Добрый день всем.
Нужна помощь клуба.

Есть источник питания, с входом управления (0-5в) выходным напряжением. Есть в нем ограничением макс. тока (нерег.)
Я пытаюсь добавить к нему регулировку и напряжения и тока - см. схему.
Все в общем нормально работает, но - не дает выставить маленкий лимит тока, и при коротком в нагрузке ток улетает до тока ограничения самого источника.
Виной всему напряжение насыщения отпрона. Поэтому попытался добавить к нему транзистор (см кусочек схемы внизу).
С ним при КЗ ток не улетает, и можно малые токи в нагрузке выставлять, но (!) если без транзистора все было в линейном режиме, то с ним оно начало работать импульсами, с частотой под килогерц (типа hiccap, burst, не знаю как точнее это назвать), слышен свист. И как-то мне это не сильно нравится.

P.S. Без оптрона (т.е. Q1 управляет напрямую - если убрать R3 и замкнуть выводы 2-4 оптрона) работает изумительно, но не спрашивайте для чего он там нужен, при явном отсутсвии гальванической развязки - это на будующее.

Тут трудно советовать... Если бы Вы знали частотную характеристику по управляющему входу Вашего блока питания...
Но, кое-что можно сказать и так. У Вас пара лишних ОУ. Наблюдаемые Вами эффекты вполне понятны. Сначала не хватало усиления (скорости) - защита не успевала срабатывать, когда вы закорачиваете оптрон каким-то чудом вы попадаете в область устойчивой работы, когда добавили транзистор - усиление увеличилось, и возникла генерация. Это наводит на мысль, что усиление нужно уменьшить. Это можно сделать в нескольких местах.... Вот так... на пальцах.

Что то я здесь не нахожу откуда заводится ОС по напряжению. А наблюдаемый эффект из за быстроты работы ОС по току (возникает апериодический процесс, который приводит к полному неконтролируемому открытию), нужно инерционное звено к U1B (R21, C3). Я сам пару недель назад в этом разделе форума поднял такой вопрос, пока что вразумительных ответов не получил.

Она внутри блока питания. Поэтому ее не видно. Но она есть.

Какая-то запутанная и нестабильная в основе своей схема.
И зачем оптроны, когда гальванической развязки нет?

Конечно.... ПИ-регулятор во втором каскаде, но нет линейности по току оптрона. Если резистор поставить после эмиттера в землю, то будет лучше.... Ток оптрона будет линейнее.
Но дальше - опять нелинейность, таящаяся в транзисторе, шунтирующем потенциометр задатчика. Тоже напрашивается резистор в эмиттерную цепь. Там еще много странностей.
Вот в нормальном режиме ПИ-регулятор находится в зашкале, поэтому он принципиально не может быстро реагировать на небольшое превышение порога срабатывания токовой защиты.

Она внутри БП.




Потому что она там будет. Ниже напишу.



В эмиттер Q1 ? Это можно попробовать. У меня самого впечатление, что оптрон не в линейном режиме.
Когда я смотрю осциллографом сигнал на 7-й ножке (выход U1B), то без оптрона там практически постоянка, с оптроном - там почти прямоугольные импульсы. "Почти", потому что вершина наклонена "/".
Т.е. напряжение повышается сначала резко (фронт импульса), пока достигнет начала срабатывания оптрона. Потом медленно нарастает, видимо до порога срабатывания ОС по току и резко обрывается(срез импульса).
.



Нельзя- на нем будет падение напряжения, задатчик не зашунтируется до конца, и будет тоже самое как когда я не ставил Q101 а прямо транзистором оптрона шунтировал задатчик тока - остаточного напряжения (насыщения) вполне достаточно чтобы БП выдал много тока.


Теперь, почему оптрон.
Исходная схема (без оптрона) была разработана несколько лет назад, и прекрасно себя показала. Используем у себя в лабораторных целях.
Сейчас стала задача на этой основе сделать более высоковольтный БП, те что сейчас - 50в 50А.
Мы хотим поставить 4 таких БП, соединив им выходы последовательно.
Вместо двух потенциометров, показанных на схеме будут ЦАПы. У каждого БП свои. Все по входам соединены параллельно, т.е. на них пойдет одинаковый код.
ЦАПы всех БП кроме нижнего, включены через цифровые гальв. развязки.
Шунт и схема на ОУ также стоят у нижнего БП.
С регулировкой напряжения (пока ток ниже лимита по току) вроде понятно- меняем синхронно напряжение на всех БП.
С током - транзистор Q1 будет управлять четырьмя оптронами (т.е. 4 паралельных цепочки их светодиода каждого оптрона со своим резистором).
Вот для чего оптроны.
Не знаю сработает ли это вообще, но прежде надо убрать генерацию с одним БП. Мысль поставить резистор в эмиттер Q1 мне понравилась, завтра попробую.

