Слаботочный генератор напряжения Опции

[mpo]

Добрый день,

Вот озадачился необходимостью сделать слаботочный (до 10мА) генератор постоянного и переменного (50Гц) напряжения в диапазоне от 10В до 1000В. Хочу сделать управление на микроконтроллере, чтобы можно было менять напряжение с шагом 1В.
Питание хотелось бы чтобы было батареечное, чтобы с собой можно было таскать (т.е. вольт 6-9).
Но так как нигода до этого с высоким напряжением не сталкивался, то не знаю с какой стороны подойти.
Понятно что управление должно быть через ШИМ, но что дальше? Как совместить схему для постоянки и переменки? Или лучше делать две разные схемы и их коммутировать, вопрос тогда - чем коммутировать?
Вообщем вопросов много, может направите на како нибудь ресурс, или может что то уже подобное кто то делал - поделитесь опытом.

С уважением,

Михаил

[Alex11]

Есть проблема: шаг 1 В или точность 1 В? Если точность - то это 0.1% - это уже очень серьезно. Самая большая проблема - высоковольтные резисторы с низким ТКС. А так, что Вас не устраивает: ШИМ, трансформатор, выпрямитель, фильтр на RC. Генерите шимом хоть 50 Гц, хоть постоянку. Единственно, подгружать придется, переменка без нагрузки выпрямится до пиковых значений.

[stells]

Генерите шимом хоть 50 Гц, хоть постоянку.

так переменка же в этом случае не двуполярная будет... тогда нужно два преобразователя делать: повышающий и инвертирующий

Сообщение отредактировал stells - Jul 11 2009, 05:08

[Alex11]

Пропустите ее лучше через емкость, если тоько не нужна постоянная подставка.

[mpo]

Есть проблема: шаг 1 В или точность 1 В? Если точность - то это 0.1% - это уже очень серьезно. Самая большая проблема - высоковольтные резисторы с низким ТКС. А так, что Вас не устраивает: ШИМ, трансформатор, выпрямитель, фильтр на RC. Генерите шимом хоть 50 Гц, хоть постоянку. Единственно, подгружать придется, переменка без нагрузки выпрямится до пиковых значений.

А можно как то поподробнее?
Насчет постоянки я более менее понял: ШИМ->два плеча MOSFET->обмотка транс с центральной жилой->выходная обмотка->умножитель
Правда есть некоторые нюансы: какую частоту лучше выбрать? Какой транс (готовый или самому мотать), с каким коэффициентом трансформации, соответственно на сколько делать умножитель?
Со схемотехникой на переменку - пока ясности нет.
И самое главное как по возможности объеденить переменку и постоянку, чтобы не делать два отдельных генератора...
И еще вопрос если всё таки придется делать два независмых, то чем их потом коммутировать?

[stells]

Насчет постоянки я более менее понял: ШИМ->два плеча MOSFET->обмотка транс с центральной жилой->выходная обмотка->умножитель

нет, речь шла об обычном повышающем преобразователе с дросселем... трансформатор не нужен, но нужен высоковольтный ключ... да и дроссель. но двуполярную переменку и постоянку с одной и той же клеммы в этом случае не снять. Вы уточните, Вам важно, чтобы переменное и постоянное напряжение снималось с одной и той же клеммы или нет?

[Microwatt]

1000 вольт переменного - неподъемная задача для тех условий, которые Вы сформулировали в соседней ветке. По постановке вопроса многое угадывается. Потому, скорее всего, никто и связываться не стал.
Возможно, Вам такой источник и вообще не нужен. Попробуйте сформулировать исходную задачу (что питать и от чего будем), решение может быть совсем другим.

[stells]

1000 вольт переменного - неподъемная задача для тех условий, которые Вы сформулировали в соседней ветке. По постановке вопроса многое угадывается. Потому, скорее всего, никто и связываться не стал.
Возможно, Вам такой источник и вообще не нужен. Попробуйте сформулировать исходную задачу (что питать и от чего будем), решение может быть совсем другим.

