Стабилизация U вых в высоковольтном БП, кто разрабатывал поделитесь опытом Опции

[Alextsu]

Требуется получить долговремменную стабильность в высоковольтном БП (2...3 кВ) на нагрузке 30 МОм не хуже 1% по U вых.
Желательно использовать косвенную обратную связь с дополнительной обмотки. Коэффициент трансформации порядка 50...100, топология флай или с удвоением U по выходу.
Питание стабилизированное 10...20 В (регулируется).
Есть проблемы - от образца к образцу нет повторяемости характеристик.
Уход напряжения трудно прогнозировать на температуре и от включения к включению. Причина не ясна, транс на чашках М1500НМ3. Зазор минимальный.

Если кто сталкивался поделитесь опытом.

[Slash]

Как у нас был сделан высоковольтный источник 24В->3кВ, 90Вт
Обратноходовой, с разрывом тока, ШИМ - TL494,
Высокоомный делитель (из десяти резисторов в заливке), с делителя напряжение подается на TL431. TL431 вместе с оптроном (на котором и сделано обратная связь) запитывается от гальванически развязанного dc-dc преобразователя. Все наше, оптрон - 3от126 (благо позволяет входное напряжение), модуль - Элтом.Долговременнаяи температурная стабильность - 1-2%- определяется TL431. Транс на МП140.

И САМОЕ ГЛАВНОЕ - минус выходного напряжения НЕОБХОДИМО корпусить. Без этого горит модуль. НАсколько я понимаю, только так разность потенциалов с обоих сторон оптрона не превысит (в данном случае) вольт 100 - с учетом выбросов и прочей фигни.

[Lonesome Wolf]

И САМОЕ ГЛАВНОЕ - минус выходного напряжения НЕОБХОДИМО корпусить. Без этого горит  модуль. НАсколько я понимаю, только так разность потенциалов с обоих сторон оптрона не превысит (в данном случае) вольт 100 - с учетом выбросов и прочей фигни.

Для ВВ источников - ТРЕБОВАНИЕ - землить нулевой провод В ИСТОЧНИКЕ. Без этого вообще работать нельзя

[vm1]

Покажи схему в Pcad формате, дорисуем что надо.

[Alextsu]

Как у нас был сделан высоковольтный источник 24В->3кВ, 90Вт
Обратноходовой, с разрывом тока, ШИМ - TL494,

Долговременнаяи температурная стабильность - 1-2%- определяется TL431. Транс на МП140.

И САМОЕ ГЛАВНОЕ - минус выходного напряжения НЕОБХОДИМО корпусить.

Минус на корпусе у нас тоже, хотя мощность на два порядка меньше.
Оптронную развязку, к сожалению, делать нельзя в нашем блоке из-за особенностей условий работы.
Почему транс делали на МП140? Сколько витков было на вторичке и как их укладывать на кольце - секционировать обмотки?
Какой коэффициент умножения U вых ?

[Old Nick]

Частота 20 кГц, входное напряжение питания после LM317 стабилизированное 10...20 В, и его регулировкой получают требуемое U вых = 2...3 кВ, которое получают умножением на 2 выходного напряжения транса.
Нагрузка суммарная по выходу 15 МОм. Коэффициент трансформации 50...100, в схеме умножения используется сложение выпрямленного напряжения прямого и обратного хода, скважность импульсов регулируется при настройке блока.

а какие требования по пульсациям выходного напряжения, КПД и изоляции от входа?
Судя по тому, что описаное как-то удовлетворяет, кажется, что требования минимальны. Несколько неясно, что с умножением на диодах и конденсаторах, надеюсь его нет.
В таком случае я не вижу никаких трудностей, кроме стабильности цепи обратной связи. Пара резисторов необходимой стабильности будет главной трудностью, ибо высокоомные графитовые резисторы не очень стабильны. Поэтому, рекомендую набрать кучку стабильных (дорогих) металлопленочных последовательно. Если нагрузка обладает нужной стабильностью, можно и ее использовать.
Теперь внимание, схема. Разбиваем ваш выходной конденсатор на последовательные, для получения частотнокомпенсированного делителя. Параллельно каждому резистору оказывается подключенным кондесатор, с емкостью, обратнопропорциональной сопротивлению. Усиливаем пропорционально-интегрирующим усилителем с небольшим входным током и подаем на LM317, _ограничив_ диапазон изменения сигнала управления. Обязательно нужно убрать большие емкости с выхода LM317, иначе реальны автоколебания.
Никакие транзорбы, стабилитроны и пр. при таких смешных напряжениях и мощностях не требуются, если в делителях нет пробоев.

