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

Potrzebne zabezpieczenie nadnapięciowe DC

09 Mar 2019 00:46 2616 90
  • #31
    trymer01
    Moderator Projektowanie
    trymer01 napisał:
    Oj, obawiam się, że układ z #25 się wzbudzi.

    Zawsze można
    _jta_ napisał:
    dodać kondensator - może niejeden

    _jta_ napisał:
    LM4041-ADJ

    "Się nie da" gdyż LM4041 ma maxU=15V.
    Nieco poprawiony schemat:
    Potrzebne zabezpieczenie nadnapięciowe DC
    I jeszcze jeden - prostszy. Ciekaw jestem uwag i opinii.
    Potrzebne zabezpieczenie nadnapięciowe DC
  • AM TechnologiesAM Technologies
  • #32
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #33
    trymer01
    Moderator Projektowanie
    Robić, robić.
    Powinny działać OK wszystkie, zmontuj sobie w pająku którykolwiek z nich. Najprostszy jest ten trzeci, ale wymaga MOSFET-P (droższy).
    Zasada jest taka - projekt i sprawdzenie (test), ale ja obecnie nie mam możliwości aby to przetestować.
    Po sprawdzeniu zmontujesz na płytce uniwersalnej, nie zapomnij o radiatorze dla MOSFET-a, bo wprawdzie na nim wydzieli się tylko do ok. 2W, ale wskazana jest jakaś "blaszka".
    Zamiast IRF4905 można użyć np. IRF5305. Układ działa tak, że gdy Uwe spadnie do poziomu Uwy, wtedy MOSFET całkowicie się otwiera i Uwe przenosi się na wyjście pomniejszone tylko o spadek napięcia na MOSFET: Uds=Rdson x Iobc. IRF4905 ma Rdson= ok. 0,02Ω co da Uds=0,02 x 1A=20mV, zaś IRF5305 ma Rdson= 0,06Ω co da Uds=60mV - różnica niby duża ale czy 20mV czy 60mV to ma niewielkie znaczenie.
    Uwy= ok. 25,5-26V jest określone dzielnikiem napięcia złożonym z oporników 91k+10k. Biorąc pod uwagę tolerancje tych oporników (5%) to Uwy może się różnić o ok. 5%, teoretycznie 23-28V. Jeśli uzyskasz nieprawidłową wartość to trzeba skorygować wartości tych oporników np. przez dolutowanie opornika równolegle (zmniejszenie wartości) albo szeregowo (zwiększenie wartości). Uwy wzrośnie gdy 91k zwiększysz albo zmniejszysz 10k, Uwy zmaleje gdy 91k zmniejszysz albo zwiększysz 10k.
    Na schematach dioda Zenera C15V ma symbol zwykłej diody, bo (dziwne) w bibliotece tego edytora nie znalazłem symbolu diody Zenera (?). To jest dioda Zenera 15V (może być 12-18V) małej mocy.
  • #34
    krisRaba
    Poziom 30  
    trymer01 napisał:
    Uwy= ok. 25,5-26V jest określone dzielnikiem napięcia złożonym z oporników 91k+10k. Biorąc pod uwagę tolerancje tych oporników (5%) to Uwy może się różnić o ok. 5%, teoretycznie 23-28V. Jeśli uzyskasz nieprawidłową wartość to trzeba skorygować wartości tych oporników np. przez dolutowanie opornika równolegle (zmniejszenie wartości) albo szeregowo (zwiększenie wartości). Uwy wzrośnie gdy 91k zwiększysz albo zmniejszysz 10k, Uwy zmaleje gdy 91k zmniejszysz albo zwiększysz 10k.

