
A ja już od dawna z dużą rezerwą podchodzę do niektórych informacji, które są zamieszczane na Forum.Romekd pisze: pt, 15 kwietnia 2022, 13:20
Już w młodości z dużą rezerwą podchodziłem do niektórych informacji, które były zamieszczane w dostępnej wówczas literaturze technicznej.
Podobnie i mnie intuicja niejednokrotnie podpowiadała, że coś co widać na wykresach lub w tabelkach kłóci się z elementarną logiką.Bywało, że w nowych wydaniach książek technicznych powielane były nieaktualne informacje, bezmyślnie zaczerpnięte z wcześniej dostępnej literatury, w stosunku do których intuicja podpowiadała mi, że coś się w ich przypadku nie zgadza...
Często by wykryć takie błędy wystarczał prosty pomiar parametrów układu, dającego się zmontować w kilka lub kilkanaście minut...
Gorzej gdy podczas tego rodzaju eksperymentów (wszystko jedno czy przy użyciu lutownicy oraz aparatury pomiarowej czy też przy pomocy komputera) popełni się elementarny błąd i na jego podstawie buduje się dalszy wywód.
W tamtym czasie często znajdowałem w książkach opisy działania różnych powielaczy napięcia, w tym tego, który był stosowany w naszym krajowym wzmacniaczu Fonica W600. W opisach dominowały teorie o bardzo wysokiej rezystancji wewnętrznej takich powielaczy.
OIDP nie użyłem pojęcia bardzo wysokiej rezystancji wewnętrznej lecz jedynie znacznej rezystancji wewnętrznej. A to chyba robi niemałą różnicę?
Z tego co mi wiadomo - pojemność nie jest jedynym parametrem cechującym kondensatory, zwłaszcza elektrolityczne. Są conajmniej dwa inne, w rozważanym przypadku bardzo istotne. Ale może nie wszystko naraz?Prawdopodobnie brało się to z tego, że w czasie ich opracowania kondensatory elektrolityczne były bardzo duże, drogie i o małej pojemności (często w w starych zasilaczach anodowych występowały filtry CLC z kondensatorami o pojemności zaledwie 4 μF)...
I dodałbym - stosowano je w czasach gdy istniały już diody krzemowe o dostatecznej w zastosowaniu do zasilaczy anodowych wydajności napięciowej, zaś ich wydajność prądowa nawet wielokrotnie te potrzeby przewyższała. Niestety były one wówczas bardzo kosztowne, do tego stopnia że w popularnym sprzęcie lampowym nadal stosowano lampy prostownicze mimo ich oczywistych wad od skomplikowanej budowy transformatora sieciowego poczynając, względnie mostki selenowe.Tego typu powielacze napięcia (z kondensatorami o dużo większej pojemności) stosowało wiele firm (w tym europejskich, amerykańskich, japońskich...) właśnie we wzmacniaczach lampowych, z lampami wyjściowymi pracującymi w klasie A, AB lub B.
No faktycznie "wielki" to zysk na prostocie oraz obniżeniu ryzyka przebicia, gdy ma się do czynienia z napięciami wyprostowanymi wynoszącymi kilkaset woltów, a nie przynajmniej kilka kilowoltów. Gdyby to było takie istotne - stosowanoby powszechnie podwajacze Delona w odbiornikach radiowych, zamiast mostków selenowych. Zwłaszcza że fabryczny mostek w rodzaju naszego SPS6B (stosowany powszechnie w takich odbiornikach jak Tatry, Kankan, Klawesyn etc) można by bez trudu w takim zasilaczu wykorzystać. Wystarczyłoby zewrzeć zaciski przemiennoprądowe i doprowadzić do nich jedną końcówkę uzwojenia wtórnego transformatora, zaś końcówki stałoprądowe dołączyć do masy i plusa napięcia anodowego. A jednak tak nie robiono. Dlaczego, czyżby tylko ze względu na niewygodę użycia dwóch elektrolitów odizolowanych od siebie? Jedynym znanym mi wyjątkiem był telewizor Record z enedrupka gdzie zastosowano transformator sieciowy, lampy z serii "E" oraz podwajacz Delona. Dlaczego - trudno dociec. Może to licencja z ZSSR gdzie lampy "P" były raczej rzadkością, podwajacz zaś w miejsce mostka nie powinien dziwić w kraju w którym zamiast samochodów osobowych produkowano serenki marki Wartburg oraz serenki marki Trabant.Analizując układ powielacza Delona z transformatorem sieciowym widzimy, że transformator sieciowy może być w nich prostszy, zawierając mniejszą liczbę zwojów drutu o dwukrotnie większym polu przekroju. Przy niższym napięciu wyjściowym ryzyko uszkodzenia się takiego transformatora, wskutek przebicia izolacji obniża się. Można w nim też stosować drut o cieńszej emalii lub dawać mniej przekładek, w przypadku ich stosowania.

