Мощный активный фильтр Опции

[Алфизик]

Необходимо поставить активный фильтр в питающую линию постоянного тока, что-то типа электронной индуктиности. Напряжение - 12-24 Вольта, ток - до 10 Ампер, частота среза - 80Гц. Может быть, у кого-нибудь есть интересное решение?

[Designer56]

Так все- таки фильтр, или аналого индуктивности? сформулируйте задачу поподробнее.

[Алфизик]

Аналог индуктивности - это ведь тоже в какой-то степени активный фильтр.
Схема должна включаться последовательно с нагрузкой, иметь минимальное сопротивление по постоянному току и начинать работать как индуктивность на частотах начиная с нескольких десятков Герц

[rudy_b]

Может нужен простой стабилизатор напряжения? С запасом энергии в емкости.

[Алфизик]

Нет, нужно фильтровать источник питания от помех, возникающих в нагрузке. Простой стабилизатор этого сделать не сможет

[андр]

L=2,4мГн, С=1600мкФ и всё, по моему не очень большие детали.

[Designer56]

2,4мГн для условий с подмагничиванием током 10 А получается большой. Автору: вы хотите фильтровать линию первичного питания? я правильно понял?

[Алфизик]

Совершенно верно. Допустим, от одного источника питаются несколько нагрузок. Одна из нагрузок производит помехи, и нужно сделать так, чтобы эти помехи не попадали на остальные нагрузки.
Витая индуктивность отпадает по двум причинам: 1 - дроссель с нужной индуктивностью и током будет слишком большим физически, 2 - при изменении выходного тока такой дроссель создаст противо-ЭДС изрядной амплитуды и длительности, что неприемлимо.

Сообщение отредактировал Алфизик - Nov 20 2008, 12:30

[Designer56]

2 - при изменении выходного тока такой дроссель создаст противо-ЭДС изрядной амплитуды и длительности, что неприемлимо.

Электронный аналог индуктивности по определению будет делать тоже самое.

[Алфизик]

Совсем необязательно. Можно ведь вмешаться в работу электроники, добавить форсирующие цепи, рондупреждающие подобное поведение при резких скачках тока нагрузки.

[Designer56]

тогда это будет не совсем индуктивность. Или совсем не индуктивность. Решение вашей проблемы в лоб- питание каждого устройства от источника пост. тока с конденсатором большой емкости на входе питания каждого. И общий конденсатор на шине питания, естественно. Он может быть распределен.

[Алфизик]

Это не очень удачное решение. Во-первых у вторичных источников есть КПД, который меньше 100%, а значит - дополнительные потери мощности, а во-вторых - помехи все равно пройдут с проблемной нагрузки на остальные. Ведь требуется высокая степень подавления - порядка 75-80dB

[MM_Andrey]

Это не очень удачное решение. Во-первых у вторичных источников есть КПД, который меньше 100%, а значит - дополнительные потери мощности, а во-вторых - помехи все равно пройдут с проблемной нагрузки на остальные. Ведь требуется высокая степень подавления - порядка 75-80dB

Эти децибелы на 80Гц Вам даст хороший стабилизатор напряжения, по-моему А может поставить последовательно источник тока , за ним источник напряжения ?

[Евгений Германов...]

при ваших цифрах,единственное приемлимое решение-это отдельный источник на каждую нагрузку.
как ранее вам предлогалось.10А это суммарный ток всех нагрузок?

[Designer56]

Это не очень удачное решение. Во-первых у вторичных источников есть КПД, который меньше 100%, а значит - дополнительные потери мощности, а во-вторых - помехи все равно пройдут с проблемной нагрузки на остальные. Ведь требуется высокая степень подавления - порядка 75-80dB

"Хороших" решений в данном случае нет. потерь не избежать в любом случае. Прохождение помех зависит от неидеальности ИТ, или, по другому- от его внутреннего сопротивления в интересующем диапазоне частот и от емкости конденсатора на входе ИТ- общей шине питания. Ваши цифры вполне достижимы, хотя и не просто. Мы сами получали такие, простым LC звеном, правда уровень шума измерялся с взвешивающим фильтром.

[Алфизик]

MM_Andrey, стабилизатор в данном случае навряд ли поможет, потому что мне нужно защищать вход от помех на выходе

Евгений Германович, да, 10 ампер - суммарный ток, но отдельный источник на каждую нагрузку - нереально. Вы же не будете ставить, например, в автомобиле десяток аккумуляторов и генераторов?

Designer56, я знаю, что без потерь не обойтись, но хотелось бы свести их к минимуму. В соем случае LC-фильтр в качестве решения не подойдет.

[rudy_b]

Что-то вы усложняете. Поставить на выходе несколько хороших электролитов, перед ними небольшой дроссель и снова несколько хороших электролитов - П образный фильтр. 80 дБ в цепи питания - это вообще что-то странное. Но чтобы правильно оценить сложности нужно знать хотя бы частотный диапазон и величину помех от нагрузки.

[Алфизик]

rudy_b, какого размера будут эти хорошие электролиты, и какой стартовый ток они создадут? Уверен, что и то и другое будет немалым. Нет, решением должен быть электронный дроссель.

[Designer56]

Что-то вы усложняете. Поставить на выходе несколько хороших электролитов, перед ними небольшой дроссель и снова несколько хороших электролитов - П образный фильтр. 80 дБ в цепи питания - это вообще что-то странное. Но чтобы правильно оценить сложности нужно знать хотя бы частотный диапазон и величину помех от нагрузки.

порядка 80 дБ- я с таким встречался, бывают такие случаи. Правда, я уже говорил, в нашем случае это должно было гарантироваться для речевого диапазона частот- 300-3400 Гц, с псофометрическим взвешиванием. фильтровали по группам оборудования действительно П- образником, емкости, помнится были 10000 мкФ, а дроссель что-то десятки Г, токи примерно такие же.

[Алфизик]

Designer56, я согласен и с 10000 мкФ, и с десятками Генри, но это все - габариты и масса, я ищу другое решение, с помощью активного фильтра.

