Stabilizator wysokiego napięcia o wydajności 0,5A

[Jurek O]

1 mA prądu dla stabilizatora LM4040-10.0 (3 połączone szeregowo sztuki dla uzyskania napięcia 30 V) stanowi nawet wartość za dużą, gdyż układ pracuje poprawnie już z prądem mniejszym od 100 μA

Sam LM4040DIZ-10 pracuje poprawnie nawet sporo poniżej 100 μA. Natomiast stabilizator z elementami jak na poniższym schemacie poniżej 500 μA na źródle pod obciążeniem zaczynał zachowywać się niestabilnie. Przy około 700 μA żadne problemy już nie występowały. Więc dmuchając na zimne ustawiłem prąd źródła na około 1 mA.

Jurek

[Romekd]

Czołem.

Jurek, na schemacie masz literówkę. Popraw sobie wartość dopuszczalnej mocy rezystora R2 i R11 (390 kΩ) z 0,6 W na 2 W.

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Wielokrotnie otrzymywałem pytania (oczywiście nie w wątku, a w prywatnych wiadomościach, dzisiaj również), po co w układzie stabilizatora napięcia anodowego stosować rezystory o większej mocy, skoro tracona w nich w postaci ciepła moc wg obliczeń wychodzi bardzo niska. Na schemacie Jurka znajdują się dwa oporniki o rezystancji 390 kΩ każdy i dopuszczalnej mocy 0,6 W. Na pierwszym z nich występuje napięcie 430 V, co wywołuje na nim straty mocy równe 474 mW, a na drugim napięcie może osiągać 360 V, przy którym straty w rezystorze mogą dochodzić do 332 mW. Rezystory przy takich stratach mocy są co prawda gorące, ale nie parzą, więc mogłoby się wydawać, że wszystko jest w porządku. Niestety, problem leży w dopuszczalnym napięciu dla tego typu rezystorów metalizowanych o mocach 0,6 W, które w przypadku jednych producentów (np. ROYAL OHM) wynosi 250 V, a w przypadku innych (np. Vishay, Yego) 350 V. W przypadku obu tych rezystorów w układzie przedstawionym przez Jurka wartość ta jest przekraczana, a to prawie na pewno spowoduje, że wartość rezystancji obu elementów po pewnym okresie eksploatacji zacznie rosnąć, aż do wystąpienia kompletnej przerwy (rolą tych rezystorów jest rozładowywanie kondensatorów elektrolitycznych, a więc zapewnienie bezpieczeństwa użytkownikowi, podczas jakichś prac z układem /na szczęście w układzie są jeszcze: źródło prądowe i rezystory dzielnika napięcia z potencjometrem, umożliwiającym regulację napięcia wyjściowego, więc i one przyczynią się do rozładowania napięć na kondensatorach i zagrożenie będzie mniejsze lub zerowe/). Problem opisywałem już na Triodzie wielokrotnie, ale ciężko jest znaleźć wypowiedź przy takiej ilości postów na Forum. Z tego samego powodu w polaryzacji tranzystora źródła prądowego na moich schematach znajdują się dwa, trzy lub nawet cztery szeregowo połączone rezystory o podobnej lub identycznej wartości - napięcia rozkładają się nich proporcjonalnie do ich rezystancji i nie przekraczają dopuszczalnej dla rezystorów wartości. Poniżej link do dyskusji, w której ponad 10 lat temu omawiałem już te zagadnienia.

https://www.forum-trioda.pl/viewtopic.p ... 66#p210666

I tak np. rezystor o oporności 4,7 MΩ i teoretycznej mocy dopuszczalnej 0,6 W, może mieć tak naprawę jedynie 0,013 W (przy napięciu 250 V, którego nie wolno przekraczać) lub 0,026 W (przy napięciu 350 V, jeśli takie dopuszczalne przewidział producent danego rezystora). Na rezystorze 390 kΩ/0,6 W można tracić w postaci ciepła 0,16 W, a na rezystorze typu "Metal Glaze" o wartości 390 kΩ/0,25 W, teoretycznie słabszym, można tracić pełne 0,25 W.

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Czy jakby wziąść ten układ i zamiast jednego MOSFETa dać dwa równolegle, zastąpić IGBT jakimiś 2N60 lub podobnymi tranzystorami, dodać na wyjściu bezpiecznik szybki 630mA to spełnił by moje wymagania? Tj. Obciążalność 500mA i odporność na zwarcia i przeciążenia?