Co do powyższego - pełna zgoda.Dwukrotnie niższa liczba zwojów drutu o dwukrotnie większym przekroju oznacza czterokrotnie niższą wartość oporności takiego uzwojenia, przy czym rezystancja drutu uzwojenia pierwotnego i rezystancja samej sieci elektrycznej 230 V, "widziana" z wyjść uzwojenia wtórnego, również jest czterokrotnie niższa.
A co się stanie jeśli pojemności kondensatorów w podwajaczu Delona będą tylko zbliżone ale nie identyczne?Przy zbliżonych pojemnościach kondensatorów powielacz Delona zapewnia symetryczne obciążenie transformatora, co prawda ok. dwukrotnie większym prądem, ale na czterokrotnie mniejszych opornościach, co sprawia, że straty mocy na uzwojeniu są zbliżone do tych, które występują w klasycznym układzie prostownika z zastosowanym mostkiem Graetza i uzwojeniem o dwukrotnie większej liczbie zwojów.
Niestety nie jest to pełnowartościowe napięcie. Jest ono skażone tętnieniami o częstotliwości podstawowej 50Hz (jak w typowym prostowniku półokresowym, a jeśli jego obciążenie stanowi znaczącą część ogólnego obciążenia zasilacza - dają znać o sobie wady właściwe prostownikom półokresowym zasilanym z transformatorów, od nasycenia rdzenia poczynając. Napięcie pomocnicze wolne od w/w wad można uzyskać stosując transformator o "normalnej" (tj. nie zmniejszonej dwukrotnie) liczbie zwojów z odczepem pośrodku, oraz mostek Graetza. Tak jak to się zwykło było czynić we wzmacniaczach tranzystorowych sprzężonych bezpośrednio z głośnikiem. Z tym tylko że do masy byłby podpięty ujemny biegun mostka, główne napięcie dodatnie czerpałoby się z dodatniego bieguna mostka, pomocnicze zaś napięcie dodatnie - z odczepu na uzwojeniu. Minusy kondensatorów dla obu napięć najpraktyczniej byłby połączyć z masą. Jak widać - komplikacji nie ma, poza koniecznością użycia 4 diod zamiast 2.Stosując powielacz Delona dodatkowo uzyskujemy wyjście o napięciu równym ok. połowie napięcia głównego, które często w układach lampowych jest bardzo przydatne.
Już kiedyś pisałem: symulować też trza umićSymulacje komputerowe pokazują, że moje uwagi co do większego sensu stosowania powielaczy Delona w przypadku zasilaczy o napięciu wyjściowym rzędu kilkuset woltów (zasilaczy anodowych) są słuszne.