[Designer56]

Вам, собственно что от помех защищать нужно: линию питания вообще, или устройства, к ней подключенные?

[Алфизик]

Проще защитить линию, потому что число подключенных к одному источнику нагрузок исчисляется десятками.

[Евгений Германов...]

Простите но вернемся к распределённым источникам,что вам мешает к каждой вашей нагрузке приделать небольшую микросхемку.Распределённое питание применялось раньше и будет применяться позже
вы прикиньте сами,что проще 10А источник + чудо устройство,оно же подавитель помех,НА КАЖДУЮ нагрузку,или микросхемка тоже на каждую(НО уже с маленькой буквы ) нагрузку.

[Guest_TSerg_*]

Просто человек в ожидании чуда, а не технического творчества.

[Евгений Германов...]

Кстати насчет фильра,а в каком диапазоне будет пакостить нагрузка,может режекторный подойдёт,если полоса узкая.

[Алфизик]

Евгений Германович, это чудо-устройство нужно мне всего лишь на одну нагрузку, и это предпочтительнее, чем ставить вторичные источники питания на десятки остальных. Частотный диапазон - от 80Гц до единиц килогерц, более высокие частоты уже можно убить простым пассивным фильтром.

[Евгений Германов...]

Евгений Германович, это чудо-устройство нужно мне всего лишь на одну нагрузку, и это предпочтительнее, чем ставить вторичные источники питания на десятки остальных. Частотный диапазон - от 80Гц до единиц килогерц, более высокие частоты уже можно убить простым пассивным фильтром.

А эта ваша одна нагрузка все 10 ампер жрет или ,что то оставляет соседям?

[rudy_b]

Если фильтр активный - то он все-равно должен иметь источник запасенной энергии. Будет-ли это конденсатор (хоть со схемой плавного пуска) или дроссель - неважно. И при старте этот источник все равно должен заполнится.

[Алфизик]

Да, эта нагрузка жрет 10А, оставляя остальным еще приерно 50-60 Ампер

rudy_b, согласен, но для этого необязательно ставить конденсаторы на десятки милифарад и дроссели на десятки Генри, эти компоненты могут быть намного менее габаритными, и делать всю работу в сочетании с активными элементами.

[Burner]

Похоже, нужно нечто вроде электронного аналога дросселя. Напр., полевик с конденсатором затвор-исток. Можно взять Logic Level n-канальный полевик, сток его соединить с + аккумулятора, с истока иметь выход, затвор-исток - конденсатор, затвор-сток - резистор. Имеем Г-образный фильтр на затворе. Можно сделать 2-звенный, на 3-звенном полевик может загенерить. Будет здорово похоже на большой дроссель - Только падение вольта полтора - два - равно пороговому напряжению полевика.

[Stanislav]

Designer56, я согласен и с 10000 мкФ, и с десятками Генри, но это все - габариты и масса, я ищу другое решение, с помощью активного фильтра.

Для данных условий его найти невозможно.
Потому, как электронный аналог дросселя запасать энергию не может.
Сделайте импульсный стабилизатор (или просто сглаживающий преобразователь) питания - и будет Вам счастье.

[Алфизик]

Конденсатор наверно не на затвор-исток, а между затвором и минусом?
Делал я когда-то нечто подобное. Не удалось достичь 75 дБ, максимум 60. Да и падение напряжения 2 Вольта на токе 10А производит нагрев мощностью 20 Ватт, а это уже немало.

[Designer56]

Проще защитить линию, потому что число подключенных к одному источнику нагрузок исчисляется десятками.

Вот как раз наоборот- проще защитить каждую нагрузку. В вашем случае это умножитель емкости на мощном дарлингтоне, или ПТ, как уже упоминалось.

[rudy_b]

Все-таки нужна более конкретная информация. Сделать активный фильтр совершенно не сложно. И емкость накопителя можно снизить в десяток раз по сравнению с пассивным фильтром за счет лучшего использования энергии емкости. Но вот необходимости именно в активном фильтре пока не видно. Нужно более конкрентное описание столь нехорошей нагрузки. Глубокое ощущение, что автор идет неправильным путем, отсюда и лишние сложности.

Сообщение отредактировал rudy_b - Nov 20 2008, 20:17

[Алфизик]

К сожалению, здесь не было посоветовано ни одного приемлемого решения.
Я создал подобный фильтр, но у него есть недостаток: падение напряжения порядка 2 Вольт, которое при токе 10 Ампер создает 20-ваттный нагрев. Просто я думал, что кто-то сталкивался с подобным...

[Алфизик]

К сожалению, здесь не было посоветовано ни одного приемлемого решения.
Я создал подобный фильтр, но у него есть недостаток: падение напряжения порядка 2 Вольт, которое при токе 10 Ампер создает 20-ваттный нагрев. Просто я думал, что кто-то сталкивался с подобным...

[Алфизик]

К сожалению, здесь не было посоветовано ни одного приемлемого решения.
Я создал подобный фильтр, но у него есть недостаток: падение напряжения порядка 2 Вольт, которое при токе 10 Ампер создает 20-ваттный нагрев. Просто я думал, что кто-то сталкивался с подобным...

[Stanislav]

К сожалению, здесь не было посоветовано ни одного приемлемого решения.

К сожалению, у Вас огромные пробелы в понимании элементарной физики.
Так что вот Вам хороший совет: разберитесь сначала внимательно в принципе действия LC-фильтра НЧ. А потом осознайте тот факт, что аналог индуктивности без падения напряжения сделать невозможно.

[Алфизик]

Спасибо за совет. С пассивными фильтрами я имею дело ежедневно в течение лет десяти, и надеюсь, с их принципом действия знаком достаточно.
Я знаю, что падение напряжения неизбежно. Я хочу его уменьшить, 2В - это слишком много. Мне попадались изделия с падением 0.5 Вольта на токах порядка 10 Ампер и подавлением уровня 100dB на частотах начиная с 50-60 Герц. Мне бы тоже хотелось сделать нечто подобное. Для этого, собственно, я и открыл эту тему.

