Лабораторный Блок питания

Обидно, написал целую простынь, потом ткнул что-то не то, все вывалилось и не сохранилось.

В общем, делаю ЛабБП для себя, прошу сообщество посмотреть схему и поделиться мнением о возможных косяках и граблях:
Схема линейной части БП
UPD:Добавил обновленную схему во вложение.

По этой схеме хочу сделать маленький пробный блок 0-15В 10ма-2А, а впоследствии, если нормально покажет себя в работе, использую ее в большом блоке до 30В и 10А, дополнив предварительным степ-даун преобразователем на этом принципе:
принцип БП
Также в большом планирую сделать цифровую индикацию тока и напряжения, отключаемый триггерный режим и дополнительные +5В и +12В.
Схема обладает следующими преимуществами:
1. Нужна только одна обмотка трансформатора.
2. Ограничение тока осуществляется по положительной стороне, то есть можно монтировать в металлический заземленный корпус и не бояться замыкания на землю.
3. Есть индикация режимов работы.
4. Схема очень простая.
Недостатки:
1. Если что-то случится с регулирующими цепями или ОУ, регулирующий элемент открывается полностью.
2. Для реализации цифрового амперметра нужны костыли или дополнительный токовый шунт в земляной цепи, или диф. усилитель с добавлением отрицательного питания. Я склоняюсь к первому.
В собранной уже макетке этого БП сначала не было стабилизации (TL431) падения напряжения на контрольном резисторе R4 и он работал плохо, поскольку на ток ограничения влияло ненулевое выходное сопротивление выпрямителя. Вроде в этой схеме должно быть ОК.
Также если есть схема-прошивка вольтметра амперметра с семисегментниками, поделитесь, плz.
В архиве приложил схему, модель в МикроКап и Протеусе.
  • 0
  • 16 октября 2012, 21:37
  • antonluba
  • 2
Файлы в топике: ЛАББП_antonluba.zip, SMALL2.jpg

Комментарии (59)

RSS свернуть / развернуть
Да что тут смотреть, должно бить в лабнике стабилизация, фильтрация по входу и на выходе, защита от короткого замыкания, четкая индикация напряжения и тока ну и их четкая регулировка, да и еще куча защит которых я тут не упомянул.
Сейчас популярно делать лабники из старых БП от компов, у меня тоже такой не собраный, знаний не хватило чтоб импульсник переделать. А вот контрольно-индикационная часть пылится уже год. Наверное скоро за него возьмусь.
0
В том что на макетке собрал, стабилизация напряжения очень хорошая получилась, например, без нагрузки 5.10В, с нагрузкой проволочным переменником 22 Ом (220 мА) 5.10В, при токе 1А 5.09В.
С фильтрацией, думаю, все в порядке должно быть, хотя можно резистор и кондер перед 7815 поставить дополнительно, благо ток там мизерный. А импульсник не хочу, думаю, управлять током по высокой стороне как-то, хм, стремновато, хотя многие делают. Не поделишься индикатором?
0
0
Ага, видел эту статью, отличная работа.
0
Дело еще в том, что большинство схем в интернете
1. не имеют режима ограничения тока вообще
2. ограничение тока задается переключением токоограничивающих резисторов
3. строятся с использованием нескольких обмоток трансформатора и/или с отрицательным питанием ОУ
4. не обладают расширяемостью в сторону большего тока
5. Невероятно сложные или вызывают сомнения в работоспособности
Я хочу от недостатков этих избавиться. Но с удовольствием выслушаю критику опытных коллег или совет. Заранее спасибо.
Ну и по мере продвижения буду отписывать.
Например, сейчас думаю, как реализовать отключаемый режим триггерной защиты.
0
не совсем понятно вот это:

то есть можно монтировать в металлический заземленный корпус и не бояться замыкания на землю

замыкания чего?

ну а если не охота считывать выходной ток с резистора-датчика относительно массы — в импульсном степдауне на МС34063 как раз датчик тока висит на «плюсе». а в линейном при 35В на входе (исходя из 50В-го электролита на входе) — даже при 15В на выходе и токе 2А на транзисторе упадет (35В-15В)*2А=40Вт. это — радиатор размером с ведро:). или я, может, просто не понял работы схемы и это не линейный регулятор?
0
скажу только что лабник моет быть онли линейный. с импульсными на… ся по полной… лабник должен быть идеальным, иначе сложно локализовать проблемы. с импульсником этого не добьешься во всем диапазоне токов и напряжений. импульсной в крайнем случае может быть входная силовая часть с ОГРОМНЫМ балластом перед регулирующей.