    Może dla pojedynczej sztuki dać tam potencjometr precyzyjny? Wtedy napięcie wyjściowe można by sobie ustawić na nim dość dokładnie, sprawdzając poprzez podanie wyższego napięcia na wejście i mierząc co mamy na wyjściu. Ewentualnie jakieś kombo, czyli dzielnik, 82k+10k pot+10k, co pozwoli na regulację tylko w niewielkim zakresie, czyli nie zrobimy zwarcia zasilania lub nie wyłączymy ograniczenia całkowicie.
    Na pewno wzrasta wygoda nastawiania. Minus jest taki, że potencjometr może się trochę gorzej zachowywać w całym zakresie temperatur niż zwykłe rezystorki, szczególnie gdyby wziąć takie o niskim współczynniku temperaturowym. Potencjometry mają np. 50 lub 100ppm/*C, a rezystory precyzyjne 10 lub 25ppm/*C. Zwykłe SMD 0805 są od 100ppm/*C
    Z drugiej strony gdyby zastosować do regulacji tylko potencjometr, to pływa z temperaturą cały jego zakres, czyli ratiometryczna wartość wyjściowa powinna być chyba stała.

    No i po wykonaniu też by się przydało to zabezpieczyć. Jakiś lakier do zabezpieczania elektroniki przed wilgocią jednocześnie przyklei potencjometr w danej pozycji (tak jak producenci czasem kapią lakierem), ale będzie się go dało w razie czego przestawić zrywając "film" lakieru na pokrętle.

    Dodano po 8 [minuty]:

    PS. To oczywiście zależy od układu i potrzeb, ale ten na PMOS bardziej mi się podoba, bo pozostaje wspólna masa, co może mieć znaczenie, jeśli urządzenie komunikuje się z innymi urządzeniami, które swoją logikę odnoszą do masy. Tutaj pewnie jest jeden klocek, który do szczęścia nie potrzebuje innych urządzeń, ale warto zwrócić na to uwagę, by przy założeniu "zbijania" napięcia o 2V nie okazało się, że np. 5V wyjściowe z urządzenia wiszącego na plusie wynosiło 7V dla urządzenia odnoszącego się do prawdziwej masy, a stan "0" nie wynosił analogicznie 2V, bo może być interpretowany jako logiczne "1".

    Z drugiej strony ładowarki solarne, z którymi miałem do czynienia, wisiały na plusie i według ich dokumentacji ten plus należało uziemić ;)
  • #35
    trymer01
    Moderator Projektowanie
    krisRaba napisał:
    Może dla pojedynczej sztuki dać tam potencjometr precyzyjny?...

    Można, ale
    krisRaba napisał:
    potencjometr może się trochę gorzej zachowywać w całym zakresie temperatur

    oraz może się starzeć, przerywać.
    To ma być napięcie stałe, nie-regulowane, więc lepiej doregulować doborem oporników stałych.
    krisRaba napisał:
    PMOS bardziej mi się podoba

    Mnie też :)
    krisRaba napisał:
    bo pozostaje wspólna masa, co może mieć znaczenie

    oraz jest prostszy - a "proste jest piękne".
  • #36
    jarek_lnx
    Poziom 43  
    Kiedyś na forum pojawił sie taki schemat:
    Też LDO i jeszcze prostszy.

    Potrzebne zabezpieczenie nadnapięciowe DC

    Łatwy do przerobienia na P-MOSFET, zamiast T1, trzeba tylko dodać rezystor pomiędzy G i S, ponieważ układ jest na dwóch tranzystorach zamiast czterech elementów aktywnych (trzech tranzystorów, z dodatkiem bardzo szybkiego wzmacniacza transkonduktancyjnego w postaci TL431) są mniejsze szanse że przesunięcie fazy w pętli będzie wystarczające do wzbudzenia kiedy wzmocnienie pętli spadnie do 1.
  • AM TechnologiesAM Technologies
  • #38
    jarek_lnx
    Poziom 43  
    _jta_ napisał:
    Jeśli to ma działać przy małym spadku napięcia, to MOSFET odpada - ten układ nie da mu odpowiedniego napięcia na bramkę. Na bipolarnych robiłem, działa.

