Источник питания на входе 600В на выходе 12В 20мА Опции

[Pat]

Уважаемые Разработчики Доброго дня.

Зациклился я на проблеме.
Нужно преобразовать переменное напряжение 100 – 600 В с частотой 10 – 1200 Гц
В постоянное 9-12 В и ток до 20 мА.

Самое простое гасящий резистор и стабилитрон, но при 600 Вольтах имеем 12 Вт на резисторе.

Уже перепробовал кучу вариантов, но таки от нагрева резистора уйти не могу.

Это либо гасящий резистор, либо резисторы, посредством которого питается схема.

Один из вариантов на LNK304 работал не плохо, но электролиты на входе напряжением 450В на 600В не катят, а городить их последовательно не хочется.
В самом устройстве габариты ограничены.

Подскажите какие есть идеи.

Трансфоматоры тоже не подходят.

[MikeSchir]

Диапазон частот широковат, а то можно было бы добавить последовательно с резистором конденсатор. Конечно всё нужно хорошо посчитать и ещё и посимулировать. Конечно я говорю о самом простом решении, а справедливо оно или нет - посчитается.

Сообщение отредактировал MikeSchir - Jul 25 2012, 14:27

[Pat]

Диапазон частот широковат, а то можно было бы добавить последовательно с резистором конденсатор. Конечно всё нужно хорошо посчитать и ещё и посимулировать.

Да считал и симулировал (LTspice).

Пробовал ставить последовательно с резистором конденсатор, а паралельно ему индуктивность(на низких частотах работает индуктивность на высоких кондер).
Вроде что то получается, но еще диапазон напряжений свои корективы вносит.

Сейчас пытаюсь в качестве регулирующего элемента использовать тиристор, сделать по типу фазового регулятора.

[Plain]

В самом устройстве габариты ограничены

И судя по обрыву данной фразы, неизвестно на сколько. Тогда проще нажать на тормоз и скинуть всё это обратно на голову начальства, потому что если делать понижающий стабилизатор, то требуется минимум два стандартных дросселя последовательно, т.к. их изоляция определяется лаком проводов, т.е. это уже 2 см².

[dac]

имхо на таких токах можно поставить конденсаторы в 0,5-2мкф - габариты небольшие, по крайней мере не больше всего остального. вообще такие преобразователи видел вообще без конденсаторов на входе, конденсатор только по низкой стороне, как правило, этого достаточно. вход будет работать в пульсирующем режиме

[pwn]

Сейчас пытаюсь в качестве регулирующего элемента использовать тиртистор, сделать по типу фазового регулятора.

Идея гуано, ибо тиристор имеет склонность открыться когда не надо и в итоге после него чих пых может произойти Фазовое управление вполне катит, только в качестве ключа не тиристор а полевик или мелкий IGBT что-то типа irgb5b120kd. Управление ему можно сколхозить на какой нить КМОП логике, которая много не ест и десятки ватт на резисторе рассеивать не придется чтобы ее кормить. При таком подходе можно и поболее 20ма выжать особо не напрягаясь, но для нижнего предела по частоте придется поставить конденсатор соответсвующей емкости, а вот пролезет ли он в ваш дизайн или нет - смотрите сами.

[Pat]

Управление ему можно сколхозить на какой нить КМОП логике, которая много не ест и десятки ватт на резисторе рассеивать не придется чтобы ее кормить.

Вот вот в управлении одна из проблемм.

Смотрите имеем обычный параметрический стабилизатор - резистор, стабилитрон.
Пусть логика требует 1 мА или мение того, но нам нужно попасть хотя бы на минимум рабочей точки стабилитрона которая пусть будет 0.5 мА
Итого 1.5мА

При 500 вотльтах питания нужен резистор 333КОм и на нем рассеится 0.75 Вт, что есть не плохо но это будет уже существенный нагрев даже на резисторе 2 Вт.
Но напряжение может опустится до 100В и тогда на выходе с резистором 333К мы получим 300 мКА что не есть хорошо.
Поэтому резистор нужно считать для предельного случая 100В и 1.5 мА, он будет равен 66КОм.

В результате при 500В питания на нем рассетися 3.75 Вт.

Короче не подходит

За идею ИГБТ спасибо буду думать.