и вообще, делать подобное сейчас можно только в двух случаях. или j4f или если есть приличный силовик. иначе проще купить и допилить дазген
0
  • avatar
  • xar
  • 16 октября 2012, 23:14
Есть силовик 24В 10А переменки для стройки (только одна обмотка) зато в корпусе с вводным автоматом.
0
хм… смотря для чего. Импульсник кпд подкупает и размером.
Наверное можно сделать выход регулируемы импульсные + линейные, а так же фиксированные 3,3В и 5В для питание микроконтроллероной хрени. Всё с индикацией и огр.тока.
0
Ну еще автомобильный аккумулятор заряжать можно…
0
я считаю что на этапе отладки аппаратуры условия должны быть тепличными, поэтому никакой вероятности наличия испульсных помех быть не может.
0
теперь я думаю что мне нужен линейный блок питания, а это значит нужен мегатранс и новый корпус…
0
и коим местом тут кпд вообще
0
Ну как каким. Нужно ж силовой транзистор охлаждать, да и даже крутые транзисторы обычно имеют мощность до 125-150Вт, это довольно мало (т.к. КПД линейного ЛБП обычно не достигает и 50%, то это означает ыыходную мощность менее 70Вт). Приходится чудить с той или иной ключевой стабилизацией (ну, в чисто линейниках для этого применяется коммутация обмоток трансформатора).
0
кпд трансформатора как правило не ниже сравнимого ибп. а вот стабилизирующая часть это другой вопрос. тут и в правду надо искать компромисс между линейной и импульсной.
0
Я говорил про КПД линейного ЛБП, где ты увидел хоть строчку про трансформатор, кроме переключения обмоток? Конечно вся мощность на транзисторе высаживается, в том и проблема — не каждый способен даже сотню ватт рассеять.
0
а, об этом. ну допустим кпд низкий, но у импульсных другие проблемы. если нам нужен большой ток, то нужен большой балласт на выходе (иначе импульсы и получим). если ток нужен маленький, то большой балласт не даст качественно стабилизировать ток (1 — ток будет расти на этапе зарядки балласта, 2 — балласт не даст удержать ток при резком повышении нагрузки). в общем везде свои подземные камни. а чем переключаемые обмотки (или, как вариант ибп вместо трансформатора с регулировкой напряжения) не устраивает? при сильно больших мощностях можно сделать десяток отводов.
0
Топик-стартера — тем, что у него транс без отводов. У меня питальник на 5А как раз на переключаемых отводах, хотя силовой транзистор горел неоднократно уже.
0
а я про него и не говорил. я высказал свое имхо и пояснил почему. да и перемотать я не боюсь )
0
фиксированные 3.3, 5 отлично получаются типовыми стабилизатрами
0
замыкания чего?
Замыкания плюса на заземленный корпус. Если ограничение тока в минусовой цепи, замыкание плюса на заземленный корпус даст фейерверк.
Это линейный регулятор, но в большом блоке питания будет еще понижающий импульсник, чтобы снизить падение на регулирующем транзисторе. А пока макетирую на чисто линейном.
0
Гм, если я правильно понимаю, то это линейник, силовик — MOSFET, включенный по схеме истокового повторителя, на U1:A собрана стабилизация тока, а на U1:B — напряжения. Немножко критики.
Прежде всего, LM358 для U1:A не подходит. Он не работает при напряжении в районе +Vcc на входе. Здесь нужен R2R или работающий у плюса (вроде, это умеют какие-то из серий TL06x/TL07x/TL08x, но не уверен). А вот для U1:B напротив, нужен R2R или работающий у нуля, такой как LM358.
Во вторых — почему именно мосфет? Работает все равно в линейном режиме, а биполярник вроде в таком включении позволяет получить меньшее минимальное падение на регулирующем элементе.
Еще мне не нравится использование светодиодов для схемы монтажного или. Они обычно имеют очень малое обратное напряжение (порядка 5В), а в такой схеме оно может достигать величин порядка 15-20В (при выходном до 15В).
Алсо, в принципе, схему на U1:B и U2 можно заменить на TL431. Правда, при этом регулироваться будет от 2.5В, чтобы решить эту проблему — нужна еще одна TL431 и маломощный источник отрицательного напряжения. Из плюсов — оно просто и стабильно работает.
