Подобная идея и мне приходила в голову, когда обдумывал постройку универсального БП для домашней лаборатории. Попутно должен был получиться БП с фиксированной максимальной мощностью: на малых напряжениях способный выдавать больший ток. Времени воплотить так и не хватило... И должен сказать, задумка была не только в целях экономии средств (хоть лабораторные БП стоят, на мой взгляд, неоправданно дорого). Несмотря на кажущееся разнообразие, до сих пор не на что глаз положить.

Стоит у меня на столе этот MASTECH, только на 5 ампер. Ларчик можно не открывать, приличный вес и предательское щелкание реле выдают простую пионерскую схему: трансформатор 50Гц с отводами + могучий линейный стабилизатор. Ну, немножко эмбеддеры потрудились с цифровой индикацией...
Импульсный стабилизатор был бы легче, дешевле. ТОР - не самое на сегодня хорошее, но это уже детали.
По ходу обсуждения я вдруг понял, что источник можно было бы сделать, просто не приходило в голову, что это нужно. При мощностях до 100 ватт вроде и проблем нет. Ватт на 200... подумать надо. Обдув вентилятором нужен.
Хорошей топологией был бы не обратноходовик на ТОР, а полумостовой нерегулируемый конвертор с выходом 40...70 вольт. Далее понижалка по SEPIC, просто степ-даун или синхронник. Синхронник можно от 1-3 вольта минимум на выходе сделать. С выходом от 3-5 вольт есть и интегральные степдауны до 10 ампер при приличном КПД.
Вся эта скелетная схема без индикаций и елочных светодиодов обошлась бы долларов 20-25...

Но за степ-дауном все же еще и линейник или нет? Ведь нужно регулировать от нуля... Жаль в конструировании полумостов у меня опыта особого нет, осилить вряд ли смогу. Скорее всего придется сделать топологию обратноходовик-линейник(регулятор) с вентилятором и контролем перегрева мощного транзистора. Источник 30V 3A уже давно был сделан в G762, не пропадать же ему ))). Верхняя часть объема этого корпуса полностью свободна, там размещу "драйвер" мощного транзистора со всеми защитами и контроллером... Ненужную теперь Attiny461 придется выпаять...
Один вопрос так и остался за кадром - можно ли гарантировать указанные в ТЗ параметры, если генерировать опору шимом на основе трех RC звеньев?
Нажмите для просмотра прикрепленного файла[

По-моему, это даже легче, чем обратноходовик. Что если взять за основу компьютерный БП и перемотать транс? И запас по мощности немалый.

Это как?

Мне нужно уложиться в G762 и хотелось бы сделать все "с нуля".
Опору можно либо DAC'ом регулировать от TL431, либо ШИМом, если на выводе OC1A висит трехзвенный RC фильтр. Я сделал DAC'ом только потому, что не смог рассчитать "качество" шимовской опоры. Просто интересно, есть ли здесь возможность сэкономить? Ведь время перестройки не так критично, а вот пульсации опоры неизбежно передадуться на выход БП и это еще вопрос, будет ли соблюдено требование ТЗ по пульсациям. Прямо скажем, похоже нихера тут в таком применении AVR не сможет сделать, кроме ногодрыганья...

Правильно ли я понимаю, что ставить buck конвертер перед линейником тоже не имеет смысла? Моделирование показывает, что с ростом напряжения на выходе такого конвертора через его элементы будут протекать очень большие токи... То есть это - не вариант?...

какэто, какэто, какэто?
Нормальный buck конвертор как раз гарантирует, что ток не будет выше некоторого заданного предела во всех условиях нагрузки. С ростом выходного напряжения ток через него не меняется, меняется только длительность включения ключа.
Что за модель? Небось что-то абстрактное, оторванное от реальности?
Моделям нельзя доверять слепо. Даже самая мощная симулирующая программа дает только оценочные параметры и то, в умелых руках.
Я применяю для моделирования уникальный аналоговый суперкомпьютер "макетнаяплата". Совпадение с реальностью - поразительное!