Сообщение отредактировал Алфизик - Nov 21 2008, 08:28

[Wise]

..Если общий источник питания всех нагрузок имеет нулевое выходное сопротивление, а каждая нагрузка подключена к нему индивидуальной парой шин, взаимовлияние нагрузок через общий источник питания исключено.

.. Если общий источник питания всех нагрузок имеет конечное значимое выходное сопротивление, тогда задача – обеспечить постоянный ток потребления от той самой злополучной нагрузки в 10А.
..Поскольку потребление этой нагрузки импульсное, с частотой в несколько десятков герц, лучше пары «источник тока – электролит» придумать сложно..
Вам уже это советовали..

[Ariel]

..Поскольку потребление этой нагрузки импульсное, с частотой в несколько десятков герц, лучше пары «источник тока – электролит» придумать сложно..

Добавлю пару слов. Электролит должен быть специальный, LOW ESR и HIGH RIPPLE CURRENT.

[rudy_b]

А потом осознайте тот факт, что аналог индуктивности без падения напряжения сделать невозможно.

Индуктивность с пренебрежимо малым падением сделать легко, но автору НЕ нужна индуктивность. Она сохраняет ток постоянным, но при этом напряжение на нагрузке гуляет как хочет.

Насколько я понял из смутных посылок автора ему это не нужно. Он хочет, чтобы напряжение на нагрузке не болталось. А именно это и делает емкость. Но тут он боится стартового тока. Это легко преодолевается, но я пока не понял, что же все-таки нужно автору.

[Designer56]

Это легко преодолевается, но я пока не понял, что же все-таки нужно автору.

Этог никто так и не понял до конца...

[Stanislav]

Спасибо за совет. С пассивными фильтрами я имею дело ежедневно в течение лет десяти, и надеюсь, с их принципом действия знаком достаточно.

Извиняюсь, если написал что-то неправильно, но Вы меня пока что не убедили.

...Я знаю, что падение напряжения неизбежно. Я хочу его уменьшить, 2В - это слишком много. Мне попадались изделия с падением 0.5 Вольта на токах порядка 10 Ампер и подавлением уровня 100dB на частотах начиная с 50-60 Герц. Мне бы тоже хотелось сделать нечто подобное. Для этого, собственно, я и открыл эту тему.

Ладно, давайте лабать.
Для начала, предлагаю определиться, что считается помехой? Нужны цифры, а не слова. Причём обоснованные, измеренные и выстраданные. Параметры источника, потребителей, соединительных проводов - должны быть исчерпывающими.
Далее, что есть подавление помехи? Тоже только цифры, без разглагольствований.
Иначе получите ещё десяток страниц добрых советов, не продвинувшись к решению задачи не на шаг.

Этог никто так и не понял до конца...

А я - с конца... С тем же результатом...

[wim]

Я знаю, что падение напряжения неизбежно. Я хочу его уменьшить, 2В - это слишком много. Мне попадались изделия с падением 0.5 Вольта на токах порядка 10 Ампер и подавлением уровня 100dB на частотах начиная с 50-60 Герц. Мне бы тоже хотелось сделать нечто подобное. Для этого, собственно, я и открыл эту тему.

Подавление пульсаций в активном фильтре происходит за счет отрицательной обратной связи. Хотите подавить их на 100 дБ - примерно такое должно быть усиление в петле. Задача решаемая, но нетривиальная. ОУ широкого применения тут вряд ли подойдут. Вот, можете глянуть, как буржуйские товарисчи решали подобную задачку:
http://www.hamill.co.uk/pdfs/aearffui.pdf
Кстати, фильтр с "подавлением уровня 100dB на частотах начиная с 50-60 Герц" - это Ваша фантазия. У активного фильтра подавление пульсаций будет ухудшаться с ростом частоты.

Сообщение отредактировал wim - Nov 22 2008, 10:16

[sera_os]

... Допустим, от одного источника питаются несколько нагрузок. Одна из нагрузок производит помехи, и нужно сделать так, чтобы эти помехи не попадали на остальные нагрузки.

А что мешает подавлять помехи прямо на нагрузке? Например, в случае борьбы с выбросом самоиндукции индуктивности, ставят параллельно ей диод.

[Евгений Германов...]

А у меня возник нехороший вопрос,а куда втыкать активный фильтр?С П-образным LC всё ясно и понятно-он задавит чтото и со стороны общего(чистого питания,ясли я правильно понял автора) и со стороны пакастящей нагрузки.Активный фильтр на 2 стороны работать не будет.Что должен очистить активный фильтр?

[rudy_b]

Вот, можете глянуть, как буржуйские товарисчи решали подобную задачку:

Сложновато, можно сделать намного проще.

[wim]

Сложновато, можно сделать намного проще.

Как, если не секрет?
Автор хочет...

... с падением 0.5 Вольта на токах порядка 10 Ампер и подавлением уровня 100dB на частотах начиная с 50-60 Герц...

Меня терзают смутные сомнения, что сильно просто не получиццо. Усиление в петле 100 дБ хоть так, хоть эдак, но обеспечить надо.

[stells]

может и ерунду изобразил, покритикуйте:
[attachment=27043:attachment]
резистор R2 имеет номинал, обеспечивающий падение напряжения на нем, равное Uкэ (для того, чтобы транзистор открывался). допустим Uкэ = 0,5В, тогда для 10А это 0,05 Ом, лучше дросселек поставить с таким активным сопротивлением. резистор R1 выбирается исходя из характера помехи от нагрузки и обеспечивает постоянство напряжения на конденсаторе C1. параметры делителя на резисторах R3 и R4 расчитываются таким образом, чтобы обеспечить рабочую точку транзистора в начале линейной части выходной характеристики. Ur4 = Uвых - Uбэ + Uкэ = Uвых - 0,2В
когда нагрузка потребляет постоянный ток и напряжение на делителе постоянно, транзистор "почти закрыт". если ток нагрузки начинает увеличиваться и напряжение на делителе падает, транзистор начинает приоткрываться и "подкачивает" запасенную конденсатором энергию в нагрузку.
параметрический стабилизатор короче с "подкачкой" запасенной энергии.

