Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Relpol
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Prosty zasilacz laboratoryjny SN1533

meteor77 31 Maj 2011 08:00 204042 342
  • #241 31 Maj 2011 08:00
    thug
    Poziom 12  

    Dziękuję za szybka odpowiedz,

    Rzecz niestety w tym ze opieram się w tej chwili na symulacji, a nie na pomiarach rzeczywistego układu.. i to właśnie mnie przeraza.. bo gdyby takie oscylacje miały miejsce w rzeczywistym układzie można by mnożyć niewiadome, nie dociągnięcia w projektowaniu layoutu itd..
    Poniżej znajduje się screenshot konfiguracji układu ze LTspice'a
    Prosty zasilacz laboratoryjny SN1533

    Tranzystory IGBT są rzeczywiście taka para ale niestety w dokładnie odwrotnej konfiguracji, to jest "sterujący" tranzystor N-Mosfet i PNP bipolar..

    Pozdrawiam serdecznie

    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
  • Relpol
  • #242 02 Cze 2011 13:15
    thug
    Poziom 12  

    Witam ponownie,

    Pokusiłem się o trochę dokładniejszą symulacje - tzn z wykorzystaniem modelu wzmacniacza operacyjnego wykorzystanego w projekcie. Zauważyłem również w mojej poprzedniej symulacji brak kondensatorów tworzących filtr dolnoprzepustowy na wejściach referencyjnych wzmacniaczy operacyjnych.. niestety to tez nie poprawiło ostatecznego rezultatu, jedynie - co oczywiste - spowolniło odpowiedz na skokową zmianę napięcia zadanego.

    Aby zachęcić zainteresowanych szybkim eksperymentowaniem z tym projektem zamieszam również pliki symulacyjne do LTSpice'a (darmowego symulatora klasy Spice firmy Linear Technolgy )
    W załączniku znajduję się:
    1) plik symulacji z której zrzut prezentuje poniżej.
    2) plik modelu wzmacniacza operacyjnego LM258 (LM358) firmy ON Semi

    Prosty zasilacz laboratoryjny SN1533

    Może ktoś inny znajdzie sposób na ujarzmienie oscylacji w tym układzie stabilizatora.
    Pozdrawiam

  • Relpol
  • #243 03 Cze 2011 14:41
    5451
    Użytkownik usunął konto  
  • #244 04 Cze 2011 00:29
    thug
    Poziom 12  

    Super!

    No to mamy duży postęp! Dziękuje bardzo koledze za zainteresowanie i pomoc w ruszeniu problemu z miejsca. Uruchomiłem symulacje którą kolega poprawił i rzeczywiście różnica jest ogromna. Niestety w tej konfiguracji ze względu na małą wartość rezystancji R8 w obwodzie bramki tranzystora sterującego Q3 ograniczenie prądowe przestało funkcjonować.

    PS. to przysiadanie napięcia wejściowego u kolegi to właśnie była nie udana próba reakcji ograniczenia prądowego

    Znowu zwiększenie tej wartości do 330 ohm przywraca funkcjonowanie ograniczenia prądowego ale niestety pojawiają się oscylacje już nie tak dramatyczne jak poprzednio ale 100mVp-p sinus genertorek sie z tego robi.
    Spróbuje jeszcze analizy AC i może jakieś kompensatory.


    PS2. nie za bardzo rozumiem dlaczego kolega wykorzystał do stymulacji wejścia referencyjnego gen sinusoidalny?

    Zmieniłem również wartości elementów filtru dolnoprzepustowego na wejściu żeby troche przyspieszyć reakcje.. pojawiają się wtedy przesterowania ale to może uda się załatwić jakimiś kompensatorami w torze sprzężenia zwrotnego.

    zmieniłem również obciążenie na źródło prądowe żeby było trochę bardziej elegancko.

    w załączniku znajduję się kolejna wersja tej symulacji po usprawnieniach kolegi Rezasurmar.


    Do poprawienia zostają kasacja pozostałych niewielkich oscylacji, przeregulowania napięcia przy ściągnięciu obciążenia(i zmian napięcia referencyjnego) i może jakaś szybsza reakcja przy przejściu do trybu CC ale to może być trudne do osiągnięcia w tych warunkach.