[pwn]

Короче не подходит

А хорошо подумать? 1. Любая КМОП логика потребляет микроамперы. 2. совершенно не обязательно стабилитрон выводить в его линейную зону, тут от него требуется лишь бы ограничил на уровне и баста. Далее, собирается простейший компаратор на логике, который плюс минус несколько вольт будет давать на выходе лог.1 до тех пор, пока синус не превысил порог в допустим 20 вольт. А как выше 20 вольт и до хоть 600 - лог 0. На КМОП триггерах шмидта элементарно собирается. Сигнал с этого триггера через резистор в 300-500 ом подаем на затвор ключа. В итоге он открыт только пока синус не превысит порог, и через него заряжаем накопительную емкость до напряжения не выше этого порога. Частота импульсов заряда которой будет 4х от входного, т.е. от 40гц при 10 гц входного. Т.е. как бы и емкость нужна не особо большая. Так как у вас всего 20ма в нагрузке, то простейшим линейным стабилизатором получаем желаемые 5/9/12 вольт (по вкусу). Что тут нереального? Далее, если вы хотите чтобы питание какого либо контроллера/схемы управления не выделяло лишнего тепла при больших диапазонах входного, то прокатывает такой простой трюк: берем самый дешевый полевик что удастся найти, лишь бы он держал максимальное входное. Затвор-сток соединяем резистором в 1 мегаом. И затвор-общий шунтируем стабилитроном с напряжением стабилизации на 3-5 вольт большим чем хотим получить на выходе. Исток через резистор 50-100 ом (чтобы не было ударных токов через полевик при включении на разряженный накопительный конденсатор) грузим на накопительный конденсатор. Фсе. Получили как бы резистор, но он никогда не будет рассеивать лишнего тепла, а ровно столько сколько определяется током потребления и брать резистор под минимальное входное не требуется. 1 мегаом - уже под любые напряжения прокатывает, хотя работает обычно вплоть до 3-5 мегаом, но это лишнее. Можете посмотреть http://shyza.ru/forum/viewtopic.php?p=3471#p3471 http://shyza.ru/forum/download/file.php?id=362 как я сделал запуск в своем питальнике БУ ККМ-а. Он стартует от 12 вольт и вполне справляется с входным вплоть до 800 вольт (тестировал), хотя по идее его предел - только пробивное напряжение ключа, а это 1.2кв-50в=1150 вольт.

Сообщение отредактировал pwn - Jul 25 2012, 21:22

[Plain]

В данном случае уменьшить габариты можно, например, поставив два последовательно включённых понижающих стабилизатора, по типу БП с ККМ.

Первый из них, т.е. высоковольтный, собрать по топологии инвертирующего (надёжность возрастёт на порядки) и запустить в режим работы только при входном напряжении не выше, например, 150 В — тогда число последовательно включённых слаботочных и габаритных дросселей сократится до одного малогабаритного и сильноточного. Для входного конденсатора достаточно ёмкости порядка 0,1 мкФ.

В качестве выходного (т.е. промежуточного для БП в целом) конденсатора этого стабилизатора выгоднее всего поставить керамический — при номинале 10 мкФ 50 В пульсации на нём будут порядка от 16 до 32 В для худшего допуска и входной частоты.

Габариты компонентов второго стабилизатора совсем малы и не нуждаются в обсуждении.

Итого, в схеме ноль электролитов, приемлемые габариты и полное отсутствие грелок.

[MikeSchir]

А здесь почти тоже самое обсуждается: http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=104771
Если маненько пообрезать схему, то можно и в заданный объём влезть. Зато всё - классика, и развязка есть, а она никому ещё не помешала.

[ramic]

Если маненько пообрезать схему

Эт точно!
Рассказчиков и фантазёров здесь- пруд пруди, а показа чего-нибудь конкретного-не дождёшься.


Сообщение отредактировал ramic - Jul 26 2012, 09:46

[MikeSchir]

Эт точно!
Рассказчиков и фантазёров здесь- пруд пруди, а показа чего-нибудь конкретного-не дождёшься.

Да чудо свершилось - друг спас друга только осталось Q1 подобрать. Моделька то на каком типе делалась?

[ramic]

Моделька то на каком типе делалась?

