Выпускаемые в настоящее время лабораторные БП бывают импульсные и линейные. Насколько я понимаю, преимуществом импульсных является высокий КПД, хорошие габаритно-массовые характеристики, высокая удельная мощность, низкое тепловыделение. Преимуществом линейных источников являются низкие пульсации выходного напряжения, хорошая стабилизация при ступенчатом изменении тока нагрузки (поправьте меня, если я ошибаюсь).
Вопрос: если сделать комбинированный источник (импульсный преобразователь устанавливает на входе напряжение, равное требуемому выходному напряжению плюс некоторый запас, затем линейный регулятор выдает точное значение выходного напряжения).
Какие могут быть подводные камни? Производятся ли сейчас лабораторные БП по такой схеме?

А еще лучше - сделать выходной каскад с многоуровневым питанием. Тогда переход между диапазонами будет вообще незаметен, даже при быстрой перестройке выходного напряжения вверх. Если есть всего два диапазона, то все усложнение - это добавить еще один регулирующий транзистор на радиатор.

В Вашей теме на радиокоте кто-то мучался с провалами в многоуровневой схеме. Я кстатит так и непонял, как достигается стабильность многуровневой схемы при при переходных процессах. С удовольствием бы посмотрел осциллограммы переходного процесса, например режим стабилизации тока при скачкообразном изменеии нагрузки таким образом, что происходит переключение используемых поддиапазонов источника. Или режим защиты от перегрузки по току- пока там затворы регулирующих транзисторов разрядятся через 2 ком.. Я ни в коем случае не критикую- очень интересный Ваш источник, просто пытаюсь понять нетипичную схемотехнику.
ЗЫ. А вот источник на микропроцессоре с честным ПИД регулированием аналоговым, с подстройкой парметров ПИД от микроконтрллера (крутизна переходного процесса, допустимый заброс напряжения или токов) с помощью цифровых потенциометров, быстрой триггерной защитой в случае перегрузки, синхронизацию (секвенсирваниевключения- отллючения ) нескольких источников по отдельному кабелю- не рассматривали такую идею?
В источниках keythley почти все это реализовано, но цена....

Не совсем понял, о чем речь. Никогда не слышал о провалах в этой схеме.



Выходной каскад с многоуровнемым питанием ведет себя как обычный выходной каскад, аналоговая схема регулятора ничего не знает о том, сколько там уровней. Небольшая нелинейность на границах работы уровней, конечно, есть, но ООС сводит ее практически к нулю. Такой выходной каскад может даже усиливать синус звуковой частоты без видимых искажений.



Вот график из PSpice, в реальности так же. На выходе установлено напряжение 36 В, работает 4-я ступень. Ограничение тока установлено 2 А. Нагрузка 40 Ом. Затем скачком подключается нагрузка 4 Ома. Источник переходит в CC, работает первая ступень. И так далее. Зеленый график - выход, желтый - выход усилителя ошибки V, синий - выход усилителя ошибки I.



Нет, быстродействие источника определяется в основном цепями коррекции. Сам выходной каскад обеспечивает фронт и спад порядка 1 мкс. Но сделать быстрый источник устойчивым при работе на любую нагрузку - большая проблема. Вот и приходится искусственно затормаживать. Впрочем, в реальных схемах при резком изменении нагрузки бросок тока обеспечит скорее емкость, которая стоит на питании, нежели БП. Кстати, в моем БП на выходе почти нет емкости - всего лишь цепочка 1 Ом последовательно с 0.47 мкФ. А даже в хороших фирменных БП типа Agilent и подобных не стесняются ставить прямо на выходные клеммы 470 мкФ. Я могу спокойно подключить к выходу светодиод, установив напряжение 36 В и ток 10 мА. Даже не видно, чтобы он при подключении сильней вспыхивал.



Не очень представляю, как пользователь этим будет управлять. Да и зачем? Выбросов и так нет, а при попытке увеличить скорость можно легко потерять устойчивость. Сделать программируемое время нарастания - это да, было бы полезно. Но делается это за пределами аналогового регулятора, просто формированием линейно изменяющегося напряжения на выходе ЦАП задания напряжения.

Есть еще источники, где петля ОС замкнута программно (так называемые IPS), но это больше относится к ключевым источникам. С их преимуществами и недостатками.



Быстрое ограничение тока производит аналоговый регулятор. А триггерная защита реализована программно (OVP, OCP). Время ее срабатывания порядка 1 - 2 мс. Что касается синхронизации нескольких источников, такого я не делал ввиду отсутствия потребности.

