Jak zrobić zasilacz 72V/3 do 5A

[Bartłomiej Okoński]

[PI]

[PI]

[Andy]

[Andy]

[movzx]

[movzx]

[PI]

[PI]

[Bartłomiej Okoński]

[movzx]

[Gość]

[PI]

[Andy]

[Bartłomiej Okoński]

[movzx]

[Andy]

[Bartłomiej Okoński]

Witam!
Transformator powinien mieć uzwojenie wtórne o napięciu jałowym (bez obciążenia) na poziomie 70V. Moc transformatora należy dobrać na poziomie 400 do 500W. Toroidalne są idealne w takich zastosowaniach. Nadwyżka dyspozycyjnej mocy jest po to aby przy pracy ciągłej transformator zachował swoją temperaturę w granicach przyzwoitości (czyli ma nie parzyć!).
Po wyprostowaniu napięcie osiągnie prawie 100V. Pod obciążeniem będzie się niebezpiecznie zbilżać do 72V.
Tętnienia: im większa pojemność na wejściu tym mniejsze tętnienia. Trzeba wybrać kompromis między ilością elektrolitów a poziomem tętnień. Sam stabilizator, tak jak napisałem wcześniej potrzebuje ok. 0,8V różnicy między wejściem a wyjściem przy zasilaniu napięciem stałym. Jest to też wyraźnie napisane. Sprawdziłem to pod obciążeniem 5A. Oczywiście, jeśli ktoś teraz obciąży ten stabilizator przy tak małej ilości elektrolitów to na wyjściu mogą pojawić się tętnienia. To nie problem! Dotyczy to ekstremalnych sytuacji. Do 3A jest całkowity spokój i tętnień na oscyloskopie nie ma śladu. Zgadzam się z opiną, że można zwiększyć pojemność na wejściu, tuż za mostkiem prostowniczym. To jedna z najprostszych modyfikacji którą bardzo łatwo wykonać we własnym zakresie. Nie umniejsza to w niczym merytorycznej wartości zaprezentowanego rozwiązania.
Co do tranzystorów MOSFET: w początku lat osiemdziesiątych zacząłem wykorzystywać te tranzystory (pierwszym był BUZ11). To rzeczywiście nic nowego. Dlaczego więc są tak rzadko wykorzystywane lub jak już ktoś coś zaprojektuje to z całkowitym niezrozumieniem ich specyfiki i odmienności?
Niezwykła prostota i miażdżące parametry układów wykonanych w oparciu o te tranzystory przemawia za ich stosowaniem. Barierą jest brak w literaturze porządnych, wzorcowych rozwiązań. Może i gdzieś można sie "dokopać" ale w praktyce nigdzie nie zauważyłem stosowania tych "wzorcowych, poprawnych rozwiązań".
Nie chodzi tu o konkretne rozwiązania ale o zrozumienie specyfiki sterowania! To najłatwiej pokazać na przykładach konkretnych zastosowań. Analiza pozwala te rozwiązania kopiować do dowolnych innych potrzeb.
W czasopismach fachowych (EdW, Praktyczny Elektronik, Radioelektronik, Hobby Elektronik, Nowy Elektronik itd ) często spotykałem niepoprawne rozwiązania w publikowanych schematach. To, że coś działa praktycznie wcale nie oznacza, że jest poprawnie zaprojektowane. I nie chodzi tu wcale o moje "widzi mi się" ale o zgodność z powszechnie stosowanymi na całym świecie rozwiązaniami w urządzeniach profesjonalnych.
"Przemycenie" tych wzorców i udostępnienie to był mój "tajny" cel.
Zaraz pojawią się opinie, że jak coś działa to jest dobrze zrobione. I tak i nie! Pól biedy kiedy przykładowo zasilacz zasila jakieś proste urządzenie. Gorzej gdy pobór prądu zmienia się gwałtownie wiele razy na sekundę. Tu kłania się stabilność układu. Badamy ją przy pomocy oscyloskopu i sprawdzamy odpowiedź zasilacza na jednostkowe obciążenie (np. prądem znamionowym) 1, 10 lub 100 razy na sekundę! I tu wychodzi dopiero prawda o urządzeniu (w naszym przykładzie zasilaczu). Jeśl jest poprawnie zaprojektowany to nie ma żadnych "niespodzianek"! I tego każdemu życzę!
Co do mocy traconej to jest ona największa przy 50% obciążenia. Zwiększanie obciążenia obniża napięcie na wejściu i moc tracona w szeregowym tranzystorze pomału maleje! Przy 5A traciłem od 15 do 25W mocy. I jest to znakomity wynik! Proszę to odnieść do mocy dostarczanej w tym czasie do zacisków wyjściowych zasilacza. Tranzystor zniesie znacznie więcej. Jak przeciążymy to na stałe się wyłączy.
Prezentowany układ, jak każdy inny nie jest idealny. Jest prosty i funkcjonalny, stabilny i łatwy do powielenia. Jak coś ktoś chce ulepszyć to przecież nie ma problemu. Zamiast baterii elektrolitów można dać jeden, 10mF lub więcej na 120V. Pytanie tylko gdzie go kupić a jeśli już to za ile?! Tak samo można wszystkie inne fragmenty zmodyfikować do własnych potrzeb. Kolego potrzebował zasilacza do CB i przerobił sam sobie ten właśnie schemat na 13,8V/25A. Gdzie problem? Jak już jest konkretne rozwiązanie to teraz łatwo nie zostawić na nim suchej nitki. Bardziej w porządku jest porównać te rozwiązanie do innego, konkurencyjnego rozwiązania. Wtedy naprawdę można wydawać własne opinie w oparciu o materiał porównawczy.
W Polsce na dzień dzisiejszy pracuje ponad 650 systemów centralnego zasilania koncentratorów w oparciu o koncepcje prezentowaną w tym poscie.