Пусть заинтересованные лица сами напрягутся и сообразят. Кстати, тарахтелку ведь совсем не обязательно делать на биполяре, и вы вполне можете реально пособить топикстартеру, выложив свою модельку на полевике со всеми типами и номиналами ЭРЭ.

Сообщение отредактировал ramic - Jul 26 2012, 10:30

[stells]

[MikeSchir]

Пусть заинтересованные лица сами напрягутся и сообразят. Кстати, тарахтелку ведь совсем не обязательно делать на биполяре, и вы вполне можете реально пособить топикстартеру, выложив свою модельку на полевике со всеми типами и номиналами ЭРЭ.

Пока самый заинтересованный и самый "продвинутый" - Вы Полевик я тем более не предлагал, моё предложение в посте №10.
Всем известно что в симуляторе не быает пробоев ни транзисторов ни диодов, и модельку можно сделать, да хоть на 2N2222 и всё будет работать. Но к сожалению свойства высоковольтных биполяров отличаются от низковольтных, и может получиться совсем не так красиво. Если уж моделировать, то на модели конкретного транзистора, а не просто NPN из библиотеки.
Так что пускай ТС подумает, а если чего не поймёт, то уж мы ему подскажем и всё Пикапсе разрисуем .
К стати в далёкие 80-е прошлого века был жуткий бум заявок на патенты, оригинальные свойства заявляемых схем, в которых были получены путём СПАЙС моделирования (симулирования), благодаря тому, что в Спайс-моделях не всё было как в жизни. Например на выходе операционника можно было запросто получить, ну, киловольт эдак двадцать , а если он где-то закопан в схеме и на нём ничего при этом не "померить", то можно получить сверх быстродействие (например). Такие патенты эксперты называли Спайс-патентами, и легко их отшивали (ведь у них тоже были PC ).
Удачи!

[ramic]

Полевик я тем более не предлагал

Ну, тогда, специально для вас, на биполяре с "маркировкой".

Что касаемо ваших страшилок про симуль, то скажу лишь, что отличе разработчика от дилетанта в том и заключается, что разработчик умеет вовремя заметить, когда симулятор"гонит".
Однако, пмсм, альтернативы симулю, для общения разработчиков не "на пальцах", нет.
Кстати, два моих последних проекта: сварочник на основе суперфиксера и сепиковый корректор, "рождались" именно в симуляторе, что называется на глазах коллег по инету, и лишь впоследствии, как ответ на критику симулятора всякими умачами, были успешно воплощены в железе. Результаты таки тоже были выложены в сети.
Полагаю, что и в вашей конторе, ссылку на которую вы используете в качестве подписи, наверняка есть трудники, использующие симулятор в своей работе.

Сообщение отредактировал ramic - Jul 26 2012, 11:39

[SON.OF.STONE]

Интересно что это за устройство? Похоже на регулятор вожбуждения генератора но частота 1200Гц? Для "умного" магнето с мопеда тоже многовато выходит... Кстати на некоторых китайских регуляторах возбуждения питание цепи собственных нужд реализовано без индуктивностей: пока мгновенное значение входного напряжения меньше напряжения открывания динистора открыт ключевой транзистор (MOSFET), через который заряжается буферный конденсатор (обычно 25-40Вольт). При открывании динистора ключевой транзистор закрывается. Такая схема в сочетании с варистором и дросселем на входе (вход - 2 фазы = 380В) устойчива к коммутационным помехам - т. к. любые резкие скачки напряжения (по документации - до 1.5кВ, но мосфет стоит 800Вольтовый....) приведут к преждевременному открыванию динистору и отсечке ключа. В массовом производстве выходет сильно дешевле (и главное надежнее - всего 5-8 деталей) всяких заморочек с импульсниками с ихними трансформаторами и коммутирующими дросселями.

[MikeSchir]

Ну, тогда, специально для вас, на биполяре с "маркировкой".

Уменя нет такого транзистора, будь ласка выложи текст модели.

Что касаемо ваших страшилок про симуль, то скажу лишь, что отличе разработчика от дилетанта в том и заключается, что разработчик умеет вовремя заметить, когда симулятор"гонит".
Однако, пмсм, альтернативы симулю, для общения разработчиков не "на пальцах", нет.
Кстати, два моих последних проекта: сварочник на основе суперфиксера и сепиковый корректор, "рождались" именно в симуляторе, что называется на глазах коллег по инету, и лишь впоследствии, как ответ на критику симулятора всякими умачами, были успешно воплощены в железе. Результаты таки тоже были выложены в сети.
Полагаю, что и в вашей конторе, ссылку на которую вы используете в качестве подписи, наверняка есть трудники, использующие симулятор в своей работе.