Нашел ошибочку... Делал в Microcap. Надо было анализировать установившийся режим... ))) Вообщем, хочу попробовать так: обратноходовик 30V3A - понижающий конвертер (управляемый AVR-ом) - линейный стабилизатор (косвенно управляемый AVR-ом). Понижающим хочу поддерживать на входе линейника на 3-4 вольта больше, чем на выходе линейника (на нагрузке). Какие будут мнения?

А мнение одно: надо принять решение.
Вы что намерены сделать? Источник или таки придумать работу для AVR?
Это совершенно не его профессия.

Зачем 2 импульсных стабилизатора? Сразу надо с сети в напряжение выше на три вольта, чем выход. Блоксхему я уже рисовал.

Оно то конечно, но все-таки, потому что шо ж....От блок-схемы до работающего железа порою дистанция огромного размера.
Практическая реализация столкнется с такой трудностью, как динамический диапазон. Не хватит одного-единственного ШИМ, чтобы варьировать выходное нпряжение в 10 раз, сетевое в 1.7-1.8 раза и ток нагрузки 0-100%.
Двойное преобразование всегда плохо с точки зрения КПД, но в лабораторном источнике можно с этим мириться.
В первой ступени нужно решить задачу стабилизации по сети, ограничения общей мощности и вспомогательного питания для схемы управления, индикации и т.п. Во второй - вариации выходных параметров, в зависимости от органов оперативного управления.
Боюсь, для хорошего качества выхода придется еще и линейник поставить.

Так как на выходе имеем линейник, то сетевой флайбек с пропуском импульсов вполне справится. И следовательно, хватит одного ШИМа. Вот более занятный вопрос - что с устойчивостью? Или есть такая мысль - вообще сделать релейное управление флайбеком. Тогда не будет проблем с устойчивостью. Но будет пищать на малых нагрузках.

Да, можно к ШИМ добавить и ЧИМ. Динамический диапазон расширится, но вылезут другие проблемы. Контроллер чем питать? От отдельного источника? Так основной источник в режиме КЗ плохо будет себя чувствовать..
Попробуйте.

А мне думается, причина в другом.
Ваша идея о том, что при низких напряжениях можно бы давать большой ток - мне понравилась.
Вот с дополнительным степдауном (с нижним ключом!) как раз это и выйдет - практически чуть не полная мощность во всем диапазоне выхода.

А организовать регулируемый от нуля флай - можно, но такого преимущества не будет.

Однако можно делать прямоход с синхронником, и это уже будет два в одном. Но хуже будет режим ключей на первой стороне.

Так что для реально крутого лабораторного блока - почему бы и не со степдауном? Тем более, что примочка-то простая, кроме дросселя - ничего серьезного.

Вот разве что традиция делать их всегда на один и тот же максимальный ток... Я думаю, появившиеся возможности надо ограничить выбором пределов - например, 1А - 30V , 2А-15V , 3А - 10V , 6А 5V - считай, пол-линейки в одном, вот и ассортимент и экономия потребителю. Вот и есть куда AVR пристроить

Можно и плавный диапазончик один сделать, с меняющимся предельным током - посмотреть, как будут пользоваться или нет.

PS А вообще-то захотелось на понижение от сети поставить железный транс. Степдаун проще сделать без помех наружу, будет вообще себя вести, как линейный. Посчитал цену - вроде выгоднее даже, хоть и не сильно. 30 ватт качественный железный тор - $6 . диам.65 высота 45

Относительно просто делается 7.5 ампера степдаун от 5 вольт вольт до 30.
А общую мощность пусть первичный стабилизатор ограничивает. Просто он делается ватт на 75-100. Перегрузка по общей мощности и так будет с него светодиодом видна. Без AVR

Можно и так. Я просто учел психологию и методы работы потребителя.
Опять же - мощность большая на входе не обязательна , смотря какая линия.
При тех же 30V базовых и пределе 10V на мощности 100W - это 10А
При 5V - могли бы быть и 20А , сложностей немного.
А при 30V - 3А , нормально...

Но пределы советовал бы разделить...
Конечно, и без AVR можно, надо поглядеть, что выгоднее.
Вообще, наверное, на курсы пойду...
надо хоть раз попробовать чего-то на этих штуках сделать


PS И опять же, цена железного транса для первой ступени - порядка $14 -- начинает проигрывать импульсному на такой мощности.
Но еще не проигрывает
Интересно, где-то старые неликвиды еще остались железные? Или все на медь посдавали гады-старьевщики?

