На чем собрать источник тока 50В, 5A, DC/DC, точный, стоимость неважна - т.к. единичный экземпляр Опции

[Filov]

Здравствуйте!

Моя задача - обеспечить питание магнитной системы прибора 0-50В, 0-5А. В качестве предисточника для моего DC/DC хочу использовать AD/DC 50B - 7A например от MW - там защиты от к.з. и перегрева есть (или необходим AC/DC с другими параметрами?).

Выходной ток(напряжение) хочу регулировать с помощью микроконтроллера (например ATmega168). В смысле он упраляет ЦАП, PWM - контроллером и проч.....

Регулировать хочу с максимальной точностью - например задавать напряжение с точностью 1мВ-500мкВ (может можно точнее???).

Нагрузка постоянная - электромагнит.

И чтобы можно было менять напряжение на нагрузке линейно со скоростью 1В/с. Например от 30 до 31 В за секунду. Или весь диапазон за минуту (в принципе можно и за 10).

Сообственно все. Я так понимаю необходимо делать импульсный источник.

Должен состоять из МК, точного АЦП, ЦАП, PWM контроллера, драйверов моста MOSFET, самих MOSFET транзисторов, фильтров, бесконтактных датчиков тока и напряжения....

Вообщем как то много для меня....

Может можно реализовать это как-то проще или есть микросхемы, включающие несколько компонентов в комплексе...

Подскажите, пожалуйста, как быть.

Сообщение отредактировал Filov - Feb 18 2008, 12:33

[Herz]

Не думаю, что имеет смысл ориентироваться на такие высокие частоты. Скорее всего, индуктивность вашего ЭМ порядка нескольких миллигенри. Ток в индуктивности, как Вы помните из электротехники, не может нарасти мгновенно, поэтому никаких таких "скачков" можно не опасаться. Вас же именно ток интересует в первую очередь. То, что он будет иметь переменную составляющую, следует иметь в виду, но определите сначала, на что это влияет. Ну, а без "скачков напряжения" ИБП не построить, с ШИМом или без.
И, надеюсь, мне лишне Вам напоминать, чем меряется индуктивность. Иначе не стоит Вам браться за эту задачу.

[Filov]

Не думаю, что имеет смысл ориентироваться на такие высокие частоты. Скорее всего, индуктивность вашего ЭМ порядка нескольких миллигенри. Ток в индуктивности, как Вы помните из электротехники, не может нарасти мгновенно, поэтому никаких таких "скачков" можно не опасаться. Вас же именно ток интересует в первую очередь. То, что он будет иметь переменную составляющую, следует иметь в виду, но определите сначала, на что это влияет. Ну, а без "скачков напряжения" ИБП не построить, с ШИМом или без.

Т.е. вполне можно ориетироваться на частоту ШИМ 100-500kHz?

Да с током удобно получается - будет меняться в любом случае плавно - что очень хорошо. Физика на моей стороне

И, надеюсь, мне лишне Вам напоминать, чем меряется индуктивность. Иначе не стоит Вам браться за эту задачу.

Мультиметром, поддерживающим соответсвующую функцию или, каким-нибудь RLC-метром. Просто мой дешевый мультиметр не поддерживает соотв. функции. Придется покупать что-то другое. Вот думаю на какой RLC-метр раззоряться.

Озаботиться Вам нужно только одним - чтобы ток без перехлеста выходил на нужный уровень.
Проще всего управлять напряжением на магните, подстраивая его по току... Медленно. Есть небольшая засада - обмотка магнита нагревается, а ток уменьшаться захочет, но тут Вы с регулятором начеку...

Да, в моем случае медленная подстройка -то что нужно. И в принципе реализовывать управление по току или управление по напряжению при помощи МК - разница небольшая.

Осторожнее с интегральной компонентой - источником перехлестов...
Еще не забывайте. что выключать надо тоже медленно...

Извиняюсь, а что за компоненту Вы имеете ввиду?

Осмелюсь предложить вариант ШИМ + линейный регулятор. Обратную связь на ШИМ заводим с дифференциального усилителя, которым измеряем падение напряжения на линейном регулирующем элементе. Ток устанавливаем уже на линейном регуляторе. Такой вариант будет иметь меньшие пульсации на выходе.

А можно это где-то посмотреть? В смысле примерную схему.

Т.е. я так понял на ШИМ-контроллер подается некое напряжение, величина которого зависит от разницы между тем, что у нас на выходе источника, и тем, что у нас на линейном регулирующем элементе. А что подразумевается под линейным регулирующим элементом? Например ЦАП? Или допустим потенциометр?

[Tanya]

Т.е. вполне можно ориетироваться на частоту ШИМ 100-500kHz?

Да с током удобно получается - будет меняться в любом случае плавно - что очень хорошо. Физика на моей стороне
Мультиметром, поддерживающим соответсвующую функцию или, каким-нибудь RLC-метром. Просто мой дешевый мультиметр не поддерживает соотв. функции. Придется покупать что-то другое. Вот думаю на какой RLC-метр раззоряться.
Да, в моем случае медленная подстройка -то что нужно. И в принципе реализовывать управление по току или управление по напряжению при помощи МК - разница небольшая.
Извиняюсь, а что за компоненту Вы имеете ввиду?
А можно это где-то посмотреть? В смысле примерную схему.