1000В переменки 50Гц - это просто 1000В постоянки, которая медленно меняется по некоторому закону
но побольше вводных конечно нужно

[Microwatt]

1000В переменки 50Гц - это просто 1000В постоянки, которая медленно меняется по некоторому закону
но побольше вводных конечно нужно

Если это так, то нужно 2000В постоянного. Или 1000 вольт с мостом на выходе.
Иначе, без трансформатора 50Гц не обойтись.
Может, совсем и не о том стартер пытался сказать. Но такое впечатление, что когда люди формулируют задачу, всегда какая-то галушка во рту мешает говорить понятно.

[Alex11]

Я бы делал однотактник на обратном выбросе, примерно так:

Или, может быть даже без умножителя, просто с выпрямителем. Трансформатор лучше самодельный. Коммутация постоянки и переменки - проблема, лучше всего на выходных разъемах. Отдельно выход постоянки, отдельно - переменки. Можно попробовать поискать реле, но их сюда очень не любят возить.

[stells]

Я бы делал однотактник на обратном выбросе, примерно так:

Или, может быть даже без умножителя, просто с выпрямителем. Трансформатор лучше самодельный. Коммутация постоянки и переменки - проблема, лучше всего на выходных разъемах. Отдельно выход постоянки, отдельно - переменки. Можно попробовать поискать реле, но их сюда очень не любят возить.

с умножителем у Вас получается, что на прямом ходе второй конденсатор заряжается до Uперв*Кт, а на обратном - первый конденсатор заряжается до непонятно какого напряжения, т.е умножитель несимметричный. или так и задумано?
про гальваническую развязку ничего сказано не было (да и вообще мало было сказано), так что трансформатор ни к чему. тем более, что питание батарейное
насчет коммутации постоянки и переменки вообще непонятно, почему нельзя, скажем, тумблер поставить? неужто питаемый прибор такой хитрый, что ему нужно оперативно менять питание?

Сообщение отредактировал stells - Jul 12 2009, 14:04

[Alex11]

Sorry, перерисовывал из другого проекта, перепутал выходные провода. Правильно так:

Я ее помоделировал немного. Ток в первичке максимальный - 4.5 А, выброс в первичке - 100 В, коэффициент трансформации - 10. Можно увеличить коэффициент трансформации до 20 и выкинуть умножитель. Этот вариант - для переменки на выходе. К сожалению, приходится дополнительно подгружать выход по постоянке (R2), иначе ничего не работает.

[Microwatt]

Sorry, перерисовывал из другого проекта, перепутал выходные провода. Правильно так:
Я ее помоделировал немного. Ток в первичке максимальный - 4.5 А, выброс в первичке - 100 В, коэффициент трансформации - 10. .

Красиво. На модели.
А что, если поставить coupling=0.95. т.е чуть-чуть приблизить модель к реальной жизни?
Вообще, диод последовательно с полевиком - "что-то новенького"... поясните пожалуйста, для чего он?

Сообщение отредактировал Microwatt - Jul 12 2009, 17:01

[mpo]

Спасибо всем, кто пытается мне помочь.

Вот дополнительно информация для понимания сути:
Да, хочется с одних и тех же клем снимать или переменное напряжение или постоянное. Коммутировать их с микроконтроллера (это к вопросу о тублере), т.е. видимо какое то реле (желательно малогабаритное).
Гальваническая изоляция при генерации постоянного напряжения не требуется, т.е. на "минусовой" выход источника зацеплен минус от батареек. Другой вопрос как быть с переменкой, для переменки видимо придется делать изоляцию.
Питание подчеркиваю от 6 до 7.5 вольт (но лучше ориентироваться на 6 т.е. 5 аккумуляторов по 1.2в)

[Microwatt]

Ну, возьмите из какого-нить апнота схему питания лампы с холодным катодом и повторите. Чем не устраивает?
Или купите прямо балласт к этой лампе. Ройер на двух транзисторах и трансформатор для намотки с китайским терпением.
Контроллер с мигалками и тумблер отключения выпрямителя сбоку скотчем примотаете.