Дополнение.
О линейном стабилизаторе (скорее уж, фильтре) .

Возможно дать ему просто функции фильтра - вычитателя 3V ? однако и коэффициент стабилизации жалко терять, возможно.
И греться будет. Потому логично не экономить на простом фильтре LC на выходе степдауна, а уж если все же поставить линейный - то проектировать его
как LowDrop , на остаток пульсаций - сколько их там уже останется-то, милливольт 20 может. так что падение я бы рассчитывал на нем примерно милливольт 200... Тогда и при 10А выхода радиатор маленький (20 А 5V думаю ни к чему, не ТТЛ время )

Да, время КРЕНок кончилось и линейный стабилизатор с падением 0.5-1 вольт вполне можно сделать. Можно и просто выход импульсника через 1-2 звена LC пропустить. Но... падение напряжения на фильтре при больших токах будет ощутимым. А взять ОС прямо с выходных клемм проблематично с точки зрения устойчивости.
Короче, можно марки собирать. отклеивая в горячей воде, можно в холодной, можно вообще не отклеивать, собирать с конвертами. Главное - принять решение: "я их собираю!" )
Полезно все-таки помнить, что нельзя объять необъятное.
Источник 5-30 вольт на 2-3 ампера нужен многим.
Источник 3-5 вольт на 20-30 ампер сейчас тоже не диво, но мало кому нужен. И вкупе с 30-ю вольтами - почти наверняка никому.

По поводу фильтра- Вы опять правы. Прекрасно можно дофильтровать и LC- фильтром, а по обратной связи - очень просто - не надо тащить всю полосу с выхода, только медленную часть надо оттуда. Да, будут небольшие всплески при резком изменениии нагрузки - ну и Бог с ними, на то есть выходная емкость. А пульсаций - не много будет, и среднее напряжение - весьма стабильно.
Моделирование покажет, впрочем, как это корректировать. Опять же, если по Вашему делать - со степдауном - то проще с коррекцией будет. Режим гарантированно непрерывных токов, при любой нагрузке. Плюс мощнейшая возможность брать ВЧ составляющие для ОС прямо с выхода до первого дросселя.

Наверное, наиболее востребованы сочетания: 0...15V при токах 0...3A. Особенно в части испытаний микропотребляющих устройств, которые могут не останавливаться вплоть до разряда батареи (первичного источника) до 1V и менее... так что "от нуля" - требование сильное и актуальное.
Понимаю, что моделирование хорошо, а макетирование - лучше. Но обычный моделированный степдаун с контроллером TL494 при выходе 15V 3A дает чудовищные пульсации до 1.1V. Так что линейник нужен точно... Кроме того, у TL494 можно задействовать оба выходных транзистора и поставить ДВА степдауна, чтобы облегчить расчет и оптимизировать габариты дросселя.

Эх... Я не думаю, что время КРЕНок прошло, кому нужен сверхмалый dropout voltage в лабораторном БП? Как и высокий КПД. Качество питания здесь, ИМХО, превыше всего. Чтобы, грубо говоря, была видна разница: устройство, барахлящее на объекте, при плохом питании, заработало безупречно на столе, подключенное к нормальному источнику.
А для снижения пульсаций степдауна я бы поставил многофазный, жалко, что ли? На TL494 свет клином (и давно!) не сошёлся, и тут вроде о жёсткой экономии речь не идёт...

Не знаю, на кой тут 494, но в модели у Вас лажа.
Все решаемо, 1V - это что-то не оттуда...

Но можно и линейный, ктобы спорил - я не стану.

Степдаун нужно регулировать в широких пределах. В TL494 опора выведена наружу,и, самое главное, оба входа усилителя ошибки - тоже. Короче говоря, я вижу такое решение:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Считаете, что можно проще/дешевле/лучше?

Можно. А что важней?

Хочу влезть в габариты G762. Сейчас получается! Правда будет две платы - на одной обратноходовик 30V3A, на второй - степдаун, линейник, AVR с выходом на LCD. Эта (вторая) плата имеет максимальные размеры 86*145мм. Линейник с AVRом у меня уже готов - примерно половина платы. Остается 45*70мм. Предложите ваше решение по (многофазному) степдауну НЕ НА TL494.