  • #245 04 Cze 2011 16:01
    5451
    Użytkownik usunął konto  
  • #246 05 Cze 2011 08:43
    thug
    Poziom 12  

    Ja również poszukuje od dłuższego czasu jakiegoś porządnego modułu mocy dla zasilacza laboratoryjnego który mógłbym wysterować z procesora.. a cała reszta to już zabawa z programowaniem i projektowaniem typowej cyfrówki.
    Alternatywnie, może ściąganie napięcia referencyjnego w dół przez tranzystor?
    Takie rozwiązanie zostało zastosowane tutaj..
    http://mitchhodges.webs.com/benchsupply4.html

    PS. jest to genialny artykuł na temat symulowania takich zasilaczy , kompensacji torów regulacji itd.. a dodatkowo alternatywne rozwiązanie z N-Mosfetem.
    dlatego równolegle porównuje modyfikacje Sn1533/34 z tą konstrukcją

    co do cyklu artykułów w EdW - to są one dostępne online? bo niestety nie mam dostępu do polskich czasopism (choć rozważam powoli e-prenumeraty)

  • #247 06 Cze 2011 14:49
    5451
    Użytkownik usunął konto  
  • #248 08 Cze 2011 00:01
    thug
    Poziom 12  

    Witam ponownie,

    Wydaje mi się że zmiana R3 (szczególnie w dol) nie jest najlepszą drogą do osiągnięcia stabilizacji ponieważ to zwiększa po prostu udział P-Mosfeta w przewodzeniu - a to niweluje poważną zaletę tej konstrukcji to jest wykorzystanie tanich i popularnych tranzystorów NPN przy podtrzymaniu pozostałych właściwości.

    Już wstawiłem IRF9540N do symulacji (aczkolwiek nie wydaje mi się żeby to miało istotny wpływ na działanie - bo symulowany tu przypadek niewiele ma wspólnego z LDO) i pobawiłem się trochę w symulacje AC żeby wstawić jakieś tory kompensacji.
    Niestety w takim zestawieniu LTspice nie może sobie poradzić z symulacja czasową.

    Jak kolega wspomniał, również jestem ciekaw co myśli o tym autor projektu.

    Pozdrawiam

    Dodano po 32 [minuty]:

    W załączniku znajdują się pliki symulacji AC i Transient.
    Wykorzystany jest op-amp LM258 oraz IRF9540N.

    Niestety wszelkie próby kompensacji toru sprzężenia zwrotnego zawiodły. Może ktoś będzie miał inne pomysły jak to rozwiązać.
    W symulacji AC można dość łatwo zaobserwować "stabilność" układu, symulacje warto wykonać w przypadku działania ograniczenia prądowego jak i różnych wartościach pojemności wyjściowej.

    Pozdrawiam

  • #249 08 Cze 2011 08:58
    meteor77
    Poziom 16  

    Witam!
    Podziwiam Panowie Wasz zapał w rozwiązywaniu tego "problemu".
    Żeby wasze symulacje wyszły doskonale to wystarczy zmniejszyć wzmocnienie całkowite jakie wnosi układ w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego.
    Jeżeli oprzemy nazewnictwo na pierwszym schemacie SN1533, to łatwo zmniejszyć wzmocnienie poprzez:
    1. Zmianę stosunku rezystorów R8/R9 - teraz jest równy 1, może być równy 3 (R8=1k, R9=330);
    2. Dwójnik RC miedzy wyjściami wzmacniacza operacyjnego a ujemnym wejściem - zarówno dla odpowiedzialnego za stabilizację napięcia i prądu.
    3. R11 który odpowiada za prąd , powyżej którego pomagają przewodzić tranzystory npn może być bez problemowo na poziomie 0,1.
    Dodatkowo proponuję zamienić:
    R10=1M - układ "zwalnia",
    C8 zwiększyć do 100uF,

    Informuję, że C7 jest w celu zbocznikowania indukcyjności rezystora R11, a C6 bocznikuje wpływ pasożytniczej indukcyjności rezystora R5.