    No tak, oczyma wyobraźni widziałem układ z modyfikacjami które to umożliwią:
    Potrzebne zabezpieczenie nadnapięciowe DC

    Dzięki temu że za napięcie wyjściowe odpowiada Zener D3 oraz LED D1 (pracujący jako "Zener" na niskie napięcie) łatwiej dobrać coś żeby uzyskać w sumie 26V (-0,7V Ube), teraz pomyślałem żeby usunąć diodę szeregowo z Zenerem i zamienić LED-a na niebieskiego (3V)
  • #39
    trymer01
    Moderator Projektowanie
    jarek_lnx napisał:
    układ jest na dwóch tranzystorach zamiast czterech elementów aktywnych (trzech tranzystorów, z dodatkiem bardzo szybkiego wzmacniacza transkonduktancyjnego w postaci TL431)

    Piszesz o pierwszym układzie (3 tranzystory)? - dlatego zrobiłem go na dwóch (post nr 31). Układ z postu nr 31 jest na 2 tranzystorach +TL431 i diodzie Zenera.
    Twój układ jest OK, ale w sumie masz tam 5 elementów (albo 4 po zmianie). I chyba jeszcze brakuje diody Zenera (zabezpieczającej) między G i S.
    Dlaczego
    jarek_lnx napisał:
    LED D1 (pracujący jako "Zener" na niskie napięcie)

    ? - przecież są dostępne diody Zenera 3V i chyba są stabilniejsze niż LED?
    I myślę, że układ z postu 31 na P-MOSFET będzie dawał lepszą stabilizację niż Twój (TL431 vs LED jako Vref), oraz ma mniejszy pobór prądu (ok. 1,3mA)
    W sumie - "jeden pies".
  • #41
    trymer01
    Moderator Projektowanie
    _jta_ napisał:
    patrzę na układ z #36. Ten z #38 będzie działał z MOSFET-em

    Tak, zorientowałem się, że źle odczytałem twoją wypowiedź i usunąłem ten fragment.
    _jta_ napisał:
    obawiam się, czy MOSFET nie dostanie zbyt wysokiego napięcia na bramkę.

