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

Jak zrobić zasilacz laboratoryjny sterowany mikroprocesorowo

meteor77 04 Cze 2006 20:55 5048 16
  • #1 04 Cze 2006 20:55
    meteor77
    Poziom 16  

    Witam!
    Czy ma ktoś może schemat zasilacza laboratoryjnego z regulowanym napięciem i prądem, o jak najwyzszym dopuszczalnym prądzie wyjściowym (tak z 2, 5, 10, 20, 30A), napięcie wyjściowe od 0 do 30V.
    Problemem jest taka aplikacja, która ma sterowanie względem masy napieciem stałym od 0 do 5V do regulacji napiecia, od 0 do 5V do regulacji prądu, od 0 do 5V wyjście na którym pojawia się napięcie proporcjonalne do pradu wyjściowego, 0 do 5V napięcie proporcjonalne do napięcia wyjciowego. Wszystkie napięcia (wejsciowe - regulacyjne i wyjściowe - pomiarowe) mają być wzgledem tej samej masy i dodatnie.
    Jest to potrzebne do sterownika zasilacza na procesorze ATMega16 i wyświetlaczu graficznym.
    Dodatkowo zasilacz powinien mieć właściwość uzyskiwania maksymalnego napięcia wyjściowego (np. 30V) przy maksymalnym prądzie obciążenia (np. 10A) i spadku napięcia na zaciskach wyjściowych poniżej 10mV, do tego w takich warunkach minimalna różnica napięć między wejściem a wyjściem stabilizatora ma być niższa niz 1V od napięcia najniższego (poziom tętnień) na głównym elektrolicie tego zasilacza. W tym przypadku chodzi o sprawność i jak najmniej nadmiarowy transformator.
    Czy ktoś może mi chocby podpowiedzić jak taki zasilacz zrobić?
    Sterownik mam gotowy.
    Oczywiście w miarę możliwości zasilacz ma być odporny na temperaturę, zwarcię itd, Im prostsza konstrukcja tym milej widziana. Najlepiej kilka-kilkanaście elementów dyskretnych plus jeden popularny tranzystor mocy.
    Może KD502?

    Pozdrawiam!

    0 16
  • #2 04 Cze 2006 21:07
    Jerzy Węglorz
    Poziom 38  

    Jeżeli chcesz mieć prąd 30A przy napięciu na wyjściu 0,1V, to na elementach regulacyjnych wytracasz conajmniej 30V*30A=900W. Z prostownika dostarczane pewnie jest trochę więcej, np. 40V, a to znaczy, że do wytracenia masz 1200W.
    Ulubiony KD502 z chłodzeniem wodnym jest w stanie oddać ok. 100W, (chłodzenie powietrzne z nadmuchem to tylko ok. 25W) czyli albo musisz zmienić założenia w zakresie parametrów, albo w zakresie listy elementów.
    Dobrze, że masz już gotowy sterownik.
    Ja też mam już gotowy bardzo prosty sterownik do rakiety transgalaktycznej z napędem fotonowym do lotu z Tytana na Proxima Centauri, brak mi tylko rakiety ...

    0
  • #3 04 Cze 2006 21:40
    116236
    Użytkownik usunął konto  
  • #4 04 Cze 2006 22:07
    meteor77
    Poziom 16  

    Witam!
    Pewne proste sprawy są proste i nie wymagają omówienia. W każdym porządnym zasilaczu laboratoryjnym są zwykle układy przełączania odczepów transformatora. Układy są budowane w oparciu o przekaźniki (częściej) lub o elementy elektroniczne typu tranzystory, diody, triaki, tyrystory itp. Regulacje bywają kilku poziomowe lub w najprostszym rozwiązaniu dwu napięciowe. Sterowanie tymi układami przełączającymi odbywa się automatycznie w zależności od bieżącego napięcia wyjściowego (nie mylić z napięciem ustawionym na sterowniku lub potencjometrze).
    Nie chodzi mi o cały zasilacz ale tylko fragment - sam prosty stabilizator napięcia i prądu.
    Tranzystor KD502 łatwo powielić na radiatorze do np. 10 sztuk. To proste i tanie. Ale zupełnie nie daje to pojęcia o schemacie użytego stabilizatora.
    Moc jest pojęciem ścisłym i jednocześnie względnym. Kłopot to odprowadzać ją (moc) bo gdy jest jej za dużo bo pojawiają się problemy z temperaturą. Jeśli będzie jakieś rozwiązanie na 2A to łatwo będzie można je adaptować do poziomu 30A. Gorzej, jeśli nie mam żadnego rozwiązania, nawet na najmniejszy prąd.
    Sterownik mam całkiem niezły. Jest porządnie kalibrowany i w miarę precyzyjny. W oprogramowaniu jest zaszyta możliwość przystosowania do pracy z zasilaczem o praktycznie dowolnych parametrach - mnożnik Ax przy ustawianiu napięcia (gdzie A-liczba naturalna, 1, 2, 3,..., x to krok potencjometru cyfrowego Dallasa DS1267 którym steruje procesor - 512 kroków regulacji), mnożnik By (gdzie B liczba naturalna 1, 2 ,3, ...., y to krok potencjometru cyfrowego DS1267, 512 kroków regulacji). Pomiar napięcia i prądu za pomocą przetwornika A/D 10bit zawartego w procesorze. Funkcje przeliczania automatycznego jednostek, uśrednianie wyników (odszumienie, nie tańczą ostatnie cyfry).