Прошу прощения за офтоп. Благодарю за комплименты, которые Вы "вылили" на мою седую голву
Да все проекты мы проверяем в симуляторах (у каждого есть свой любимый ), но это как проверка правильности расчётов (ведь в симулятор что попало на запихнёшь) и для кооректировки при возможных разбросах, именно при проведении этих работ наибольший эффект моделирования.
И ещё я знаю, что разработчик это прежде всего тот, кто грамотно оперирует множеством стандартов, и других ограничителей фантазии, а разработать рабочую схему на

сварочник на основе суперфиксера и сепиковый корректор

и потом их изготовить - это только как десерт в хорошем ресторане
Ещё раз прошу прощения за офтоп.
А что там наш ТС? Может есть другие идеи?

Интересно, но

Input Voltage* ......................................................... 30V

Это ж опять на полевике больше 5-ти ватт?

[ramic]

будь ласка выложи текст модели.

[xemul]

Интересно, но Это ж опять на полевике больше 5-ти ватт?

Вы динистор на 15 В в схеме не заметили.

[Pat]

Уважаемые спасибо за идеи.

Был на работе буду разбираться, пока наваял следующее, но там не все красиво.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ramic]

И ещё я знаю, что разработчик это прежде всего тот, кто грамотно оперирует множеством стандартов, и других ограничителей фантазии, а разработать рабочую схему на и потом их изготовить - это только как десерт в хорошем ресторане

Неее, нынче я комплекты КД на свои поделки не выпускаю и по НТД не работаю. В конце прошлого века покинул контору и завязал с разработкой питальников по чужим ТЗ.

Сообщение отредактировал ramic - Jul 26 2012, 14:47

[stells]

Вы динистор на 15 В в схеме не заметили.

предполагается распространенный динистор на 32В... если есть на нужное напряжение, то делитель R5/R6 не нужен

[perfect]

Или собирать динстор из транзисторов?

[pwn]

пока наваял следующее, но там не все красиво.

Ага. Типа как при номинале резистора R22 43к TL431-й нет иных путей кроме как питаться через базовый переход Q3 и он все время будет открытым. Но это так, мелкие придирки. Про сам принцип заложенный в схему лучше вааще не упоминать...

[Pat]

предполагается распространенный динистор на 32В... если есть на нужное напряжение, то делитель R5/R6 не нужен

Ваша схема наверное то что нужно.
Собираю на макетке только динистора нет соберу на россыпухе как советует prefect.

[SON.OF.STONE]

Транзисторный аналог динистора должен содержать стабилитрон! Иначе его порог открывания будет плавать от температуры. В качестве примера - динисторы микросхемы КР1182КП1:

(однако номинал резистора надо увеличить раз в 10..15 - микросхема 1182КП1 имеет значительный ток утечки перед открыванием)
Еще лучше брать сигнал обратной связи с буферного конденсатора:
.
Ибо полевик включен тут "некошерно" - в линейном режиме - и на нем падает некоторое напряжение (т. н. пороговое напряжение затвора - 2В..7В - в зависимости от конкретного экземпляра транзистора).

[Plain]

в Спайс-моделях не всё было как в жизни

Особенно учёт температуры. Впрочем, здесь не показали работу моделей даже в тех условиях ТЗ, что даны — чем больше по жизни кнопок, тем меньше возможность успеть нажать каждую.

[MikeSchir]

Вы динистор на 15 В в схеме не заметили.

Спасибо. Действительно по аналогии с предыдущими схемами показался мне стабилитроном. Поторопился.
Всё нормально.

[stells]

... полевик включен тут "некошерно" - в линейном режиме - и на нем падает некоторое напряжение (т. н. пороговое напряжение затвора - 2В..7В - в зависимости от конкретного экземпляра транзистора).

