. Lecz jak w życiu: ilu ludzi tyle dróg do osiągnięcia szczęścia!
Myślałem, że więcej można nauczyć się z bardziej "na czasie" rozwiązań.
Myślałem również, że właśnie może na Forum można poznać jakieś ciekawe i nowoczesne rozwiązania i przez to Elenota będzie pełnić funkcję uzupełniającą edukację!
Szkoda tylko, że nie podał Pan swojego imienia i nazwiska! Proszę się go nie wstydzić!
Pozdrawiam serdecznie!
Bartłomiej Okoński

[movzx]

Zgadzam sie z PI ze stare wcale nie znaczy gorsze. I wcale nie jestem starcem, wprost przeciwnie ;)

Jesli np. zastosowalem klawiature od Elki w ukladzie z AVRem ;) to dlatego ze AVR jaki jest kazdy widzi a ta stara i wg. pana Okonskiego pewnie bezuzyteczna klawiatura jest najbardziej niezniszczalnym tego typu urzadzeniem jakie widzialem.
Do tematu zasilacza moze sie to bezposrednio nie odnosi ale tak naprawde pan Okonski tez nie zaproponowal niczego konkretnego. Ograniczyl sie do malo wnoszacej krytyki i odwolania do swojego zasilacza (co poczatkujacy konstruktor z nim zrobi??)
Za to PI dostarczyl calkiem ladnego schematu :)

Dodatkowo komentarz co do imienia i nazwiska jest moim zdaniem co najmniej nie na miejscu.
Pozdr.

[Gość]

Witam!
Zgadzam się! Zdecydowanie racja jest po Waszej stronie! Podpisywanie się własnym imieniem jak widać też jest nie na miejscu - lepsza bezpieczna anonimowość!
Pozdrawiam serdecznie!
Już miałem się podpisać ale jak widać to nie wypada! Przepraszam!
B.O.
P.S. Publikowanie czegokolwiek w tej sytuacji to nieporozumienie - zawsze narażałem się na niepotrzebną krytykę, sądzić należy, że nigdy nie miałem racji.

[movzx]

Widac od razu ze pan O. nie potrafi wymyslic nic na temat tego zasilacza. Ale za to probuje wyjsc "z twarza" obszczekujac wszystkich naokolo. Poprosimy o schemat albo _konkretne_ propozycje. Wtedy bedzie mozna podyskutowac na poziomie.
Ja jako ze nie mam za wielkiego pojecia o ukladach mocy, staralem sie odzywac kiedy wydawalo mi sie ze mam cokolwiek do powiedzenia.
Za to pan O. wpadl z hukiem i ojeej to sa ZLE rozwiazania. Prosimy o lepsze! Zreszta proponuje popatrzec wyzej czyj zasilacz polecalem do rozwazan - moze konstruktywne wypowiedzi pana O. pomoga cos z tym zrobic?
Pozdr.
P.S. Mam wrazenie ze kazda krytyke pan O. uwaza za niepotrzebna. Jedyna "potrzebna" krytyka to ta ktora pada z jego strony. Megalomania?

[Gość]

Zdecydowanie megalomania i chamskie nawyki! Kto to widział aby się podpisywać własnymi danymi! Dziwak! I na pewno nic porządnego nie potrafi zrobić! Krytykować to i ja potrafię!
QWERTY ASDFG

[PI]

Witam uprzejmie!!! Panowie, więcej powściągliwości, nie denerwujmy sie, nie obrażajmy, za to przedstwiajmy rzeczowe argumenty. Ja dośc jasno wytłumaczyłem Kolegę "jadzwina" - w jego postach są dośc jednoznaczne sugestie, o co chodzi i dlaczego nie bierze się za "ukladówkę". Jemu potrzebne jest PROSTE rozwiązanie, bo istota rzeczy tkwi gdzie indziej.
O środowisku ludzi zajmujących się elektronika zawsze miałem przekonanie, że to trochę elitarna grupa, a więc bardziej cywilizowana.
Dlaczego bez nazwiska... mam tak samo dobre, jak każde inne, po co mam się reklamować??? A jak powiada Pismo Święte ( w domysle może to dotyczyć właśnie anonimowości) "po owocach ich (ich) poznacie..."
A więc do owoców zapraszam.
Panie inżynierze O., niech Pan nie będzie taki serio....
PI

