БП измерительного прибора, нужно покритиковать Опции

[smk]

Здравствуйте!
Прошу покритиковать схемку на предмет возможных доработок с целью получения более чистого питания. На мой взгляд нужны снабберы в цепи стока ключей. Есть подозрение что помеху излучает, а полигоны земли в измерительной части ее ловят. Там в стоках порядка 50В звону мегагерцового диапазона. В целом нужно чистое питание. Может какие рекомендации обязательные при разводке. Еще вот думаю гальванически развязать. Буду благодарен любым замечаниям. Спасибо.

[Tanya]

Здравствуйте!
Прошу покритиковать схемку

Обычно измерительные приборы не потребляют много... Поэтому я никогда (до сих пор) не применяла для питания генераторы помех. Поэтому не ищу новейших схем , потом не борюсь с ними, не покупаю таблетки от головной боли.

[khach]

Непонятны требования по помехам- допустимые уровни пульсаций, спектр помех. Это сильно зависит от принципа функционирования самого прибора- некоторые блок- схемы прекрасно давят внеполосные помехи, а в других они недопустимы. На схеме полностью отсутствуют входные и выходные фильтры, экранирование итд. Разводка платы тоже имеет значение.
Как пример параноидального импульсника, которой пользуюсь как референсом, когда "все совсем плохо"- вторичный блок питания от прибора HP, достаточно древнего. Толстая линия на схеме- двойной экран. Рисунок разводки платы можно тоже найти в инете.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Herz]

Как пример параноидального импульсника, которой пользуюсь как референсом, когда "все совсем плохо"- вторичный блок питания от прибора HP, достаточно древнего.

Жаль, что неразборчива совсем.

[khach]

Жаль, что неразборчива совсем.

Ну какой скан есть. По типам элементов все равно ничего точно определить нельзя- у ХР была собственная нумерация даже стандартных деталей, да и многие сняты с производства. Важен факт двойного экранирования, трехобмоточные дроссели по симметричным питаниям, с разрывом общего провода, вынос интегральных стабилизаторов из второго кольца экранов, т.к не фильтруют они ВЧ помехи. Наличие фильтров по входу, но уже без разрыва земель. А сама схемотехника примитивная- постоянная частота без обратной связи, просто электронный трансформатор. В этом смысле современные схемы с ОС через оптроны намного лучше. Вот только желательно все каналы синхронизировать по частоте, иначе будут помехи на разностных частотах контроллеров преобразователей.
Ну и преобразователи лучше полумосты, чем обратноходовые- помех меньше.
Такие вторичные блоки ставились в приборы, в которых диапазон измерений совпадает с частотами преобразователей (дестяки-сотни кгц), в более низкочастотных (дс-10КГц) и более высокочастотных (выше 1 МГц) такие навороты не требовались, т.к помехи от блоков питания устранялись правильной конструкцией измерительного тракта или фильтрацией на этапе обработки сигнала.

[NeonS]

Полностью согласен с предложением не применять импульсные источники в измерительных приборах. Тем более, мы видим на схеме тривиальные пострегуляторы серии 78xx, значит токи небольшие, нет смысла усложнять ситуацию. Единственным оправданием выбора "импульсного пути" могут быть требования по размерам и весу изделия.

[smk]

трехобмоточные дроссели по симметричным питаниям, с разрывом общего провода

Вот это очень заинтересовало. Я так понимаю там что-то на кольце с проницаемостью 75? Что-то такое и сам планировал но с начало-конец третьей обмотки не понятно. Вероятно все в одну сторону. Знать бы рабочую частоту и сколько намотали для общего развития.
А смысл городить есть. Там 5-вольтовым термостат питается и кушает на порядок больше если не в 20-30 раз. Ну и питающее хочется как 12 так и 24В.

[Plain]

Обычно "электронный трансформатор", т.е. схема с фиксированным коэффициентом передачи, без стабилизации, делается гораздо меньшим количеством деталей, так что здесь не хватает стабилизатора выхода "5 В", ну и о вдвое ниже входном 12 В мечтать безосновательно.

При всех прочих, минимальные помехи даёт схема с нулевым синфазным проходным током, т.е. с ёмкостно-симметричной конструкцией трансформатора, с отводами и первички, и вторички, и двухтактными и входными, и выходными каскадами. В частности, показанная выше схема ХР не такая.