    Proponuje również zbudować układ doświadczalny i sprawdzić praktycznie uzyskane w wyniku symulacji wyniki.
    Pozdrawiam!
    Bartłomiej Okoński

  • #250 08 Cze 2011 12:55
    5451
    Użytkownik usunął konto  
  • #251 08 Cze 2011 13:06
    thug
    Poziom 12  

    Witam serdecznie,

    W przeciwieństwie do kolegi ja tu widzę problem. Bo jeśli rzeczywisty układ zasilacza "laboratoryjnego" miałby działać prawidłowo w przeciwieństwie do takiej symulacji z powodu nie uwzględnionych (niewielkich i wypadku tej symulacji często branych pod uwagę) parametrów pasożytniczych to na pewno nie można by mu zaufać, a już na pewno nie nazwałbym go laboratoryjnym.

    Gdybym nie był zainteresowany tą konstrukcją która ma niewątpliwie bardzo wiele zalet, nawet nie zajmowałbym się symulacjami. Nie chce koledze szargać opinii konstruktora chciałbym jednie poprawić jego właściwości tak aby parametry wyjściowe były jak najlepsze.

    Poniżej zamieszczam symulacje wg. podstawowego schematu i którym wspomniał kolega Meteor77, wraz z modyfikacjami które powinny poprawić jego stabilność.
    Przy czym zmiana R11 = 0.1R mija się trochę z jednym z podstawowych założeń tzn wykorzystaniem tranzystorów NPN w udziale przewodzenia prądu ale narazie to pomijam (reszta ta zmiana z 1 R na 0.1R zmienia jedynie amplitudę oscylacji w trybie CC ale o tym za chwile)
    Dwójnik RC (tudzież zwany przy takim połączeniu kompensatorem) musiałby chyba niestety kolega pomóc dobrać bo moje wczorajsze próby nie przynosiły żadnych znaczących skutków.


    Niestety nie te zabiegi nie do końca pomagają - tzn zasilacz jest kilkudziesięciokrotnie wolniejszy - w związku z czym nie ma przeregulowania w trybie CV. Natomiast w trybie CV mamy ciągłe oscylacje na poziomie 150mVpp. w Trybie CC na poziomie 800mApp (przy R11(R3sim)=1R) , lub 24mApp przy R11(R3sim)=0.1R (przy czym tranzystory NPN niemaja tu w ogóle znaczenia bo ich udział w sumie to 10%.

    Nadal poważny udar prądowy przy nagłej (znacznej zmianie obciążenia) ale z tym akurat nie wiem czy da się coś zrobić w takiej konfiguracji.

    Pozdrawiam

  • #252 08 Cze 2011 13:17
    5451
    Użytkownik usunął konto  
  • #253 08 Cze 2011 14:33
    meteor77
    Poziom 16  

    Witam!
    No to ja mam szczęście, bo mój układ pracuje stabilnie bez żadnych niespodzianek.
    Moje drugie szczęście to, że układ mam na biurku i mogę go dowolnie testować, modyfikować, ulepszać aż do bólu.
    Dobór wartości R11 to kwestia kompromisu miedzy wartością prądu płynącego początkowo przez MOSFET-a i wydzielaniem się ciepła w z powodu traconej mocy w tym tranzystorze. Moja pierwsza propozycja R5=0,5 jest nadal aktualna bo 0,51 Ohma to ta sama wartość. Prosze zerknąc na schemat ideowy w moim pierwszym poście.

    Najwolniejszym elementem układu jest sam wzmacniacz operacyjny!
    Stanowczo odradzam R10=10 bo to jest właśnie źródło wzbudzeń!
    Podtrzymuję swoje zdanie w sprawie R10=1M bo to rzeczywiście znacząco zwiększa stabilność układu a praktycznie niezauważalnie zwalnia - bardziej to robi wzmacniacz operacyjny!
    Proponuję zakończyć dyskusje teoretyczną a sprawdzić działanie w praktyce - wykonanie w "pająku" to 30 minut pracy.
    Pozdrawiam!
    Bartłomiej Okoński

    P.S. Absolutnie nie mam nic przeciwko "doszlifowaniu" układu, tak aby również w symulacji działał prawidłowo! Duże brawa dla kolegów,którzy to bezinteresownie robią!