[rudy_b]

В общем случае, активная емкость (подавитель пульсаций напряжения) выглядит примерно так.
С2 - накопитель энергии. Эквивалентная емкость примерно равна емкости С3 * Ku опера. Это выходит их следующего. При скачкообразном изменении напряжения питания на Uп, напряжение на емкости С3 изменится на Ku*Uп (при идеальном опере) . Таким образом емкость C3 умножится на Ku-1.

Нижняя граничная частота определяется С1*R4 и фильтром (R1||R2)*C3. Максимальный компенсируемый ток пульсаций определяется выходным опером. Максимальный компенсируемый заряд - С3*V1/2 (примерно) и дополнительно ограничен емкостью накопителя.

Можно изменить схему для рекуперации энергии пульсаций обратно в емкость накопителя, но это ее усложнит.

Сообщение отредактировал rudy_b - Nov 22 2008, 17:04

[stells]

В общем случае, активная емкость (подавитель пульсаций напряжения) выглядит примерно так.

ну вот, я думаю автору примерно это и нужно было... ОУ только умощнить.

[Herz]

.........

А не загенерит?

[rudy_b]

Нет, если все правильно сделать. Я ее пользую уже лет 15 для подавления выходных пульсаций высоковольтных источников - все отлично, только нужно добавить соответствующие защитные диоды по входу и выходу.

[stells]

А не загенерит?

это да... частоту помехи не угадать

[rudy_b]

Высокие частоты подавляются небольшим конденсатором, низкие - источником питания, со средними справляется схема.

[Wise]

..Последовательно с источником питания ничего не надо включить?
Иначе, такой (или другой) умножитель емкости будет реагировать на изменение тока всех нагрузок..

Да и в случае одной нагрузки, очевидно, предполагается, что у источника есть некоторое сопротивление..
Поскольку, идеальному источнику напряжения, такая "коррекция", как добавление параллельно ему очень большой емкости, не нужна была бы..

[Tanya]

Нет, если все правильно сделать. Я ее пользую уже лет 15 для подавления выходных пульсаций высоковольтных источников - все отлично, только нужно добавить соответствующие защитные диоды по входу и выходу.

Такое видела... Только... на одном транзисторе... Или двух...

[Designer56]

Такое видела... Только... на одном транзисторе... Или двух...

Ага..умножитель емкости называется- мы как раз его для подобных целей и применяли. 2Т825, база питается от 1 кОм* 1000 мкФ. Как раз на токи порядка 10 А. У этого транзистора к тому же встроенный диод имеется для защиты от переполюсовки. И К.З схема не очень боится- тр- р дубовый достаточно, предохранитель сгорает раньше- проверяли.

[GetSmart]

Насколько я понимаю, в дросселе энергию можно запасти чтобы сгладить последующие скачки тока в нагрузке. Причём с минимальными потерями энегрии. Энергия при этом запасается в магнитном поле. Автор не хочет ставить большую индуктивность. Второй способ сохранения энергии - конденсатор (электролит), причём такой ёмкости, чтобы обеспечить энергией максимальный скачёк мощности в нагрузке при приемлемом изменении напряжении на конденсаторе. В то же время хочется иметь минимальные потери мощности в таком фильтре. Я бы предложил банальный импульсный преобразователь на десятки-сотни килогерц, но с 80 Гц фильтром в обратной связи. Индуктивность в нём будет минимального размера, а ёмкость такой, чтобы обеспечить мощность во время скачков. До общего источника питания при этом не будут доходить помехи от 80 Гц до частоты импульсника, но на выходе возможно придётся ставить линейный стабилизатор, low drop например. Если сэкономить на ёмкости электролита.

Сообщение отредактировал GetSmart - Nov 22 2008, 19:41

[Stanislav]

Я бы предложил банальный импульсный преобразователь на десятки-сотни килогерц, но с 80 Гц фильтром в обратной связи. Индуктивность в нём будет минимального размера, а ёмкость такой, чтобы обеспечить мощность во время скачков.

Дык, предлагалось уже (см. пост #31). Не нравицца...

[GetSmart]

Оказывается уже предлагали импульсник. Но кажется автор этот пост не заметил или не понял, что в ОС импульсника будет НЧ-фильтр. Потому как далее он критикует линейный фильтр за большие потери мощности, а о импульснике ни слова.

Спасибо за совет. С пассивными фильтрами я имею дело ежедневно в течение лет десяти, и надеюсь, с их принципом действия знаком достаточно.
Я знаю, что падение напряжения неизбежно. Я хочу его уменьшить, 2В - это слишком много. Мне попадались изделия с падением 0.5 Вольта на токах порядка 10 Ампер и подавлением уровня 100dB на частотах начиная с 50-60 Герц. Мне бы тоже хотелось сделать нечто подобное. Для этого, собственно, я и открыл эту тему.

Можно сделать двухступенчатый импульсник. Первый импульсник можно сделать повышающий, второй понижающий (или наоборот). Требуемый запас энергии будет запасаться в электролите между двумя импульсниками. У первого в ОС будет НЧ-фильтр. У второго никакого НЧ-фильтра.

[rudy_b]

Вариантов можно много предложить, но что-то автор молчит.

[Алфизик]

wim, поверьте, это не фантазия, я сам сначала тоже не верил, пока не провел измерения. Да, я согасен, что активный фильтр на килогерцах уже менее эффективен, но на эти частоты уже можно ставить вполне приемлимый по габаритам пассивный фильтр.
Большое спасибо за ссылку, я почти уверен, что пролема моего изделия решена )))

[stells]

для того, чтобы "плохая" нагрузка не портила напряжение источника питания, нужно обеспечить потребление ею постоянного тока. т.е. закачивать в некоторый реактивный элемент мощность, когда она мало потребляет, и отдавать эту мощность в нагрузку, когда потребление растет.
можно попробовать например еще такую топологию (получается обратноходовый преобразователь, извиняюсь, что дроссель коряво изображен):
[attachment=27065:attachment]
когда потребляемый ток ниже среднего значения, VT1 открыт и дроссель накапливает энергию. когда потребляемый ток возрастает, VT1 закрывается, открывается диод и дроссель отдает в нагрузку накопленную энергию. чтобы не рассеивать на резисторе R2 лишнюю мощность, можно вместо него трансформатор "воткнуть".