[mpo]

Пришла мысль что может всё таки сделать переменку 1000В а потом ее выпрямить...
Но вопрос как сделать переменку с диапазоном от 10 до 1000В 50Гц? И чем потом ее фильтровать (габариты фильтров наверное будут нехилыми)?

[Microwatt]

Пришла мысль что может всё таки сделать переменку 1000В а потом ее выпрямить...
Но вопрос как сделать переменку с диапазоном от 10 до 1000В 50Гц? И чем потом ее фильтровать (габариты фильтров наверное будут нехилыми)?

Так Вам сразу же сказали, что задача неподъемная в том виде, как Вы ее сформулировали.
50Гц и есть основная трудность. 1000-вольтовый трансформатор на 50 Гц что на 1 ватт, что на 10 ватт конструктивно будет с кулак и врукопашную его не намотаешь.
Про габариты фильтров тут говорить пока лишне. Сначала получите то, что фильтровать нужно.
Вы хоть подозреваете, что 1000 вольт переменного 50 гц - это трансформатор с амплитудным 1400 вольт минимум?
Возьмите какой-нить справочник и попробуйте оценить конструктивно такой трансформатор с коэффициентом под 300. Скорее всего, паровоз по КПД его намного обгонит, там емкость обмотки будет...
Может, все-таки подумать: а нужны ли эти 50гц вообще? Это, простите, не очередной проект вечного двигателя илди вертолета на электролизе воды от батареек?
Смахивает...

[stells]

50Гц и есть основная трудность. 1000-вольтовый трансформатор на 50 Гц что на 1 ватт, что на 10 ватт конструктивно будет с кулак и врукопашную его не намотаешь.

почему трансформатор на 50Гц? ШИМом сформировать синус (или что нужно) 50Гц - повышающий преобразователь с управлением от МК. нет?

Сообщение отредактировал stells - Jul 13 2009, 15:52

[mpo]

почему трансформатор на 50Гц? ШИМом сформировать синус (или что нужно) 50Гц - повышающий преобразователь с управлением от МК. нет?

Тоже вариант.
Можно получить 1000В постоянки - благо это не проблема, как я понял.
А потом из нее как то сделать переменку 50Гц, пусть даже не идеальный синус, ну а что то приближенное к нему.

[stells]

Вы невнимательны... ШИМом сформировать синус. им же можно и постоянку

[Microwatt]

Тоже вариант.
Можно получить 1000В постоянки - благо это не проблема, как я понял.
А потом из нее как то сделать переменку 50Гц, пусть даже не идеальный синус, ну а что то приближенное к нему.

Ладно, если не проблема, сделаете, тогда и расскажете. Всем тут захотелось 1000-вольтовый синус из 1000вольт постоянки. Да еще от пары батареек.

почему трансформатор на 50Гц? ШИМом сформировать синус (или что нужно) 50Гц - повышающий преобразователь с управлением от МК. нет?

Угу, МК+ШИМ у эмбеддеров решает все сам по себе.
Ну, вроде как магнит от динамика+резонанс у конструкторов сверхъединичных генераторов.

[stells]

Угу, МК+ШИМ у эмбеддеров решает все сам по себе.
Ну, вроде как магнит от динамика+резонанс у конструкторов сверхъединичных генераторов.

