Stabilizator wysokiego napięcia o wydajności 0,5A

[postsender]

Witam Szanownych Kolegów, a przede wszystkim Romka do którego mam pytanie. Interesuje mnie rola opornika 100k/10W 1%, a w szczególności jego parametry. Dlaczego 10W i dlaczego 1% ? Kolegów proszę o pobłażliwość a Romkowi z góry dziękuję za wyjaśnienie istoty sprawy.
Js

[mir.cio]

Romku, dziękuję za szybką i obszerną odpowiedź.
Zółta dioda podczas kręcenia ośką potencjometru regulacji ograniczenia prądowego u mnie się zapala.
Faktycznie oporniki wyrównujące prądy tranzystorów i sprawdzające pobór prądu zastosowałem drutowe. Wymienię je na bezindukcyjne.
Oporniki sprawdzające pobór prądu mam zamontowane na głównej płytce, a tranzystory wraz z opornikami wyrównującymi i parazytowymi na oddzielnej płytce.
Przeniosę oporniki sprawdzające pobór prądu (można zastosować jeden 0,5 om ?) na płytkę z tranzystorami. Jak długie mogą być przewody pomiędzy płytką główną a płytką z tranzystorami ?
Czy 5 cm to za dużo ?
Zmierzyłem spadek napięcia na rezystorze sprawdzającym pobór prądu wynosi 189mV przy prądzie obciążenia 363mA i max napięciu na wyjściu164V (żółta dioda się jeszcze nie świeciła).
W momencie zapalenia się żółtej diody spadek napięcia na oporniku wynosi 194mV, prąd 374mA a napięcie na wyjściu 172V.
Składowej zmiennej jeszcze nie mierzyłem, muszę zorganizować sondę. Czy można w jakiś prosty sposób samemu zrobić odpowiednią sondę do tego pomiaru?
Kondensatory blokujące, wygląda na to, że są za daleko od tranzystorów, muszę kupić foliowe o których pisałeś.
Wynika, że czujnik temperatury działa u mnie poprawnie. Sprawdziłem go przez kręcenie potencjometrem. W momencie jak się zapalała czerwona dioda to napięcia wyjściowe spadało do 0 V
i włączał się wentylator (zamiast buczka zabudowałem przekaźnik, który włączał wentylator chłodzący radiator z tranzystorami).
Dodam jeszcze, że układ zbudowałem na płytkach eksperymentalnych z oczkami lutowniczymi, a ścieżki prowadziłem srebrzanką.

Mnie również interesuje sprawa Opornika 100k 10W 1%. Ja poskładałem go z pięciu 20K 2%.

Zmian dokonam w przyszłym tygodniu i później zdam relację.

Pozdrawiam, Mirek

[Romekd]

Witam.
Myślę, że w wątku wyjaśniałem już znaczenie tego rezystora, ale pozwolę sobie poszerzyć lub przypomnieć tamte informacje. Dla lepszego przedstawienia działania obwodów stabilizacji napięcia mocno uprościłem schemat, celowo nie umieszczając na nim elementów umożliwiających regulację maksymalnego prądu wyjściowego i elementów odpowiedzialnych za zabezpieczenie temperaturowe tranzystorów (nie narysowałem też jednego z trzech tranzystorów regulacyjnych). Co innego przyjąłem jako masę, by odnieść się w ten sposób do wypowiedzi użytkownika mariusz_wawa, który jakiś czas temu napisał:

Przeczytałem cały wątek i nie było słowa o zasilaczu ze stabilizacją napięcia na poziomie masy. Unika sie wtedy problemów ze znalezieniem wysokonapięciowych tranzystorów. Proszę o komentarz bardziej doświadczonych (ode mnie) Forumowiczów.

oraz do tego co sam napisałem w odpowiedzi:

(..)Poza tym określenie co w danym układzie stanowi masę jest dość względne.