    Pozdrawiam!

    0
  • #5 05 Cze 2006 14:06
    Jerzy Węglorz
    Poziom 38  

    I dalej tylko JEDEN popularny tranzystor mocy? Teraz modyfikujesz listę części: 10 sztuk ...
    Zobacz tu: http://www.nikomp.com.pl/zestawyK/K-162.htm
    wreszcie jest już coś, co prawda 5A a nie 30 i 19V a nie 30, ale możesz to łatwo zmodyfikować do swoich potrzeb (to proste i tanie!). Oczywiście, wykorzystasz część wykonawczą, bo sterownik już masz ...

    0
  • #6 05 Cze 2006 15:54
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Radzę zwrócić uwagę na zjawisko drugiego przebicia w tranzystorze mocy. Bardzo szybko pali tranzystory...
    W katalogu traznzystorów umieszcza się wykres SOAR, który pokazuje, w jakim obszarze można ich używać.

    0
  • #7 05 Cze 2006 23:53
    meteor77
    Poziom 16  

    Witam!
    Problem obszaru bezpiecznej pracy tranzystorów to sprawa przyszłości.
    Ponieważ można zrobić na jednym tranzystorze mocy typu MOSFET zasilacz Low Drop na stałe, konkretne napięcie, z regulacją napięcia i prądu, z zabezpieczeniami przeciwzwarciowymi (nie mylić z ograniczeniem prądu do wartości maksymalnej), z zabezpieczeniem termicznym, z użyciem kilkunastu elementów dyskretnych, na prąd powyżej 35A to myślę, że zrobienie zasilacza regulowanego, ze wspólną masą do regulacji i odczytu nie powinno być problemem. Na Forum Elektrody, jak fama niesie można spotkać się z najciekawszymi rozwiązaniami układowymi bo polscy elektronicy należą do światowej czołówki. Problem jest chyba prosty do rozwiązania bo w każdym zasilaczu laboratoryjnym to jest zwykle zrealizowane. Nie mogę nigdzie trafić na prosty, przejrzysty, łatwy do wykonania, na zwykłych elementach, najlepiej rzeczywiście na jednym tranzystorze np. MOSFET z możliwością wysterowania grupy zwykłych bipolarnych tranzystorów, np. KD502, 2N3055, BD249C, itd. w celu zwiększenia prądu wyjściowego lub ułatwienia rozpraszania ciepła z wydzielanej w skrajnych warunkach pracy nadmiernej mocy.
    Zaproponowane rozwiązanie dwa posty wyżej nie jest regulowane od zera, nie ma regulacji prądu, nie ma charakteru zasilacza Low Drop, nie może być w żaden sposób adaptowane, bo ilość potrzebnych elementów przekroczy granice zdrowego rozsądku. Ale dziękuję za dobre chęci koledze, który go zamieścił!
    Pozdrawiam!

    0
  • #8 06 Cze 2006 12:01
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Są takie układy scalone, jak np. LM723, przeznaczone do konstruowania zasilaczy. Wystarczy dodać parę
    oporników i tranzystorów. Z tym, że do 30V 30A to musi być spora grupa tranzystorów, bo moc strat może
    przekroczyć 900W, a największe moce tranzystorów, przy idealnym chłodzeniu, jakie sobie przypominam,
    to 225W; a że idealnego chłodzenia nie zapewnisz, to licz 8 takich tranzystorów i ogromny radiator.