ув.Microwatt, Вы уж договаривайте, в чем криминал

Сообщение отредактировал stells - Jul 14 2009, 05:09

[Microwatt]

ув.Microwatt, Вы уж договаривайте, в чем криминал

В принципе можно взять МК и сформировать ШИМом нечто похожее на синус, с постоянной составляющей.
Но сделать настоящий, двуполярный, синус и разогнать его до 1450 вольт амплитудного - дистанция огромного размера. Тут ни МК, ни ШИМ в голом виде не помогут.
Требуются приемы аналоговой схемотехники, а не знание таблицы умножения и алгоритмов сортировки массива.

[mpo]

В принципе можно взять МК и сформировать ШИМом нечто похожее на синус, с постоянной составляющей.
Но сделать настоящий, двуполярный, синус и разогнать его до 1450 вольт амплитудного - дистанция огромного размера. Тут ни МК, ни ШИМ в голом виде не помогут.
Требуются приемы аналоговой схемотехники, а не знание таблицы умножения и алгоритмов сортировки массива.

Ну а разве кто то с этим спорит...
Да, я в основном занимаюсь МК, и довольно успешно... в аналоге и особенно в высоковольтных источниках - я не так силен, поэтому сюда и обратился за помощью, а не за простым ворчанием типа "понаехали тут...."

[stells]

сделать настоящий, двуполярный, синус и разогнать его до 1450 вольт амплитудного - дистанция огромного размера. Тут ни МК, ни ШИМ в голом виде не помогут.

но попробовать-то можно? mpo, попробуйте хотя бы сначала низковольтную переменку сформировать, исходя из того, какой ключ под рукой есть. спаять несложно: дроссель, N-канальный ключ, диод, конденсатор, с делителя на вход АЦП. программная часть посложнее будет, может окажется, что удовлетворительной стабилизации и формы напряжения не удастся получить

[Microwatt]

попробуйте хотя бы сначала низковольтную переменку сформировать, исходя из того, какой ключ под рукой есть. спаять несложно: дроссель, N-канальный ключ, диод, конденсатор, с делителя на вход АЦП.

Хм... А Вы это паяли в реале? И что, синус получился?
Похоже, тут постоянный ток от переменного не все отличают.

[stells]

Хм... А Вы это паяли в реале? И что, синус получился?
Похоже, тут постоянный ток от переменного не все отличают.

повышающий и инвертирующий преобразователь с управлением от МК да, делал... постоянного напряжения. а переменное (как уже было сказано) - это меняющееся постоянное
послушайте, Microwatt, Вы бы хоть как-то аргументировали свой скепсис. я не исключаю того, что я что-то не понимаю. ну так Вы, как специалист по силовой электронике, просто объясните мне (а в первую очередь автору) по каким причинам нельзя сделать то, что ему нужно... и, самое главное, как нужно сделать (если это возможно)

[Microwatt]

повышающий и инвертирующий преобразователь с управлением от МК да, делал... постоянного напряжения. а переменное (как уже было сказано) - это меняющееся постоянное
послушайте, Microwatt, Вы бы хоть как-то аргументировали свой скепсис. я не исключаю того, что я что-то не понимаю. ну так Вы, как специалист по силовой электронике, просто объясните мне (а в первую очередь автору) по каким причинам нельзя сделать то, что ему нужно... и, самое главное, как нужно сделать (если это возможно)

Повышающий преобразователь - хорошо, понижающий - еще лучше. Но этот опыт не годится для формирования ПЕРЕМЕННОГО напряжения. Оно, увы, меняется не только по величине, но и по ЗНАКУ.
Переменное напряжение можно сформировать только мостовой схемой, где концы нагрузки попеременно подключаются к + и - питания. Либо полумостовой, где землю образует конденсаторный делитель. При всем при этом, еще и ШИМ присутствует для организации полусинусов из постоянного напряжения.
Для питания моста напряжение постоянного тока должно быть 1500 вольт, полумоста - 3000вольт. Или можно получить синус, скажем 100 вольт, а потом повысить трансформатором 50 Гц до 1000 вольт.
В любом случае это довольно сложная и громоздкая конструкция. Это сложная разработка даже для опытного специалиста. Вряд ли сегодня можно в первом-встречном ларьке найти прибор, коммутирующий напрямую 1500 вольт, не говоря уже о 3000.
Я просто не ожидал, что люди, влезающие в электронику, могут не иметь представления о постоянном и переменном токе. Отсюда и некоторая резкость. У меня просто челюсть отвисла! (

