Всем привет и с наступающими праздниками!

В свое время я задумал сделать электронный источник переменного (постоянного) тока с выходным напряжением до 350 В. Такой источник мне нужен и в радиолюбительской практике и на работе, но все уперлось в надежный и стабильный выходной каскад. Перебрав кучу вариантов, все же удалось построить надежную и простую схему. Работает схема в макете без возбуждения и имеет максимально возможную амплитуду выходного сигнала.

За основу взят многокаскадный усилитель с забавным названием "бобовый стебель". Базовый вариант этого усилителя имеет некоторые недостатки: особые требования к подбору транзисторов, уменьшение тока базы (управляющего тока) транзисторов при увеличении выходного напряжения. Я попытался устранить эти недостатки, но кое-что мне все же не нравится, а именно напряжение (вернее, его форма) на выходе ОУ (осциллограмма на картинке Image2.png). Как можно, не очень сильно усложняя, доработать мою схему, чтобы схема заработала "красиво"? Еще отдельным вопросом является ток покоя входного каскада.

В макете я использовал транзисторы КТ850 и КТ851 с допустимым напряжением коллектор-эмиттер 300 В, стабилитроны на напряжение 50 В включенные последовательно по 5 штук.

Ваш "бобовый стебель" это разновидность каскОдного усилителя, применяемого
именно в видеоусилителях.
У вас же просто схема следящего питания.

И схему приведите в соответствии с вашими требованиями, кстати,
не указан ток и тип нагрузки.

Возможно.)) Я просто заменил резисторы делителя стабилитронами.



К сожалению, Вашу просьбу я удовлетворить не смогу, т.к. в OrCad нет библиотек для транзисторов КТ85х и стабилитронов. Да это и не нужно потому, что в макете все тоже самое кроме транзисторов и стабилитронов.

Ток и тип нагрузки... Да, тут нужно уточнить: в радиолюбительской практике (моей) в основном это первичные обмотки трансформаторов питания, маломощные импульсные источники питания, маломощная активная нагрузка. Другого вроде бы не встречалось. На работе устройства, источники питания которых строятся на гасящих конденсаторах малой емкости включенных последовательно с резисторами. Так что давайте определимся так: нагрузка мощностью до 20-40 Вт, напряжение 0-310..350 В (амплитудное значение), ток до 0.1-0.2 А. А чтобы тема не ушла от главного вопроса в сторону, я хотел бы спросить у Вас, как можно доработать схему, чтобы избавиться от этих противных "ступенек" на входе ОУ?))

Заменив цепочку резисторов, определяющую к-т усиления каждого звена усилителя (о чём кстати в скане достаточно прозрачно написано) на пороговые элементы странно не увидеть ступенек как раз по числу этих самых стабилитронов...
Глупый вопрос, при ваших потребных мощностях, почему не готовый интегральный унч+готовый понижающий трансформатор, включённый задом наперёд?

А может сама идея с усилителем изначально не верна
вот посмотрите, Валентин Володин извесный гуру в силовой электронике.
http://valvol.ru/topic677.html

Если честно, то я не совсем понял, как это?



Я бы хотел этот источник использовать еще и на постоянном токе, например для/при проверки стабилитронов и т.д. Я не написал в начале, что этот усилитель будет управляться цифро-аналоговым преобразователем подключенным, возможно, к компьютеру или микроконтроллеру. Сейчас я получил на его выходе синус амплитудой 310 В и частотой 50 Гц, подав на вход сигнал со звуковой карты компьютера.

А чем эти ступеньки такие уж "противные"? Это же так работает схема следящего питания.
Как раз на входе-то все нормально (хотя могут быть небольшие выбросы в моменты ступенек, и соответствующая кратная гармоника в вых. сигнале). Но для питания устройств это не важно.

Никак, она практически вся неправильная. Лучше соберите усилитель класса D, он всяким там микроконтроллерам самая пара.

Типовой допуск на электросеть +20%, так что делать лабораторный БП под допуск ноль — такие помещения называются теплицами.