С 15 вольт никто уже таким анахронизмом, как TL494 не понижает. Да и вообще.. Только в китайских ноунейм компьютерных блоках она еще живет. В диапазоне 0-15 вольт делается синхронный понижающий. До 5-8 ампер легко, а многофазные и 40-60 тянут.
Есть даже полностью интегральные, с ключами. Чем, например, ST1S10 не устраивает? 0-18 вольт входа, 3 ампера на выходе и от 0.8 вольта регулировка. Все удовольствие - в SOIC8.

Я вообще-то диапазон до 15 вольт привел для примера, как наиболее употребительный, ИМХО. А задача у нас понизить с 30 вольт. Решение на TL494 делается относительно легко... Жду ваших альтернатив...

Короче, лажа с этой схемой.
494 тут и правда как два ника...
Ник - селу, и ник - городу.

Нижних ключей нету вообще, а верхних зато два.
Как до нуля собирались регулировать?
На разрывном токе, что ли?
Наверное и получили пропуски тактов (еще бы коррекцию проанализировать неплохо) -
соответственно и пульсации немеряные...То есть, меряные, конечно..извините..

Используйте принцип усилителя класса D - по сути, тот же степдаун с синхроником.

PS Коррекцию посмотрел, точно на пропусках тактов нестабильная ОС будет.
Если бы хоть опережающую ввели, немного бы проще было...Но лучше не возиться с этим.

Эту задачу решает линейный регулятор, подключен к выходу степдауна. Мы же это уже обсуждали...


Как правильно организовать простейшую коррекцию через вывод FB TL494 я не знаю. Пробовал моделировать простейшие корректирующие цепи - результатов ощутимых не получил... Так ли нужно задействовать этот вывод в данной схеме?

Не-а, не решает по нормальному. Только пульсации дофильтровывать должен...
Ну, если так охота - пусть будет так, только главное - не задолбаться и бросить, потому что решение способствует.




Нет, не стоит возиться. Режим с пропуском тактов -это крайний случай, чаще дежурный режим.
Вам выгоднее сделать нормальную схему с нижним ключом, и с неразрывным током.

Что ж тут легкого? К этой TL обвязки (и совершенно лишней) нужно уйма. Это не для таких целей микросхема. Ее придумали лет 20-25 назад для полумоста на биполярных транзисторах.
Есть же куча современных понижающих стабилизаторов на 1-10 ампер в одном корпусе. Почему не поискать?
Даже если делать на россыпи, то можно применить что-то более дешевое, чем TL494. Только не говорите, что она-де стоит 20 центов. Считать нужно ВСЕ затраты. На плату, на монтаж, на поиск неисправностей в куче бессмысленного обрамления и т.д.

Глянул на то, что мне доступно, но сходу не нашел. Да, есть интегральные понижающие, порядка 150-300 руб., но мне бы хотелось найти просто сам PWM контроллер с драйвером MOSFET-P (IRF5305), причем важно, чтобы легко и без сильного обвеса смог управляться AVRом. Если не трудно, подскажите...

Кстати, господа, раз уж разговор зашел о степдауне с 30ти вольт. Посмотрел сейчас даташит на ATtiny461. Просто он из достаточно новых, поэтому особо не изучал. Сейчас полистал повнимательнее - а че, вполне для степдауна. Есть ШИМ 250кГц 8бит три шутки, аппаратный дедтайм между верхним и нижним ключем, аварийное отключение ШИМа по встроенному компаратору. Вообщем, то что надо. Жалко, мои трейдеры их еще не возят, так бы попробовал.

Да не трудно и не жалко- LM3485, например. Только она, кажется, до 34 вольта мах.
Вы все-таки с павраметрами выхода определитесь. Ток и напряжение по максимуму. Отвлеченно трудно что-то конкретное из компонентов искать.
А вот по поводу AVR, надо все-таки выбрать что придумываем: источник или задачу для AVR?