[stells]

Повышающий преобразователь - хорошо, понижающий - еще лучше. Но этот опыт не годится для формирования ПЕРЕМЕННОГО напряжения. Оно, увы, меняется не только по величине, но и по ЗНАКУ.
Я просто не ожидал, что люди, влезающие в электронику, могут не иметь представления о постоянном и переменном токе. Отсюда и некоторая резкость. У меня просто челюсть отвисла! (

посмотрите еще раз (или в первый раз) пост №3 и подвяжите то место, которое отвисло

[Microwatt]

посмотрите еще раз (или в первый раз) пост №3 и подвяжите то место, которое отвисло

Ладно, просмотрел. Да, оказывается переменный ток все-таки двуполярный. Хорошо хоть это выяснили.
Однако, мало что поменялось в подходах схемотехнике. Ну, не делают так источники с синусом на выходе.
МК и ШИМ не из этой темы ключевые слова.

[stells]

Ну, не делают так источники с синусом на выходе.

такие маломощные? 10-20Вт? я уверен, что Вы достаточно точно сможете сказать, какая разделительная емкость нужна на выходе, чтобы получить двуполярную переменку. я не знаю, может быть действительно для 50Гц она будет очень большой с учетом того, что напряжение на ней будет около 1500В
а сформировать высоковольтную постоянку и затем мостом/полумостом переменку (как Вы предлагаете) действительно намного сложнее, никто не спорит. но мощность не для моста/полумоста

Сообщение отредактировал stells - Jul 15 2009, 12:09

[Microwatt]

Ученого учить - только портить.
Что же, попробуйте получить требуемое напряжение таким способом.

[stells]

Что же, попробуйте получить требуемое напряжение таким способом.

ну я-то пробовать не буду, у меня своя работа есть индукционный зонд вон (скважинный) лежит, 2-я версия, завтра-послезавтра будем его в пруд макать. если опять воду не "унюхает"... чувствительность нелинейная и слабая в области малых (до 100мСм/м) проводимостей
а у автора (мне кажется) есть еще один способ получить высоковольтную однополярную переменку или постоянку - по схеме умножителя, где амплитуду напряжения на первичке трансформатора регулировать по синусоидальному закону (средняя точка на регулируемое напряжение). так попроще будет с моточными, но труднее реализовать весь необходимый диапазон выходных напряжений... да и суммарная емкость конденсаторов умножителя может тоже очень большой оказаться на требуемую мощность

Сообщение отредактировал stells - Jul 15 2009, 18:14

[Microwatt]

) А полярность после уножителя чем переключать?
И это....чесслово.."однополярная переменка".... Постоянный ток, даже если его напряжение меняется сложным образом, он остается постоянным. Нет периодической смены полярности.

[stells]

) А полярность после уножителя чем переключать?
И это....чесслово.."однополярная переменка"...

с полярностью так же - разделительный конденсатор. если принять допустимое значение постоянного напряжения на выходе не более 10В, то емкость должна быть порядка 10мкФ (1600В) - это не проблема, есть в продаже
по поводу "однополярной переменки" - главное, что суть отражает

[Microwatt]

с полярностью так же - разделительный конденсатор. если принять допустимое значение постоянного напряжения на выходе не более 10В, то емкость должна быть порядка 10мкФ (1600В)

Постоянный ток через конденсатор не проходит. Откуда возьмутся 10вольт?
Конденсатор 10мкФ на 50 Гц имеет сопротивление 318 Ом. На нем будет заметное падение напряжения.