Странные у вас желания Поищите книгу: Техника высококачественного звуковоспроизведения. Автор: Сухов Николай Евгеньевич, Бать Сергей Давыдович.
Там довольно хорошо расписаны и разжёваны принципы построения УНЧ. Ищите схему выходного каскада с усилением по напряжению.

В смысле не верна? Нужен регулируемый источник переменно-постоянного тока.

Тему того форума посмотрел, но, как часто бывает, тема загнулась "ничем". К тому же там идея использовать ключевой режим работы схемы. Что-то не нравится мне это.))) Да и рассуждения там типа этих: "Электронный ЛАТР тож рассматривался, но.... был послан и очень далеко."

Ох, боюсь и тут тема заглохнет. Ребят, есть готовое решение (мое корявое). Вопрос только в том, как его улучшить. Неужели это невозможно?)) Сейчас у меня в голове гуляет следующая идея: поставить потенциометры в цепях анодов диодов D24, D15 (на него подключить ползунок потенциометра), резистора R25. Т.е. задать начальное смещение (0.5-0.6 В примерно) в прямом направлении на диоде D15. Таким образом ступенька при открытии диода D15 должна уменьшиться. Это для транзистора Q2. Для транзисторов Q4-6 поступить также. Либо просто поставить резисторы определенного номинала (чтобы на них падало 0.5-0.6 В) последовательно с диодами D22-25 (кстати, почему-то OrCad отказался моделировать схему с такой доработкой ).

Про другие решения... За более чем год, который я искал решение этой проблемы, я излазил весь интернет, но ничего толкового, поверьте мне, не нашел. Иначе бы я не начал эту тему тут и не "парил" Вам мозги. На работе у меня стоит калибратор, в котором эту проблему решили с помощью 2-х трансформаторов по 8 кг каждый. На выходе у него только переменный ток. Меня это не устраивает. Опять возвращаюсь к вопросу дня: как улучшить конкретную схему. О назначении, полезности и целесообразности ее можно пока не думать. Применение ей я найду. Она, кстати, мне сейчас уже на работе нужна. Только это будет не однофазный источник, а трехфазный.))



Уж очень не нравятся мне эти переключения в аналоговой схеме. Да и искажений формы сигнала и выбросов, как Вы верно заметили, не хочу. Очень хочу сделать действительно вещь и чтобы честно и красиво все было.



Это не желания, это необходимость.
УНЧ с выходным напряжением 350 В бывают? А где можно посмотреть схему такого усилителя. Я ее год искал, но не нашел.(((( Только у меня просьба: ребят, не предлагайте мне готовые решения в виде "всяких" Apex`ов (PA93 и т.д.) за "бешеные" деньги и схемы работающие в ключевом режиме. Моя схема сильно дешевле будет в ремонте если чё, а к ключевому режиму у меня аллергия.))))

Конкретную схему улучшить никак.
УНЧ будет иметь такое выходное напряжение, на которое вы его спроектируете. Более менее разумно на входе поставить ОУ. Поскольку оу с выходным напряжение 350В действительно проблема, нужен будет выходной транзисторный каскад с усиление по напряжению.
Где его подсмотреть вы уже знаете.

Да почему же "никак"!!!??? Я ж только что предложил выход!!!???

Знаете почему, если схемы на рабочее напряжение 350 В и существуют, то это очень большая редкость? Потому что очень трудно найти комплементарную пару транзисторов на напряжение (если брать мою схему и мою задачу) 700 В и более. Еще раз: комплементарную пару! Т.е. не только n-p-n транзисторы, которых на такое напряжение пруд пруди, но и p-n-p!

Странно как это люди умудряются собирать УНЧ используя транзисторы только одной проводимости. Может что то не так с ними?

А если так уж хочется комплементарности, существует мостовое включение. Снижающее требования к напряжению вдвое.