  • #254 08 Cze 2011 16:00
    5451
    Użytkownik usunął konto  
  • #255 08 Cze 2011 20:08
    Dar.El
    Poziom 40  

    Witam
    Meteor77 nie masz szczęścia tylko koledzy błądzą. Robienie symulacji wirtualnych pomaga zrozumieć działanie poszczególnych elementów, ale nie zastąpią realnego wykonania i dobrania elementów. Symulacje nadają się tylko do nauki nie do projektowania, mowa oczywiście o zasilaczach a nie o układach cyfrowych.

  • #256 08 Cze 2011 21:33
    thug
    Poziom 12  

    Oczywiście chętnie poskładam sobie płytkę prototypową w celu przebadania układu. Jestem jak najbardziej praktykiem, a nie teoretykiem jednak nie zgodzę się z kolegami iż symulacje służą tylko do nauki. Zupełnie nie rozumiem skąd taki pogląd. Programy jak LTspice aka SwitchCAD zostały stworzone właśnie na potrzeby projektowania przetwornic impulsowych. Wszystkie układy nowatorskie energoelektroniczne są symulowane np w Matlabie podczas procesu projektowania.
    Może koledzy mają tak ogromne doświadczenie w projektowaniu że powinni zwrócić się do tych wszystkich korporacji (naiwnie symulujących swoje projekty) z ofertami .. firmy te zaoszczędziłby mnóstwo pieniędzy i czasu na symulacje oraz software do tego stworzony a koledzy mogli by przy tym zarobić co niemiara.

    Jak tylko otrzymam zamówione części i znajdę chwile czasu postaram się porównać wyniki symulacji wraz z pomiarami układu rzeczywistego. Podzielę się następnie spostrzeżeniami i zamieszczę zrzuty ekranu z oscyloskopu.

    Swoja drogą szkoda, że autor posiadając doprowadzony do perfekcji układ na biurku nie podzielił się jeszcze żadnymi zrzutami z oscyloskopu do tej pory ukazując szczegółowo największe zalety układu (rzeczywistego w dodatku). Na przykład odpowiedz układu na znaczą skokową zmianę obciążenia. Skokową zmianę napięcia zadanego. Reakcje przy skokowej zmianie obciążenia i przejściu do ograniczenia prądowego. To na pewno rozwiało by wszelkie wątpliwości i udowodniło wyższość doświadczenia nad symulacjami.

    Pozdrawiam

  • #257 09 Cze 2011 08:26
    5451
    Użytkownik usunął konto  
  • #258 09 Cze 2011 09:37
    meteor77
    Poziom 16  

    Witam!
    Panowie po raz kolejny mnie załamują! Proszę przeczytać mój pierwszy post!
    Nigdy nie twierdziłem, że ten zasilacz jest najlepszy!
    Uważam jednak, że:
    1. Jest lepszy lub porównywalny z sławnym z electronic labs;
    2. Jest od niego dużo prostszy;
    3. Ma łatwą możliwość sterowania zintegrowanego z np. procesora;
    4. Jest do wykonania w 30 minut.
    5. Nie znam prostszej i jednocześnie lepszej tego typu konstrukcji;
    6. Wszystkie wady tego zasilacza zostały kolejno wyeleminowane w kolejnych moich wersjach rozwojowych serii SN - przypominam, że to konstrukcja z zeszłego stulecia! Jedna z najprostszych!
    SN1533 to nie jest żadna szczytowa konstrukcja mająca konkurować z najlepszymi rozwiązaniami! To proste i funkcjonalne rozwiązanie dla początkujących lub leniwych. Nie każdy potrzebuje zasilacza o super parametrach, w tym o błyskawicznej odpowiedzi na obciążenie impulsowe! Ten zasilacz nigdy nie był optymalizowany pod tym kątem! Proponuję poszukać innych rozwiązań układowych zasilaczy.