[NeonS]

В аппликационных заметках фирмы Linear Tech. приводится множество вариантов low noise power supply - можно выбрать "по вкусу". Данная же схема требует доработки или вовсе переработки (это на просьбу покритиковать). Справедливо замечено Plain, что наименее шумящие преобразователи можно сделать, используя резонансную технику ZVS/ZCS с открытой ОС (точнее - без нее), где основным недостатком является отсутствие возможности регулирования.
Кстати, Вы можете разделить источник питания на две части: термостат запитать через buck, а измерительную часть уже через изолированный преобразователь.

[smk]

Экспериментально установлено, что помеха появляется при запуске преобразователя. При этом я отключил питание от "бортового" и подал с внешнего. В момент включения бортового преобразователя даже с отключенной нагрузкой помеха имеет полную амплитуду. Снабберы ставил - влияния никакого. Есть еще ранее собранные платы. Такие-же. Там в ключах применены мосфеты с 15 мОм в канале. Сейчас стоят с 65 мОм в канале. Так вот в тех эта помеха значительно меньше чем сейчас. Насколько сильно влияние в этом смысле сопротивления канала мосфета? Я там копаю?

[Огурцов]

у вас это обратноходовой ? или может тактовая под мегагерц ? и нужна ли гальваническая развязка ?

Сообщение отредактировал Огурцов - May 8 2016, 06:43

[smk]

у вас это обратноходовой ? или может тактовая под мегагерц ? и нужна ли гальваническая развязка ?

Это по сути хитропопый аналог полного моста. Тактовая 150 кГц. Гальваническая развязка не обязательна но по всему желательна.

[Herz]

Это по сути хитропопый аналог полного моста.

Это пуш-пулл теперь так называется?

[Огурцов]

Это по сути хитропопый аналог полного моста.

кого хотели обмануть ? а кого обманули ? у вас стоки висят в воздухе - чем не антенны ?
ставьте мост - полный/полу/косой

Тактовая 150 кГц.

а, думаете, дроссели по вторичке не нужны ?

Гальваническая развязка не обязательна но по всему желательна.

пару-тройку интегральных step-down ?

[smk]

Снабберы не помогают. Дроссели во вторичке тоже. Пару-тройку проходили - еще хуже. Мороки еще больше. Я про сопротивление канала интересовался. Собственно что сейчас причина резкого роста помех?

Сообщение отредактировал Herz - May 8 2016, 09:59

Причина редактирования: Избыточное цитирование.

[Stas]

Есть небольшой опыт построения малошумных импульсных источников питания на Linear, применял мс из серии LT1533/LT1683/LT8614 и микромодули LTM8021/LTM8033 . В среднем достижимы пульсации по питанию в районе 5мВ - 300 мкв, в зависимости от построения схемы, ее разводки и деталей. Далее пульсации можно попытаться снизить еще, с применением линейных стабилизаторов TPS7A33/TPS7A47 и тп с хорошей характеристикой PSRR. Eстесственно требуется тщательное экранирование. Ну, и да, все это дороговато.

[Stas]

smk, какой смысл такой газонокосилки, если гальваническая развязка не нужна? Мб +12В получить линейным стабилизатором, а +5В/-12В импульсным, ну и зафильтровать тщательно.
Помехи при смене ключей могли быть вызванны другими параметрами, чем сопротивление Ron. Другой емкостью затвора и быстродействием, к примеру.
По схеме:
Убедитесь, что у Вас трансформатор не насыщается (и сквозного тока тоже нет). Какая у него конструкция?
Даже если это обратноходовая топология, то после накопительного конденсатора, во вторичке, имеет смысл поставить LC фильтр, перед линейными стабилизаторами. Возможно имеет смысл шунтировать RC цепочкой силовые выпрямительные диоды.
Общий отвод трансформатора в первичной цепи (прямо рядом с трансформатором, с минимальной длинной вывода) шунтировать на землю хорошим электролитическим(OS-CON и тп) + керамическим SMD конденсаторами.
Посмотрите что на стоках ключей, какая амплитуда выброса, возможно RC снабер нужен.Попробуйте увеличить значение R в затворах, эффективность упадет конечно. Возможно параллельно резисторам включить диоды, чтоб транзистор быстро закрывался.
Поместите свой девайс в закрытую заземленную жестяную банку из под кофэ, и на эквиваленте нагрузки посмотрите пульсации...

[HardEgor]

Я про сопротивление канала интересовался.