))) Где умудряются? Вот, например, человек тоже подобный вопрос рассматривал: http://pro-radio.ru/start/10256-2/. Но вместо конкретных схем там ему народ умные вопросы начал задавать типа "а на фиг", "а для чего", "да не парьтесь Вы и посмотрите энциклопедию по звукотехнике" и т.п. Ребят, конечно же, я согласен, что есть давно отработанные решения и, возможно, на мой счет тоже. Но, прежде всего, я считаю, что человек должен искать новое, пробовать и ошибаться, ошибаться и пробовать... Так человек набирается опыта и начинает лучше понимать дело, которым он занимается. Да и потом, ну не ужели не интересно решить именно эту проблему, реализовать именно эту идею вместо поиска "заезженого" решения? Может быть это интересно только мне?

По мостовой схеме... Да, знаком. С транзисторами КТ85х размах сигнала более 300 В все равно не получить. А ведь нужен еще запас по напряжению для надежности. И общая точка нагрузки там плавающая получается. Нагрузке это не важно, а задающие напряжение ЦАП в многоканальном источнике придется гальванически развязывать друг от друга. Согласен, что это не проблема, но все же.

Наверное самое лучшее, это УНЧ + вых. трансформатор как предлагали, а постоянка чтоб еще была, как обычно, поставите выпрямитель.

Для того что бы творить своё неплохо бы изучить и чужой опыт.
Схему УНЧ на транзисторах одной проводимости придумали даже не 20 лет назад. И "тому" человеку судя по всему не зря советовали изучить типовые каскады УНЧ.
И у вас всё получится, нужно только изучить те несложные и полностью рабочие схемы, придуманные далеко не глупыми людьми.
ПыСы. Для мостового усилителя не нужны два гальванически развязанных источника сигнала.
ПыПыСы. Транзисторы КТ8ххх лучше заменить на "импортные аналоги" уже на этапе разработки.

Можно посмотреть http://www.findpatent.ru/patent/230/2307454.html

А я вот набросал на скорую руку, расчету поддается, транзисторы доставаемы.

И вот еще посмотрите
http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=12:47482-15

Зачем?


С выходным напряжением 35000 В, тоже бывают. эта подойдет?


Верно! Только схемотехника у них мудрёнее.

Tp domowoj
Замечания по схеме.
1. Затворы самого верхнего и самого нижнего транзисторов надо защитить.
2. Цепь с двумя 350 В стабилитронами надо переделать.
3. Ограничить нок в нагрузке.
А так всё будет работать (если не "загудит").

Не хотел влазить в эту тему, но жалко что человек не понимает куда попал.
1. Исходная схема - рабочая , но с ограничениями - потенциалы на базах транзисторов фиксированы
резистивным делителем или нет?
Если фиксированы, то самый слабый транзистор начиная со второго сдохнет от избытка базового тока
при открытии первого транзистора.
Если не фиксированы, т.е. ток через делитель ~ току бозы , то у этого усилителя не будет "полосы",
подвержен темр. дрейфам - и зачем он такой нужен.
2. "Цитата(Rostislav @ May 7 2013, 10:41) Я просто заменил резисторы делителя стабилитронами."
"Просто не значит хорошо" - в исходной схеме ток через резистивный делитель есть всегда.
У вас же "пробитыми" будут только стабилитроны Д7 и Д9. (надеюсь с V1 = V2= 23V вы просто описались).
3. и ещё много чего...(времени нет).
В итоге непраыильно выбранный источник + некорректная доработка привела к неудовлетворительному результату.
Совет: если хочется поиграться продолжайте... если хочется сделать какую-то приемлемую весчь, то послушайте людей...

Время 2-30, поэтому кратко. На картинках два варианта: один без доработок, другой с доработкой о которой я написал выше. В первом варианте размах сигнала на выходе ОУ около 0.9 В (при положительной полуволне), во втором около 22 мВ (при положительной полуволне) и уже почти синус. Это результаты моделирования. Напомню: вместо резисторов при моделировании использую источник тока только потому что схему с резистором OrCad моделировать не хочет, но в этом есть своя польза: напряжение источника в точности соответствует должному падению напряжения на дополнительных резисторах, а номинал этих резисторов поддается простому расчету. К тому же, в доработанной схеме в каждом плече на один диод меньше. Завтра будут результаты по макету и комментарии.