[Herz]

Какой-то... каламбур получается.

Насколько я понимаю, в дросселе энергию можно запасти чтобы сгладить последующие скачки тока в нагрузке. Причём с минимальными потерями энегрии. Энергия при этом запасается в магнитном поле.

Если запасать энергию в дросселе, никаких скачков тока не получится.

Автор не хочет ставить большую индуктивность. Второй способ сохранения энергии - конденсатор (электролит), причём такой ёмкости, чтобы обеспечить энергией максимальный скачёк мощности в нагрузке при приемлемом изменении напряжении на конденсаторе.

Аналогично, скачка напряжения на конденсаторе не будет, а волновать должно больше не изменение напряжения на нём, а допустимый ripple current.

В то же время хочется иметь минимальные потери мощности в таком фильтре. Я бы предложил банальный импульсный преобразователь на десятки-сотни килогерц, но с 80 Гц фильтром в обратной связи. Индуктивность в нём будет минимального размера, а ёмкость такой, чтобы обеспечить мощность во время скачков. До общего источника питания при этом не будут доходить помехи от 80 Гц до частоты импульсника, но на выходе возможно придётся ставить линейный стабилизатор, low drop например. Если сэкономить на ёмкости электролита.

Я так понимаю: уменьшение индуктивности - не самоцель. Ну займёт её место электролит, общего уменьшения габаритов не получится. А тут ещё и линейный стабилизатор (на 10А) - и общие потери выйдут ещё выше, чем в банальном варианте с пассивным LC-фильтром.

для того, чтобы "плохая" нагрузка не портила напряжение источника питания, нужно обеспечить потребление ею постоянного тока. т.е. закачивать в некоторый реактивный элемент мощность, когда она мало потребляет, и отдавать эту мощность в нагрузку, когда потребление растет.
можно попробовать например еще такую топологию (получается обратноходовый преобразователь, извиняюсь, что дроссель коряво изображен):
[attachment=27065:attachment]
когда потребляемый ток ниже среднего значения, VT1 открыт и дроссель накапливает энергию. когда потребляемый ток возрастает, VT1 закрывается, открывается диод и дроссель отдает в нагрузку накопленную энергию. чтобы не рассеивать на резисторе R2 лишнюю мощность, можно вместо него трансформатор "воткнуть".

Так ведь никакого регулярного характера импульсного потребления не предусматривается, транзистор VT1 будет открыт бесконтрольно долго, дроссель войдёт в насыщение и закоротит источник. По сравнению с этим потери на R2 - сущие пустяки...

[stells]

Так ведь никакого регулярного характера импульсного потребления не предусматривается, транзистор VT1 будет открыт бесконтрольно долго, дроссель войдёт в насыщение и закоротит источник. По сравнению с этим потери на R2 - сущие пустяки...

регулярность с какой-то постоянной времени все-равно будет, поэтому регулировкой резистора R3 можно добиться того, что дроссель не будет входить в насыщение и при этом пульсации тока в источник питания будут приемлемыми.
конечно, если нагрузка в sleep уходит, то схемка работать не будет. вернее в этом случае ее тоже надо в sleep отправлять

Если запасать энергию в дросселе, никаких скачков тока не получится.
... общие потери выйдут ещё выше, чем в банальном варианте с пассивным LC-фильтром.

в банальном варианте с пассивным LC-фильтром через него протекает значительный постоянный ток, поэтому дроссель фильтра выполняется с зазором или вообще на стержневом магнитопроводе и для увеличения индуктивности требуется большое число витков. отсюда и габариты.
если фильтровать только переменную составляющую тока, то дроссель можно сделать на колечке, малогабаритным.
можно еще такой вариант попробовать, здесь потерь вообще не должно быть и, кроме того, за счет обратной связи по напряжению нет риска получить повышающий преобразователь:
[attachment=27066:attachment][attachment=27067:attachment]

Сообщение отредактировал stells - Nov 23 2008, 08:56

[Designer56]

Я бы предложил банальный импульсный преобразователь на десятки-сотни килогерц, но с 80 Гц фильтром в обратной связи.

Импульсный источник сам по себе " но гут" для малошумящих цепей, для подавления его помех и городят фильтры. а "с 80 Гц фильтром в обратной связи" это как?

Про каламбуры с емкостями и дросселями ув. Herz уже исчерпывающе написал...добавить нечего.

[GetSmart]

Импульсный источник сам по себе " но гут" для малошумящих цепей, для подавления его помех и городят фильтры. а "с 80 Гц фильтром в обратной связи" это как?

Тут хитрость в том, что отфильтровать 100 КГц помехи от импульсника можно очень малым по размеру фильтром. А 80 Гц фильтр в ОС - это так, чтобы скважность ШИМа первого импульсника менялась очень медленно, другими словами она будет очень заторможенной. При этом на выходе этого импульсника будет значительно плавать напряжение. Плюсы при этом относительно пассивного LC-фильтра очевидны. 1 - отсутствие большого дросселя. 2 - на порядки меньшая ёмкость электролита, т.к. в этой схеме допускается большое изменение напряжения на нём по сравнению с LC-фильтром. Например когда второй импульсник понижающий, то на этом электролите напряжение может плавать от 15 до 50 вольт (если на выходе нужно 12).

Вообще, два таких импульсника на 10 ампер могут уместиться в пачке от сигарет.

[Designer56]

а с устойчивостью что делать?

[GetSmart]

А в чём проблема?

[Herz]

А в чём проблема?