Układ po uproszczeniu wygląda tak:

Jak widać zasada działania układu jest dokładnie taka sama jak była wcześniej, choć teraz, po zmianie "podłączenia" masy, układ można traktować jako "wysokonapięciowy zasilacz napięcia ujemnego" ze stabilizacją "na poziomie masy" (tranzystorami regulacyjnymi podłączonymi jednym wyprowadzeniem /źródłem/ do masy) .
Co do rezystora 100k, to jest on jednym z ważniejszych elementów, gdyż łączy wejście przetwornika prąd-napięcie z wyjściem ujemnym stabilizatora. Podczas regulacji napięcia wyjściowego od 0 do -500 V prąd przez niego płynący zmienia się w przedziale 0...-5 mA, czemu towarzyszy strata mocy w rezystorze na poziomie 0...2,5 W. Wzmacniacz operacyjny, znajdujący się po prawej stronie schematu (pełniący funkcję przetwornika prąd-napięcie) przetwarza prąd rezystora na napięcie 0..+5 V (ujemne sprzężenie zwrotne utrzymuje napięcie na wejściu odwracającym wzmacniacza na wartości bliskiej 0 V), Drugi (lewy) wzmacniacz porównuje napięcie na wyjściu przetwornika z napięciem ustawionym potencjometrem i odpowiednio do potrzeb zmniejsza napięcie ba bramkach Mosfetów, kontrolując w ten sposób napięcie wyjściowe stabilizatora. Ponieważ jak wspomniałem na rezystorze 100 k/1% moc tracona może osiągać 2,5 W, napięcie dochodzi do 0,5 kV, a rezystor ten musi doskonale utrzymywać swoje parametry (niezależnie od wysokiego napięcia, wysokiej temperatury i czasu pracy), użyłem w tym miejscu bezindukcyjnego, precyzyjnego rezystora firmy "Caddock" typu MS315 ( http://www.caddock.com/Online_catalog/M ... TypeMS.pdf ). Takiego jak ten w załączniku poniżej ("Mercedes" wśród rezystorów; złocone wyprowadzenia ):

Można w tym miejscu użyć kilku połączonych szeregowo rezystorów metalizowanych o tolerancji 1% i mocy 0,6 W o łącznej rezystancji 100k (takie rozwiązanie też jest na którymś ze schematów).

Pozdrawiam,
Romek

[gustaw353]

Pojawiło się pytanie: „ ...oporniki sprawdzające pobór prądu (można zastosować jeden 0,5 om ?) na płytkę z tranzystorami. Jak długie mogą być przewody pomiędzy płytką główną a płytką z transystorami ?
Czy 5 cm to zadużo ?”
Ja w swoich układach stosuje po kilka oporów równolegle połączonych dla każdego tranzystora. Także z każdego obwodu emitera lub źródła pobieram informację o płynącym tam prądzie i sumuję ją na wejściu komparatora.
Zastosowanie dwóch lub więcej oporników połączonych równolegle daje większą pewność działania układu. W wypadku przerwy w jednym z nich nie ma niebezpieczeństwa uszkodzenia komparatora – po prostu układ zacznie ograniczać prąd „wcześniej”.
Sumowanie informacji z każdego emitera/źródła też ograniczy prąd na wyjściu gdy jeden z tranzystorów zacznie się z jakichś powodów przegrzewać.
Długość przewodów – oczywiście lepiej gdy są w miarę jak najkrótsze. Powinny one, szczególnie te w emiterach/źródłach, być jednakowej długości niezależnie od odległości między poszczególnymi tranzystorami. Powinny one doprowadzać każdy tranzystor z osobna do płyty głównej lub jakiegoś innego punktu wspólnego. Spadki napięcia na nich są zauważalne. Dodatkowo miedź ma spory współczynnik temperaturowy oporności – resztę proszę sobie dopowiedzieć.

Oto moje wykonanie układu wykonawczego zasilacza, jeszcze w trakcie budowy. Nie będzie to zasilacz o jakim mowa jest w tym temacie ale problem poruszany jest ten sam.
Akurat nie wdać bo zasłania go położony na nim tranzystor – dobrze jest dodatkowo zabezpieczyć układ „zdecydowanie działającym” wyłącznikiem bimetalicznym.