    Pozdrawiam!
    Bartłomiej Okoński

    P.S. Czy możecie mi koledzy przedstawić wyniki symulacji tego "super" zasilacza z electronic-labs powielonego w dziesiątkach tysięcy egzemplarzy przez naszych kolegów z Elektrody? Inna sprawa, że zawsze istnieje możliwość, że ktoś z was wymyśli coś lepszego i prostszego. Nie widzę przeciwskazań! Pierwszy złożę gratulacje! W końcu mineło już wiele lat od powstania SN1533 a koledzy mają coraz genialniejsze narzędzia projektowe do dyspozycji! Proponuję zrobić na nowo projekt Waszego prostego zasilacza regulowanego, tylko znacznie lepiej! Bez powielania moich błędów.

  • #259 09 Cze 2011 14:07
    5451
    Użytkownik usunął konto  
  • #260 09 Cze 2011 15:05
    Mirek Z.
    Moderator

    meteor77 napisał:
    Czy możecie mi koledzy przedstawić wyniki symulacji tego "super" zasilacza z electronic-labs powielonego w dziesiątkach tysięcy egzemplarzy przez naszych kolegów z Elektrody?
    Nieźle Kolega przesadził... Ale jest faktem, że jak już powielać, to dobre wzorce. Dlaczego akurat tamten jest popularny? Chyba głównie dlatego, że opisany już dawno, więc dobrze znany.
    rezasurmar napisał:
    Czasem w symulacji układ działa idealnie, a w rzeczywistości dzieją się dziwne rzeczy, czasem jest odwrotnie.
    To jest cały urok symulatorów, niestety.

  • #261 09 Cze 2011 15:10
    5451
    Użytkownik usunął konto  
  • #262 09 Cze 2011 20:22
    Dar.El
    Poziom 40  

    Symulacje nie pokrywają się z rzeczywistością na podobnych zasadach co prognozowanie pogody. Za mało danych i za mało szczegółowe. Masz model BD249, ale nie bierzesz pod uwagę tego że jest to podróbka z Chin. Wszystkie elementy trochę się różnią, więc efekt końcowy jest nieprzewidywalny.

  • #263 09 Cze 2011 20:35
    5451
    Użytkownik usunął konto  
  • #264 11 Cze 2011 11:36
    Dar.El
    Poziom 40  

    W czym jest problem aby skonstruować zasilacz z regulacją na minusie? Może ktoś z Was robił taki zasilacz i napotkał jakieś problemy?

  • #265 11 Cze 2011 12:14
    5451
    Użytkownik usunął konto  
  • #266 11 Cze 2011 16:28
    meteor77
    Poziom 16  

    Witam!

    Cytat:
    W czym jest problem aby skonstruować zasilacz z regulacją na minusie? Może ktoś z Was robił taki zasilacz i napotkał jakieś problemy?

    Problemy są!
    O ile wzmacniacz operacyjny bezproblemowo pracuje na napięciu wspólnym w okolicach 0V to przy zbliżaniu się do napięcia dodatniego są kłopoty. Zasilacz z regulacją na minusie ma masę na plusie i to jest najpoważniejszy problem.
    Inne problemy łatwo rozwiązać, np. sterowanie procesorem za pomocą galwanicznie izolowanej przetwornicy.
    SN1533 to taki etap wejściowy do budowy nowoczesnych zasilaczy. Nic nie stoi na przeszkodzie aby zastąpić tranzystor polowy P na tranzystor polowy z kanałem N - wystarczy "mieć" dodatkowe napięcie zasilania lub powielacz.
    Pozdrawiam!
    Bartłomiej Okoński

  • #267 11 Cze 2011 20:01
    Dar.El
    Poziom 40  

    Układ sterujący ma swoją masę na minusie, której potencjał względem masy (-) wyjściowego zmienia się. Jedyną wadą to różnica potencjałów między masą wyjściową a masą regulacji zasilacza, jak by ktoś chciał sterować zasilaczem z komputera PC. Ale ja nie podłączyłbym zasilacza do komputera bez izolacji optycznej, więc nie ma żadnego problemu, tylko same zalety. Można zastosować w regulacji mosfeta N o mocy 400W a dren będzie na masie wyjściowej, więc nie trzeba izolować radiatora.

