Приветствую всех, у меня огромная просьба о помощи!

Я собираю усилок 2х200Вт (2xSTK 4050V), с импульсным источником питания, есть несколько проблем, с которыми я столкнулся, когда собрал первую версию этого преобразователя.

Итак первая проблема: если громко включить какую-нибудь басовитую песню, то при резком уменьшении нагрузки после баса, сильно подскакивает напряжение на выходе преобразователя, в обратной связи пока стоит просто резисторный делитель из него сразу оптрон, поскольку напряжение при постоянной большой нагрузке не увеличивается, то я думаю что дело не в отсутствии TL431, а в индуктивном выбросе из дросселей. Сейчас для решения этой проблемы я хочу поставить вместо оптрона изоляционный операционный усилитель ISO124 (о такой штуке упоминается в книжке Б. Семёнова « Силовая электроника») и на выходе поставить дополнительный линейный стабилизатор. Однако как по грамотному подключить этого опера я не знаю, информации про это вообще нигде нет, однако я разработал схему подключения сам, но не знаю насколько правильно, если у кого есть схема реализации такой обратной связи, прошу поделиться.

Проблема вторая: я не знаю как правильно определить количество витков вторички у транса, если делать как написано в книжках, то транс не в жись не выдаст на выходе необходимое напряжение при номинальной мощности ( необходимо напряжение 2х70В и мощность 520Вт). Эту проблему я пока решаю только экспериментально, доматывая при необходимости вторичку.

Проблема третья: практически на всей плате можно поймать осциллографом радиопомеху с периодом в 100кГц, размахом колебаний в 2 вольта, она в виде быстро затухающих колебаний частотой в несколько мегагерц+высокие гармоники. Борьба с этой помехой была почти безуспешной, подобрав RC фильтр на первичку, я смог только максимально её уменьшить, сейчас у меня идея заэкранировать транзисторы и транс.

Выкладываю последнюю версию моей схемы, я её ещё не собирал, пока нет деталей, изменения в новой схеме только описанные выше.
Силовой трансформатор намотан на феррите Epcos N67 ETD49, W1=20, 2xW2=18, частота 50кГц.

Схема питания входной цепи преобразователя взята готовая от комповского блока (но пока у меня стоит там обычный транс). Остальное вроде бы в пояснении не нуждается. Если кому понадобится Datasheet на какой-нибудь элемент, то его можно бесплатно скачать с сайта www.datasheet4u.com (это для тех кто не знает).

Схема:
Ну и написал блин. Заранее благодарен всем за помощ!

Сообщение отредактировал Turnaev Sergey - Jul 26 2006, 17:37

15мкГн при 1-3А вряд-ли даст большой выброс напряжения на выходе БП (тем более на выходе стоят нормальные емкости). Скорее это связано с цепями контроля через оптрон.

Дополнительный линейный стабилизатор - лишние потери на нагрев (ток у Вас получается около 4А при 560Вт). Импульсное падение напряжения на выходе блока питания во время басов можно уменьшить, поставив С14, С19 10000мкФ параллельно С15, С16 (к дросселю). Параллельно можно зашнтировать емкостями 2,2мкФ-160В (К73-17) для подавления 50кГц и ВЧ гармоник- это так, немного в сторону от темы.

замена оптрона та ОУ, по моему, только добавит проблем (питание ОУ, подбор обвязки). ОУ обычно применяется, если на выходе БП необходимо получить более стабильные по величине напряжение или ток, или стабилизировать малые напряжения и токи.

была похожая задача: нагрузка скачкообразно менялась от 1 до 20А при 50В. БП работал нестабильно (до ухода в защиту). Экспериментально решалась так:



резисторами 1к 4,7к, конденсатором 10мкФ уменьшается реакция БП на басы.