по-моему нет разницы, откуда брать сигнал, полевик в любом случае в линейном режиме до момента открывания динистора или его аналога

пс: или Вы к тому, что при снятии сигнала с выхода пороговое напряжение поределяется только стабилитроном? тогда да, лучше

Сообщение отредактировал stells - Jul 27 2012, 07:19

[ramic]

здесь не показали работу моделей даже в тех условиях ТЗ, что даны

Справедливое замечание.
Однако, показываю свой вариант

в расчёте на то, что и вы перейдёте от критики и озадачивания других к показу своего.
И только после этого возобновите разборы полётов других форумчан.

[тау]

Однако, показываю свой вариант

красивое решение, отказоустойчивое (имхо) и вероятно оптимальное. Я бы еще попробовал линейный стабилизатор по выходу , увеличенную пульсацию на его входе и основной фильтрующий конденсатор до линейного стабилизатора (простейшего). Промоделировать , к сожалению, нет времени.

[Plain]

вероятно оптимальное

Для кого-то, там.

А здесь оно оффтопик, потому как в ТЗ сразу было сказано, что никаких трансформаторов.

[perfect]

Но дроссель можно.

А ещё не представлен понижающий на N-канальном полевике. С трасформатором. Со стабилизаций, пусть не аж-таки суперовской - стабилитрон на выходе поправит если что.
Ещё интереснее было бы на N-канальном полевике, но обойдясь не трансформатором, а дросселем (дросселями).

Ещё ради спортивного интереса - косой:

Имеет ли смысл эта схема сам не знаю, паять не пробовал.
Если эта да, то насколько возможна бы такая аж на 320 вольт питания (с высоковольтными малоамперными транзисторами)? А на 600 ? Можно без L2.

Сообщение отредактировал perfect - Jul 27 2012, 11:55

[тау]

Для кого-то, там.

А здесь оно оффтопик, потому как в ТЗ сразу было сказано, что никаких трансформаторов.

В т.н. ТЗ было буквально сказано "Трансфоматоры тоже не подходят. "
Это есть утверждение, а не требование пункта ТЗ. Утверждения бывают ошибочными. Например используемый топикстартером дроссель не что иное как индуктивный элемент, отличающийся от трансформатора лишь одним виточком доп обмотки, который можно сделать в большинстве случаев без напряга и тем более в серийном изделии, заказав нужный индуктивный элемент , такой-же по цене как и одиночный дроссель.

[ramic]

А здесь оно оффтопик

Да полноте вам, уважаемый. Если вы двухобмоточный дроссель от трансформатора не отличаете, то это ваша личная проблема. Если бы топикстартер написал, что моточные не допустимы, тогда другое дело.
Покажите наконец своё решение без моток, а буде такого нет, то не смешите публику многоумноговорением.

Имеет ли смысл эта схема сам не знаю

Без графика мощности на ключах, пмсм,-нет, и вам про это на шараге уже говорили.
К тому же, уважаемый теоретик Plain настаивает на демонстрации проектов только с питанием по ТЗ птопикстартера.
А у вас что? Правильно, по определению оного теоретика-оффтоп.
Кстати, у него позиция несокрушимая-сам ничего не показываю, но условия и оценки ставлю.

Сообщение отредактировал ramic - Jul 27 2012, 15:42

[Plain]

двухобмоточный дроссель от трансформатора не отличаете

Ваш вариант — это обыкновенный блокинг-генератор, т.е. генератор с ПОС на трансформаторе, схема есть в любом учебнике.

Свой вариант я давно представил, и не несу никакой ответственности за то, что персонально Вы не обладаете квалификацией понять схему по её формальному описанию. Правила форума не обязывают ни биоинтегрироваться с симуляторами, ни даже хоть сколько-нибудь уметь ими пользоваться.

Но автору не интересны ни Ваш, ни мой вариант, и вообще, трудно понять его проблемы, с учётом того, что он каким-то образом смог раскалить добела схему на LNK304, в результате чего вынужден был перейти к проектированию на россыпи.

[ramic]

Вы не обладаете квалификацией

Видимо да, говоруном быть не умею, извините.
А трансформатор от дросселя отличается тем, что, по определению, не запасает энергию.
Однако, несмотря на низкую квалификацию, мне таки не трудно нарисовать и безмоточный вариант
питальника

[perfect]

Ваш вариант — это обыкновенный блокинг-генератор, т.е. генератор с ПОС на трансформаторе, схема есть в любом учебнике.