Не поставить, а переставить. И оптопары взяли бы более линейные и более быстрые. Еще... конденсатор в обратной связи первого ОУ... И, повторюсь, - один (как минимум) ОУ лишний.
Но вся Ваша идея с каскадированием кажется сомнительной, так как оптопары неидентичны.

В каком смысле "переставить": Из коллетора (последовательтно с оптроном) в эмиттер?
Пробовал, ничего не дает.



Почему лишний? Первый каскад - просто усилитель сигнала с шунта (там же от единиц милливольт до нескольки десятков), второй - регулятор.



Да у самого есть сомнения, но уж больно надо
Датчик тока один общий, что с того, что один БП запрется сильнее а другой слабее? Ну будет на них разное напряжение, неравномерно мощность распределится, она ведь все равно будет меньше макс. мощности БП.

Конечно не дает - нужно усиление увеличить. Ведь при такой перестановке оно уменьшилось по переменной составляющей - медленно реагирует.

Лишний потому, что конденсатор стоит в первом каскаде. Два каскада имели бы смысл для увеличения полосы пропускания, а Вы ее режете в первом каскаде. Зачем-то.


У Вас блоки импульсные?
Добавлено.
Можно стартовать с вашей "нижней" схемы - там было избыточное усиление. Но ведь стабильность усиления определяется стабильностью коэффициентов передачи базового тока...
А еще лучше взять второй опторон и еще один ОУ. Излучатели включить последовательно, а обратную связь завести со второго (вспомогательного) оптрона. Но может загенерить - оптроны медленные..

Меня в этой схеме смущают два полюса, которые дают U1A и U1B раз, что уже может дать сдвиг фазы на 180 градусов.
Ток снимается с шунта, стоящего на выходе источника питания, это два. Неизвестна ачх самого модуля, но можно очень грубо предположить что там отставание фазы от задающего сигнала порядка 145 градусов.
Плюс ещё оптрон, не самый быстрый и линейный элемент. Они кстати на малых токах дают полюс на частоте 1-10кГц.
Т.е. при неблагоприятном стечении обстоятельств (расположении этих нулей и полюсов относительно друг друга) источник питания неустойчив.

Ещё такой момент, при КЗ на выходе источник питания вынужден выдавать очень короткие импульсы, сравнимые с быстродействием потактовой токовой защиты или что там внутри у этого ящичка? И если необходимая ширина импульсов будет меньше той, которую способна обеспечить схема управления, опять же возникают колебания.

Это не совсем линейная схема. Автор хочет и ограничение тока (посредством регулирования напряжения в линейном режиме) и еще защиту от КЗ в одном флаконе. Последнее - условное дело, если на выходе стоят конденсаторы.

Выше все писали что усиление наоборот велико!



Неужели Вы думали, что я не пробовал убирать тот конденсатор ?
Да и он всего 360 пф.



Разумеется, линейный на 2.5квт при КЗ и полном токе бы расплавился.



Почему "было"?! Оно и есть - только нижняя схема и рассматривается, где оптрон+транзистор. Я же выше писал.
Без транзистора, содним опртоном, генерации нет, но и регулировка тока не работет в режиме малых токов, из-за напряжения насыщения транзистора оптрона (100-200мв).
Вся-то проблема в том. что оптрон+транзистор это крайне медленно и крайне нелинейно. Немного спасает установка резистора между Б-К этого транзистора (Q101), но это не метод - генерация-то прекращается, но только в узком диапазоне положения регулятора тока.


Причем тут токовая защита "ящичка", если я использую регулировку по напряжению? Она просто не работает. Ьам защита на 60А, а я сечас играюсь с токами в районе 1-5А.



Я хочу чтобы ограничение тока работало в диапазоне от 0 до макс. выходного БП.
Разумеется от конденсаторов будет пичек тока при КЗ, это не страшно.