[stells]

Постоянный ток через конденсатор не проходит. Откуда возьмутся 10вольт?
Конденсатор 10мкФ на 50 Гц имеет сопротивление 318 Ом. На нем будет заметное падение напряжения.

вот те раз! а откуда берется переменное напряжение на конденсаторе фильтра выпрямителя 50Гц под нагрузкой? постоянная времени уменьшается, частота среза фильтра растет...
падение напряжения на конденсаторе скомпенсируем, даже не задумываясь о его существовании, ОС то предполагается

Сообщение отредактировал stells - Jul 16 2009, 03:38

[Microwatt]

вот те раз! а откуда берется переменное напряжение на конденсаторе фильтра выпрямителя 50Гц под нагрузкой? постоянная времени уменьшается, частота среза фильтра растет...
падение напряжения на конденсаторе скомпенсируем, даже не задумываясь о его существовании, ОС то предполагается

Неугомонный, однако, Вы изобретатель.
СОБЕРИТЕ такое в живом железе и убедитесь. Потом и остальных убедите.
Очень интересно как Вы скоммутируете 3500вольт. И какой будет конденсатор на такое напряжение емкостью 10 мкФ.

[stells]

Неугомонный, однако, Вы изобретатель.

у Вас в постах максимальное напряжение постепенно растет
размах переменного напряжения 1000В составляет 2820В. постоянная составляющая на конденсаторе равна половине этого значения, т.е. конденсатор нужен на 1600В.
но вот полевичков на 3000В действительно что-то не видно. может они и есть, но не широкого потребления. доступны 1500В, но на них удастся сделать источник переменного напряжения только на 500В.

[Microwatt]

у Вас в постах максимальное напряжение постепенно растет
размах переменного напряжения 1000В составляет 2820В. постоянная составляющая на конденсаторе равна половине этого значения, т.е. конденсатор нужен на 1600В.
но вот полевичков на 3000В действительно что-то не видно. может они и есть, но не широкого потребления. доступны 1500В, но на них удастся сделать источник переменного напряжения только на 500В.

Диванный диспут может длиться вечно.
Вы спаяйте и промеряйте. Тогда будет понятно всем - можно ли обойтись конденсатором на 1600вольт.
Тогда станет понятнее, почему теория 2820 вольт отстает от практики 3300-3500вольт.
Реально Вы даже до работоспособности это не доведете, не говоря уж о получении каких-то заданных параметров. Основа предложенного Вами решения такова, не Ваши умелые руки , Ваша настойчивость и готовность работать в реализации идеи.
Вообще, тема давно уже заглохла. стартер уже чем-то другим увлечен.
Только мы вдвоем продолжаем плодотворный диспут сколько чертей может уместиться на кончике иголки.
)

[stells]

Вообще, тема давно уже заглохла. стартер уже чем-то другим увлечен.

да, что обидно, тут часто так бывает. народ голову ломает, а автору неинтересно
ув. Microwatt, я отдаю отчет в том, что собрать по одной и той же топологии преобразователь на 100 и 3000В не совсем одно и то же, в том числе с конструктивной точки зрения, но попробовать можно. выйти сначала на 500, потом на 1000 (это постоянки) и т.д. если бы у меня было свободное время, я бы может и поэкспериментировал, хотя для себя практического применения не вижу... совсем

[Microwatt]

да, что обидно, тут часто так бывает. народ голову ломает, а автору неинтересно
если бы у меня было свободное время, я бы может и поэкспериментировал, хотя для себя практического применения не вижу... совсем

Так давно же известно, что нельзя объять необъятное.
Я б тоже карротажем или чем там романтическим, под стать Вам занялся. И МК мне тоже интересны. Так времени нет. Приходится постоянно пахать в своей узкой нише.
Все-таки автор задался задачей неодъемной. Это очень сложный источник и в желаемых габаритах, доступных от батареек мощностях просто невыполним.