Lampy żarzone szeregowo - pytanie o zasilacz

[kubafant]

Current_Sinks.png

Szanowni Koledzy,
Jestem w trakcie konstruowania dość rozbudowanego miernika lamp. Będzie między innymi zawierał zasilacze anodowy i siatki drugiej z napięciem stabilizowanym na tranzystorze MOSFET, z napięciem odniesienia z szeregu diod zenerowskich, zwieranych częściowo przełącznikiem (w zależnie od wybranego napięcia; skok co 10V). Wiem, że są różne szkoły, ale ja nie lubię prowizorki, jak coś zaczynam to chciałbym skończyć i już do tego nie wracać, stąd życzę sobie dopracować miernik do możliwie najwyższego stopnia, żeby już potem nic nie dorabiać.
Wszystko mam już mniej więcej zaplanowane, teraz zostało mi już tylko żarzenie. I tu chciałbym się do Kolegów zwrócić z prośbą o poradę, zwłaszcza do tych z Was bardziej obeznanych w nowoczesnej elektronice (półprzewodnikowej).
Zakładam żarzenie kilkoma typowymi napięciami z transformatora (1,4, 4, 5, 6,3, 12,6) + za pomocą źródła prądowego, do lamp żarzonych szeregowo. Na początku planowałem dwuelementowy obwód z noty katalogowej LM317. Ma on tę zaletę, że jest prosty. Jeżeli chodzi o wady: maksymalne napięcie to 37V, a należałoby dać trochę mniej, powiedzmy do 35, żeby układ scalony miał trochę oddechu. To nie pozwala na zasilanie najmocniejszych lamp serii P i mocnych lamp z serii C i U. Zwłaszcza zależy mi na serii U i badaniu UBL21, do czego potrzeba chyba ok. 50V, nie pamiętam już dokładnie.
Druga rzecz, to moje doświadczenia z tym układem. Znaczy ogólnie już zauważyłem, że krzemowe zabawki nie bardzo mnie lubią, ale tu miałem duże trudności ze wzbudzaniem się układu. Oddaję honor - jeżeli wszystko zamontuje się na płytce, z króciutkimi ścieżkami i kondensatorkami tuż przy nóżkach - działa. Ale jak próbowałem to zainstalować na radiatorze i połączyłem układ z płytką (umieszczoną tuż nad radiatorem, dosłownie na dystansach) kilkucentymetrowymi przewodami - koniec. Nie będę opisywał swoich przygód i metod jakimi w końcu zmusiłem ten wynalazek do współpracy, w każdym razie nie widzę możliwości zastosowania jego w przypadku, gdzie miałby być sterowany rezystorami na przełączniku, oddalonymi i połączonymi cokolwiek długimi przewodami.
Te dwie przyczyny skłoniły mnie ku poszukiwaniom bardziej topornego źródła prądowego. Nie znam się na półprzewodnikach, ale jeden typ schematu szczególnie przypadł mi do gustu, wydał mi się bowiem łatwy do przestawiania (na inny prąd). W załączniku schemat. W takim wypadku dałbym trzy diody zenerowskie, zwierane przełącznikiem, co powodowałoby obniżenie napięcia polaryzującego bramkę, a zatem i zmniejszanie się napięcia na źródle tranzystora (jak rozumiem Us = Udz - 0,7). Ponieważ opornik w źródle nie ulega zmianie, to zmiana dotyczy prądu, który jest stały i (do pewnych granic) niezależny od obciążenia.
Drugi układ na schemacie mniej mi się podoba, czy ktoś mógłby napisać słówko na jego temat?

Zastanawiam się czy:
a) mogę zasilać to napięciem ok. 60V? Moc strat dla 300mA wyniosłaby ok. 15W. Jest to do zaakceptowania dla mnie (przecież to tylko w trakcie pomiaru lampy), pytanie co na to tranzystor. Myślałem o IRFP250 (akurat takie mam) - w karcie piszą niby o wiele większych parametrach, ale kto im tam wierzy. Oczywiście zamontowany do radiatora z wymuszonym chłodzeniem.
b) czy nie powstaną wzbudzenia, jeżeli przewód do brami będzie miał ok. 20 cm od przełącznika z diodami? Tudzież jak je wyeliminować, przychodzą mi do głowy dwie metody - rezystor (np. 10k) w bramce i kondensatorek do masy
c) jaka będzie jakość tego źródła prądowego?
d) może jest jakieś prostsze i lepsze rozwiązanie, o którym nie wiem?

Pozdrawiam!

PS: Tak, wiem że na schemacie są tranzystory bipolarne. Wolałbym jednak mieć sterowanie napięciowe, jestem z tym bardziej obeznany.