  • #268 20 Cze 2011 23:47
    szymon122
    Poziom 37  

    Czy powstała płytka pcb zasilacza SN1533 wersji 2?
    Mi coś nie idzie wymyślenie jej.

  • #269 03 Sie 2011 11:52
    5451
    Użytkownik usunął konto  
  • #270 15 Wrz 2011 19:18
    thug
    Poziom 12  

    Witam ponownie po dłuższej przerwie,

    Pozwolę sobie odkopać trochę temat. Znalazłem w końcu chwile czasu i wykonałem prototyp stabilizatora SN1534 na PCB starając się przy tym zachować możliwie jak najbardziej kompaktowa formę (krótkie ścieżki itd szczególnie prądowe, rezystor pomiarowy to 30x1R 1% R1206)
    A o to moje wrażenia.

    1.Radość działa! i to całkiem przyzwoicie
    Warunki: pierwsze podłączenie - układ zasilony z zasilacza laboratoryjnego (w symulacjach układ się wzbudzał wiec nie chciałem ryzykować przebojów z transformatorem itd) - obciążenie aktywne (trochę na wzór mojego ulubionego fach blogera Dave'a - Link).
    Obciążenia rzędu kilku set miliamperów (Mosfet był dość prowizorycznie przymocowany do dość małego rezystora).

    2. Zdziwienie - Mosfet grzeje się jak przystało na stabilizator liniowy, a NPNy(dwa) zimne jak kamień.
    Inspekcja: praktycznie zerowy udział NPNów
    (układ zasilony z zasilacza laboratoryjnego, badania oscyloskopem , układ obciążony statycznie jak wyżej)

    Modyfikacja: Zwiększenie R11 do 3.3Ohm
    3. Rozczarowanie - NPNy się "udzielają" ale...
    Efekt Modyfikacji: ciekawy i właściwie w pełni pokrywający się z symulacjami - to taka szczególna uwaga dla tych którzy uważają, że symulacje w elektronice to rzecz zbędna - może to tylko moje akademickie podejście ale to chyba zboczenie zawodowe.

    R11=1Ohm
    przy małym obciążeniu np. 500mA układ działa wyśmienicie 0-30V stabilizacja , ograniczenie prądowe itd. ale przy zerowym udziale tranzystorów bipolarnych (jak w pierwszej symulacji)
    obciążenie 1A - brak stabilizacji w całym zakresie udział NPNów ok 40%
    obciążenie 1.5A - brak stabilizacji w całym zakresie , udział NPNów ok 50%

    R11=3.3Ohm
    obciążenie 500mA - stabilizacja 0-15V, powyżej tej wartości zasilacz się wzbudza, udzał NPNów ok 60%
    obciążenie 1A - stabilizacja 0-22V, powyżej tej wartości zasilacz się wzbudza, udzał NPNow ok 75%
    obciążenie 1.5A - stabilizacja 0-20V, powyżej tej wartości zasilacz się wzbudza, udzał NPNów ok 83%

    Jak znajdzie się jeszcze chwilka czasu to postaram się wprowadzić modyfikacje które przynosiły jakieś pozytywne skutki w symulacjach.

    PS. Stabilizator przy obciążeniu statycznym bez tranzystorów NPN działa wyśmienicie - niestety nie wiem tylko jakie są jego parametry dynamiczne w praktyce.

    Pozdrawiam

    EDIT:

    Moje nie dopatrzenie.. rodział mocy do wytracenia jest poprostu mocno nieliniowy (w zakresie obciążenia do 0.5A) przynajmniej po moich modyfikacjach w wartościach rezystów w układzie sterowania. wiec przy obciażeniach do 0.5A NPNy w ogole nie nie obiorą udziału. Powyżej tej wartośći udział mosfeta wzrasta liniowo ale zaledwie 10% całkowitego prądu obciążenia, NPNy reszte - wiec trzeba to sobie rozważyć przy projektowaniu części "termicznej".