Pozdrawiam serdecznie!
Bartłomiej Okoński

[Andy]

No dobrze, tylko w takim razie nie upoważnia Cię to do napisania "zasilacz 72V/5A"!
Jak dla mnie to jest błąd konstrukcyjny. Mam na myśli 100V spoczynkowo i spadek do nieco ponad 70V przy 3A. Przy 5A to nie mielibyśmy tętnień tylko parodię zasilacza stabilizowanego! Czy kondensatory elektrolityczne są takie drogie? Zasilaczy na ustalone napięcie nie buduje się z takim zapasem napięcia. Przy mniejszym prądzie obciążenia powoduje to znacznie większe straty w tranzystorze regulacyjnym. Dla przykładu: 1A -> ok. 30W strat, podczas gdyby dać transformator o niższym napięciu a większe kondensatory można by zejść poniżej 10W.
Stara zasada 2..3mF na każdy amper prądu jest jak najbardziej na miejscu.
Co do zalet tranzystorów MOSFET to nie skazywałbym tak szybko na straty tradycyjnych bipolarnych. Akurat w takich zastosowaniach jak stabilizator liniowy nie widzę jakichś ogromnych korzyści z użycia MOSFETa. No chyba, że ktoś chce potem napisać że w XXI w. to już tylko MOSFETy!!
MOSFETY są niezastąpione jeśli chodzi o klucze i tam pokazują swoje główne zalety.

Pozdrawiam

[Bartłomiej Okoński]