[jadzwin]

Witam,

Ech nie spodziewalem sie ze wywolam takie klotnie...
Prawda jest ze gdzie dwoch Polakow tam trzy zdania
A tak powaznie to PI dokladnie mnie wytlumaczyl..
Jestem z zawodu programista i robie uklady cyfrowe. Natomiast analogowa czesc jest dla mnie czarna magia a niestey obowaizki rodzinne i zawodowe nie pozwalaja mi na gruntowne zapoznanie sie z ta fascynujaca czescia elektroniki.
Szukam prostego rozwiazania bo lubie wiedziec co kazda czesc robi w moim ukladzie.
Schemat ktory zaproponowal PI bardzo mi sie podoba. Jest prosty i uwazzam ze sie sprawdzi do moich potrzeb.
Jako Darlington wykonwczy mam juz kilka typow
2SD1525-TOS, BDX67C lub BU941P. A moze jeszce jakis inny musze poprzegladac jeszcze ich noty katalogowe. Ale powinny dac rade
Z cieplem nie ma problemu, wielkosc radiatora nie ma wiekszego znaczenia.

Mam juz podejrzenie dlaczego poprzedni uklad mial duze spadki napiecia, a mianowicie wyjscie ze wzmacniacza operacyjnego bylo obciazione pradem 25mA, a patrzac w note katalogowa powoduje to spadek napiecia wyjsciowego o conajmniej 1V no i wzm. pracuje wtedy w klasie B.
Jeszcze sie pobawie tamtym ukladem zeby zebrac jakies nowe doswiadczenia i jak cos ciekawego odkryje to sie podziele na forum.


PI jak jestes moze z Krakowa to zapraszam na DUZE PIWO A jak jestes z poza Krakowa to jak bedziesz w Kraku to tez zapraszam

Pozdr
Jadzwin

[PI]

Witam; no i fajnie!!! jak zwykle deklaruję swoja skromna pomoc; może to nie jest najmadrzejszy argument, ale mam za sobą grubo ponad 30 lat doswiadczenia i wiele układów projektowałem, wykonywałem i serwisowałem. Cos niecos z tego pamiętam - nieważne. Lubie pomagać młodym kolegom, niech sie rozwijają. Wierzę, że mimo tej całej degrengolady w dziedzinie polskiej mysli technicznej nie damy sie zepchnąć do samej tylko konsumpcji koreańskiej , czy innej "krzakowej" elektroniki. Młodzi Polacy potrafia pokazać, że w tej dziedzinie sroce spod ogona nie wypadli!!!
Kraków bardzo lubie, kiedys tam bywałem dośc systematycznie, ale na razie się nie zanosi - za zaproszenie dziękuje, to bardzo miły gest!!!
PI

[Gość]

Hmm...budując podobny zasilacz w przeszłości trafiłem na podobny problem...spadek napiecia wyjściowego ze wzrostem obciążenia.....zastosowałem jako układ wyjściowy do przetwornika C/A szeregowy stabilizator kompensacyjny z tranzystorami Darlingtona łączonymi równolegle...całkiem podobnie jak przestawione powyżej rozwiązania.
Tylko jako wzmacniacz błędu użyłem precyzyjniejszego op (LT1494 chyba) i na pewno wydajniejszego pod względem wydajności wyjścia. Proponuję sprawdzić w notach katalogowych wybranego op jego wydajność prądową z/i do wyjścia. To jedna rzecz.
Druga sprawa to przy dokładnośći 0,01V mogą mieć wpływ napięcia niezrównoważenia na wejściu op, ale to jest kwestia doboru rezystorów, ale ja osobiści trafiłem na "dziwną" nieliniowość tych napięć w op mojego zasilacza tzn. ich wartość zmianiała się w zależności od ustawionego napięcia wyjściowego (krótko mówiąc) wpływając na zmianę napięcia wyjściowego całego zasilacza.....to był wpływ nie przekraczający 20 mV...ale był, jednakże moja aplikacja musiała mieć dość duże wzmocnienie uzyskane za pomocą op, ze wzgledu na zastosowany przetwornik C/A, co z pewnością przyczyniło się do ujawnienia tej cechy.
Na koniec pozwolę sobie zwrócić uwagę na stabilizację cyfrową....pomysł dobry..ale niedoskonały....proponuję wykonać i obejrzeć efekty na oscyloskopie.....a to wszystko dlatego, że uC nie będzie stabilizował napięć w sposób ciągły tylko dyskretny