Dostosuję się do powyższego.Przebieg w kolorze zielonym pokazuje napięcie na wyjściu filtru w powielaczu Delona, a w czerwonym napięcie wyjściowe tradycyjnego układu.
natomiast porównanie prądów póki co sobie daruję, aby niepotrzebnie nie zaciemniać. Zamiast schematów pozwolę sobie przedstawić plik tekstowy, aby nie pozostawiać żadnych niedopowiedzeń:Przebieg w kolorze ciemnoniebieskim przedstawia wartość prądu w wejściowego w układzie Delona, jasnoniebieskim w układzie tradycyjnym.
ZASILACZ MIERNICZY
.LIB C:\\PROGRAM FILES\LTC\LTSPICEXVII\LIB\CMP\standard.dio
.TRAN .1u 1 800m .2u
.FOUR 50 10 10 V(10) V(20) *****
***** *****
***** ZASILACZ Z PODWAJACZEM *****
***** *****
***** ŹRÓDŁO NAPIĘCIA PRZEMIENNEGO *****
VA1 11 16 SIN( 0 200 50)
RW1 16 12 27.5
***** PROSTOWNIK ANODOWY *****
D10 11 10 MUR460
D11 11 10 MUR460
D12 0 11 MUR460
D13 0 11 MUR460
C10 10 14 470u
C11 12 15 470u
R10 14 12 2m
R11 15 0 2m
***** OBCIAZENIE *****
RL1 10 0 500
***** *****
***** ZASILACZ Z MOSTKIEM GRAETZA *****
***** *****
***** ŹRÓDŁO NAPIĘCIA PRZEMIENNEGO *****
VA2 21 26 SIN( 0 400 50)
RW2 26 22 110
***** PROSTOWNIK ANODOWY *****
D20 21 20 MUR460
D21 22 20 MUR460
D22 0 21 MUR460
D23 0 22 MUR460
C20 20 23 110u
R20 23 0 4m
***** OBCIAZENIE *****
RL2 20 0 500
.PROBE V(10) V(20)
.END
Jak widać - posłużyłem się tymi samymi diodami co i przedstawione na schematach MUR460 (zawartymi w etatowej bibliotece LTSpice standard.dio )
Odwzorowałem też pojemności kondensatorów oraz zastępczą rezystancje źródeł napięcia przemiennego w obu przypadkach. Jedynie nie doczytałem się jaka ma być SEM owych źródeł (eto i jest niedopowiedzenie o którym pisałem wyżej!). Nie pozostało mi zatem nic innego jak przesymulować układy bierąc na początek SEM z kapelusza, a następnie korygując ją tak aby uzyskać zbieżne wyniki. Wyszło że wartość szczytowa powinna wynosić 200V dla podwajacza, i 400V dla mostka Graetza. Na dowód przedstawię wynik dla 500 omów obciążenia; dla 2k oraz 1k zgodność była również bardzo dobra, jednak dla 500 omów wyraźniej widać pewne ciekawe rzeczy.

.TRAN .1u 1 940m .2u
i wyszło co następuje: Porównując to z obrazkiem opisanym jako Porównanie_3.png:
https://www.forum-trioda.pl/download/fi ... &mode=view
można uznać że zgodność jest należyta. Oba napięcia oscylują wokół 250V ale... tętnienia zasilacza z mostkiem Graetza są niemal dwukrotnie silniejsze niż zasilacza z podwajaczem Delona!





C20 20 23 235u
i powtarzamy symulację: Tą razą mucha nie siędzie. Tętnienia wygladają na bardzo zbliżone, napięcie wyjściowe zaś podwajacza jest tylko minimalnie (o ułamek wolta) niższe od napięcia zasilacza z mostkiem Graetza.
I wot właśnie "wyniki" dla tego ostatniego obciążenia wyglądają szczególnie "interesująco"Symulacje wykonałem dla kilku różnych obciążeń. Były nimi rezystory o wartościach: 2 kΩ, 1 kΩ, 500 Ω i 200 Ω.

https://www.forum-trioda.pl/download/fi ... &mode=view
można już zupełnie zgłąbieć.


C20 20 23 110u
za to linijki opisujące obciążenia obu zasilaczy przybierają postać:
RL1 10 0 200
/.../
RL2 20 0 200
i odpalamy kolejną symulację: I magia prysła bezpowrotnie. Teraz tętnienia prostownika z mostkiem Graetza (i przeszło dwukrotnie mniejszą pojemnością kondensatora filtrującego od tej którą należało przyjąć do obliczeń) są znów dwukrotnie większe. Cóż, jeśli kondycja psychofizyczna przeprowadzającego symulacje delikatnie mówiąc pozostawia wiele do życzenia tak że nawet kolorów wykresu nie pilnuje, to i takie babole się zdarzają.

Dla formalności zatem porównajmy jeszcze co się stanie po sprowadzeniu pojemności kondensatora na wyjściu mostka Graetza do wartości takiej jaka powinna być, tj. 235u: i tym razem nic już zaskakiwać nie powinno. Zarówno napięcia wyjściowe, jak i tętnienia są w obu przypadkach bardzo zbliżone, choć prostownik z mostkiem Graetza jest od podwajacza korzystniejszy w symbolicznym co prawda stopniu.
Tak szto, informacje zawarte w nowych wydaniach książek technicznych okazały się nieaktualne, zaś autor niniejszego posta bezmyślnie zacytował je na Forum?Wyniki symulacji pokazują, że wraz ze wzrostem prądu obciążającego wyjście, napięcia wyjściowe na obu typach układu spadają w podobny sposób, co świadczy, że rezystancje wyjściowe powielacza Delona i tradycyjnego układu z mostkiem Graetza są do siebie zbliżone.