Такая есть? :

Свой вариант я давно представил

В данном случае уменьшить габариты можно, например, поставив два последовательно включённых понижающих стабилизатора, по типу БП с ККМ.

Первый из них, т.е. высоковольтный, собрать по топологии инвертирующего (надёжность возрастёт на порядки) и запустить в режим работы только при входном напряжении не выше, например, 150 В — тогда число последовательно включённых слаботочных и габаритных дросселей сократится до одного малогабаритного и сильноточного. Для входного конденсатора достаточно ёмкости порядка 0,1 мкФ.

В качестве выходного (т.е. промежуточного для БП в целом) конденсатора этого стабилизатора выгоднее всего поставить керамический — при номинале 10 мкФ 50 В пульсации на нём будут порядка от 16 до 32 В для худшего допуска и входной частоты.

Габариты компонентов второго стабилизатора совсем малы и не нуждаются в обсуждении.

Итого, в схеме ноль электролитов, приемлемые габариты и полное отсутствие грелок.

Попытаюсь понять и я. Два понижиющих стабилизатора. Возможно импульсные.
Первый да, потому что инвертирующий. Но если инвертирующий, то нужно иметь ещё питание ниже общего, тогда инвертирующий сделает питание для классической схемы что с плюсом относительно общего. Второй стабилизатор понижающий, возможно импульсный. Если же питание и для первого берётся с плюса, то второй должен инвертировать обратно в плюс. Первый стабилизатор должен иметь затыкающую схемку выше где-то 150V и разрешающую ему работу до. Таким образом получается выкусывание из полувоны во время нарастания и спада.

[Pat]

Но автору не интересны ни Ваш, ни мой вариант, и вообще,

Мне очень интересны все варианты, думаю что не только мне.

Я сейчас макетирую паралельно с симулированием.

трудно понять его проблемы, с учётом того, что он каким-то образом смог раскалить добела схему на LNK304, в результате чего вынужден был перейти к проектированию на россыпи.

Уважаемые не ругайтесь.

Дело с LNK304 в следующем она прекрасно работала на столе, при постоянной частоте от сети.
Она прекрасно справлялась с изменением входного напряжения, у меня она вообще заводилась при 20 В на входе и работала до 350В .
Первые проблеммы начались в реальном устройстве там напруга поднималась до 540В соответсвенно это был перебор для кондеров по входу.
Эту проблемму я времнно решил стабилитроном и резистором, но раскалилась (вернее пробилась и унесла собой все даже ULN2003) она после того как я стал изменять частоту входного напряжения.

[Plain]

Если же питание и для первого берётся с плюса, то второй должен инвертировать обратно в плюс. Первый стабилизатор должен иметь затыкающую схемку выше где-то 150V и разрешающую ему работу до. Таким образом получается выкусывание из полувоны во время нарастания и спада.

Да, питание с плюса, инвертировать первым в минус, вторым в плюс — схемы из бумаги, Табл.2 — первый стабилизатор по варианту "high-side buck-boost direct feedback", второй — по варианту "low-side buck-boost optocoupler feedback" (только, естественно, уже не на LNK, а, например, на какой-нибудь UC38хх, и ОС не на оптроне, а на источнике тока на PNP).

Если первый на LNK, то 150-вольтовый затыкатель к ней можно собрать, например, на последовательно двух услителях на PNP, с опорным в виде ноги BP и выходом на ногу FB.

LNK304 ... пробилась ... после того как я стал изменять частоту входного напряжения.

А как Вы сами этот причинно-следственный абсурд объясняете?

[stells]

... первый стабилизатор по варианту "high-side buck-boost direct feedback", второй — по варианту "low-side buck-boost optocoupler feedback"

по-моему городить такого монстра на 0,24Вт это слишком... нет?

[perfect]

Приблизительный прототип понижеющего:


"Трансформато" - сетевой фильтр. Какой у него коэффициент связи? Похоже что особо и неважно.
Интересно насколько реальна такая фантазия, вообще и для 600 вольт? (LTspice не имеет PNP какого-нибудь высоковольтного, а я пока не разбирался как задавать самому).

Стабилизация никакая, просто понижение, чтоб вроде бы как проще второму стабилизатору, может линейному компенсационному.

Сообщение отредактировал perfect - Jul 29 2012, 20:47