Kol. Romku, czy z rozmysłem nie dajesz kondensatorów (np. 1nF) między wejściami wzmacniaczy operacyjnych – czas odpowiedzi impulsowej układu będzie nie do przyjęcia?

[Romekd]

Przeniosę oporniki sprawdzające pobór prądu (można zastosować jeden 0,5 om ?) na płytkę z tranzystorami. Jak długie mogą być przewody pomiędzy płytką główną a płytką z tranzystorami ?
Czy 5 cm to za dużo ?

Zamiast rezystora 1 om możesz dać 0,5 oma
Mam bardzo złe doświadczenia z Mosfetami montowanymi na dłuższych przewodach (montowanymi na radiatorze, poza płytką sterującą). One naprawdę potrafią się wrednie zachowywać... Dlatego od pewnego czasu we wszystkich swoich konstrukcjach tranzystory i ich sterowanie umieszczałem bardzo blisko siebie i może dzięki temu nigdy już nie miałem większych problemów ze stabilnością konstruowanych układów. Jeśli jakieś oscylacje nawet wystąpiły, dało się je łatwo usunąć kompensując układ, czyli stosując dodatkowe kondensatory (lub dwójniki RC, ewentualnie perełki ferrytowe) blokujące i obcinające pasmo przenoszenia.

Zmierzyłem spadek napięcia na rezystorze sprawdzającym pobór prądu wynosi 189mV przy prądzie obciążenia 363mA i max napięciu na wyjściu164V (żółta dioda się jeszcze nie świeciła).
W momencie zapalenia się żółtej diody spadek napięcia na oporniku wynosi 194mV, prąd 374mA a napięcie na wyjściu 172V.

Te spadki są dość niskie. Wzmacniacz operacyjny porównuje je do napięcia ustawionego potencjometrem. Maksymalne napięcie z wyjścia potencjometru regulacji prądu powinno wynosi 0,5V i gdy spadek napięcia na rezystorach pomiarowych nie osiągnie wartości napięcia na potencjometrze zabezpieczenie nie powinno się włączyć (żółta dioda nie powinna się zaświecić). Jeżeli występuje tam składowa zmienna zabezpieczenie przestaje działać prawidłowo.
Normalnie, gdy prąd wyjściowy osiągnie wartość dopuszczalną układ przechodzi ze stabilizacji napięcia do stabilizacji prądu, czemu przy próbie jeszcze większego obciążenia wyjścia układu towarzyszy szybki spadek napięcia, przy ciągle tej samej wartości prądu wyjściowego (charakterystyka prąd-napięcie zaczyna opadać pionowo..).

Składowej zmiennej jeszcze nie mierzyłem, muszę zorganizować sondę. Czy można w jakiś prosty sposób samemu zrobić odpowiednią sondę do tego pomiaru?

Sondę do pomiaru składowych zmiennych w.cz. i wykrywania oscylacji można wykonać dysponując dwoma szybkimi diodami (np. BA159, UF4007, lub podobnymi) oraz dwoma kondensatorami ceramicznymi o pojemności 1...4,7 nF i dopuszczalnym napięciu 1..3 kV (układ podwajacza napięcia).

Pozdrawiam,
Romek

[gustaw353]

„Dlatego od pewnego czasu we wszystkich swoich konstrukcjach tranzystory i ich sterowanie umieszczałem bardzo blisko siebie i może dzięki temu nigdy już nie miałem większych problemów ze stabilnością konstruowanych układów. „
-ale to wymaga sporego doświadczenia w projektowaniu układów (montażowych).

„Sondę do pomiaru składowych zmiennych w.cz. i wykrywania oscylacji można wykonać ...”
- ale nic nie zastąpi tu oscyloskopu!

[Romekd]

gustaw353
Drugi raz pisaliśmy jednocześnie..