Очень косвенно. Если меньше сопротивление канала, то возможно больше емкости у транзистора, и соответственно (при том-же драйвере) медленнее включается - более пологие фронты дают меньше помех. Можно и с высокоомными транзисторам - увеличить резисторы в затворе в 10 раз и скорее всего получить еще меньше помех, только греться начнут как чайники....

[Herz]

Поместите свой девайс в закрытую заземленную жестяную банку из под кофэ, и на эквиваленте нагрузки посмотрите пульсации...

Это что за метода такая?

[Stas]

Это что за метода такая?

Авторская метода называется консервирование , в миру более известная как экранирование. Родилась в творческих муках.
Помогает отделить мух от котлет, в условиях отсутствия диф щупа для осциллографа. В целях понимания с чем бороться и что шумит, это ЭМИ или реально пульсации по питанию. Т.е. что делать далее, предпринимать конструкторские работы по снижению излучения или продолжать строгать схемные решения бп.
Для разгона можно полистать форум аудиофилов, как они шумы снижают, далее Дж.Барнс и т.д.
Все зависит от того, в какой измерительной аппаратуре этот БП используется и какие к нему требования.

[khach]

Ну вообще-то любой современный цифровой скоп с FFT покажет спектр помехи от импульсника с достаточной чувствительностью. При этом имеет смысл измерять как синфазные, так и несимметричные помехи, т.е обьединять два провода через конденсатор и измерять относительно земли, или измерять между плюсом и минусом- спектры сильно отличаются. Обычно на спектре помех пристствует частота преобразователя и несколько ее гармоник, частоты резонансов в индуктивных элементах (звон) и частоты характерные для времени переключения ключей и диодов. Это уже десятки-сотни МГц и эти частоты изменяются в зависимости от нагрузки блока. По сторонам этих частот висят "юбки" модуляции, которые повторяют НЧ часть спектра- происходит смешение на нелинейных элементах.
Если цифрового скопа нет, то помагает SDR приемник USB c блоком переноса частот на ВЧ (можно схемы найти на радиолюбительских сайтах)- так по водопаду очень удобно смотреть на эволюцию спектр помех при изменении нагрузки на блок питания. А если надо ампитуду калибровать подмешивая сигнал известный на вход.
Мне кажется, что для малошумящих импульсников надо разрывать земли каждого канала, выводить все через синфазные индуктивные фильтры и только потом обьединять земли там где надо. А со стабилизацией или без- это вопрос отдельный. Встречал версию блока питания где пуш-пулл был без регуляции, зато была обратная связь на питание пуш-пула. Т.е регулировалась постоянка на входе преобразователя, а коэффициент заполнения PWM был постоянным.

[Herz]

Авторская метода называется консервирование , в миру более известная как экранирование. Родилась в творческих муках.
Помогает отделить мух от котлет, в условиях отсутствия диф щупа для осциллографа. В целях понимания с чем бороться и что шумит, это ЭМИ или реально пульсации по питанию. Т.е. что делать далее, предпринимать конструкторские работы по снижению излучения или продолжать строгать схемные решения бп.

Вы серьёзно? Считаете, банкой от "кофэ" можно экранировать ЭМИ? Решение разве что для аудиофилов.

Встречал версию блока питания где пуш-пулл был без регуляции, зато была обратная связь на питание пуш-пула. Т.е регулировалась постоянка на входе преобразователя, а коэффициент заполнения PWM был постоянным.

Это распространённый вариант. Только так, ИМХО, и нужно делать. Ибо регулируемый пуш-пулл - та ещё проблема.

[Tanya]

А смысл городить есть. Там 5-вольтовым термостат питается и кушает на порядок больше если не в 20-30 раз. Ну и питающее хочется как 12 так и 24В.

А я вот не вижу смысла. Если правильно сделать термостат, то он не будет много потреблять. Ваш прибор в каком диапазоне температур должен работать?
Термостат можно питать от "плохого" источника на худой конец... Зачем все портить самому себе...

[smk]

Дискуссия пошла не совсем в ту сторону. Речь не о фильтрации выходного напряжения. Я уже питал от крутого "правильного" источника. Помех нет. Но стоит только включить импульсник, собранный на плате, при этом отключенным от нагрузки, как появляется эта самая помеха в том же виде и амплитуде. Т.е. помеху создает первичная часть импульсного преобразователя. У прибора на входе амплитуда до 0,5В ВЧ всплесков. При этом провода вторичек висят в воздухе. Из этого напрашивается вывод, что помеху порождает первичная сторона и распространяется она с большой вероятностью по общему полигону. Аналоговый от цифрового отделен и соединяются они в одной точке. Вот примерно так... Куда копать? Понятно что питание и измерение нужно делать на разных платах и закрывать друг от друга. Но может я что-то упускаю? Какие еще варианты?
Температурный диапазон -20 / +100 град.С.

 plata.pcb ( 895.97 килобайт ) Кол-во скачиваний: 104
Могу и плату показать. Не секретная.