    Właśnie pisałem o diodzie Zenera. Chociaż optymalizując mocno układ to chyba da się tak dobrać elementy, aby Vgs nie wzrosło ponad 20V.
  • #42
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #43
    trymer01
    Moderator Projektowanie
    Ponieważ zrobił się z tego szerszy temat o stabilizatorach - zabezpieczeniach nadnapięciowych (przezroczystych dla napięć mniejszych od nominalnego), to jeszcze n/t układu z postu nr 38: - łatwo go zmodyfikować usuwając D2/D3 i wstawiając dodatkowy tranzystor Q3:
    Potrzebne zabezpieczenie nadnapięciowe DC
    Klasyczny stabilizator ze wzm. różnicowym, Q3 zamiast D2/D3 skutkuje sporą obniżką pobieranego prądu i lepszą stabilizacją.
    Odpada dobieranie diod, można "dostroić" Uwy za pomocą doboru R5/R6 albo R1/R2 (albo i wstawionego tam potencjometru), ale co najważniejsze - układ pobiera prąd tylko ok. 2mA, zbędna jest tu dioda Zenera zabezpieczająca bramkę MOSFET-a.
    Główną zaletą TL431 w stosunku do diody Zenera (czy LED-a) D1 jest dobra stabilizacja napięcia (tu =10V) przy prądzie 1mA (nieosiągalne dla jakiejkolwiek diody Zenera).
    A jeśli komuś zależy na jeszcze mniejszym poborze prądu - zmiana TL431 na LM4041:
    Potrzebne zabezpieczenie nadnapięciowe DC
    Tylko 1,1mA, a nawet to da się zmniejszyć przez zmianę wartości R4 i R7 np. na dwukrotnie większe (0,6mA).
  • #44
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #45
    trymer01
    Moderator Projektowanie
    Grzeje się ? - być może pomyliłeś końcówki TL431.
    Albo inny błąd. Albo układ się wzbudza i generuje - sprawdzić oscyloskopem albo sondą w.cz.
    Układ pracuje tak; - U1 pracuje jako komparator, na końc. Ref podawane jest Uwy przez dzielnik R1/R2 zmniejszające Uwy 10 razy. Jeśli Uwy wzrośnie ponad 25V (czyli Vref ponad 2,5V) to U1 otwiera się i przez R3 płynie większy prąd, spadek napięcia na R3 wzrasta co otwiera Q2 zmniejszając Vgs Q1. Odwrotnie - gdy Uwy zmaleje.
    Ustala się stan równowagi dla Uwy=Vref(1+R1/R2)= ok. 25V, przez U1 płynie prąd taki aby Ur3= ok. 0,6V, czyli Iu1=0,6/R3= ok. 0,7mA i U1 nie ma prawa się grzać, mimo że panuje na nim napięcie równe ok. (Uwe-0,6V)= ok. 23-29V (to napięcie zmienia się ze zmianami Uwe), Ur3= ok. 0,6V (nie zmienia się), Q2 jest lekko otwarty dając VgsQ1= ok. 3-4V (wyjście nieobciążone), przez ok. 5V (wyjście obciążone) aż do ok. 15V (gdy Uwe jest niższe od nastawionego Uwy czyli ok. 25V - wtedy U1 jest zatkany, przez R3 nie płynie prąd, Q2 jest zatkany, a bramka Q widziałaby przez R5 pełne Uwe co mogłoby uszkodzić Q1, więc to napięcie jest ograniczone przez DZ1).
    Dlatego, gdy Uwe jest niższe od nastawionego Uwy=25V, Uwy jest również niższe, co powoduje że VgsQ1 wynosi 15V, Q1 jest całkowicie otwarty i spadek napięcie na nim wynosi Uds=Iobc x Rdson= ok. 0,8A x 0,02 Ohm= ok. 15mV - i o tyle będzie Uwy mniejsze w stosunku do Uwe.
    PCB nie analizowałem, widzę tylko, że będzie kłopot z chłodzeniem Q1, bo chłodzić go trzeba ; - Pstrat= ok. (Uwe-Uwy)Iobc= ok. (29-25)0,8=3,2W. Chyba, że tranzystor nie na PCB ale na zewn. radiatorze, podłączony kabelkami do PCB.
  • #46
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Teoretycznie, powinno ograniczać do 25.0V - ale TL431 ma rozrzut +-2.2% (chyba, że użyjesz dokładniejszej wersji 'A'), a i oporniki mają swój.

    Jakie masz napięcie na R3? Nie powinno przekraczać 1.5V - może zewrzyj R7, żeby je zmniejszyć, i zmniejszyć grzanie się TL431.
  • #47
    trymer01
    Moderator Projektowanie
    _jta_ napisał:
    Jakie masz napięcie na R3? Nie powinno przekraczać 1.5V

    Słusznie, bo napisałem błędnie
    trymer01 napisał:
    Ur3= ok. 0,6V (nie zmienia się)

    Napięcie na R3 to suma UbeQ2= ok. 0,6V oraz Ur7= ok. 0-0,7V, czyli razem ok. 1,3V.
    Bez obciążenia Ur3 powinno wynosić ok. 0,6-1,3V. Prąd U1 =0,7-1,5mA co daje moc strat U1 ok. 20-45mW - nie ma prawa się grzać, co najwyżej będzie "letni".

    Komparator U1 ma duże wzmocnienie, do tego dochodzi wzmocnienie Q2 (zmniejszone nieco przez R7) oraz wzmocnienie Q1. To może się wzbudzać, dlatego pisałem o montażu w pająku (albo płytce prototypowej). W symulacji działa pięknie.
  • #48
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #49
    trymer01
    Moderator Projektowanie
    Hydrantx napisał:
    po zmostkowaniu R7, R3 grzeje się niemiłosiernie.