Т.е. я так понял на ШИМ-контроллер подается некое напряжение, величина которого зависит от разницы между тем, что у нас на выходе источника, и тем, что у нас на линейном регулирующем элементе. А что подразумевается под линейным регулирующим элементом? Например ЦАП? Или допустим потенциометр?

Лучше бы написали, для чего используется магнит (его магнитное поле). Индуктивность Вашего устройства с помощью мультиметра Вы не сможете измерить... Там будет порядка Генри, думается... Калибровка ток-поле неизбежна...

[Filov]

Лучше бы написали, для чего используется магнит (его магнитное поле).

Это магнитная система масс-спектрометра. В магнитное поле направляет в детектор масс ионы с нужным соотношением Масса/Заряд. Поэтому нужна высокая точность и низкие флуктуации магнитного поля.

Индуктивность Вашего устройства с помощью мультиметра Вы не сможете измерить... Там будет порядка Генри, думается... Калибровка ток-поле неизбежна...

Датчик на 2500 Гаусс я уже прикупил, сейчас мучаюсь с АЦП ADS1256 для точного измерения поля. Так что, когда разберусь с АЦП - проблемой померить поле, думаю, не будет.

Линейный регулирующий элемент - например, биполярный транзистор. С него снимается дифференциальное падение напряжения КЭ и заводится на ОС ШИМа. Т.е. источник тока построен по стандартной схеме основаной на регулировки падения напряжения на силовом транзисторе, только питание этого источника определяет ШИМ и доводит его до минимального необходимого значения, тем самым уменьшая рассеиваемую мощность на линеной силовом транзисторе.
Схема есть - чоппер с выпрямленных ~36в (т.е. в вашем случае наверное (полу)мостовой инвертор придётся использовать) + линейный источник тока.
тока отсканить надо - завтра постараюсь выложить.

Буду ждать

Даже ещё ниже. Пока следует понять, на что влияет частота и амплитуда пульсаций тока в обмотке. Определить, каковы их допустимые величины. То есть, прежде, чем решать задачу, чётко поставить её условие.

Просто - для меня важно получить поле с максимально маленькими шумами/скачками/флуктуациями - от этого будет зависить разрешающая способность прибора. Соответсвенно, я так понимаю, чем больше частота ШИМ - тем меньше конечные колебания напряжения. Соответсвенно - тем меньше подвержено колебаниям магнитное поле.

И с Вами я абсолютно согласен - что нужно знать, какие частоты ШИМ допустимы для нужной точности. И принцип больше не меньше -, возможно, не совсем правилен. Вопрос в том - как это узнать?

Не всякий мультиметр может подойти. Иметь приборы - это, конечно, правильно, но хороший будет стоить немало, а если померять нужно всего лишь раз, то может взять в прокат?

Не подскажите как и где это можно сделать?

Сообщение отредактировал Filov - Feb 20 2008, 10:09

[Herz]

Датчик на 2500 Гаусс я уже прикупил, сейчас мучаюсь с АЦП ADS1256 для точного измерения поля. Так что, когда разберусь с АЦП - проблемой померить поле, думаю, не будет.

Не забывайте, индуктивность и индукция - разные вещи.

Просто - для меня важно получить поле с максимально маленькими шумами/скачками/флуктуациями - от этого будет зависить разрешающая способность прибора. Соответсвенно, я так понимаю, чем больше частота ШИМ - тем меньше конечные колебания напряжения. Соответсвенно - тем меньше подвержено колебаниям магнитное поле.
И с Вами я абсолютно согласен - что нужно знать, какие частоты ШИМ допустимы для нужной точности. И принцип больше не меньше -, возможно, не совсем правилен. Вопрос в том - как это узнать?

Задать вопрос заказчику. И посчитать.

Не подскажите как и где это можно сделать?

Нет, в этом я Вам не помогу. Попробуйте обратиться в ближайшую метрологическую лабораторию, etc.

[Filov]

Не забывайте, индуктивность и индукция - разные вещи.

Ж)) Это в ответ на калибровку поле магнита - ток магнита ))))))))))

Задать вопрос заказчику. И посчитать.

Заказчик я и похоже заказываю у себя.

Нет, в этом я Вам не помогу. Попробуйте обратиться в ближайшую метрологическую лабораторию, etc.

Скорее куплю какой-нибудь недорогой LC-метр. Например UT603.


Вот нашел пока MAX15020. Это примерно то?

http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/5455

Ищу что-то похожее только ампер на 5...

Сообщение отредактировал Filov - Feb 20 2008, 13:00

[Herz]

Заказчик я и похоже заказываю у себя.

Тогда у себя и спросите.

Вот нашел пока MAX15020. Это примерно то?

http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/5455

Ищу что-то похожее только ампер на 5...