[tszczesn]

Schematy które pokazałeś działają z tranzystorami bipolarnymi,z MOSFETem to się nie uda. Napięcia zasilania mogą być dowolnie duże, w zależności od tego co wytrzyma wybrany typ tranzystora (pamiętać należy o SOA!). Dokładność i stabilność takiego prostego stabilizatora jest taka sobie, ale do zasilania żarnika lamp wystarczy. Jak chcesz koniecznie układ z MOSFETem to zrób klasyczny układ ze wzmacniaczem błędu na wzmacniaczu operacyjnym, wtedy też i jakość stabilizacji prądu będzie lepsza.

[kubafant]

Przepraszam, jeżeli to głupie pytanie - ale chciałbym zrozumieć - dlaczego to się nie uda z tranzystorem polowym? Czy chodzi o dodatkowy spadek napięcia na rezystorze spowodowany prądem bazy, czego nie ma w MOSFETcie?
Widziałem rysunki z MOSFETem i wzmacniaczem błędu na jakimś wzmacniaczu operacyjnym, ale zastanawiam się czy to już nie byłaby przesada - skoro to tylko do kilkuminutowego przygrzania mierzonej lampy Chodzi mi o możliwie najprostszy i sprawiający najmniej problemów układ (one mnie naprawdę nie lubią - te półprzewodniki - albo się palą, albo wzbudzają, nie wiem co jest).
A gdyby zbudować taki jak na tym pierwszym rysunku, z tranzystorem bipolarnym - to jaki tranzystor należałoby zastosować? Tak, żeby mieć spory zapas mocy? Planuję w sekcji zasilacza dać solidny radiator od procesora komputerowego, z wentylatorem - i do niego przykręcać elementy wykonawcze. Od razu pomyślałem o KD502, ale takiej obudowy tam nie zamontuję.

[tszczesn]

Bo złącze BE w przewodzącym tranzystorze bipolarnym (krzemowym) ma zawsze te 0.7V, Ten prawy schemat się generalnie na tym opiera. Prawy niby nie do końca, - im większy Re tym mniej istotny wpływ tranzystora, ale i większe straty mocy na nim. Oczywiście wtedy nie wystarczą dwie 1N914 tylko odpowiednio więcej.

Tranzystor MOSFET ma prąd przewodzenia zależny od napięcia bramka-źródło, do tego może się mocno różnić między poszczególnymi egzemplarzami.

Aby wybrać typ tranzystora - musisz wiedzieć jakim napięciem zasilasz układ, zneleźć typ, którego maksymalne napięcie kolektor-emiter jest nie mniejsze od napięcia zasilania, dopuszczalne moc kolektora większa od Uzasilania*Istabilizacji (O ile większa - zależy od tego jak dobre chłodzenie możesz mu zapewnić) i karta katalogowa dla twojego napięcia zasilania dopuszcza pracę z maksymalnym prądem stabilizacji jaki przyjmiesz w swoje konstrukcji (ograniczenie przebiciem wtórnym, jest zaznaczone na charakterystykach prądowo-napięciowych, jako SOA - obszar bezpiecznej pracy). W praktryce pewnie każdy tranzystor o Uce>150V, P>50W i Ic>5A spełni te wymagania.

[Wiech]

Można wykonać prosty zasilacz na LM723
Poniżej wersja do 70V, ja stosowałem coś podobnego do 60V i działało, tylko z transformatora musi być podawane napięcie ok 55V,
te 50V co jest na rys wystarcza tylko do prawidłowej pracy do ok 60V
Innym rozwiązaniem jest pochodna układu LM317/337 - czyli wysokonapięciowy TL783, oferujący regulację ujemnego napięcia do -125V , choć do polaryzacji siatek nie polecam,
Prąd do 700mA, praktycznie trudno wycisnąć bez palenia 600mW, cena ok 6zł.

[Vic384]