Мне кажется, Вы путаете, всё-таки направление фильтрации и стабилизации. Отсюда и попытка предложить и линейный low-dropout стабилизатор, и частотный преобразователь с ШИМ. Тут дело в том, что не нагрузка нуждается в "чистом" питании, а, напротив, источник питания не должен "ощущать" импульсного характера нагрузки. Для этого совершенно необходим накопитель энергии, каким бы он ни был. Простым преобразованием частоты тут не обойтись. На пальцах, если на фоне среднего потребления нагрузкой 10А случаются пиковые - 15А (с частотами 80Гц и выше, как говорилось), то на эти моменты нужен "резерв", откуда бы эти дополнительные 5А можно было взять.

Сообщение отредактировал Herz - Nov 23 2008, 20:12

[Wise]

..Что за хрень господня..
Какие «импульсники», когда «ловят» 80..100 дБ..
Какая «пачка сигарет», когда 10-ти амперные токи в первичной и вторичной цепях, заявленные мощности 120..240W..

[GetSmart]

Мне кажется, Вы путаете, всё-таки направление фильтрации и стабилизации. Отсюда и попытка предложить и линейный low-dropout стабилизатор, и частотный преобразователь с ШИМ. Тут дело в том, что не нагрузка нуждается в "чистом" питании, а, напротив, источник питания не должен "ощущать" импульсного характера нагрузки. Для этого совершенно необходим накопитель энергии, каким бы он ни был. Простым преобразованием частоты тут не обойтись. На пальцах, если на фоне среднего потребления нагрузкой 10А случаются пиковые - 15А (с частотами 80Гц и выше, как говорилось), то на эти моменты нужен "резерв", откуда бы эти дополнительные 5А можно было взять.

Ну всё правильно. На это схема и рассчитана. Вы сами кажется не понимаете как она будет работать. Когда в ОС импульсника нет никакого фильтра и скважность ШИМа гуляет как хочет, то все НЧ составляющие (ниже рабочей частоты ШИМа) свободно проходят с выхода на вход импульсника. Если же в ОС стоит фильтр допустим на 80 Гц, то он вырезает все частоты выше 80 Гц и они выделяются на выходной ёмкости этого импульсника в виде плавания напряжения, а частоты ниже 80 Гц (и частота ШИМа с гармониками) уже доходят до общего источника питания.

5А в течении 1/200 секунды способен отдать конденсатор 1000 мкф * 63В, который при этом разрядится на 25 вольт, допустим с 40 до 15 вольт. При этом на выходе вторичного БП не произойдёт абсолютно (!) никаких провалов.

ЗЫ. Может быть размеры будет чуть больше. Но сделать низковольтный импульсник на 150 Вт размером с пачку сигарет труда не составляет. Возможно придётся общий корпус использовать как радиатор. У меня рядом лежит повышающий импульсник 12 -> 25 Вольт, 50 Вт размером с 1/4 пачки сигарет, причём работает совершенно без радиаторов на транзисторах.

Дополнение.
Чтобы отдать дополнительные 5А на 12 вольт нагрузку. то от электролита с напряжением 40 вольт нужно будет взять ток уже не 5, а 2 ампера и ёмкость 1000 мкф разрядится всего лишь на 10 вольт. Поэтому при желании конденсатор можно ещё уменьшить.

Сообщение отредактировал GetSmart - Nov 23 2008, 21:17

[Designer56]

Мне кажется, Вы путаете, всё-таки направление фильтрации и стабилизации. Отсюда и попытка предложить и линейный low-dropout стабилизатор, и частотный преобразователь с ШИМ. Тут дело в том, что не нагрузка нуждается в "чистом" питании, а, напротив, источник питания не должен "ощущать" импульсного характера нагрузки. Для этого совершенно необходим накопитель энергии, каким бы он ни был. Простым преобразованием частоты тут не обойтись. На пальцах, если на фоне среднего потребления нагрузкой 10А случаются пиковые - 15А (с частотами 80Гц и выше, как говорилось), то на эти моменты нужен "резерв", откуда бы эти дополнительные 5А можно было взять.

..Что за хрень господня..
Какие «импульсники», когда «ловят» 80..100 дБ..
Какая «пачка сигарет», когда 10-ти амперные токи в первичной и вторичной цепях, заявленные мощности 120..240W..

Добавлю ко всему этому, что импульсные стабилизаторы имеют принципиально отрицательное динамическое входное сопротивление, что при работе от произвольной линии питания чревато потерей устойчивости.

[GetSmart]

Добавлю ко всему этому, что импульсные стабилизаторы имеют принципиально отрицательное динамическое входное сопротивление, что при работе от произвольной линии питания чревато потерей устойчивости.

Ерунда это. Мощность такой двойной преобразователь будет передавать на вход один-в-один, плюс постоянную наценку в виде КПД процентов 10-15. А раз на входе и выходе одинаковые напряжения, то и ток будет передаваться пропорционально потреблённому в нагрузке. Пропорциональным, но без частотных составляющих от 80 Гц до частоты ШИМа. Никакого отрицательного сопротивления там не будет. Будет такое же реактивное сопротивление как у мощного дросселя.

Сообщение отредактировал GetSmart - Nov 24 2008, 10:05

[Designer56]

Это вы сильно не правы...попытаюсь объяснить: поскольку импульсный стабилизатор поддерживает постоянство напряжения на нагрузке, то при неизменном токе потребления нагрузки и при снижении напряжения на его входе увеличивается ток его потребления от линии питания. Это и есть отрицательное динамическое сопротивление.

[GetSmart]

Я понял о чём вы говорите применительно к импульсникам вообще. Вы конкретную ситуацию неустойчивости привести можете? Или только дежурные фразы для критики знаете? Давайте конкретно разберёмся - что, где, когда? Я так понимаю, что беспокойство вызывает второй импульсник, т.к. первый питается от постоянки, которую не особо беспокоит характеристика нагрузки?

Сообщение отредактировал GetSmart - Nov 24 2008, 11:39

[Mc_off]

Вы конкретную ситуацию неустойчивости привести можете?