Всем привет!

Продолжаем разговор... Немного доработал схему (расположил дополнительные резисторы последовательно. кстати, такой вариант схемы OrCad моделирует почему-то без ошибок ). Так вроде бы правильнее. На осциллограмме: желтый луч осциллографа - сигнал с выхода ОУ (без ступенек), синий - выходной сигнал усилителя с делителя на 3. По синему лучу видно, что амплитуда составляет 300 В.

На желтом луче видна "борода". Я полагаю, что это связано с отсечкой тока покоя выходных транзисторов. Об этом может говорить то, что при уменьшении сопротивления нагрузки уменьшается и "борода".
Причиной пропадания тока покоя может быть то, что базы транзисторов (Q1 и Q3) связаны через диоды и когда открывается один транзистор (Q1), то второй (Q3) закрывается.

Нужно каким-то образом исключить отсечку тока покоя транзисторов Q1 и Q3. Вот об этом я сейчас и думаю...



Не-а, не лучше.) Трансформатор не способен передать низкие частоты (а вдруг я захочу получить на выходе сигнал частотой 0.5 Гц?)... Если, конечно, он не имеет бесконечную индуктивность.))) Кстати, сегодня нашел еще одно гипотетическое применение такого источника: для измерения тока утечки диодов, например.



Давайте так: чтобы была конкретика, Вы дайте, пожалуйста, людЯм хотя бы одну ссылку и люди скажут "спасибо!")))



Развязанных с нагрузкой? Обязательно. А мне хочется иметь общий провод и для источника сигнала (входного) и для нагрузки.



Не вижу криминала. Отличные транзисторы из СССР: Uкбо = 300 В, Iк = 2 А, P = 25 Вт, fгр = 20 (!) МГц. Легенда, а не транзисторы. К тому же у меня их целый мешок.)))))) Кстати, ни один еще не сдох.



Спасибо! Я эту схему не моделировал, но... У Вас в схеме неполное использование напряжения источника питания усилителя. Это снижает КПД. А транзисторы p-канальные на 600-800 В легко найти? Еще одно: емкость канала полевых транзисторов на такое напряжение может быть и 1000 пФ, а может быть и больше. Рассчитывать ее, схему, нужно скрупулезно. Ладно, добью свою, займусь Вашей. Не люблю разбрасываться.



Как зачем? Объяснил же уже.))

О-о-о, да! 35000 В! Можно позавидовать! Только там ошибка, по-моему, в схеме. Я эту схему уже видел. Но, опять же - полевики...



Да ладно, чего там? Присоединяйтесь!)))



1. Откуда ему, избытку, там взяться? Базовые токи всех транзисторов задаются напряжением питания ОУ (8 В) и резисторами сопротивлением в 1 кОм. Про резистивный делитель не понял вопрос.
2. Вы промоделируйте схему и Вы увидите, что к одному плечу может прикладываться напряжение 2 х 23 В, т.е. 46 В. 3 стабилитрона по 15 В дают напряжение суммарно 45 В. Так что там все нормально. "Vх = 23 В" не описка. Я уже говорил о том, что у меня нет моделей для OrCad стабилитронов на 50 (250) В и транзисторов КТ85х. Для моделирования приближенного это и не нужно. Ток покоя (или ток через все транзисторы) можно задать отличным от нуля. Это я сейчас прорабатываю.
3. У меня такая же фигня.((
Людей слушаю, но не все решения в примерах мне подходят. Почему? Дал комментарии.

Книжечку вы прочитать не захотели... А там бы может попалась пара строчек и про необходимость коррекции. небольшими конденсаторами параллельно КБ переходу. Ну да и ладно. Похоже работает и так и сносно работает.
Ссылку на схему? Второе, что попалось в гугле

http://sxema.3dn.ru/publ/usiliteli_unch/us...50vt/12-1-0-114

Первую ссылку не даю. Она хоть и на 5 транзисторах, но там на входе и выходе разделительные конденсаторы. Гальваническая развязка нужна.