Pozdrawiam,
A.

Olek, wykonaj na początek jak najprostszą wersję tego stabilizatora. Następnie pobaw się nim, pomierz, potestuj. A zdobyte w ten sposób doświadczenia będą bezcenne. Bezpiecznik ma być "troszkę mniejszy" a niżeli maksymalny prąd wyjściowy stabilizatora.

Dobra, coś pomyślę. Zrobię płytkę i zaczniemy eksperymenty jak będzie czas.
Najpierw muszę odpalić tą przetwornicę, bo na razie mam jakieś zwarcie w obwodzie sterownika a nie wiem gdzie i nie działa
Co do bezpiecznika to chyba należałoby użyć 400mA? (niestety nie ma wartości 450mA a taki byłby najlepszy).

Proponuję zajrzeć do not katalogowych bezpieczników (są dostępne). Zakładanie, że szybki bezpiecznik topikowy o podanej na nim wartości 400 mA ulegnie nagłemu uszkodzeniu po przekroczeniu prądu 400 mA jest błędne. Proszę zrobić eksperyment i wziąć np. szybki szklany bezpiecznik 1 A oraz sprawdzić co się z nim stanie jak zacznie przez niego przepływać prąd równy: 1 A, 1,5 A, 1,8 A i 2 A. Przy 1,5 A może drucik wygnie się i dotknie obudowy (szklanej rurki), wskutek wydłużenia, spowodowanego wzrostem temperatury i zjawiska rozszerzalności cieplnej metalu (przy częstych takich wydłużeniach i powrotach do nominalnej długości, z czasem nastąpi przerwanie drucika, wskutek "zmęczenia materiału"), przy 1,8 A może zrobi się czerwony (osiągnie temperaturę żarzenia), ale czy się już przepali? Wątpię. Dopiero po około dwukrotnym przekroczeniu wartości płynącego przez bezpiecznik prądu, może nastąpi jego uszkodzenie, choć też może niekoniecznie od razu...
Już bardziej precyzyjne są bezpieczniki zwłoczne specjalne, w których jeden z odcinków drucika zwinięty jest w "sprężynkę" i dolutowany kuleczką spoiwa do drugiego odcinka (temperaturę drucika, podniesioną występującymi w nim stratami mocy wskutek płynącego prądu łatwo policzyć, a po przekroczeniu temperatury topnienia spoiwa, to zmieni stan skupienia na półpłynne i napięcie "sprężynki" odciągnie jeden z odcinków przewodnika w bezpieczniku, wywołując przerwę w obwodzie). Ten typ bezpiecznika potrafi przepalić się już przy prądzie podanym na jego obudowie, choć rozłączenie obwodu w takich warunkach może potrwać od kilku do kilkudziesięciu sekund (zależnie od typu i producenta bezpiecznika). Im większa będzie wartość prądu, tym szybciej dojdzie do przepalenia się bezpiecznika. Dlatego konstruując jakiś układ elektroniczny zawsze warto zapoznać się dokładnie z cechami użytych w nim elementów, gdyż nie robiąc tego można się później mocno rozczarować... Są oczywiście produkowane szybkie bezpieczniki precyzyjne, zdecydowanie droższe od tych "zwykłych", ale bardziej dokładne i pewne w działaniu...
Dlaczego Jurek w konstruowanych przez siebie układach użył bezpiecznika o wartości 0,25 A? Ciekaw jestem ile czasu zajęło mu znalezienie właściwego typu i wartości oraz odpowiednie "zestrojenie" obwodu elektronicznego ogranicznika prądu...

Pozdrawiam
Romek

[Jurek O]

Nie powiem

[Olkus]

Co od mocy rezystorów to bardzo cenna uwaga, mało kto pamięta że rezystory mają z góry określone napięcie pracy tak jak kondensatory.

Z tymi bezpiecznikami to nie jest taka prosta sprawa jak się wydaje.
Na razie zrobię płytkę i zmontuję ten układ o którym pisałem wcześniej, tyle że z niewielką modyfikacją.

Pozdrawiam,
A.

[Olkus]

Zrobiłem taką płytkę do układu poniżej, mam nadzieję, że wszystko jest zaprojektowane poprawnie, jeśli udostępnię termotransfer.