Ну я могу... у меня так получалось...

К выходу одного стабилизатора был подключен вход другого с большой иннерционностью... в результате первый стабилизатор - загенерил.
Designer56 прав. Появление отрицательного динамического сопротивления равноценно повороту фазы на 180 градусов, что в купе с отрицательной обратной связью дает поворот на 360, т.е. условия для генерации...

[Designer56]

Беспокойство вызывает то, что линия питания не есть источник ЭДС, а имеет какой-то импеданс- автором вопроса не указанный. В сочетании с импульсным это может привести к неприятностям- только об этом я и писал, ничего беолее. Кстати, такие вещи не так уж редки- например, питание от длинного шлейфа 24 В удаленных приборов с импульсными стабилизаторами на их входе довольно- таки часто приводять к подобным проблемам.

[GetSmart]

Значит загенерить должен первый стабилизатор. Такие паразитные генерации могут возникать в импульсниках, у которых ОС идёт напрямую с выхода на управление ШИМом. Если в ОС стоит НЧ фильтр, то теоретически могла бы возникать генерация на низкой частоте. Из этого можно сделать вывод, что ОС первого импульсника желательно сделать более продуманную, с защитой от возбуждения. Ничего невозможного здесь нет. На габариты и прочие достоинства схемы это не повлияет.

[wim]

Значит загенерить должен первый стабилизатор. Такие паразитные генерации могут возникать в импульсниках, у которых ОС идёт напрямую с выхода на управление ШИМом. Если в ОС стоит НЧ фильтр, то теоретически могла бы возникать генерация на низкой частоте. Из этого можно сделать вывод, что ОС первого импульсника желательно сделать более продуманную, с защитой от возбуждения. Ничего невозможного здесь нет. На габариты и прочие достоинства схемы это не повлияет.

Загенерить могут оба. Более того, загенерить источник может, даже если у него на входе включить пассивный фильтр. Чтоб такой оказии не было, входной импеданс второго источника (тоись нагрузки первого источника) должен быть больше выходного импеданса первого во всем диапазоне частот до частоты единичного усиления в петле ОС второго источника.

Сообщение отредактировал wim - Nov 24 2008, 13:33

[GetSmart]

А почему никто не принимает во внимание, что загенерить может даже линейная схема с пассивным LC-фильтром? То бишь скачки тока в нагрузке могут прилично "раскачать" напряжение на конденсаторе фильтра. Вроде бы автора темы это не особо волнует

[wim]

А почему никто не принимает во внимание, что загенерить может даже линейная схема с пассивным LC-фильтром? То бишь скачки тока в нагрузке могут прилично "раскачать" напряжение на конденсаторе фильтра. Вроде бы автора темы это не особо волнует

"Прилично" - то бишь пропорционально добротности оного фильтра. Каковая проблема легко и непринужденно лечится демпфированием фильтра. Если это, конечно, проблема.
А линейные схемы не так сильно волнуют, поелику не все они имеют отрицательное входное сопротивление, а импульсные источники - все.

[GetSmart]

Дело не в том, что линейная схема будет иметь отрицательное диф. сопротивление. Дело в том, что броски тока в нагрузке будут иметь частоту, близкую к резонансной LC фильтра. Это и будет раскачивать напругу на конденсаторе.

[wim]

Дело не в том, что линейная схема будет иметь отрицательное диф. сопротивление. Дело в том, что броски тока в нагрузке будут иметь частоту, близкую к резонансной LC фильтра. Это и будет раскачивать напругу на конденсаторе.

Дык, я ж сказал уже - демпфировать фильтр и никаких проблем. При Q=0,5 и меньше "раскачки" напряжения ваще не будет.

[GetSmart]

Дык, я ж сказал уже - демпфировать фильтр и никаких проблем.

80 Гц LC-фильтр будет при этом иметь требуемые характеристики подавления ВЧ? Какое будет подавление 160 Гц помехи при добротности 0.5 ?

[wim]

80 Гц LC-фильтр будет при этом иметь требуемые характеристики подавления ВЧ? Какое будет подавление 160 Гц помехи при добротности 0.5 ?

Подавление ВЧ от добротности не зависит, только от частоты среза и "наклона" АЧХ. Например, передаточная функция однозвенного LC-фильтра 1(1+sL/R+s^2LC). На ВЧ s^2 доминирует, всем остальным можно пренебречь. Это -40 дБ на декаду.
Ваще, Вы лучше скажите прямо - шо Вы хотите доказать? Я таки заране готов согласиться, потому что спорить не люблю.

[GetSmart]

Просто сравнение недостатков пассивного LC-фильтра и "активного" двойного импульсного преобразования. И о сложности защиты обоих от возбуждения. Вобщем, стоит ли дальше спорить об ентом?

[Guest_orthodox_*]

Если предположить, что основной источник питания все-таки хоть и медленно, но поддерживает напряжение стабильным (ну,хоть за 10 мс),то может так примерно:
[attachment=27124:attachment]

Транзистор предполагается составной, на разной проводимости, смещение при помощи R2 поможет сделать падение милливольт 300 более-менее уверенно без выхода из линейного режима....
С2 за накопитель, без накопителя такие штучки только параллельным стабилизатором решаются

[wim]

Если предположить, что основной источник питания все-таки хоть и медленно, но поддерживает напряжение стабильным (ну,хоть за 10 мс),то может так примерно:

Транзистор предполагается составной, на разной проводимости, смещение при помощи R2 поможет сделать падение милливольт 300 более-менее уверенно без выхода из линейного режима....
С2 за накопитель, без накопителя такие штучки только параллельным стабилизатором решаются

Есть один минус (небольшой) - транзистор работает как источник тока, тоись в передаточной характеристике появится полюс, образованный C2 и сопротивлением нагрузки. А ежели оно отрицательное, то он еще и в правой полуплоскости (нехорошо). Но, в общем, проблема решаема, если знать характеристики нагрузки. Это как в low drop стабилизаторах:
http://www.national.com/nationaledge/jul02/article2.html

[Guest_orthodox_*]

Есть один минус (небольшой) - транзистор работает как источник тока, тоись в передаточной характеристике появится полюс, образованный C2 и сопротивлением нагрузки. А ежели оно отрицательное, то он еще и в правой полуплоскости (нехорошо). Но, в общем, проблема решаема, если знать характеристики нагрузки. Это как в low drop стабилизаторах:
http://www.national.com/nationaledge/jul02/article2.html

Ну, если нагрузка не может на емкость работать (то есть, наоборот ) это уже еще одна задача.
С2 предполагается достаточно большой...
А остальная часть схемы - где-то ближе к имитатору индуктивности, чем ниже частота, тем меньше динамическое сопротивление. Вроде примерно то, что хотели...