Czesc
Mam pare pytan- watpliwosci:
1. Dokladnosci 10V na pojedynczym przelaczniku nie uzyskasz w pelnym zakresie np: 0 - 300V. Przelacznik o 30-tu pozycjach jest raczej trudny do zdobycia. Jezeli zastosujesz pare przelacznikow, bedziesz mial problem z "plynnoscia" przelaczania. Tu zda egzamin dobrej jakosci potencjometr ze skala. W moim testerze potencjometr umozliwia ustawienie napiecia z dokladnoscia okolo 1.5V w zakresie 50V - 275V. Jezeli Ty bys zastosowal voltomierz o zakresie 300V to jego dzialka jest 3V ( 1 % ), wiec 1.5V z potencjometru jest i tak dokladniejsze. Chyba, ze dasz woltomierze cyfrowe.
2. Ile wartosci pradow potrzebujesz i z jaka dokladnoscia ? Jezeli tylko kilka, to robisz zrodlo pradowe na regulowany prad do 0.5A, zasilane napieciem 60V i obskakujesz prawie wszystkie typy lamp.
Ja mam zastosowany tranzystor IRFP 064, bo jest bardzo "glupoto-odporny", ale moje napiecie zasilania to tylko 43V, ale za to prad 0.6A dla lamp z serii "X". U Ciebie lepszy by byl IRFP250, wiekszy zakres napiec i mniejszy prad, lampy serii "P". Cale zrodlo to dwa tranzystory, trzy diody zenera i pare opornikow. Przy okazji ma sie zasilacz regulowany na napiecie od 3V do 60V z ograniczeniem pradu.
Ja nie uwazam za potrzebne stosowanie rozbudowanych zasilaczy do ukladow lampowych, bo przeciez trudno zdobyc lampy o takich samych, czy nawet podobnych parametrach. Aby dobrac pare jedno-procentowa to trzeba miec ze 100 lamp tego samego typu, chyba ze ma sie fabrycznie wstepnie przeselekcjonowane, a takich "kolekcjonerow" na naszym Forum, to chyba na palcach by policzyl. Tak wiec jesli bedziemy mierzyc i dobierac lampy z dokladnoscia lepsza od 5 %, to uklad testowy o dokladnosci 2 % wystarczy.
Pozdrowienia

[kubafant]

Kolego tszczesn, bardzo dziękuję za wyjaśnienie.

Można wykonać prosty zasilacz na LM723

To prawda, takie zasilacze pracują u mnie w przedwzmacniaczach gramofonowych, układ 723 (koniecznie w obudowie metalowej!) sterujący KD502, przez jeszcze jakiś tranzystor oczywiście. Tu jednak chodzi nie o zasilacz z regulowanym napięciem, ale o źródło prądowe. Choć zapewne i to dałoby się zbudować na tym układziku.

783 też jest wart rozważenia, martwi mnie tylko czy wytrzyma tego rodzaju pracę. Przy pomiarze jakiejś małej lampy z serii P będzie musiał zbić kilkadziesiąt woltów przy prądzie 0,3A. Ciekawe co on na to?

Dokladnosci 10V na pojedynczym przelaczniku nie uzyskasz w pelnym zakresie np: 0 - 300V

A kto pisał o jednym przełączniku?
Będą dwa przełączniki 6 pozycyjne. Pierwszy z pozycjami 50-100-150-200-250-300, a drugi 0-10-20-25-30-40. Co do precyzji, to wystarczy trochę czasu poświęcić na selekcję diod zenerowskich, potrafią mieć kilkuprocentowe rozrzuty parametrów. Liczę na dość dobrą dokładność, w granicy +/-2V. Zresztą, nawet jak będzie +/-5 to nie tragedia, jak słusznie zauważyłeś. Aczkolwiek zawsze lepiej jest mieć przyrząd dokładniejszy niż mniej dokładny, nawet jeżeli na ten moment niekoniecznie jest ta dokładność potrzebna.

Tu zda egzamin dobrej jakosci potencjometr ze skala.

To prawda, będzie taki zastosowany do regulacji ujemnego napięcia siatki. Helipot, dziesięcioobrotowy. 0-20V, 2V/obrót. To powinno zapewnić wystarczającą precyzję.

Ile wartosci pradow potrzebujesz i z jaka dokladnoscia ? Jezeli tylko kilka, to robisz zrodlo pradowe na regulowany prad do 0.5A, zasilane napieciem 60V i obskakujesz prawie wszystkie typy lamp.

Najpewniej będę korzystał tylko ze 100 i 300mA, ale chciałbym mieć możliwie szeroki wachlarz napięć i prądów, ze względu na to że dodanie kilku oporników nic nie kosztuje, a zawsze zwiększa się uniwersalność przyrządu. Plan maksimum to byłaby obsługa wszystkich typów żarzenia szeregowego, a więc: 50, 100, 150, 180, 200, 300, 450, 600mA. Nie sądzę, żebym kiedykolwiek z tego skorzystał
Jest też sprawa przełącznika. Na ten moment muszę zdobyć już tylko taki do żarzenia. Te, które mam mają albo za mało sekcji, albo za mało pozycji - a tu przydałby się taki z co najmniej 8 pozycjami i trzema sekcjami. Najlepiej spełniającym te wymagania z tych co mam jest przełącznik 6P2S, który pozwoliłby na stosowanie czterech napięć i tych 300mA ze źródła. Czyli w tym wypadku zostałbym tylko przy zasilaniu serii P i lamp żarzonych równolegle (większości przynajmniej).