Witam!
Przy 5A układ pracuje normalnie. Poziom tętniń jest na poziomie 3% napięcia wyjściowego co jest do przyjęcia. Zwykle obciążenia nie przekracza 3A. Układ elektroniczny stabilizatora z łatwością zniesie te 5A. Ten fakt upoważnia do stwierdzenia, że jest to stabilizator na 5A.
Podkreślam, ze teraz łatwo czepiać się nieistotnych szczegółów które bez problemu każdy może zmienić. Proszę raczej określić czy układ będzie miał kompensację termiczną? Gdzie jest to ukryte? Jakim prawem ten układ działa!
Sprawa tranzystorów i 21 wieku: Fakt używania tranzystorów typu MOSFET do niczego nie upoważnia. Większość układów projektuje się i będzie projektowało z użyciem tranzystorów bipolarnych. Ich zaleta: niezwykle niska cena i ogólnie znane sposoby aplikacji tych elementów, na ogół dobrze wykorzystywane. To co jest zaletą tranzystorów bipolarnych jest wadą tranzystorów polowych. Cena jest do przeżycia ale co z aplikacją?! I tu chciałem pomóc! W tym schemacie jest wiele prostych ale ciekawie skojarzonych rozwiązań na tranzystorach bipolarnych. Tego typu rozwiązań nie spotkałem wczesniej w takich skojarzeniach a dużo widziałem. Proponuję analizę działania: niby prosty układ a tak naprawdę nie bardzo wiadomo po co są te wszystkie elementy. Obecność MOSFET-a nie ma nic do rzeczy. Łatwo krytykować i robić osobiste przytyczki, trudniej polemizować na konkretne argumenty.
Wzorem dobrym do naśladowania jest Admin Andy i Pan PI bo skupia uwagę tam gdzie są wątpliwości co do natury działania a nie co do osoby.
Kondensatory elektrolityczne w tym przedziale napięć i pojemności są drogie i trudno dostępne. Mają też duże gabaryty i masę. Tak, jak napisałem wcześniej to rozwiazanie to kompromis między kosztami wykonania a pożądanymi parametrami pracy.
Ten schemat może być podstawą do opracowania własnych niezależnych rozwiązań, w których np. można zwiększyć prąd a zmniejszyć napięcie lub np zrobienia zasilacza stabilizowanego 300V/1A. Wartości elementów zmieniają się ale koncepcja pozostaje ta sama! I o to chodzi! Proszę podać inny przykład schematu stabilizatora o tak szerokim zakresie modernizacji jeśli chodzi o prąd i napięcie! Który układ zasilacza może po zmianie wartości elementów na schemacie pracować do kilkuset wolt przy 1A lub do kilkunastu a nawet kilkudziesiąciu amper przy małych napięciach (np. 13,8V) i jednocześnie mieć minimalną różnicę między wejściem a wyjściem w każdym przypadku na poziomie poniżej 1V?!
Pozdrawiam!
Bartłomiej Okoński

[cyberdar]

Witam

Najprostszym rozwiązaniem tego problemu może być np. stabilizator napęcia LM7812 z odpowiednią dioda zenera między nóżkę masy stabilizatora a masę. Zachowa się wtedy dopuszczalne napięcia stabilizatora. Można chyba znaleźć taki stabilizator na większy prąd i po kłopocie. Dobra byłaby obudowa TO-3 i jakiś wentylator, który nieco schłodziłby radiatorek.

--
Oceńcie sami, może coś dorzucicie od siebie... pozdrawiam

[Bartłomiej Okoński]

Witam!
Zdecydowanie błędne rozwiązanie. Po prostu ten układ scalony wytrzymuje tylko 35V różnicy między wejściem a wyjściem. Powyżej tego napięcia ulega zniszczeniu. Nie ma łatwego rozwiązania tego problemu.
Pozdrawiam!
Bartłomiej Okoński

[movzx]

Panowie, po co w ogole dyskutowac?? Przeciez kazde rozwiazanie nie autoryzowane przez pana O. jest z zalozenia bledne albo przynajmniej nieoptymalne. A moj komentarz na temat poziomu intelektualnego osob robiacych prowokacje jak ta ktora tu miala miejsce - zostaje podciagniety pod brak rzeczowosci i w ogole wszystko co najgorsze.
No i oczywiscie to pan O. decyduje i wyznacza osoby godne nasladowania. Zapomnial tylko na pierwszym miejscu wymienic siebie.

A co do zasilacza - zamierzam zrobic sobie ladny zasilacz laboratoryjny o przyzwoitych parametrach. Oczywiscie cyfrowy tak jak to tylko mozliwe :)
Jak bedzie cos konkretnego (przynajmniej zarys schematu), chetnie sie podziele...
Pozdr.

[Bartłomiej Okoński]

Witam!
Tytułem uzupełnienia: Układ scalony stabilizatora LM7812 ulegne uszkodzeniu w pierwszych 20 milisekundach po włączeniu zasilania.
Przyrost napięcia na wejściu będzie tak duży. że na wyjściu nie zdąży się naładować elektrolit i po chwili przekroczymy dopuszczalne napięcie między wejściem a wyjściem. To momentalnie niszczy scalak.