Не стоит. Силовой ключ лучше применить внешний, а контроллеров ШИМ для построения ИБП - пруд пруди. Будет легче и выбрать, и достать.

Сообщение отредактировал Herz - Feb 20 2008, 16:19

[Filov]

Тогда у себя и спросите.

Спросил. Ответ получился примерно такой:

Секторный масс-анализатор описывается формулой H = (1/R)*sqrt(2(M/e)U), где, например, H - поле в Гаусс, R - радиус масс-анализатора в см R=30, U - ускоряющее напряжение 1500В, M/e - 4.79^10-5 см^2*Гаусс^2/В.

Разрешение прибора - 1000 M/e (предназначен для несколько специфичных исследований поэтому по нынешним временам немного). Допустим зависимость напряженности магнитного поля от тока - линейная в районе 5000 Гаусс, и ток в магните составялет 5А.

Если прикинуть - получается что в идеальном случае ток должен задаваться с точностью +/- 1 мкА, +/-10 мкА - удовлетворительно. Разрешение источника тока, к которому хочется стремиться 19 бит на диапазоне 0-5А, удовлетворительно - 16 бит.

Не стоит. Силовой ключ лучше применить внешний, а контроллеров ШИМ для построения ИБП - пруд пруди. Будет легче и выбрать, и достать.

Например контроллер ШИМ можно выбрать такой - IR3651S:

https://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=...ctID=IR3651SPBF

А силовой ключ какой-нибудь транзистор серии IRF?

А зачем там что-то модернизировать?

Тут вопрос в приведении всех модулей прибора к единому интерфейсу и единой среде управления. Прибор был предназначен для узкоспециализированных исследований - и его некоторые компоненты - в том числе источник питания магнита хочется привести к современному состоянию

Масс-спектрометр - не карманный прибор какой-нибудь - никакой миниатюризации не требуется, наверное... И электричество экономить не экономно будет...

Да - миниатюризации и высокого КПД не требуется.

По положению и ширине линии Вы легко определите флуктуации и воспроизводимость (гистерезис) поля... И измерять электрические и магнитные параметры не нужно...

Ну сейчас с этим сложновато - все приборы аналоговые - стыдно признаться Ж). И параметры от съемки к съемки двигаются в неизвестных направлениях - поэтому и хочется добиться контроля.

Кажется мне еще, что задуманный Вами ШИМ не понравится электрометрическому усилителю детектора... Хотите попробовать их подружить... А я бы не стала....

А как сделать не используя ШИМ? А не понравится потому что ток - будет скакать в любом случае? Я вот и хочу использовать шим высокой частоты 400-500 kHz. Чтобы перепады были как можно ниже.

+1.
Вводить собственными руками шумы от ШИМа?
Я бы тоже не стал.

А на чем тогда собрать простому человеку источник питания с требуемой точностью ?

[Tanya]

Тут вопрос в приведении всех модулей прибора к единому интерфейсу и единой среде управления. Прибор был предназначен для узкоспециализированных исследований - и его некоторые компоненты - в том числе источник питания магнита хочется привести к современному состоянию
Да - миниатюризации и высокого КПД не требуется.
Ну сейчас с этим сложновато - все приборы аналоговые - стыдно признаться Ж). И параметры от съемки к съемки двигаются в неизвестных направлениях - поэтому и хочется добиться контроля.
А как сделать не используя ШИМ? А не понравится потому что ток - будет скакать в любом случае? Я вот и хочу использовать шим высокой частоты 400-500 kHz. Чтобы перепады были как можно ниже.
А на чем тогда собрать простому человеку источник питания с требуемой точностью ?

Для простых людей есть хорошая книжка, написанная Титце и Шенком. Там в одной главе 16.3.7-8 описан примерно такой, как Вам нужен блок. А я бы еще добавила источник "отрицательного" тока, если нужно работать вблизи нуля...
Также Вам надо решить, куда девать энергию при сбросе поля... Можно греть обмотку, но это не есть очень хорошо...
А зачем Вам ШИМ. Это модно? Или современно?
Вот к вопросу о современности.
Некоторые богатенькие буратины приобрели суперсовременную установку для измерения чего-то в магнитном поле... И ходили гордые собой и чужими деньгами... Пока не увидели самодельную аналогичную установку... В этой самой суперсовременной установке здоровущий блок питания магнита.
Там, наверное, все то о чем Вы (автор темы) мечтаете и сделано - ШИМ, супер-пупер стабилизация, защиты, компьютерное управление, программирование и др навороты. И водяное охлаждение со всемы вытекающими оттуда рисками вытекания... Все бы хорошо, да только одно НО.
Для набора-сброса поля требуется в этой суперпуперсовременной установке в десятки раз больше времени, чем в самодельной. Соответственно, и время измерений во столько же раз...
А в самодельной - магнит запитывается от генератора с независимым возбуждением, которое было разработано и сделано еще при царе Горохе на лампах! И работает исправно с тех самых пор. В две смены...
Вот вам и прогресс....