Напишу по другому. Ширина импульса, выдаваемая схемой управления силовыми транзисторами имеет какое-то минимально значение. Если пытаться стабилизировать ток в режиме КЗ или от 50 вольтового источника требовать на выходе 1В (примерно столько упадёт на диодах, проводах и проч), то не мешало бы посчитать, какая для этого нужна ширина импульса.
Например в прямоходовом однотактном преобразователе, работающего на чатоте 50кГц требуемая в режиме КЗ ширина импульса сотавит примерно:
t имп=T*Uвых/Uвх*Ктранс=20uS*1V/(310В*0.68)=100nS

Схема управления вашего источника питания может выдавать такие короткие импульсы ?

Это все понятно, но вынужден повторить - в исходном варианте, без оптрона, схема работает прекрасно не один год.
Проблема возникла только при попытке установки оптрона. Для чего - я обьяснил выше.

Раз вы считаете что проблема лишь в оптроне, замените его на более шустрый. Не вижу чем тут ещё можно помочь не зная АЧХ источника питания и других его характеристик.

Это очень важное замечание, как мне кажется. Обычно, импульсному источнику едва хватает динамического диапазона чтобы стабилизировать фиксированое выходное напряжение в диапазоне входных и нагрузок. Ну, процентов 20 выходное можно надеяться регулировать устойчиво.
Линейность оптрона совершенно ни при чем. Схемы ОС источников вообще не сторятся в расчете на какую-то стабильность или линейность оптопары. Все смещения и дрейфы выбираются усилителем ошибки на выходе.
Соединить несколько генераторов тока последовательно мне тоже кажется плохой идеей. Не то чтобы в принципе такое невозможно было сделать, но, кажется, это будет очень непросто. Неустойчива эта этажерка будет.

Так Вы с нижней схемой игрались? А полевой транзистор лучше закоротит, а можно еще диод (стабилитрон) между коллектором и потенциометром. А с генерацией - уменьшать усиление - либо увеличивать резистор в эмиттере, либо в ОУ. Или и там и тут.
Сначала убрать конденсатор - или закоротить, или поставить побольше емкость. Изменять усиление до границы возникновения колебаний, потом уменьшить его раза в 2 и подбирать конденсатор.


А мне страшно. Пока течет этот неконтролируемый ток, интегратор интегрирует, потом назад, когда уже мало ему кажется.


А вот это автору легко сделать. Что и надо было сделать в первую очередь. Ведь чтобы управлять чем-то...

Тут дело такое- проблема не просто в оптроне, а в его комбинации с транзистором. Если только один оптрон, то он работает, но не во всем диапазоне (из-за Uкэ.нас).





Разумеется я игрался с нижней, по моему я уже раза три написал почему - у транзистора оптрона 0.1-0.2 вольта насыщение, а мне надо существенно меньше чтобы посадить управляющее напряжение. Я даже пробовал верхний резистор над потенциометром разделять на два, и садить оптрон туда - но все равно не хватает. Было бы у меня не 9в питания а хотя бы 20-30, увеличив эти резисторы мне бы и хватило 0.2в насыщения, но увы.



Ну тут ничего не поделаешь эта проблема существует в любом БП с конденсаторами на выходе.
Чревато только импульсом тока в закоротке, сам БП имеет собственную защиту от КЗ.



Снять характеристики БП? АЧХ и ФЧХ я пожалуй смогу СпектраЛабом снять, если к звуковушке компа подключусь.
Но похоже начальство начинает терять терпение, и может мои эксперименты с Минвелом прекратить и взять напрокат готовый высоковольтный лабораторный БП.

А почему бы Вам не посмотреть на все это с другой стороны?
Можно сделать еще отрицательное питание.
Или сразу взять дифференциальные усилители и забыть про оптроны. Есть ведь такие специальные (у AD точно есть) - позволяют измерять ток в фазе - подавление синфазного больше 300 вольт. Не помню только, какое у них минимальное выходное напряжение. На них просто подавать сигнал с ПИ-регулятора. А можно еще и Д добавить. И никаких потенциометров.

Плохая комбинация. И дело в оптроне, вернее его низком диапазоне. Возьмите линейный оптрон, а то с этим при каскадировании схемы будет неоднородности из-за разброса параметров и вляния температуры
Попробуйте HCNR200 HCPL4562 IL300