    Zwarłeś R3 ? - to spaliłeś U1. Dlaczego robisz tak bezsensowne rzeczy?
    Sprawdzałeś wartość R3 ? - może on ma 82 Ohm a nie 820 ?
    Hydrantx napisał:
    zmieniłem R3 na 10k (bez sensu?) i TL się nie grzeje.

    Za duża wartość, tu 820 Ohm to maksimum. Przy 10k prąd TL431 będzie na pewno zbyt mały dla jego poprawnej pracy.
    Nie rób bezsensownych ruchów na oślep bo tylko popalisz elementy.
    Hydrantx napisał:
    Mam oscyloskop ale nie wiem jak zmierzyć czy się wzbudza

    Wejście zmiennoprądowe i szukasz w układzie (na wyjściu, na katodzie TL431) przebiegu zmiennego, zmieniając czułość wejścia.
    Będzie trudno bez znajomości podstaw.

    Sprawdź wszystkie elementy, zwłaszcza R3, zmień TL431 na inny egz. (ten po dymieniu jest podejrzany).
    Jakie napięcie zasilania i z czego to zasilasz?
    Do prób powinieneś zasilić to z napięcia 30V przez opornik ok.1k, który ograniczy prąd - jeśli układ ma błędy i chciałby pobierać za duży prąd. Do normalnej pracy taki opornik nie przeszkadza, bo poprawnie działający układ pobiera ok. 2mA co spowoduje spadek napięcia zasilania z 30V na 28V. Oczywiście nie przeszkadza układowi bez obciążenia wyjścia.
    I ten spadek napięcia na oporniku powinieneś mierzyć w pierwszej kolejności (on informuje Cię o pobieranym prądzie).
    Sprawdzasz napięcia, czy układ działa poprawnie, ewentualnie zmniejszasz opornik na 100 Ohm - ponownie sprawdzasz, następnie możesz obciążyć wyjście opornikiem 1,5k (pobór prądu ok. 17mA) - sprawdzisz czy układ stabilizuje poprawnie.
    Dopiero gdy układ działa ok - usuwasz opornik i badasz zachowanie układu obciążając wyjście aby uzyskać Iwy=0,1A, 0,5A, 1A - mierząc Uwy, a później sprawdzisz pracę przy Uwe< nastawionego Uwy - ustawić Iwy=0,5A i obniżać Uwe.
  • #50
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #51
    trymer01
    Moderator Projektowanie
    Masz gdzieś jakiś koszmarny błąd - przecież jeśli U1 dymi, t.zn. że płynie przez niego duży prąd, na R3 jest duże napięcie (mierzyłeś ?), Q2 jest otwarty i zwiera źródło z bramką Q1 co zatka Q1 - na wyjściu powinno nie być napięcia (ok. zera) - a to jednocześnie powinno zatkać U1 i prąd przez niego płynący powinien zmaleć.
    Wylutuj i zmierz R3 !!!
    Sprawdź PCB czy nie ma zwarć.

    Dodano po 1 [minuty]:

    Hydrantx napisał:
    A jak by na bazę bc557 dać kondensator 100nF?

    Można, można dać miedzy K i Ref U1, ale dlaczego znowu na oślep skoro masz oscyloskop?
  • #52
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #54
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #55
    trymer01
    Moderator Projektowanie
    Hydrantx napisał:
    A Twoja numeracja na schemacie jest właściwa?