U Ciebie lepszy by byl IRFP250, wiekszy zakres napiec i mniejszy prad, lampy serii "P". Cale zrodlo to dwa tranzystory, trzy diody zenera i pare opornikow.

Tak, właśnie takie mam. Czy mógłbyś narysować schemat tego źródła?

[Vic384]

Czesc
Nie mam programu do rysowania schematow na komputerze, wiec raczej nie narysuje. Instalowac jakis program na jeden rysunek nie ma sensu.
Wyslij mi PW z adresem, a ja wysle Ci schemat.
Pozdrowienia

[kubafant]

Ja tam nigdy nie używam programów, rysuję na kartce i robię zdjęcie albo skanuję. Wysłałem adres na PW.

[Vic384]

Czesc
Jak sie wie jak to zdjecie zrobic i wyslac.
Pare dni temu przyszly mi przetwornice DC/DC CC-CV z Chin. Maja regulowany prad od 50mA do 5A oraz napiecie wyjsciowe od 1V do 32V. Jezeli pracujemy z pradem mniejszym od ustawionego, to dziala jak regulator- stabilizator napiecia. Jezeli probuje sie przekroczyc ten prad, to przetwornica zaczyna dzialac jak zrodlo pradowe.
Jest tez wersja 3A, ktora moze pracowac z napieciem wejsciowym 60V, ale maksymalne napiecie wyjsciowe dalej jest tylko 32V.
Jutro bede wymienial plytke z IRF-em na ten regulator, a przy okazji usune tez radiator. Do tych czas jak ustawilem napiecie 6V3 dla El84, to na tranzystorze musialem tracic prawie 30W, radiator z procesora Pentium, mimo wentylatora, byl baaaaaardzo cieply. Na przetwornicy przy pradzie nawet 1.5A, straty sa ponizej 2W, a tym samym radiator jest zbedny. Jednoczesnie transformator sieciowy jest o te 30W mniej obciazony.
Ja z gory zalozylem, ze nie bede sie bawil lampami, ktore maja zarzenie wieksze jak 36V, a tyle wersja LM2596HV potrafi dac. Co prawda jest to troche ponad oficjalne maksimum, ale proba z pradem 2A i napieciem 38V nie spowodowala uszkodzenia ukladu.
Lamp na napiecie 45 do 55V mam tylko kilka, nie bawie sie w odnawianie starych odbiornikow, wiec jak trzeba bedzie zrobic test, to znajde jakis maly zewnetrzny transformatorek i po sprawie.
To by bylo tyle reklamy chinskich produktow. Acha, do pomiaru pradu i napiecia zarzenia mam maly tablicowy wolto-amperomierz, ktorego gorna czerwona linijka pokazuje napiecie z dokladnoscia 0.1V, a dolna niebieska prad z dokladnoscia 10mA i kosztuje ponizej 10 zl, ( $2.5 )
Pozdrowienia

[Thereminator]

Do tych czas

[Vic384]

Czesc
Moglem napisac "do tego czasu" lub "do teraz", ale pomyslalem, ze jezyk polski "staropolski" jest dalej naszym jezykiem narodowym.
A co najwazniejsze, to nie musimy i nie powinnismy sie jego wstydzic.
Pozdrowienia

[Thereminator]

Niektórzy nie wstydzą się nawet napisać "nie dźwiedź" albo "nie to perz"...

[Vic384]

Czesc
Kolego Thereminator wyzej Cie ocenialem, ale pomylki rzecz ludzka. Przepraszam.
Pozdrowienia

[kubafant]

Panowie! Errare humanum est...

Co do zaproponowanej przetworniczki... jestem staroświecki, nie lubię takich rzeczy Ale dziękuję za podsunięcie pomysłu.
Na ten moment waham się czy nie zostawić tego jak zaplanowałem na początku - tj. przełącznika 6 pozycyjnego (mam go) z czterema napięciami z transformatora, prądem 300mA ze źródła i żarzeniem "zewnętrznym". Większość lamp obsłuży, a do tego procenta, który nie - przestawiam na "zewnętrzne" i podłączam stosowne napięcie.

Bo jak pomyślę, ile trudu by mnie kosztowała wersja "rozpasana"... heh, obawiam się, że miernik długo jeszcze pozostałby w fazie projektowania

Niemniej - będę zobowiązany, jeżeli podsuniecie mi Koledzy jakieś jeszcze pomysły na źródło prądowe.