Kol. Romku, czy z rozmysłem nie dajesz kondensatorów (np. 1nF) między wejściami wzmacniaczy operacyjnych – czas odpowiedzi impulsowej układu będzie nie do przyjęcia?

Najczęściej nie rysuję na schematach elementów kompensacji częstotliwościowej, bo te dobiera się indywidualnie przy uruchamianiu każdego nowego układu (bardzo często w ogóle nie są one potrzebne). Przeważnie między wejście odwracające i wyjście wzmacniaczy operacyjnych montuje dwójnik RC (szeregowo połączony rezystor z kondensatorem), który dobieram w ten sposób by uzyskać właściwą odpowiedź impulsową układu i jednocześnie niski poziom szumów i zakłóceń na wyjściu (często są to założenia sprzeczne i trzeba znaleźć rozsądny kompromis..). Przedstawione tu układy zachowują się jednak bardzo dobrze przy nagłych zmianach obciążenia, gdyż mają na wyjściach kondensatory o stosunkowo dużej pojemności, które zapobiegają nagłym zmianom napięcia wyjściowego (dodatkowo obniżają impedancję wyjściową dla średnich i wyższych częstotliwości) i dają układowi sterującemu odpowiedni czas na zareagowanie na nowe warunki obciążenia wyjścia. Poziom szumów i tętnień jest na tyle niski, że ledwo daje się go zauważyć podłączając do wyjścia stabilizatorów bardzo czułe słuchawki. Oczywiście włączam je przez kondensator elektrolityczny i dwie równolegle połączone diody Zenera, które to elementy separują składową stałą i zabezpieczają delikatne przetworniki słuchawek. Układ przedstawiony przez Kolegę (z rosyjskiej strony) charakteryzował się nieporównywalnie większym poziomem szumów i tętnień, choć od technicznej strony był bardzo interesujący. Pomysł ze regulowanym źródłem prądowym, które dodawało swój prąd do prądu płynącego przez dzielnik rezystorowy (z wyjścia stabilizatora do masy) połączony z wejściem wzmacniacza błędu, i w ten sposób po każdej zmianie prądu źródła ustalała się nowa równowaga zmieniając napięcie wyjściowe (tak zrealizowano jego regulację) - zaskakujący i inteligentny. Co ciekawe, u autora projektu pojawiły się niemal identyczne problemy co u mnie przy konstruowaniu pierwszych stabilizatorów wysokonapięciowych, przedstawionych na początku tego wątku.

Pozdrawiam,
Romek

[postsender]

Romku, dziękuję za wyjaśnienie znaczenia opornika 100k/10W/1%. Myślę że właśnie od tego elementu powinno się zacząć kompletowanie części do budowy urządzenia. Pozdrawiam. Js

[mir.cio]

Witam,

trochę to trwało, ale po wielu próbach znalazłem błąd.
Polegał on na tym, że zabudowałem na wyjściu bocznik 1R do pomiaru prądu pobieranego z zasilacza.
Po jego wymianie na 0,1R regulacja prądu w zakresie 0-1A odbywa się zgodnie z opisem Romka.
Serdeczne dzięki przede wszystkim Romkowi i wszystkim innym za wyjaśnienia i komentarze.

Pozdrawiam Mirek

[Marcin_F]

Mam pytanko do Kolegów. Gdzie, w miarę tanio można dostać ten rezystor 100k 10W 1%?

[Romekd]

Marcin, najłatwiej to taki rezystor wykonać samemu. Przy napięciu do 500 V moc 10 W nie jest jeszcze potrzebna, więc można rezystor zastępczy wykonać łącząc szeregowo pięć rezystorów 20 kΩ/1 W/1% (osiągnie się łącznie moc 5 W), lub łącząc dziesięć popularnych rezystorów metalizowanych 10 kΩ/0,66 W/1%. Można go też zrobić wykorzystując do tego rezystory SMD. Stosowane przeze mnie wcześniej rezystory Caddock są już raczej niedostępne.