Pozdrawiam,
A.

[Olkus]

W poprzedniej wersji płytki wkradł się drobny błąd, mam nadzieję że tym razem jest już dobrze...

Pozdrawiam,
A.

[AZ12]

Witam

Przy szeregowym połączeniu kondensatorów elektrolitycznych dodatkowe rezystory R3 i R4 nie są tak naprawdę potrzebne gdyż funkcję rozładowującą pełnią R1 i R2. W celu zachowania wymaganego czasu rozładowania po zaniku napięcia muszą mieć wtedy mniejszą rezystancję. Zmniejszy to długość płytki o kilka milimetrów.

[Romekd]

Czołem.
Dodatkową rolą rezystorów R1 i R2 jest wyrównywanie napięć na szeregowo połączonych kondensatorach, gdyby jeden z nich miał większą upływność niż drugi. Spojrzałem na ostatni rysunek płytki i widzę że nadal zawiera sporo błędów (zwróć uwagę gdzie ma być podłączony dren mosfeta T2). Poza tym przy zasilaniu układu napięciem do 500 V stosowanie czterech szeregowo połączonych rezystorów polaryzujących bramkę w źródle prądowym i czterech w dzielniku z potencjometrem regulującym napięcie wyjściowe nie jest konieczne. Wystarczą dwa lub trzy, w zależności od ich producenta i dopuszczalnego napięcia pracy. Z tego co pamiętam wybrany przez Ciebie układ miał tendencję do wzbudzania się i trzeba było dobrać pojemność kondensatora i wartość rezystora przy TL431 (kompensacja) lub włączyć je tak jak pokazał na swoim schemacie Kol. Einherjer.

Pozdrawiam
Romek

[Olkus]

Czołem.
Dodatkową rolą rezystorów R1 i R2 jest wyrównywanie napięć na szeregowo połączonych kondensatorach, gdyby jeden z nich miał większą upływność niż drugi. Spojrzałem na ostatni rysunek płytki i widzę że nadal zawiera sporo błędów (zwróć uwagę gdzie ma być podłączony dren mosfeta T2). Poza tym przy zasilaniu układu napięciem do 500 V stosowanie czterech szeregowo połączonych rezystorów polaryzujących bramkę w źródle prądowym i czterech w dzielniku z potencjometrem regulującym napięcie wyjściowe nie jest konieczne. Wystarczą dwa lub trzy, w zależności od ich producenta i dopuszczalnego napięcia pracy. Z tego co pamiętam wybrany przez Ciebie układ miał tendencję do wzbudzania się i trzeba było dobrać pojemność kondensatora i wartość rezystora przy TL431 (kompensacja) lub włączyć je tak jak pokazał na swoim schemacie Kol. Einherjer.

Pozdrawiam
Romek

Rezystory w takim razie zostają.
W takim razie w moim przypadku wystarczą dwa rezystory 1M, wg. producenta wytrzymują 350V (Yageo).
Skoro się wzbudzał to problem, w jaki sposób dobrać ten rezystor i kondensator? Chyba że lepszy będzie ten drugi sposób włączenia TL431.
Płytkę rysowałem z pomocą autoroutera, no a mimo wszystko wkradły się błędy, myślałem że korzystając z tej funkcji uniknę błędów

Pozdrawiam,
A.

[Romekd]

Przy szeregowym połączeniu kondensatorów elektrolitycznych dodatkowe rezystory R3 i R4 nie są tak naprawdę potrzebne gdyż funkcję rozładowującą pełnią R1 i R2. W celu zachowania wymaganego czasu rozładowania po zaniku napięcia muszą mieć wtedy mniejszą rezystancję. Zmniejszy to długość płytki o kilka milimetrów.

Rezystory R3 i R4 w zamierzeniu miały zapewne polaryzować diodę Zenera DZ1, tylko coś się źle płytka zaprojektowała... Takich "kwiatków" jest zresztą na niej dużo więcej

Rezystory w takim razie zostają.
W takim razie w moim przypadku wystarczą dwa rezystory 1M, wg. producenta wytrzymują 350V (Yageo).
Skoro się wzbudzał to problem, w jaki sposób dobrać ten rezystor i kondensator? Chyba że lepszy będzie ten drugi sposób włączenia TL431.