0
  • avatar
  • Vga
  • 16 октября 2012, 23:37
По порядку.
Мосфет — из-за отсутствия втекающего в затвор тока. Для биполярника нужен меньший номинал R2 и соответственно нагрузочная способность ОУ, и светодиоды туда не всунуть уже. Микрокап хорошо моделирует, если есть, скачай архив, посмотри.
Теперь операционники. Рабочий режим при стабильном напряжении — линейный, ток течет через D2 в U1:B, напряжение на выходе где-то около заданного. Если ток превышает заданный, U1:A прижимает затвор к земле через D1, напряжение на выходе падает, U1B переходит в насыщение по +, D2 тухнет.
То есть оба ОУ работают в линейном режиме — линейно (извините за тавтологию), то есть вблизи нуля.
Стабилизатор напряжения можно любой использовать, я в финале, скорее всего, поставлю LM317L. А вот в стабилизаторе тока схема на TL431 из даташита стабилизирует падение напряжения на R4 и исключает влияние выходного сопротивления выпрямителя. Правда, я еще эту часть собрать-проверить не успел.
0
Для биполярника нужен меньший номинал R2 и соответственно нагрузочная способность ОУ, и светодиоды туда не всунуть уже
Светодиодам там и не место, а нагрузочную способность можно повысить, впилив туда управляющий транзистор. Заодно отпадет нужда в диодах — схема ОК сама по себе обеспечивает монтажное или.
Вот это не совсем понял
Анод на землю, катод на затвор/базу ключа, на управляющий сигнал с делителя ОС (плюс для лучшей стабильности кондер на сотню нанофарад между катодом и управляющим). Будет поддерживать 2.5В на управляющем, имеет встроенный прецизионный ИОН, ОК-выход и способна пропускать через себя до 100мА при мощности до 700мВт. Собсна, я на ней свой и сделал. И на нее же перевел другой источник, выкинув самопальный ИОН на стабилитроне и усилитель ошибки на ОУ. Заодно отпала надобность в отдельном двуполярном питании для стабилизатора, его землю теперь можно отвязать от земли стабилизатора (это облегчает переделку схемы защиты, а то старая после замены сгоревшего ОУ не работает вообще).
0
Да, и еще ток биполярника можно снизить, впилив туда дарлингтон. В переделанном на TL431 источнике (30В 5А) стоит аж трехступенчатый. Но управляющий транзистор после ОУ все равно стоит — это позволяет питать ОУ от +-7В при выходном до 30В.
0
Подумаю.
Транзисторы, конечно, pnp.
0
Эм, которые? Регулирующие у меня в обоих питальниках NPN, как и управляющие.
0
Которые вместо светодиодов. В моем случае они отрицательным током открываться должны. Да проще просто диоды поставить.
0
Зачем? Достаточно просто поменять местами входы ОУ.
0
Забыл ответить про ОУ. У U1:A на одном входе VIN, на втором — чуть ниже, а даташит прямо говорит, что Common Input Range — до Vcc-2V. А вот при входных сигналах около минуса питания он работает.
0
Да это ясно, но в этом режиме он не работает, а стоит в насыщении и влияния не оказывает никакого. Светодиод не горит.
0
Даже если он не сгорит (вроде AMR допускают Common Voltage до +VCC) — работать начнет только когда на шунте пара вольт упадет. Это довольно много, даже с номиналом в 1 Ом (очень много для шунта) это будет 2А. Т.е. меньше 2А ток ограничения поставить будет нельзя.
0
Понял. Да, пожалуй надо другой ОУ поставить. Rail-to-rail?
0
Любой, способный работать у верхнего питания при соответствующем питании. Но можно убрать шунт вниз.
0
Нет, шунт вниз не хочу, лучше с ОУ поиграться. Спасибо за советы.
Завтра буду думать дальше…
0
У меня в 30В 5А источнике шунт вверху. Вылазит столько проблем, что я хочу для работы с ним привязать к одному из его концов землю отдельного источника, от которого будет питаться компаратор схемы защиты.
0
НО, если сразу сделать перед шунтом степ-даун, а ОУ запитать от выпрямителя, он может нормально работать…
Ладно, голова не варит уже…
0