Еще могу добавить, что при нормальных условиях потребляется 2,45 Вт, а в предельном 7,46 Вт. Это по нагрузке.

[Огурцов]

самый лёгкий и быстрый способ понять, что не прав - нарисовать модель

[smk]

самый лёгкий и быстрый способ понять, что не прав - нарисовать модель

Какую модель? Она не учтет всех реалий конструкции.

[Plain]

плату показать

Какой-то программист разводил, исправить невозможно.

[khach]

Из этого напрашивается вывод, что помеху порождает первичная сторона и распространяется она с большой вероятностью по общему полигону.

Так или отвязывать общий полигон синфазным дросселем по обе стороны преобразователя, или утверждение "напрашивается вывод" неверно, тода надо измерять макет и корректировать дизайн результирующего решения. С достаточной уверенностью могу сказать что ценой плясок с бубном возможно подавить помеху от импульсного источника на 100дб. И привел некоторые решения, которые это подавление реализуют.
В исходном варианте схемотехники ставил бы на 40-50 дб подавления помехи.
Модель идет лесом. Адекватная реалу модель реализуется только после достижения требуемого результата или даже чуть позже. Т.е може быть использована только в следующей разработке после достижения целевых параметров.

[Огурцов]

Модель идет лесом

постойте, значит у вас тоже вопросов к схеме нет ?

[smk]

Так или отвязывать общий полигон синфазным дросселем по обе стороны преобразователя, или утверждение "напрашивается вывод" неверно, тода надо измерять макет и корректировать дизайн результирующего решения. С достаточной уверенностью могу сказать что ценой плясок с бубном возможно подавить помеху от импульсного источника на 100дб. И привел некоторые решения, которые это подавление реализуют.
В исходном варианте схемотехники ставил бы на 40-50 дб подавления помехи.
Модель идет лесом. Адекватная реалу модель реализуется только после достижения требуемого результата или даже чуть позже. Т.е може быть использована только в следующей разработке после достижения целевых параметров.

Еще раз перечитал Ваши посты. Пока обдумываю что да как, хочу спросить. Если будет сделана гальваническая развязка то каковы шансы, что в сумме с фильтрацией синфазным дросселем будет толк? Я пробовал эти синфазные дросселя включать. В целом толково конечно. Может действительно сделать обычный полумост? Плату питания и плату измерения думаю сделать разными и разместить через алюминиевую стенку. В целом по опыту насколько все это эффективно?

[halfdoom]

Пара замечаний. Полностью отсутствуют снабберы в цепях стоков - без них еще можно обойтись (и то, сильно зависит от конструкции трансформатора) при коэффициенте заполнения 0.5, но в вашем случае они обязательны. И, дроссели после выпрямителей и _перед_ конденсаторами обязаны быть, ибо коэффициент заполнения не равен 0.5.

[EvilWrecker]

Дилетантская нерабочая разводка с нарушением всего что только можно- смысл смотреть схему/модели и прочее при такой "плате"?

[smk]

Дилетантская нерабочая разводка с нарушением всего что только можно- смысл смотреть схему/модели и прочее при такой "плате"?

в курсе. давно переделал.

[_Sergey_]

Можно рисунок трассировки?

[Dmitron]

Критикую: для вторичного БП в одном месте деталек много, в другом - не хватает. Для студентческой поделки - сойдёт.

[smk]

Можно рисунок трассировки?

Отгуляю отпуск, тогда. А вообще это уже не актуально. Вот следующий да.

[Yuri7751]

Вообще не очень хорошая идея - сделать что-то очень шумящее (пушпул), а потом героически бороться с помехами. Я бы первичку сделал на простеньком резонансном Роере (ну или на МОСФЕТах - Мазилли). Ну и, как уже говорили, нагреватель термостата лучше бы питать отдельно от измериловки - да хотя бы теми же 24В. Я обычно измериловку питаю квазирезонансным флайбеком и горя не знаю.