Tego typu "problemy" najłatwiej rozwiązuje się metodą "prób i błędów", doświadczalnie. W tym celu trzeba mieć jednak choćby najprostszy oscyloskop, by naocznie obserwować reakcję układu na wprowadzane w nim zmiany wartości dobieranych elementów.

Płytkę rysowałem z pomocą autoroutera, no a mimo wszystko wkradły się błędy, myślałem że korzystając z tej funkcji uniknę błędów

To nieprawdopodobne. Takie błędy da się dostrzec oglądając schemat ścieżek na płytce z załącznika i porównując go ze schematem ideowym, myślę że przez okres dużo krótszy od jednej minuty. Drugie tyle może zając poprawienie błędów w programie do projektowania PCB. Proszę się nie obrazić, ale przy takich "postępach" w projektowaniu układu szansy na jego skończenie i poprawne uruchomienie w ogóle nie widzę. Przecież ten układ zawiera zaledwie kilka elementów połączonych "na krzyż" i w latach mojego dzieciństwa uruchamiało się podobne na kawałku dziurkowanej tekturki (dziurki robiło się cyrklem...), wkładając wyprowadzenia elementów w otworki i łącząc ich końce z drugiej strony cienkim miedzianym drucikiem, nazywanym przez nas wtedy "strzałowym" (chyba kolegi ojciec załatwiał go dla nas w kopalni albo może w kamieniołomie... - niestety pamięć o tamtych naszych zabawach "w elektronikę" mocno się już w mojej głowie zatarła...
Jeżeli ta płytka była tworzona ze schematu przy pomocy autoroutera, to dlaczego górny tranzystor 2N60 (T2 w źródle prądowym) ma bramkę wyprowadzoną na górnym wyprowadzeniu, a ten 2N60 (w kaskodzie z TL431) ma bramkę na środkowym?

Pozdrawiam
Romek

[TooL46_2]

Koledze Olkus sugeruje nauczyc sie Eagle albo innego programu (ja ostatnio przesiadlem sie na KiCAD choc to wiekszy wysilek IMO). Zaczynamy od schematu ale z tego co pamietam to chyba kolega Olkus ominal ten etap i zaczal rysowac plytke...

https://www.pcbonline.com/blog/autodesk ... ation.html
https://www.autodesk.com/products/eagle ... placement/

A tu o tym jak dodac nowy element:

https://www.autodesk.com/products/eagle ... esk-eagle/
https://learn.adafruit.com/ktowns-ultim ... he-package

[Olkus]

Rezystory R3 i R4 w zamierzeniu miały zapewne polaryzować diodę Zenera DZ1, tylko coś się źle płytka zaprojektowała... Takich "kwiatków" jest zresztą na niej dużo więcej

Fakt, zrobiłem błąd przy rysowaniu schematu, dlatego wyszedł taki błąd.

Tego typu "problemy" najłatwiej rozwiązuje się metodą "prób i błędów", doświadczalnie. W tym celu trzeba mieć jednak choćby najprostszy oscyloskop, by naocznie obserwować reakcję układu na wprowadzane w nim zmiany wartości dobieranych elementów.

Oscyloskop mam analogowy 2x 20MHz Isotech ISR622.

Na kawałku tekturki i ja swoje pierwsze układy robiłem, wychodziło lub nie Ale tam były sporo niższe napięcia.

Płytkę poprawiłem, schemat także. W razie czego złożę to na płytce uniwersalnej.

TooL46_2 - próbowałem i zabawę z KiCadem ale coś mi nie podchodzi, eagle już się bardziej wyuczyłem.
Schemat narysowałem Jest w załączniku wyżej.

Pozdrawiam,
Aleksander.

[Romekd]

(...) Oscyloskop mam analogowy 2x 20MHz Isotech ISR622.

Na kawałku tekturki i ja swoje pierwsze układy robiłem, wychodziło lub nie Ale tam były sporo niższe napięcia.

Płytkę poprawiłem, schemat także. W razie czego złożę to na płytce uniwersalnej.(...)

Nadal jest błąd, zarówno na schemacie (zniknął gdzieś TL431), jak i na rysunku płytki drukowanej (proszę mi wskazać ścieżkę łączącą dren tranzystora z napięciem wejściowym, którą zaznaczyłem poniżej na czerwono).

Pozdrawiam
Romek