Każdy zasilacz laboratoryjny ma zwykle część analogową mocy i część sterującą , która może być zarówno analogowa jak i cyfrowa.
Kontroler pracy zasilacza możemy zrobić na np. procesorze ATMEGA8, wykorzystując przetworniki A/C z procesora do odczytu napięcia i prądu.
Wiele osób regulacje napięcia i prądu oparło o modulację PWM. To nieliniowy, nieprecyzyjny, ślepy zaułek w zasilaczu laboratoryjnym ze względu na specyfikę zastosowania. Lepszym pomysłem jest dodatkowy przetwornik C/A lub liniowy potencjometr cyfrowy. Polecam! Nie zmienia to jednak faktu, że otrzymamy regulowane napięcie (z określonym krokiem) w zakresie typowo od 0 do +5V dla prądu i napięcia. Tu się kłania analogowy układ mocy który odpowiednio zareaguje na te napięcia. Im będzie lepszy tym lepiej dla zasilacza a raczej urządzeń przez niego zasilanych! Proszę pamiętać o zabezpieczeniach, szczególnie termicznych i przepięciowych. Do regulacji proponuję enkoder, wyświetlanie nastawionych i odczytanych parametrów proponuję powierzyć wyświetlaczowi LCD lub VFD, najlepiej wyjścia na oba typy (szeregowe dla VFD), do tego trochę komórek pamięci par nastaw (napięcia i prądu). Graficzny wyświetlacz może być ale niepotrzebnie znacząco podniesie koszt wykonania zasilacza.
Przestrzegam przed rozwiązaniami całkowicie cyfrowymi! Chora ambicja nie wyeleminuje zakłóceń na wyjściu zasilacza (co najwyżej trochę je zredukuje). Na rynku są pseudo zasilacze laboratoryjne z przetwornicami. Ten kto to kupił i poużywał trochę wie, że to koszmarny pomysł, chociaż do specyficznych zastosowań może się nadać. Zasilacz laboratoryjny, jak sama nazwa wskazuje, powinien dostarczać napięcia i prądu wolnego od tętnień i zakłóceń bo to wzorzec!
Ile ludzi tyle możliwych rozwiązań, rozsądek każe wybierać lepsze. Warto zapoznać się z wieloma rozwiązaniami aby po wybraniu któregoś z nich wiedzieć czym się kierowaliśmy przy wyborze.
Z założenia, każde dobre rozwiązanie jest dobre niezależnie kto je zaproponował. Optymalne rozwiązanie dla jednego nie musi być optymalne dla innej osoby (bo ma na przykład inne potrzeby, możliwości finansowe, posiada lub nie potrzebne elementy, poziom wiedzy, zaplecze pomiarowo-przyrządowe, umiejętności a czasami nawet może decydować ilość wolnego miejsca na biurku czy stole warsztatowym itp.).
Bardzo mi się podoba zapał Pana Movzx. Wszyscy powinni brać go za przykład i naśladować bo naprawdę warto. W pełni popieram i życzę powodzenia! W razie kłopotów służę pomocą! Efektem końcowym tego może być wspaniały projekt Pana Movzx. Będę pierwszym, który złoży gratulacje i naprawdę życzliwie tego życzę! Na 100% Pana projekt przebije wszystko co do tej pory wymyślono! Z niecierpliwością czekam! Zainteresowanych na pewno będzie znacznie więcej osób! Przepraszam też w tym miejscu, że nie zwróciłem uwagi na wcześniejsze wypowiedzi Pana Movzx chociaż były zawsze wyważone i na wyjątkowo życzliwym tonie!
Pozdrawiam serdecznie!
Bartłomiej Okoński

[movzx]

Najbardziej podobala mi sie czesc srodkowa... Wyklad na temat ukladow AVR i ich mozliwych zastosowan :D Pasjonujace.

Potencjometr cyfrowy z pewnoscia kupie na allegro u Meteora77 :>

Zasilacz ktory zamierzam zrobic raczej nie osiagnie parametrow srednich i lepszych rozwiazan fabrycznych. I nigdy tak nie twierdzilem, panie O. Wiec prosze <B>nie</B> przypisywac mi takich stwierdzen. W odroznieniu od pana mam odrobine samokrytycyzmu i nie wmawiam innym ze kazde moje rozwiazanie jest najlepsze tylko dlatego ze jest moje. Prosze jeszcze raz nie stosowac swojej logiki do moich postow.

A co do postow: moje wypowiedzi dostosowuja sie do tego co chce powiedziec oraz (a nawet zwlaszcza) do poziomu rozmowcy. To ze sie jednej osobie nie podobaja nie musi mnie obchodzic.