[Alextsu]

[
а какие требования по пульсациям выходного напряжения, КПД и изоляции от входа?
Судя по тому, что описаное как-то удовлетворяет, кажется, что требования минимальны. Несколько неясно, что с умножением на диодах и конденсаторах, надеюсь его нет.
В таком случае я не вижу никаких трудностей, кроме стабильности цепи обратной связи. Пара резисторов необходимой стабильности будет главной трудностью, ибо высокоомные графитовые резисторы не очень стабильны. Поэтому, рекомендую набрать кучку стабильных (дорогих) металлопленочных последовательно. Если нагрузка обладает нужной стабильностью, можно и ее использовать.
Теперь внимание, схема. Разбиваем ваш выходной конденсатор на последовательные, для получения частотнокомпенсированного делителя. .

Спасибо, тоже дельный совет. Требования в основном только по долговременной стабильности U вых.
Схема с умножением на 2 на диодах и конденсаторах присутствует. Диоды 2Д108Б (большие черные сборки) - две штуки. Но реально они включены не как схема умножения, а как пара выпрямителей - один работает на прямой, другой на обратной полуволне напряжения, и выпрямленные напряжения суммируются на двух конденсаторах. Пробовали ставить 2Д106 (маленькие оранжевые) - вроде уход был меньше на температуре, но пока включить их в схему нет возможности, они не включены в перечень разрешенных на изделие.
Сорри за глупый вопрос - чем обусловлена необходимость применения частотно-компенсированного высокомного делителя - чтобы не генерила схема что ли?

[Slash]

Lonesome Wolf

Для ВВ источников - ТРЕБОВАНИЕ - землить нулевой провод В ИСТОЧНИКЕ. Без этого вообще работать нельзя w00t.gif

Что-то я туго соображаю... у меня правильно ? Не мог бы ты немного больше рассказать про это, если можно рисунок, иллюстрирующий правильную схему заземления.

Alextsu

Оптронную развязку, к сожалению, делать нельзя в нашем блоке из-за особенностей условий работы. Можно только трансформаторную.
TL431 имеет какой отечеств аналог и кто их выпускает (Минск?).

Почему транс делали на МП140? Сколько витков было на вторичке и как их укладывать на кольце - секционировать обмотки? Спец каркас чтоли делать под ВВ катушку?
И что разве МП140 на 90 Вт мощности не греется? Интересно типоразмер который был? Какой коэффициент умножения U вых ?

Что за условия работы, которые делают невозможным применение оптронов ? Радиация ?

TL431 = Н142ЕН19. Вот-вот в перечне появятся более точные микросхемы, в более приличных корпусах. Кто выпускает - не знаю.

На мп140 делать удобно, не надо вводить зазор, меньше получается индуктивность рассеяния. Мы все обратноходовые далаем на мп140.
Чашки более хрупкие. Первый варианты делали на чашках - не понравилось, плюс надо слои укладываетьна каркас трапецией, то есть каждый следующий слой должен содержать меньше витков, из-за опасности пробоя по бортику каркаса, да и при намотке трапеций возможен пробой по краю.

Типоразмер кп44 (и дальше не помню -стандартный), перегрев градусов 50. С этого типоразмера можно снять намного большую мощность, если бы выход был бы низковольтный. Такая вот аномалия (или просто не понимаем физику возрастающих потерь). Вообще дело не в мп140 - и на 4 киловатта делали на нем.
Мотали так- первичка в один слой - изоляция - вторичка в один слой. Очень удобно. Причем везде стараемся укладывать и первичку и вторичку в один слой - меньше получается индуктивность рассеяния. И пробиться может только сквозь изоляцию. Витков не знаю.

Что такое "коэффициен умножения" ?

[Alextsu]

Что за условия работы, которые делают невозможным применение оптронов ? Радиация ?