Эксперимент задуман масштабный и интересный.
Приготовьте 21 гривну и звоните Tel.: 8 057 755 48 27
Адрес: Харьков, 61144, ул.Гвардейцев Широнинцев 79, к.207. Номер троллейбуса не помню....
Там Вам мои трейдеры дадут АТtiny461.
Ждем сообщений об испытаниях первого образца.
Удачи!

+1.

Северная Салтовка? Кулиничи? №35-й от барабашки, кажется. Или 42-й. Хотя на метро ближе.

Смысл иронии от меня скрыт. Особых масштабов у эксперимента не вижу. Делов на час/два -
проверить параметры по устойчивости, подправить уже готовый исходник под конкретные данные и, собственно говоря, самый длительный процесс - спаять макетик. Хотя, можно обойтись и моделированием.


Это хорошо, что у Игоря они появились. Но опять же, Ваша ирония неуместна. Можно было просто сказать, что они есть в "Космодроме". Кстати, не 21грн, а 13. Десятимегагерцовой версии вполне хватит.

Хорошая мысль обойтись моделированием. АTtiny можно не покупать, . Взять не в "Космодроме", а в библиотеке симулятора. То же самое с дросселями, резисторами и прочей чепухой. И никаких забот с печатной платой. Припой, спирт и тетки с кривыми паяльниками тоже не нужны.
И продавать источники можно так же легко, пересылая файлы модели через Интернет.
Я вот мучаюсь в реале, не умея обработать прерывание по короткому замыканию быстрее 150-300 наносекунд. А в модели это легко убрать. Интересно, сколько команд процессора для этого потребуется?

Именно. Потому что на данный момент мне такой источник неинтересен. Точнее, интересен, но не нужен. Модельку отдать топикстартеру, пусть доводит до ума. Разделение труда

Вы, кстати, обо мне плохо думаете. Я понимаю разницу между моделью и реальной жинью.



Скажите мне, дураку, зачем в степдауне с непрерывным током дросселя такая скорость? Кстати, компаратор в ATTiny461 отключит ШИМ за 2 такта проца максимум (за 2 - это из-за синхронизатора).

Как управлять выходом LM3485 от микроконтроллера и почему это будет проще приведенного варианта с дешевой TL494? Кроме того, LM3485 не fixed freqency и, скоррее всего, будет "звучать" на малых нагрузках...
Параметры выхода давно определены: 0...30V 0...3A. Но в будущем все же я планирую чуть доработать БП, чтобы получить 0...50V 0...5A. Очень рассчитывал бы на LT1074, полностью интегральное решение степдауна, но с управлением от MCU тут тоже все не просто... ИМХО... Кроме того, по размерам электролитов на 63V очень оптимально все укладывается в корпус G762.
Кстати, сейчас пришлось отказаться от второго "канала" в приведенной выше схеме, т. к. это излишне. Но встала все же задача поиска индуктивности (дросселя) на ток до 10А при L=10...47uH. У Sumida вроде катушки только до макс. 8А. Есть др. возможные поставщики? Если делать вручную, то думаю подойдут броневые чашки M2000.... Хотелось бы все же готового....


тут кто-то ранее меня уверял: "боже, какой ужжжжжоооосссс, заводить обратную связь через AVR!!!". Можешь просто пояснить, как ты сделаешь это в Tiny461? Будет наверняка использован внутренний могучий компаратор или ADC с предварительным встроенным усилителем?

Это не я

А я говорил, что для аналогового стабилизатора заводить обратную связь через микроконтроллер - плохо. Для stepdown - проблем нет. Режим непрерывных токов, ПИД-регулятор (причем, D-звено снаружи в виде конденсатора параллельно верхнему резистору делителя, который будет на вход АЦП) и нет проблем.

Если использовать АЦП, то хватит ли 15 ksps max? Причем еще и др. сигналы в системе есть, то есть делим free running mode на количество сигналов и скорость оцифровки со всеми вытекающими падает...

15 - плоховато. Я у себя даю на клок АЦП 1МГц. Т.е. 13 мкс на преобразование. Вполне.



Другие - это какие?