[PI]

Witam; bardzo trafne uwagi. Rzeczywiście, napięcie niezrównoważenia przy duzych wzmocnieniach może istotnie oddziaływac na wynik końcowy. Co się tyczy wydajności pradowej wyjścia wzmacniacza, to oczywiste, dlatego proponowałem np. LM358. Poza tym, o czym nie wspominałem wczesniej w przypadku tak dużych prądów trzeba liczyc się ze spadkami napięcia we wszystkich elementach układu łącznie z przewodami, dlatego sprzężenie zwrotne powinno obejmowac cały układ do zacisków wyjściowych włącznie. Przez pojęcie sp.zwrotne rozumiem tu pobieranie próbki napięcia wyjsciowego do wzmacniacza błędu, gdziekolwiek by on był - w tym wypadku powinien byc zaaplikowany w samym źródle, czyli w uC. Oczywiście trzeba uwzględnić wtedy wszystkie spadki napięcia w układzie - na elementach biernych, jak i spadki na przewodzących złączach tranzystorów. Wynika stąd, że oczywiście napięcie nominalne ze źródła musi byc odpowiednio większe, niz napięcie wyjściowe, co z kolei pociąga za soba konieczność takiego zaprojektowania stopni posrednich, aby pracowały w warunkach liniowych. Jakakolwiek nieliniowośc odbije sie w sposób znaczący na napięciu wyjsciowym i nie pomoże wówczas najbardziej skuteczne nawet porównanie napięcia odniesienia z napięciem błędu. Rację ma też "Gość" co do dyskretnego, a więc nieciągłego charakteru napięcia z C/A. Istotne jest, jaka jest skala tej dyskretyzacji.
Może by więc pomyśleć o pewnego rodzaju interfejsie zaraz za C/A o charakterze integratora ze względnie małą (stosowną) stałą czasową????
Licząc na palcach, przy 10-cio bitowym przetworniku iskali napięcia rzędu 0 - 8 V, tak na prawdę zbliżamy się do 1-no bitowego błędu. (LSB).
Ale intuicyjnie wyczuwam, że nie o to chodzi - jest to ciągle sprawa włąściwego projektu części analogowej. Z drugiej strony zastanawiam się,czy jako bufor potrzebny jest opamp???? (w tym konkretnym przypadku, gdzie wszystkim zarządza uC???). Może po prostu przedłużyć Darlingtona o jeszcze jeden stopien. Tak,czy inaczej, w układzie na pewno potrzebna jest zwrotna kontrola napięcia (o czym wyżej) i reakcja na przekroczenie dopuszczalnego prądu.
PI

[PI]

Jeszcze ja.... otworzyła mi sie jakaś klapka w mózgu, że założona rozdzielczośc napięcia 10mV jest wymogiem ekstremalnym!!!!!!! Przy takim warunku własciwie wszystko ma wpływ na wynik końcowy, w znacznym stopniu temperatura i to wszystkich elementów!!! Szacując tylko "na oko", nie jestem pewien, czy 10-cio bitowa rozdzielczość przetwornika jest tu wystarczajaca - ale na tym akurat znam sie najmniej.
PI