[Designer56]

Ну, если нагрузка не может на емкость работать (то есть, наоборот ) это уже еще одна задача.
С2 предполагается достаточно большой...
А остальная часть схемы - где-то ближе к имитатору индуктивности, чем ниже частота, тем меньше динамическое сопротивление. Вроде примерно то, что хотели...

Собственно, схема эта есть аналог RC цепи с электронным умножителем емкости- фильтр с большой постоянной времени.

[Wise]

..Задачка занятная, в эту сторону интересно подумать..
..Вряд ли возможно качественное решение на одном транзисторе, да еще биполярном (вспомним, ток 10А), пусть и составном.

..Для начала, попробовал бы прикинуть/посчитать такую схему.

.. «Паскудную» нагрузку питает, что называется, Low-Dropout Linear Voltage Regulator. Скорей, самодельный.
На входе стабилизатора напряжения – электролит. Причем, настоящий, а не «электронный».

..От основного источника питания электролит заряжается источником постоянного тока.
Должна быть схема, которая регулирует величину этого тока, при изменении нагрузки от максимума до обрыва. Кажется, наиболее интересная часть..

..Регулирующие элементы стабилизатора напряжения и источника тока, скорей всего – P-канальный низковольтный сильноточный MOSFET. Помню, что 20 мОм давно уже не проблема, вероятно, есть и меньше. Поэтому, уложиться в суммарный перепад 500 мВ, наверное, реально..

[rudy_b]

То, что нарисовал orthodox - это источник тока (относительно среднего значения на верхних частотах) с емкостью. Но большой постоянной не получится, она определится нагрузкой. Т.е. обычный RC фильтр.

Сообщение отредактировал rudy_b - Nov 25 2008, 12:44

[Guest_orthodox_*]

То, что нарисовал orthodox - это источник тока (относительно среднего значения на верхних частотах) с емкостью. Но большой постоянной не получится, она определится нагрузкой. Т.е. обычный RC фильтр.

И все же ближе к LC .
Главное, что исходная задачка решается ...
КМОП применить можно, только придется об землю опереться, чтоб напряжение не терять на фильтре...
Что до падения на фильтре - оно определяется тем, какую С2 выбрали и какой на ней размах пульсаций получили. Такое и падение надо задавать. Из линейного режима выходить нельзя...

[GetSmart]

И все же ближе к LC

Дроссель в LC запасает реальную энергию. Кроме этого, LC имеет очень высокий КПД. Этих качеств нет в Вашей схеме. Конденсатор будет ооочень большим, десятки миллифарад, от чего хотел избавиться rudy_b.

[Guest_orthodox_*]

Дроссель в LC запасает реальную энергию. Кроме этого, LC имеет очень высокий КПД. Этих качеств нет в Вашей схеме. Конденсатор будет ооочень большим, десятки миллифарад, от чего хотел избавиться rudy_b.

Ну, от дросселя он тоже хотел избавиться
Насчет большой емкости конденсатора - зависит от способности основного источника более-менее быстро отслеживать изменение нагрузки. То, что он не успевает отследить - придется делать С2, конечно. То есть заранее не можно сказать, какая будет величина С2 (ну и С1 тоже, ес-но.).
100% кпд в аналоговой схеме силового фильтра - утопия, конечно (хотя пересчитайте LC на относительно небольшой габарит и тоже удивитесь, что будет падать на дросселе при 10А).
Но выйти довольно уверенно на 300мв падения и соответственно при 12V на 97% довольно реально. Можно и на меньше падения считать, если пульсации на выходе заданы меньше (см выше).
Не факт, что с импульсным получится так (про его помехи, сложность, и, возможно, непригодность для решения не говорю пока).

Да, кстати - про 80 дБ - эти штуки можно еще включать каскадно

[rudy_b]

Хорошо идет дискуссия. Особенно с учетом исходно некорректно поставленной задачи и, соответственно, неверных методов ее решения.
Все ведь просто. Нагрузка имеет резкие колебания мощности потребления. Автор хочет, чтобы источник отдавал одну и ту же мощность. Отсюда - промежуточный накопитель энергии с запасом на максимальный период потребления выше среднего значения.
Но все хорошо только если потребление болтается периодически - тогда что-то можно сделать (а этого и сам автор, похоже, не знает). Если нет - то только параллельный стабилизатор с суммарной (+нагрузка) мощностью равной максимальной мощности нагрузки +еще немного.
При НЕ заданных параметрах нагрузки говорить о каких-то RC, LC или иных фильтрах бессмысленно.

[stells]

Нагрузка имеет резкие колебания мощности потребления. Автор хочет, чтобы источник отдавал одну и ту же мощность.

я думаю этого не только автор хочет, а и многие, кому приходится сталкиваться с подобной проблемой. так что решение нужно принципиальное и универсальное, хотя бы без конкретной проработки, на уровне идеи, но конечно аргументированное

кстати, схемка, предложенная Orthodoxом, ни RC-фильтром, ни умножителем емкости не является, она, как он заметил, "все-таки ближе" к LC, поскольку ограничивает ток потребления от источника питания. хорошее питание на нагрузку при этом не гарантируется, так его (хорошего) и так нет при ее отсутствии