У Ваc схема - полумост (вывод первичной обмотки подключен к средней точке конденсаторов), следовательно размах напряжения на первичке будет (примерно) (310В/2)-5В=150В. На втроричке нужно 70В, коэффициент заполнения ШИМ в рабочем режиме около 30-45% (k=0,3-0,45). Поэтому соотношение витков прервички и вторички n2=n1*U2/(U1*k).




Возможно экранировать придется. У Вас 500Вт на 50-100кГц + гармоники - поэтому осциллограф и будет ловить даже рядом с трансом.
Для питания усилителя необходимо хорошо фильтровать выходные цепи БП (конденсаторы не электролиты+ дроссели) и зоединеия для "земли должны быть в одной точке по возможности.

yura-rf, огромное спасибо за ответы. Теперь стало понятно где я прокосячил с витками, я использовал формулу коэффициента трансформации для пуш-пула, поэтому ошибался ровно в два раза, всему виной двойная первичка пуш-пула, которая сбила меня с толку.


Такие конденсаторы у меня стоят изначально, правда на 1мкФ, просто я забыл нарисовать их на схеме.


Дело в том что через простой оптрон передаётся постоянка всего в 1 вольт, и помеха оседающая на этом 1 вольте имеет такую-же амплитуду, причём помеха меняется при изменении коэффициента заполнения, поэтому получается сильная нелинейность обратной связи. На ОУ я планирую подавать примерно 10 вольт, это должно прибавить стабильности, но опять-же нет нормальной схемы подключения.


Как я понял это схема с заменой TL431 на стабилитрон, но она не решает проблему низкого напряжения на оптроне.


У меня несколько другой случай, ваш подход использовался для уменьшения реакции обратной связи, а в моём случае её наоборот нужно увеличить, чтобы после баса коэф. заполнения сразу уменьшался.

А что всётаки скажете о моей схеме подключения опера?
И ещё вопрос: в "Силовой электронике" упоминалось про намотку трансформатора по Z-схеме, кто может объяснить что это даёт?

[quote name='Turnaev Sergey' date='Jul 27 2006, 21:02' post='138489']
[quote]
Дело в том что через простой оптрон передаётся постоянка всего в 1 вольт, и помеха оседающая на этом 1 вольте имеет такую-же амплитуду, причём помеха меняется при изменении коэффициента заполнения, поэтому получается сильная нелинейность обратной связи. На ОУ я планирую подавать примерно 10 вольт, это должно прибавить стабильности, но опять-же нет нормальной схемы подключения.
[/quote]

Изменения напряжения на диоде фототранзисторе оптрона в режиме стабилизации десятые и сотые доли вольта. Помехи лучше подавлять RC фильтрами, так как они могут быть причиной нестабильной работы ШИМ и всего БП.

[quote]Как я понял это схема с заменой TL431 на стабилитрон, но она не решает проблему низкого напряжения на оптроне.[/quote]
И то и другое нормально работает, TL431 - тот же стабилитрон, только управляемый и максимум напряжения стабилизации около 40В.

[quote]У меня несколько другой случай, ваш подход использовался для уменьшения реакции обратной связи, а в моём случае её наоборот нужно увеличить, чтобы после баса коэф. заполнения сразу уменьшался. А что всётаки скажете о моей схеме подключения опера?[/quote]

Если Вы хотите, чтобы ШИМ отслеживал басы (частоты от 20 до 100-150Гц) можно поставить в цепи обратной связи НЧ фильтр с соответствующей частотой. Но из-за отслеживания ШИМ-ом низких частот может нестабильно работать весь БП. Для фильтра можно поставить конденсатор параллельно R33 на входе УО.

Для уменьшения долгих затухающих колебаний, выбросов в на силовых транзисторах (IRFP460), трансформаторе, диодах параллельно выходной обмотке и диодам ставятся цепочки, как С11-R3. Параллельно диодам примерно 10nF и 4-10Ом (5-10Вт).

Именно в этом и проблема, а при применении опера на напряжении 10 вольт и точности стабилизации в 1% изменение будет уже 0.1 вольта. Пока я альтернатив не вижу. Наверное скоро попробую сделать новую печатку со всеми демпфирующими цепочками экранировкой и съёмной платой управления, тогда и посмотрю стоит ли покупать опер за 400 рублей.