R10 14 12 2
R11 15 0 2
/.../
R20 14 12 4 Teraz już wyraźnie zaznacza się większy spadek napięcia obciążonego podwajacza, podczas gdy napięcie mostka Graetza prawie się nie zmieniło (w obu przypadkach wzrosły natomiast tętnienia). Intuicja (o ile się ją posiada) podpowiada dlaczego tak się dzieje: prąd przemienny zanim dotrze do diod prostowniczych musi w przypadku podwajacza przejść przez elektrolity z właściwą im rezystancją szeregową, natomiast w mostku Graetza na jego drodze stoi jedynie rezystancja wewnętrzna transformatora. Zapewne stąd właśnie, a nie z małych pojemności jakie niegdyś były do dyspozycji wzięła się starinnaja teza o mniej pod tym względem korzystnych właściwościach podwajacza.
Jeżeli komuś wydaje się że tego mało - pora przypomnieć że kondensatory, a już zwłaszcza elektrolityczne cechują się jeszcze i takim parametrem jak rozrzut pojemności. 20% to nic nadzwyczajnego, częstokroć spotyka się nawet -20%/+50%. Pozostańmy jednak przy +/- 20 %. Kondensatory w podwajaczu mogą mieć przy takich założeniach pojemność:
C10 10 14 376u
C11 12 15 564u
Aby niepotrzebnie nie zaciemniać - powracamy do poprzednich, nieznaczących wartości ESR. Rezystancja obciążenia - 200 omów, pojemność na wyjściu mostka Graetza - 235u.
I efekt będzie tym razem taki: A czegoś takiego jeszcze dotąd nie było. W napięciu tętnień na wyjściu podwajacza pojawiła się składowa 50Hz która dotąd się nie ujawniała bowiem idealnie się kompensowała dzięki idealnej równości pojemności obu kondensatorów, które to założenie właśnie przestało być spełnione. Oczywiście nie ma jej na wyjściu mostka Graetza, aby bowiem tam wystapiła - diody musiałyby wykazywać znaczący rozrzut napięcia przewodzenia bądź rezystancji szeregowej. To mogło się zdarzyć lampom prostowniczym względnie stosom selenowym (zwłaszcza zużytym) ale nie diodom krzemowym tego samego typu. Można przedstawić liczbowo to co widać na wykresie: Jak zatem widać - chociaż zawartość nieparzystych harmonicznych w tętnieniach napięcia wyjściowego różni się dla obu prostowników nieznacznie, to w przypadku podwajacza dochodzą harmoniczne parzyste, współmierne z sąsiadującymi z nimi harmonicznymi nieparzystymi. Można by analizować tętnienia w inny jeszcze sposób, np. porównując ich wartość skuteczną, ale tego chyba już wystarczy. Zatem może jednak japońscy inżynierowie niezbyt dokładnie wiedzieli co robili, stosując rozwiązanie z powielaczem Delona w swoich lampowych wzmacniaczach PP, pracujących w klasie A, AB i B, a jeśli nawet dokładnie wiedzieli (co uważam za wysoce prawdopodobne, bo kwestionować ich wiedzy nie zamierzam) to uznali że wykazane wyżej wady podwajacza zostaną zrekompensowane zaoszczędzeniem całych dwóch sztuk drogocennych diod? Tyle że... w jakich czasach to było?
A nad tym spuszczę już zasłonę litościwego milczenia. Wyniki pomiarów przy maksymalnym obciążeniu (427,33V dla mostka Graetza, 431,33V dla podwajacza) z którego miałoby wynikać że podwajacz przy dużym obciążeniu jest wręcz korzystniejszy od mostka Graetza jeśli idzie o impedancję wyjściową pozwolę sobie potraktować jako równie "wiarygodny" co "Porównanie_4". Jak się nie potrafi nawet z należytą uwagą symulacji przeprowadzić, to co dopiero mówić o pomiarach w realu?W kolejnym, poście przedstawię wyniki pomiarów wykonanego układu, w którym użyłem transformatora z dwoma uzwojeniami wtórnymi, połączonymi raz równolegle (dla podwajacza Delona), a raz szeregowo (dla tradycyjnego układu z mostkiem Graetza).