    Na bipolarnych tranzystorach mocy ciężko to zrobić z powodu drugiego przebicia, o którym pisałem.

    Można zrobić układ impulsowy - wtedy nie trzeba radiatora wielkości małej szafki - ale ja nigdy
    takiego zasilacza nie zrobiłem, więc niewiele będę mógł doradzić.

    0
  • #9 06 Cze 2006 23:28
    meteor77
    Poziom 16  

    Witam!
    I tu jest właśnie problem! Układ scalony LM723 jest znany od połowy lat 60 (chyba do 67r.). To dobre, stabilne rozwiązanie, ale nie spełnia podstawowego założenia: regulacji napięcia i prądu napięciem sterującym od 0 do 5V, to samo z odczytem napięcia względem tej samej masy.
    Żadna prosta adaptacja nie wchodzi w grę. Myślę raczej o rozwiązaniu na kilku wzmacniaczach operacyjnych - może jeden LM324 ze swoimi czterema w. operacyjnymi?
    W kwestii traconej mocy: 30V/30A nie oznacza jeszcze, że mam zamiar tracić 900W w tranzystorach mocy. Tak duże prądy to po pierwsze skrajny przypadek, po drugie w rzeczywistości może było by tej mocy dużo więcej bo jeszcze zapas napięcia na wejściu przed stabilizatorem dołoży swoje co-nieco. Wystarczy jednak przekaźnikami przełączać odczepy transformatora aby mieć możliwość odprowadzenia mocy rzędu 200-300W.
    Każdy, kto miał możliwość zapoznania się z dużymi zasilaczami produkcji fabrycznej, zwykle wie o funkcji redukcji mocy traconej poprzez możliwość (do wyboru) charakterystyki prądowo-napięciowej. Po zwarciu następuje 10 do 50x redukcja prądu. To także możliwość redukcji mocy traconej.
    W porządnym rozwiązaniu typu Low Drop moc tracona powinna zostać zredukowana do poziomu 200W. (prąd rzędu 30A).
    Myślę, że w 21 wieku nie musimy cofać się do rozwiązań sprzed prawie 40 lat (LM723).
    Temat zasilaczy to bardzo znany i popularny temat. Każdy zrobił w swojej karierze na pewno kilka jeśli nie kilkanaście różnych zasilaczy.
    Może więc mimo bogactwa rozwiązań nikt nie chce się nimi podzielić?
    Może pora przestać liczyć na "gotowca" i opracować coś samemu.
    Czyżby nikt wcześniej nie zetkną się z tym problemem(sterowanie i odczyt napięcia i prądu względem tej samej masy poziomami od 0 do 5V bez względu na zakresy napięciowo-prądowe zasilacza?

    0
  • #10 07 Cze 2006 10:52
    _jta_
    Specjalista elektronik

    U nas mamy zasilacz dużej mocy, w którym nie przełącza się odczepów na transformatorze, tylko po uzwojeniu
    wtórnym jeździ suwak (nie pamiętam, ale może nawet się nie ślizga, tylko toczy), a tranzystory tylko korygują.
    Ma to tylko pewne wady: człowiek, który to zrobił, dziś jest nieuchwytny, jak nawaliło to ciężko było naprawić.

    0
  • #11 13 Cze 2006 21:42
    meteor77
    Poziom 16  

    Witam!
    Najwyraźniej trafiłem na temat "TABU" - bo wszyscy wiedzą o co chodzi i nikt nic nie chce na ten temat powiedzieć! Niezwykła sprawa w 21 wieku!
    Może są w takim razie inni zainteresowani tym tematem to spróbuję go samodzielnie rozwiązać i podzielić sie opracowaniem.
    Pozdrawiam!

    0
  • #12 13 Cze 2006 22:44
    116236
    Użytkownik usunął konto  
  • #13 13 Cze 2006 23:12
    meteor77
    Poziom 16  