    Nie wiem, to edytor schematów, moze mieć babol.
    Kieruj się https://www.google.pl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=...%2Ftl431.pdf&usg=AOvVaw2f52Gngx8Sy32K4OaqIYnP, Twój FAN431 ma tak samo.
    Najprawdopodobniej TL jest wlutowany prawidłowo, ale Vref podawane z R1/R2 jest zbyt wysokie i dlatego daje Vak= ok.2V - to normalna reakcja komparatora. A Vref podawane jest z dzielnika R1/R2 - albo dzielnik ma złe wartości albo Uwy jest zbyt wysokie - to może mieć miejsce gdy Q2 nieprawidłowo steruje Q1 i ten jest całkiem otwarty.
    Sprawdź wszystkie elementy - żaden z nich nie jest niepotrzebny, każdy musi być pewny i sprawdzony.
  • #56
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #57
    trymer01
    Moderator Projektowanie
    Pisałem sprawdź elementy = pomierz.
    Miernikiem pomierz oporniki, diodę Zenera (kierunek - dobrze wlutowana?), BC557, Q1 - przejście D-S.
    Wynika z tego, że Q1 jest otwarty, Uwy jest za wysokie, czyli Vref za wysokie, U1 daje niskie napięcie ok. 2V co powinno otworzyć Q2 a on przytkać Q1 - ale tak się nie dzieje. Najprawdopodobniej błąd jest tu: R4/Q2/R7/R6/DZ1/Q1.
    Dziwne jest to, że U1 dymi, bo nie powinien. Moc na nim to 2V x 40mA=80mW, dymić powinien R3 - wstaw R3 o mocy 1-2W i mierz napięcia:
    - Uwe wzgl. masy
    - katoda U1 wzgl. masy
    - baza Q2 wzgl. +Uwe
    - emiterQ2 wzgl. +Uwe
    - bramka Q1 wzgl. +Uwe
    - Uwy wzgl. masy
    i podaj je tutaj.
  • #58
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #59
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Czy to jest prostszy układ z #31? Q2 stara się, jak może, ale nie da rady wyłączyć Q1 - przeszkadza w tym głównie spadek napięcia na R7 (2.4V). Ciekawe, jak to zależy od obciążenia - ale najlepiej byłoby, gdyby Q2 był w stanie zmniejszyć napięcie bramka-źródło Q1 poniżej progowego (Gate Threshold Voltage) - jeśli Q1 to IRF4905, to ono jest od -2.0 do -4.0V, więc wypada zadbać o to, by napięcie bramki mogło być poniżej 2.0V, zamiast 3.3V - na to spadek napięcia na R7 powinien być co najmniej 2.4x mniejszy.

    Być może nie byłoby żadnego problemu z działaniem tego układu, gdyby był on obciążony, a napięcie wejściowe narastało powoli - ale przy szybkim narastaniu napięcia wejściowego U1 zostaje przesterowany i daje ile może przez R4 na bazę Q2, prąd bazy (obok prądu kolektora) płynie przez R7 dając na nim za duży spadek napięcia.
  • #60
    trymer01
    Moderator Projektowanie
    _jta_ napisał:
    Q2 stara się, jak może, ale nie da rady wyłączyć Q1 - przeszkadza w tym głównie spadek napięcia na R7 (2.4V)

    maxIcQ2=30V/(1,5+1,5+47)=0,6mA
    _jta_ napisał:
    wypada zadbać o to, by napięcie bramki mogło być poniżej 2.0V

    I tak wynika z obliczeń, że min. Vgs=1,8V: Ic(R7+R6)=0,6mA x 3k=1,8V.
    Prąd bazy obecnie wynosi ok. (28-0,7)/22k=1,2mA, więc IeQ2= ok. 1,8mA, co zgadza sie z pomiarem (2,4V/1,5k=1,6mA).
    _jta_ napisał:
    przy szybkim narastaniu napięcia wejściowego U1 zostaje przesterowany i daje ile może przez R4 na bazę Q2, prąd bazy (obok prądu kolektora) płynie przez R7 dając na nim za duży spadek napięcia.

    Być może działa taki "zatrzask".
    Można spróbować zmienić R4 na np. 220k, ewentualnie też zmniejszyć R7 na 1k.

    Dodano po 3 [minuty]:

    Hydrantx napisał:
    prąd pobierany przez układ 41,9mA (sporo!!!!)

    Jeśli IeQ2=2.4V/1,5k=1,6mA, a przez R1/R2 ok.0,3mA, to przez R3 płynęłoby 41,9-1,6-0,3= ok. 40mA. To się nie zgadza, bo jest na nim 30-2=28V, a 28V/820 Ohm= 34mA.
    Gdzie ginie 6mA?