Вот что я породил.)) Чтобы передать принцип формирования тока покоя, я немного упростил схему. Как видно по результатам моделирования, ток выходных транзисторов Q1 и Q4 в 0 не уходит, хотя он и очень мал. Хотелось бы 5-20 мА в идеале. Что будет в макете, пока не знаю... Посмотрим! Теперь нужно этот кусок схемы интегрировать в предыдущий и тогда может быть получится вполне рабочий Франкенштейн.)) Готов выслушать критику. Может быть это решение можно упростить, а то у меня уже за десяток диодов получается?)))



Сейчас, почитаем и ссылку посмотрим... Ага, схема по ссылке отпадает - транзисторы разной структуры + сплошной дискрет - не для моего случая. Книгу ищу...

Кстати, про коррекцию. Из своего опыта: если возникает необходимость в таких корректирующих цепочках (по сути отрицательной обратной связи), то это уже плохо. Очень плохо. Лучше до этого не доводить. Будем надеяться на эмиттерные резисторы (те что 10 Ом) выходных транзисторов. Я их там не зря поставил. Они дают температурную стабильность (ну хоть какую-то), уменьшают вероятность возбуждения (т.к. снижают коэффициент усиления выходных транзисторов), ограничивают выходной ток схемы (защита своего рода).

Проект в OrCad. Если захочется поиграться.))

Неужели таки разной структуры? В выходном каскаде прям?
Цепи коррекции, вами так нелюбимые корректируют влияние миллеровской ёмкости.
Да и прикрутить к оконечному каскаду ОУ неужели проблема?

У вас какое то странное увлечение диодами. Не нужны они ни в таком количестве, ни тем более так включённые.

VT2 p-n-p структуры, вроде бы. Придется искать p-n-p на 700 В. И ОУ на тоже напряжение питания.)))

Емкость (по справочнику) Cкб=640пФ и Cк=5пФ/В для КТ850. Резисторы в цепях базы 1(10) кОм. Проглотим...

Да, странное.)))))) Но если это помогает решить задачу, то эта зацикленность не зло. Я другого решения не придумал. Предложите свое.



Законодательно не запрещено.))

возьмите просто два силовых транзистора, сделайте на маленьком генераторе два изолированных источника питания. Включите их на БЭ транзисторов через опторезисторы. Опторезисторы - к операционнику. Получите каскад на 2-х одинаковых транзисторах. На медленных частотах должно работать... А там и постоянный сигнал пройдет на выход и переменный...

А вот что бы не искать ОУ на 700 вольт, подсмотрите в книжице идею выходного каскада с усилением по напряжению. Можно и не только в книжице. Гугль подскажет не одну схему на отечественных деталях с выходной мощностью порядка сотен ватт. Вот там, где размаха на выходе ОУ недостаточно, и есть ваш вариант.

Вот смотрите, вообще без ОУ. А, к примеру, BD244A 600вольтовый...



Работать будет и не на медленных частотах. Вот только непредсказуемый дрейф всю идею рубит на корню.

Цитата(Rostislav .... а вдруг я захочу получить на выходе сигнал частотой 0.5 Гц?
Определитесь чего хотите .

Да, я встречал такую реализацию. Только что-то меня там очень смутило отсутствие какой-то регулировки/стабилизации сквозного тока между двумя транзисторами. В принципе и это сделать можно. Но вот то, что оптроны имеют (вроде) разное время включения и выключения, это да. Как бы это там не навредило. А идея очень красивая, простая.
Вот один из вариантов (вроде бы что-то похожее, если я не ошибаюсь): http://www.freepatentsonline.com/6563379.html

Ладно, все же хочется довести до конца начатое. Думаю, к выходным что-то родится. Уж очень уже хочется "прикрутить" ЦАП к этому усилителю.

Сделайте гарантированную паузу на нуле... Или как в импульсных источниках - мелкий тр-т, который на выходе имеет пару обмоток. Т.е. пока ток в нем по первичке течет в одну сторону, это вызывает запирающее напряжение между БЭ для другого транзистора. Там всего-то диод и что-то еще. Сейчас уже не помню...
А поскольку частота небольшая, то вроде должно получиться...