И всё-таки кто может поделиться схемой подключения опера в обратной связи отзовитесь!

Наконец-то я разработал новую плату:

Печатка:
В целях упрощения разводки, плату питания управляющей части сделал отдельно, все провода с неё пойдут на основную плату в виде витых пар.

Плата управления: Плата будет находиться в экране.

Последняя версия схемы:

Покритикуйте жестко пожалуйста, что можно улучшить.

Сообщение отредактировал Turnaev Sergey - Aug 8 2006, 17:39

Я думаю что надо увеличивать время реакции обратной связи ШИМа, недаром при работе на высоких частотах усилители ошибки в ШИМ-контроллерах имеют частоты единичного усиления в десяток мегагерц и выше. Попробуйте переключить импульсом делитель, задающий выходное напряжение, на незначительную величину (наприме прибавить 5%), и посмотрите осциллографом время нарастания ПХ всей цепи обратной связи, прямо на соответствующей ноге 494-й. Она при частоте 50 кгц должна быть несколько микросекунд, я думаю. При бОльшем значении возможна неустойчивость вплоть до автоколебаний на низкой частоте.

Спасибо, я примерно так и предполагал, для этого и ставлю опер.

Сообщение отредактировал Turnaev Sergey - Aug 12 2006, 16:55

Наверное, уже и плату собрали.
OP-27 возможно работает в жестких условиях - выход через С43-1nF на землю. Достаточно большая емкостная нагрузка на ОУ. Если Вы С43 применяете для фильтра, можно поставить резистор (100-800Ом) между выходом ОР-27 и точкой соединения с С43.
На выходе ОР-27 может быть нпряжение в пределах до +/-12В. По крайней мере -12В на 3-вывод TL494 может не понравится.

Я вижу в схеме два недостатка:
1) Очень малый коэффициент усиления в обратной связи:
- входной делитель R28, R29 K=4,7/(4,7+33) = 0,12;
- ISO124 K=1;
- DA9 K=1+100/5,1 = 21
Итого примерно 2,5. Обычно коэффициент усиления по постоянному току стремятся сделать как можно больше, чтобы уменьшить погрешность выходного напряжения, тиичная велична 40-60 дБ.

2) В схеме с управлением по напряжению (TL494) выходной фильтр создает запаздывание по фазе на 180 гр., что в сумме со сдвигом фазы 180 гр., создаваемым отрицательной обратной связью дает 360. Большой выбос напряжения при резком изменении нагрузки может происходить как раз из-за неустойчивости обратной связи. Конденсаторы C34 и C43 еще несколько ухудшают ситуацию, так создают дополнительное запаздывание по фазе.

Для компенсации запаздывания в обратную связь вводят RC-цепочки, уменьшающие сдвиг фазы. Об этом можно прочитать, например, вот здесь: http://focus.ti.com/lit/ml/slup113a/slup113a.pdf

yura-rf, wim
Спасибо за ценные замечания, хорошо что я плату управления ещё не делал.

А почему не использовать обычный трансформаторный БП - проще, надежнее? Использовать хороший линейный стабилизатор и большую емкость! Ведь для УМЗЧ использовать импульсник не очень хорошо.

Согласен, однако транс на 630Вт весит килограмм 15 и имеет габариты примерно 200х200х150, а я не хочу делать высоченный корпус да ещё и с такой массой.

И вторая причина: я хочу собрать реально работающий преобразователь для последующей возможной сдачи его как курсовика.

Насчёт хорошо или плохо, я думаю это сильно зависит от реализации импульсника.

Я немного подумал и сделал вот такой довесок: , но в его идеальности я и сам сомневаюсь. Сильно ли это отразится на линейности обратной связи?

Сообщение отредактировал Turnaev Sergey - Aug 30 2006, 14:21