Что такое "коэффициен умножения" ?

Оптроны нельзя ставить.

Имелось ввиду высоковольтный с умножением U вых на VD & C, см предыдущий пост.

[Lonesome Wolf]

Lonesome Wolf

Для ВВ источников - ТРЕБОВАНИЕ - землить нулевой провод В ИСТОЧНИКЕ. Без этого вообще работать нельзя w00t.gif

Что-то я туго соображаю... у меня правильно ? Не мог бы ты немного больше рассказать про это, если можно рисунок, иллюстрирующий правильную схему заземления.


На мп140 делать удобно, не надо вводить зазор, меньше получается индуктивность рассеяния. Мы все обратноходовые далаем на мп140.
Чашки более хрупкие. Первый варианты делали на чашках - не понравилось, плюс надо слои укладываетьна каркас трапецией, то есть каждый следующий слой должен содержать меньше витков, из-за опасности пробоя по бортику каркаса, да и при намотке трапеций возможен пробой по краю.

Типоразмер кп44 (и дальше не помню -стандартный), перегрев градусов 50. С этого типоразмера можно снять намного большую мощность, если бы выход был бы низковольтный. Такая вот аномалия (или просто не понимаем физику возрастающих потерь). Вообще дело не в мп140 - и на 4 киловатта делали на нем.
Мотали так- первичка в один слой - изоляция - вторичка в один слой. Очень удобно. Причем везде стараемся укладывать и первичку и вторичку в один слой - меньше получается индуктивность рассеяния. И пробиться может только сквозь изоляцию. Витков не знаю.

Говоря о необходимости заземления нулевого провода ВВ источника питания непосредственно в этом самом источнике я имел ввиду недопустимость прохождения цепи заземления через другие устройства, например - нулевой провод может идти на высоковольтный делитель, оттуда на плату преобразователя и только там соединяться с землей. Для низковольтных источников это допустимо, и более того, бывает необходимым для обеспечения минимального уровня помех.

Вопрос - замечание. Использование указанного Вами материала подразумевает работу обратноходового источника в режиме непрерывного тока, как я понимаю? Но, исходя из моего опыта, такой режим работы повышающего преобразователя приводит к большим потерям в диодах, особенно указанных Вами типов (по правде говоря, старье ужасное )


P.S. IMHO, проблема из-за какой-то очевидной невнимательности (скажем так ) либо в схемотехнике, либо в технологии изготовления. И городить чего-то там такого, в особенности в какой-то аппаратуре специального назначения, нет никакого смысла - надо просто аккуратно просмотреть что не так. Вообще, 3 кВ - это не очень высокое напряжение .

[=AK=]

Что такое транзорб?

Есть такой специальный тип зенеров, заточенных на подавление можных помех. У них очень крутой излом хар-к, малые токи утечки и большая перегрузочная способность. Разные фирмы называют из по-разному, кто-то транзорб, кто-то трансил, кто-то просто transient suppressor

Обычные диоды 2Д522 достаточно по входу или надо что-нибудь еще?

"Маловато будет!" (с)
Хороший транзорб выдерживает пиковый ток порядка сотни ампер, а обычные диоды - всего 1..3 А.

Там вообще-то в стоаром варианте схемы была и емкость фильтрующая и диоды защитные, но от этого варианта все равно отказались т к обратная связь особого выигрыша по характеристикам не давала. Схемы плавали почти так же непредсказуемо как и без ОС.

Это удивительно. Я делал 20 кВ и 50 кВ импульсные БП, и ничего не плавало. Еще делал высоковольтный ОУ с размахом выхода +/10 кВ, в нем тоже применял делитель, и тоже все хорошо работало.

В последнем случае делитель состоял из цепочки 50 шт 1-ваттных прецизионных металлопленочных резисторов. Когда сравнивал его со стандартными высоковольтными делителями для осциллографов, выяснилось, что стандартные делители довольно заметно "плывут" от напряжения. Имхо - потому что в них стоят дешевые резюки, и размеры сильно ограничены.

Конечно, все высоковольтные схемы (включая делители) были залиты силиконовой резиной, иначе дрова - будет шить.

[=AK=]

От классического варианта отказались, т к из-за отсутствия гальванической развязки с высоковольтным делителем время от времени вылетали ОУ по непонятной причине.