    Witam!
    I to jest jeszcze większe "TABU"! Cena LM324 to 50gr. Kilkanaście elementów towarzyszących typu rezystor, kondensator, termistor, tranzystor m.cz. małej mocy (BC557. BC547 itp) to dalsze kilkadziesiąt groszy. Tranzystory KD502 lub BD249C lub 2N2055 itp są po 1zł. Przekaźniki do przełączania odczepów transformatora, główny elektrolit, radiator z wentylatorem od procesora plus obudowa to koszt 20-30zł, do tego jeszcze transformator, sterownik mikroprocesorowy, robocizna, laminaty itp. to koszt 50 do 150zł.
    W zamian możemy mieć zasilacz o parametrach i funkcjonalności dużo większej niż najdroższe laboratoryjne. Pieniądze duże nie są potrzebne ale dobry i prosty, przyjazny projekt jak najbardziej tak!
    Nie mogę pojąć dlaczego mamy godzić się na bylejakość, podłe parametry i prymitywizm jeśli zaawansowane chociaż proste rozwiązania rodem z 21 wieku są w zasięgu ręki?!
    To tak samo jak z fotografią: koszt wykonania odbitki z jednorazówki i najbardziej zaawansowanej lustrzanki jest ten sam! Nie mylić z efektem!

    Koszt wykonania zasilacza laboratoryjnego na poziomie profesjonalnym i prymitywa udającego zasilacz regulowany laboratoryjny jest ten sam! Różnica jest w technologii którą dysponujemy - w tym przypadku barierą jest posiadana dokumentacją na podstawie której tworzymy sprzęt, przyrządy pomiarowe do kalibracji, oprogramowanie sterownika itp.
    Polacy słyną w USA i nie tylko z najlepszych rozwiązań układowych. Elektroda jest największym polskim forum elektronicznym. Najlepsze rozwiązania układów są więc w zasięgu ręki bo jestem u źródeł. Lepiej trafić nie można! Na pewno każdy kto ma na koncie kilka tysięcy punktów oświeci takiego jak ja początkującego i podzieli się swoimi rozwiązaniami dla dobra mojego i wszystkich zainteresowanych.
    Pozdrawiam!

    0
  • #14 14 Cze 2006 11:38
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Ja bym miał taki pomysł jeśli chodzi o przełączanie odczepów transformatora:
    zrób dwa mostki prostownicze, i ich wyjścia połącz równolegle; normalnie wejście jednego
    mostka ma być połączone z odczepami transformatora, a drugie nie; kiedy przełączasz na
    wyższe napięcie, najpierw podłączasz nowe odczepy do drugiego mostka, i po ułamku
    sekundy odłączasz od pierwszego - w ten sposób unikasz przepięć przy rozłączaniu;
    gorzej przy przełączaniu na niższe: musisz zastosować jakiś układ gasikowy.

    Układy zasilaczy na duże prądy i napięcia były na Elektrodzie, tylko uwaga, bo zdarzają się
    błędy w ich konstrukcji - radzę przeczytać wszystkie dyskusje o niej.

    W szczególności: do dużych prądów musi być kilka tranzystorów połączonych równolegle
    - trzeba zwrócić uwagę na równy podział prądu, inaczej tranzystory będą się przepalać;
    poza tym, wybierając tranzystory koniecznie przeanalizuj wykres SOAR tranzystorów,
    i sprawdź, dla wszystkich sytuacji, jakie mogą być w zasilaczu, czy nie wyjdziesz poza
    bezpieczny obszar pracy - np. przy niepełnym zwarciu, obciążeniu pojemnością, itp.

    0
  • #15 16 Cze 2006 02:36
    meteor77
    Poziom 16  

    Witam!
    Nie ma prostszego i lepszego przełączania odczepów transformatora niż przy pomocy tranzystorów i diod. To rozwiązania znane od ponad 35 lat. W najprostszym wypadku wykorzystujemy transformator z symetrycznym uzwojeniem. odczep w środku może posłużyć jako źródło dwukrotnie niższego napięcia niż na wyjściu mostka prostowniczego podłączonego do obu końców uzwojeń. Tranzystor plus dioda Schotk'yego rozwiązuje sprawę. Nie trzeba żadnych gasików!
    Nie zmienia to w niczym braku rozwiązania zasadniczego problemu: regulacji i odczytu napięcia i prądu względem tego samego potencjału.
    Pozdrawiam!

    0
  • #16 16 Cze 2006 12:44
    _jta_
    Specjalista elektronik

    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=1568733#1568733
    Tu masz układ, w którym jest przesuwanie potencjału, raczej należy go zastosować do napięcia, bo wnosi jakiś
    błąd, a spadek napięcia na oporniku szeregowym jest zwykle mniejszy od napięcia wyjściowego zasilacza.

    Przełączanie odczepów: zawsze masz taki problem, że jeśli przez uzwojenie, które właśnie odłączasz, płynął
    jakiś prąd, to powstaje przepięcie, i coś z nim trzeba zrobić, na przykład naładować jakiś kondensator.

    0