Фуф...!
Как у того физика после недельных лекций в военной академии об основах ядерной бомбы. Вопрос у слушателей был один: "А де ж, все-таки, шнур спичкой поджигать?
Контроллер не может управлять источником (процессом силовой коммутации, параметрами ШИМ) непосредственно. Кто не верит - пусть проверит. По крайней мере, источником такой мощности и предназначения. Это не ЦАП на 10 миллиампер кодами гонять.
Можно только с помощью АЦП и примитивного ЦАП косвенно задавать уставки на выходное напряжение или ток. Но, если это лабораторный источник, а не полностью автоматизированная технологическая установка, то какой в этом смысл? Уставки в нем задаются ручками управления пользователем непосредственно, а не по кабелю или радиоканалу за 100 верст.
Контроллер тут совершенно лишнее, надуманное звено. Или в постановке задачи что-то не до конца сформулировано.
Корпус G762 (95 x 158 x 58) , пластик без дырок, для такой конструкции заведомо мал. Исхитриться и втиснуться без индикации и хороших ручек можно, но нужна хорошая продувка.

Страшновато давать клок в 1MHz. Я еще так не пробовал... Что там от 8 бит останется? Как скажется на качестве выхода? Надо покумекать...

Вот накрапал схемку как замену вышеприведенной на TL494. Конечно возможности поскромней (PWM = 37.5kHz max, управление от мастер-контроллера по SCL/SDA или его суррогату), следствие простоты. Для "предварительного" перед линейником степдауна может пойти? "Другие" - это др аналоговые сигналы. В данной схеме это всего лишь FB_I = контроль по току. У меня этот сигнал реализован в линейном регуляторе с размахом 0...5V. Из-за этого приходится использовать Vcc как опору, хотя есть внутренняя 1v1.

Зубов бояться... Ну дальше Вы в курсе



Я Вам шепну по секрету, что именно эту опору и надо использовать. И что там за 0-5 вольт FB_I? Рисуйте и остальную часть схемы.

Сейчас, кстати, господин Microwatt Вас будет ногами бить. За отсутствие цепи контроля тока ключа.

Да ладно Вам...
Стегать дохлую лошадь бесполезно, бегать уже не будет. Сдаюсь.
А за саму тему спасибо. Надо бы над таким источником подумать. Трудность тут не в самом источнике, а в конструкции. Панельные приборы надо найти или сделать.

Шо ж Вы все избегаете нижний ключ ставить? Диодами там не обойтись..
Вы ж себе диапазон регулировки сужаете внизу- у Вас же уже были проблемы из-за этого.
Выходите в режим прерывистых токов, теряете стабильность...В конце поста я описал как можно ее восстановить, но проще поставить нижний ключ...
И все равно скорректировать на опережение правильно...



В субботу разузнаю и отпишусь



Я бы не поддержал такого...лишних 15 мкс задержки... в конце концов получится тормознутая реакция на изменение нагрузки.

А вообще-то D-звено стоит попробовать не параллельно верхнему плечу делителя, а RC цепь, подключенная еще до дросселя.
Иначе для стабильности придется зависеть еще и от ESR емкости , а так можно обойти - и получить лучше запас по фазе...
Смоделируйте, Вам понравится... У меня уже применяется подобное - просто вздохнул облегченно... Даже на пропуски тактов выходит мягонько, интеллигентно и без лишних пульсаций...
А параллельное верхнему плечу D-звено после этого можно и оставить - я оставлял в результате, хоть
и чуточку - но помогает красиво фазу довернуть...

А можно осветить этот момент подробнее?

да, сегодня же.
вообще-то тянет на статью (в хорошем смысле слова ) но места хватит тут...

Вот-вот. У меня не всегда этот метод работал красиво. На больших токах при изменении нагрузки выходило не так гладко, к примеру, как на малых. Для себя решил, что регулируемый с широкими диапазонами входного/выходного источник и с этой хитростью хорошо отстроить практически невозможно. Может, терпения не хватало... Но при ступенчатой стабилизации - вполне.
А по поводу ОС через МК - тоже удивляюсь: зачем? Полно же специализированных контроллеров, пусть своим делом занимаются.

Отстроить можно, но подобрать номиналы коррекции - нет.
Без моделирования не получается, может и есть головы с мозгами - я не из них...
Так что выложу результаты частного случая, вечерком или с утра...
логика будет понятна.