Спасибо за развернутый ответ.
Вопросы секвенсирования и быстрых защит (микросекундных, программные не справятся) возникли после разговоров с радиолюбителем- конструктором усилителей мощности УКВ на транзисторах.
Ищем конструкцию, которая адакватно бы включала смещение на затвор, а потом питание на сток и выключала бы в обратном порядке, при этом контролировала нештатные ситуации, могла вырубать нагрузку при самовозбуждении (сигнал с внешнего РЧ детектора) итд. Как вариант- измерение и запоминание переходного процесса средствами STM32 -в качестве осциллографа до сотен КГц внутренний АЦП неплохо справляется. Раз с подачи китацских производителей пошла моде вешать гарфические экраны на блоки питания, то почему бы не использовать их с толком и рисовать переходной процесс (и запомниать его, если схема все-таки сгорела- сработала защита).

Тока нет, но и без него видно, что это всё равно источник напряжения.

Там же наверняка емкости по питанию стоят, зачем микросекунды? Да и транзисторы обычно выдерживают значительные перегрузки длительностью порядка единиц мс. Хотя быстродействующую защиту сделать можно, в этой конструкции есть Electronic Fuse (ключ последовательно с нагрузкой).



Придется брать какую-то конструкцию и дорабатывать. А ток/напряжение какие?



Как это видно? В режиме CV - это источник напряжения. В режиме CC - источник тока.

На панели лабораторного БП его режимы представлены только пассивно индикаторами, а официально имеются только уставки. Так вот, подключившиеся 4 Ом словили намного больше тока, чем было задано колёсиками, а значит, это не источник тока, а всё тот же заурядный источник напряжения с убийственными для немалого процента пациентов лаборатории килоамперами и джоулями на выходе и последующим медленным долговременным ограничением тока.

Хотите сказать, что другие лабораторные БП построены как-то иначе? При переходе из CV в CC выброс тока есть (скорость изменения напряжения ведь не бесконечна), но он короткий (порядка 100 мкс). Джоулей здесь совсем немного. По этому параметру данный БП ничуть не хуже других. Емкость параллельно нагрузке, которая чаще всего имеется в схеме, даст намного больший выброс тока. А сам БП имеет на выходе очень маленькую емкость, чем выгодно отличается даже от дорогих фирменных БП.

Я уже говорил в теме, что лабораторный БП должен быть источником тока, ограниченным по напряжению — именно это следует из его панели управления. Иначе — недобросовестная реклама, а это практически всё, что сейчас продаётся.

Каналы стабилизации тока и напряжения в БП действуют одинаково - они закрывают регулирующий элемент при достижении любой из величин установленного значения. Поэтому назвать можно как угодно - ничего от этого не поменяется. А гнаться за малым выбросом тока нет никакого смысла - емкость в цепи питания все равно этот выброс даст. Можно, конечно, поднять быстродействие БП, но тогда потеряется универсальность, так как станет более узким регион устойчивости.

И еще, "практически всё, что сейчас продаётся" - значит есть примеры других БП?

Нагрузите обыкновенным стабилитроном обыкновенный линейный источник тока на ОУ и биполярном транзисторе и получите практически идеальный лабораторный БП — ноль ёмкости, никто никаких регулирующих элементов не закрывает, никаких неусточивостей и т.п.

Насчёт других БП — пока не видел ни одного без искр от клацанья щупами.

Забавный подход.

В любом случае, такая топология не пройдет по причине низкого КПД. А так - конечно, когда источник тока и источник напряжения всегда работают в линейном режиме, переходных процессов будет минимум. Но они все равно будут - при резком уменьшении выходного напряжения источника тока будет выброс тока, скорость ОУ ведь не бесконечна. В реальных БП один из каналов регулирования (тока или напряжения) всегда находится за пределами линейного режима работы. Поэтому переход CV-CC и CC-CV сопровождается выбросами. Приходится прибегать к разного рода схемотехническим ухищрениям, типа следящих ограничителей для усилителей ошибки.



Искры летят в основном от того, что производители позволяют себе ставить большие емкость прямо на выход БП. В БП с малой емкостью на выходе искры почти не видны. С другой стороны, лабораторный БП должен быть в первую очередь источником напряжения, т.е. обладать близким к нулю выходным импедансом на всех частотах, даже тех, где ООС уже не работает. А это обеспечить может только емкость на выходе.

IMHO никакой БП не может обладать близким к нулю выходным импедансом уж совсем на всех частотах ни при каких условиях

А ежели речь идёт как обычно схемах с частотами (с близким к нулю выходным импедансом) максимум десятки кГц (ежели не о единицах кГц в самых печальных случаях),для обеспечения которого (импеданса) и ставят эти значительные ёмкости по выходу,то опять-таки IMHO сделать схему лабораторного БП с полосой минимум в единицы МГц вполне реально,что означает отсутствие потребности в значительных ёмкостях по выходу - ОООС отработает. Это ежели правильно понимаю

Лабораторный БП должен устойчиво работать на любую нагрузку. Что для системы с обратной связью в принципе невозможно. Поэтому для любого источника есть границы устойчивости, накладывающие ограничения на характер импеданса нагрузки. Для быстродействующего источника сложно будет обеспечить достаточно широкие границы.