По-моему, проблема только в несоблюдении правил конструирования высоковольтных устройств. Вылетает ОУ - значит шьет где-то. Либо земля обрывается. Слава Богу, делаем 20 кВ источники и с делителями нет проблем (тьфу-тьфу-тьфу ).

Вот-вот, и я также думаю, наверное, шило где-то. Или высоковольтные цепи были не залиты, или в высоковольтных цепях пайки с заусенцами. Мы все высоковольтные пайки делали округлыми, без выступов.

[Old Nick]

Спасибо, тоже дельный совет. Требования в основном только по долговременной стабильности U вых.
Схема с умножением на 2 на диодах и конденсаторах присутствует. Диоды 2Д108Б (большие черные сборки) - две штуки. Но реально они включены не как схема умножения, а как пара выпрямителей - один работает на прямой, другой на обратной полуволне напряжения, и выпрямленные напряжения суммируются на двух конденсаторах. Пробовали ставить 2Д106 (маленькие оранжевые) - вроде уход был меньше на температуре, но пока включить их в схему нет возможности, они не включены в перечень разрешенных на изделие.

При таких халявных требованиях вообще все равно на чем делать, лишь бы удовлетворяло по надежности. Правда, использовать прямой ход я бы не стал. Флайбэк для таких штук - классика. Вот валяется старая поделка для ловли насекомых, делающая 2000В из 1.2В. Выпрямительные диоды - КД521, последовательно с каждой секцией обмотки. Кажется, при 500 М нагрузки (делитель) потребляет около 10мА (точно не помню). Занимает вместе с аккумулятором АА объем ручки средней отвертки.

Сорри за глупый вопрос - чем обусловлена необходимость применения частотно-компенсированного высокомного делителя - чтобы не генерила схема что ли?

Именно. Также дурно влияют диодно-конденсаторные умножители. Однако, если Вам безразлична скорострельность петли регулирования, можно "задушить" постоянную времени усилителя, сделав ее намного "тормознее" всей остальной системы.
Само-собой посчитать и поСПАЙСить: ведь, как я понимаю все это для серьезной системы.

[khach]

Для особо точных случаев мы делали двойное регулирование- трансформатор с умножителем и петлей на ШИМ был отвязан от земли и сидел на выходе мощного операционника который "поднимал" все это хозяйство на 5-15 вольт над землей.
Главным в петле ОС был операционник, если же его выход приближался к граничным значениям, то начиналась подрегулировка ШИМа. Делитель конечно прецизионный, компенсированный. Надо еще заботиться о его термостабилизации ( мы подогревали его до 50 градусов и потом стабилизировали температуру). Источник опорного - тоже отдельный гемморой был, но сейчас с этим полегче, можно взять опоры от АД для 16 битного преобразования. Да, еще желательно задать скорость нарастания- спада высокого - в таких схемах постоянные времени вверх-вниз отличаються сильно, иногда из-за этого начинало генерить. Самое простое- ограничить ток потребления трансформатора или сделать неотключаемый софтстарт ШИМа. Если же это автогенератор, то тогда рулили питающим напряжением с ограничением тока.

[vm1]

Лет 15 назад я делал ВВ источник на простом преобразователе
типа DC-DC c умножителем.
Он давал около 1.5кВ без стабилизации
один конец полученного источника подключался к
колектору 500В-транзистора а другой конец к нагрузке.
Эмитер транзистора или база к земле.
Остальное традиционо: резисторная обратная связь,
перед транзистором ОУ на базе или эмитере.
Получается линейная стабилизация 1.3кВ+/-200В.
Поскольку применялся умножитель транс был очень простой
на феритовом кольце 18мм с 1 обмоткой на 100В и одной на 5В
1вольт на виток.
Интересно как обеспечивалась защита от перенапряжения:
если подключить 500В диод к соответствующему
этажу умножителя, например к 400В и к земле,
то напряжение на транзисторе при закоротке выхода
не превысит этого значения.
Все получается очень просто и надежно и нет деталей с
напряжением выше 500В.

[vlvl@ukr.net]

Делал я на TL431. Делитель заводил на выход , а все остальное запитывал с отдельной обмотки.