Pozdrawiam,
Romek

[gustaw353]

Przy łączeniu szeregowym rezystorów i poprawnym montażu zwiększamy odporność układu na przebicie od podwyższonego napięcia. W tym zasilaczu jest to ważne.
Moim zdaniem wystarczą 2 lub 3 rezystory o mocy 2W.

[Romekd]

Przy łączeniu szeregowym rezystorów i poprawnym montażu zwiększamy odporność układu na przebicie od podwyższonego napięcia. W tym zasilaczu jest to ważne.

Dokładnie w tym celu radziłem łączyć rezystory szeregowo.

Moim zdaniem wystarczą 2 lub 3 rezystory o mocy 2W.

I tu pojawia się jedno "ale".., gdyż o ile bardzo łatwo można spotkać tanie i precyzyjne (1% i lepsze) rezystory metalizowane o mocach 0,6 i 1 W, to zdobycie precyzyjnych rezystorów o mocy 2 W może stanowić już pewien problem, a stosowanie w tym miejscu układu dwuwatowych rezystorów węglowych jest bardzo niewskazane. Na wartość oporności rezystorów węglowych duży wpływ wywiera zarówno temperatura jak i przyłożone do nich napięcie.. Wykazują też niską stabilność długoterminową.

Pozdrawiam,
Romek

[gustaw353]

Dokładność i stabilność ustawionego napięcia jest dobrą cechą zasilacza. Najpierw trzeba zasilacz uruchomić a w konstrukcji należy przewidzieć możliwość wstawienia elementów różnych, w danym momencie dostępnych.
A tak naprawdę - czy ten zasilacz jest dla NASSA ?

[Romekd]

Witam.
To nie żaden "kosmos" ani "NASSA". Rezystory metalizowane o tolerancji 1% są ogólnie dostępne (można je kupić niemal wszędzie), mają bardzo dobre parametry i są tanie. Te najbardziej popularne, czyli o mocy 0,6 W można nabyć w cenie od grosza do 10 groszy (to już lekkie zdzierstwo!) za sztukę. Dziś po prostu nie opłaca się kupować innych przewlekanych rezystorów małej mocy, chyba, że zabytkowych... Ja swoje "węglaki" małej mocy rozdałem lub wyrzuciłem jakieś 30 lat temu, zastępując rezystorami metalizowanymi o tolerancji od 0,5 do 2% i nie żałuję, bo wiem czego się mogę spodziewać budując jakiś układ. Jak wspomniałem te o mocy 0,6W i 1W są wszędzie, choćby w ciągłej sprzedaży na Allegro:

http://allegro.pl/rezystor-metalizowany ... 56202.html
http://allegro.pl/rezystor-10k-1-1w-25- ... 38865.html

Rezystory węglowe wykazują bardzo duże szumy i są wyjątkowo niestabilne. Ich temperaturowy współczynnik rezystancji może osiągać -1000 ppm/K (dla węglowo-kompozytowych TWR może dochodzić nawet do -2000 ppm/K!), co w skrajnych przypadkach może oznaczać, że ustawimy na wyjściu zasilacza wartość 500 V, a po chwili kiepski rezystor, wskutek nagrzewania się, zmniejszy nam ją do ok. 450 V. Taki zasilacz na pewno nie będzie się nadawał do żadnych pomiarów ani eksperymentów.
Długookresowa stabilność rezystorów węglowych też jest fatalna, a ponadto dokładne dobieranie ich wartości mija się z celem, gdyż po wlutowaniu do układu ich rezystancja już może być inna o kilka procent. O nieliniowości nie będę się nawet rozpisywał, bo szkoda na to wirtualnego "atramentu".. Jest to tanie badziewie do mało odpowiedzialnych zastosowań... Na pewno nie nadają się do obwodów sprzężenia w wysokonapięciowych zasilaczach warsztatowych. Podczas wstępnego uruchamianie zasilacza mogą być przydatne, ale później powinno się je zastąpić metalizowanymi...

Pozdrawiam,
Romek