Ок. Это будущее...

Сейчас добавил резисторы R12 и R13 по 24 Ом каждый и получил непрерывающийся ток через выходные транзисторы 5 мА. На сегодня все...

Я не совсем по теме, но почему аналоговая схемотехника? Я некоторое время назад делал коммерческий прожект "Электронного импульсного ЛАТРА" 0-230в нагрузка хх-16А частота ШИМ 100кГц потери в тепло до 85Вт

http://youtu.be/G5ZJJFmdm7c

На видео ток до 12А при 220в параллельно лампочке за столом ведро кипятильников.
Два белых триода- дроссели, потом я их сделал раз 8 меньше..

А если так? КПД побольше, радиаторов почти не надо.

Вот и я от том же, что для БП транзисторы в линейном режиме греть это жестко, да в 21 веке
Единственное, у вас не ЛАТР электронный а инвертор. Так же нет "сквозной" нейтрали или GND.
ИМХО в варианте с инвертором я бы делал с 2-х полярным источником и проходным/общим GND.
Так же надо понимать, куда денется энергия дросселя фильтра при внезапном отключении нагрузки.

Ключевое слово в теме - "лабораторный", что предполагает возможность питать от девайса не только кипятильники в ведре, но и чувствительные измерительные приборы. Подзреваю, что Вы не смотрели спектры кондуктивных и излучаемых помех, а также эмиссию гармонических составляющих в сеть своего мегадевайса, что является обязательным для любого прибора, претендующего называться "лабораторным".

На входе генератор синусоиды, надо просто менять его амплитуду.

Не всегда она нужна, ну если нужна, то да, нужен полумост.

Там всего доля одного такта, обусловленное кольцевой задержкой, то есть, энергия исчезающе мала - перельётся в выходные конденсаторы.

Просто такая схема может питаться прямо от сети, и не требует каких либо настроек.
Если подумать, то можно сделать лучше, BD например, чтобы несущая подавлялась, я же на скорую руку слепил.

Смотрели конечно - все отлично ,значительно лучше, чем просто от розетки.




Ой как вы не правы про энергию дросселя, к сожалению матлаб и осциллограф на работе - сейчас картинками не аргументирую. Но там порядка 80-120мкГн(могу ошибаться) и 1,5мкф(точно помню) и при максимуме синусоиды сброс 22А очень не хило заряжали кондер, схемотехника сильно усложнилась. По поводу настройки: защита от КЗ и работа на реактивную нагрузку - та еще песня.

P.S. Не надо сильно со мной спорить, не хочу- смысла нет, я просто предложил альтернативу к сведенью и размышлению. Да согласен что импульсный вариант намного сложнее, в моем случае управление 4-канальной штукой - Altera Cyclone-3. Есть же усилители D-класса, или вы за теплый ламповый звук?, но тогда и тут лампы надо....

Ну если в первый раз то да.

Вот он и есть - усилитель класса D.
При сбросе нагузки, напряжение наоборот даже просаживается.
Номиналы и режимы работы выбраны как рука взяла, реакцию на импульсную нагрузку-разгрузку можно значительно улучшить.

И правильно. Для маломощного лабораторного источника КПД не имеет значения, гораздо важнее простота и бесшумность.
А как собираетесь получать ±350 В для питания выходного каскада?
Вопрос с защитой от перегрузки тоже нужно как-то продумать. Лучше всего сделать регулируемый порог ограничения тока, как в лабораторных БП.

Такую схему встречали?

+1.
я собирал такую, по этой же статье, только напряжение ниже. Норм. работает, единственное, чего не любит схема - высоких выходных токов. Но, для небольших нагрузок 20-40 Ватт очень даже подойдет - просто, дешево, сердито.

Да, у них что-то не так с головой.

На месте автора я бы покурил схемы инверторов (DC/AC) преобразователей и ИБП, часто там стоят низковольтные транзисторы (с питанием 12 вольт, например) и повышающий трансформатор. Синусоиду можно получать с помощью ШИМ (если очень хочется синусоиду на выходе).