Тут еще нужно не вылететь за пределы ОУ по питанию. Скажем, LM358 допускает до 32В. TL081 — до 36В, но при этом максимально допустимое напряжение на входах ниже напряжения питания.
0
схему на U1:B и U2 можно заменить на TL431
Вот это не совсем понял
0
И кстати, про обратное напряжение светодиодов не подумал даже. Если так, то индикацию или вообще убрать придется, или по-другому как-то делать, потому что добавление еще одного диода может уже не дать транзистору закрыться…
0
Подумал тут: если ставить дополнительный шунт в минусовую цепь для измерения тока и подбирать так, чтобы сразу на АЦП, то надо опорное напряжение выставлять не относительно земли, а относительно минусовой клеммы, иначе падение на этом шунте убьет всю стабилизацию. Ну то есть: выход 5 В, сопротивление шунта 0,47 Ом, при токе 10А 4,7В на нем (почти полная шкала АЦП), на нагрузке 0,3 В остается… А надо 5В.
0
Именно. Ну и в любом случае, два шунта — только пустая растрата запаса по напряжению. Хотя стабилизатор тока вполне можно переделать на работу по минусовому шунту, заодно и менять LM358 на R2R не потребуется.
0
по поводу
менять LM358 на R2R
написал выше.
А какая линейность у встроенного в AVR PGA? Его ж вроде можно настроить на Ку=200 и сделать номинал шунта мизерным. Или это у меня перепуталось что-то… Посмотрю даташит.
0
Точно. И, кстати, дифференциальный. Надо повнимательнее почитать.
0
прошу сообщество посмотреть схему и поделиться мнением о возможных косяках и граблях
мое мнение — забить на всю ту лабуду что нарисована и собрать на LM317/LD108x. В даташитах есть примеры схем с регулируемым ограничением тока и параллельного включения. Сделать точнее/надежнее на дискретных элементах все равно не получится…
0
Думаю,
забить на всю ту лабуду что нарисована и собрать на LM317/LD108x
не повлияет положительно на мое развитие и опыт, да и удовольствие получаю больше не от копирования, а от создания нового, своего, честно.
0
Не забывайте, пожалуйста, лог писать поподробнее по ходу развития :) И главное про косяки словленные.
0
Полагаю, главный опыт, какой ты получишь — это задавливание лезущих отовсюду самовозбудов.
0
В данный момент схему переделываю с учетом выявленных недостатков, также добавил триггерный режим защиты по току. Скоро плату разводить начну, некоторые детали надо в библиотеку добавить, да и над корпусом подумать…
0
Покажи сперва финальную.
Регулятор так и оставил MOSFET?
0
Регулятор Mosfet, токовый операционник TL082, напряжение контролировать — LM358, светодиоды заменил на простые 2Т4148, индикация на втором LM358, и компаратор LM393 + 74HC00 + реле на триггерный режим.
Индикация пока будет аналоговым прибором, и то только если все нормально заработает.
Этот источник будет на 2А и, наверное, до 24В.
Сейчас плату разводить только начинаю, кнопки все нестандартные надо в библиотеку добавлять…
0
вместо аналогового прибора в универе пользовались вмурованным в стенд китайским мультиметром. как бюджетный вариант я думаю очень даже не плохо (только габарриты не очень
0
Можно, но пределы все равно переключать.
0
ну если прибор будет иметь полноценные 4 разряда, то можно и выбрать один из пределов. но такие приборы как правило дороже. мб на ебее есть недорогие стендовые приборы.
0
И чем оно лучше самопального вольтамперметра на МК?
0
оно готовое )
а вольтамперметр на МК это имхо что то из разряда сугубо j4f
0
Стоит, по крайней мере, не дороже. Размер компактней. Делается чуть ли не проще.
0
Добавил схему во вложения. В протеусе тоже работает симуляция, могу файл выложить, если есть протеус у вас.
0
лм лд лт и подобные стабы как раз таки страдают пониженной точностью (особенно по току) и требованию к токо(вольто)задающим цепям. плюс ограничения по напряжению источника. совсем бредовым получается ограничение тока и напряжения одновременно.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.