Опять о квазиимпульснике или почему Хаган ворчит

В статье ГИМН ПРОСТОТЕ ИЛИ КВАЗИИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР АХМЕДОВА...

(https://hagan-ahmedov.livejournal.com/9666.html?view=160194#t160194) я вкратце коснулся одной из простеньких своих разработок поры лихих 90-ых.

Возвращаюсь к ней, ибо нет мочи терпеть ютубовских самоделкиных типа aka kasyan с их «проектами» грелок окружающей среды, гордо именуемыми ЛБП, то бишь лабораторный блок питания. На призывы чуток подумать о к. п. д. касьянычи как всегда кукарекуют о глупости оппонента, Как говорится, у кого что болит…

Впрочем, он не один такой. Забугорцы уровнем тоже не блещут) Но грелки их поустойчивей, ибо и бабла у них побольше, и компонентная база несравненно погуще. А вот с мозгами в области линейных стабилизаторов практически тот же швах, отхода от стереотипов не наблюдается.

Повторим, фишка моего изобретения была в предстабилизации подаваемого на основной стабилизатор напряжения методом вырезания из выпрямленного диодной сборкой напряжения необходимого периода зарядки сглаживающего конденсатора ключом. Всё это происходило на 100 герцах, импульсному звону браться неоткуда, но мой квазиимпульсный стабилизатор работал даже при просадках сетевого напряжения до 80 вольт!!!

Конечно, с ЛБП ситуация несколько осложняется. Выходное напряжение может меняться в широких пределах и решение в лоб не катит. Надо вводить сумматор выходного напряжения с неким опорным, достаточным для работы основного стабилизатора, а уж потом это напряжение подавать на компаратор, который при превышении выпрямленного диодами напряжения необходимого значения будет запирать ключ.

Начнём!

Рассмотрим схему типового неинвертирующего сумматора (схема может выглядеть для вас необычно, ибо набрана на протеусе 8) –

Из теории известно, что если  R_os/R=R_0/R_1 +R_0/R_2  , где R_os  и R-сопротивления обратной связи,〖 R〗_0- сопротивление входного делителя с входными резисторами R_1  и R_2,  то  U_out=U_in1  R_0/R_1 + U_in2  R_0/R_2 , где U_out – выходное напряжение при входных U_in1  и U_in2.

При  R_0=R_1=R_2  имеем соответственно U_out=U_in1+ U_in2 и первое условие принимает вид  R_os/R = 2, т. е.  R_os=2 R.

Конечно же, что один из входов есть по сути стандартный стабилитрон на 3,3 вольта, а другой сажается прямо на выход основного стабилизатора напряжения и тока, который может быть собран по любой удобной для вас схеме.

Дополнительная фишка моего метода проектирования ЛБП – это отсутствие незапланированного перегрева силовых элементов в режиме ограничения тока, т. к. с просадкой выходного напряжения снижается и выходное напряжение предстабилизатора!!!

Следующий узел – компаратор. На один вход которого подаётся напряжение с рассмотренного нами сумматора, а на другой выпрямленное, но не сглаженное (!!!), входное напряжение, которое под планируемой нагрузкой в пике должно превышать планируемое максимальное выходное напряжение стабилизатора на 6-7 вольт. Почему именно на это значение?

Дело прежде всего в поставленной нами цели разработать неимпульсный ЛБП с малыми потерями на обогрев окружающей среды) И мною в своё время был придуман финт в виде подачи на вход непосредственно стабилизатора напряжения не более чем на 3 вольта превышающего выходное, будь оно 0,5 вольт или например 30! Следовательно нам будет необходим, так сказать, предварительный стабилизатор с U_out1= U_out+~3v, где 3v из практики вполне достаточно для компенсации напряжения насыщения выходного силового транзистора и пульсаций входного напряжения. Предстабилизатор построен на квазиимпульсном принципе, поэтому его силовой транзистор работает в ключевом режиме и имеет напряжение насыщения при выборе современных мосфет-ключей не более 0,5 v (кстати, допустимо применение ключей со старых материнок, у которых рабочее напряжение больше 30 v, а ток у них всегда больше 30 а). Остальные 3-3,5 v при коэффициенте трансформации 8-9 как раз укладываются в нормы перепада сетевого напряжения. Впрочем, ничто не мешает нам уменьшить коэффициент трансформации, т. е. увеличивать входное напряжение с диодного моста, если сетевое напряжение гуляет в широких пределах. Например, в 90-ые годы для АОН-ов с их питанием 5 v я мотал трансформатор на 20 v (!!!), но рассеиваемая тепловая мощность не превышала 2 ватт при выходном токе 1 а.

И тут мы должны понимать, что напряжение с диодного моста значительно превышает напряжение питания стандартного компаратора, следовательно и допустимое напряжение на его входах.

Поэтому с учётом применения стандартных современных ОУ типа LM358 с напряжением однополярного питания до 30 v, а нам хватает для надёжного открывания мосфет-ключа 20 v, и максимального выходного напряжения 30 v достаточен делитель на 2. Тогда соответственно и напряжение сумматора должно быть ополовинено, что выполняется при 〖2R〗_0=R_1=R_2 и R_os= R.

Естественно, что в компаратор вводим улучшающий его работу традиционный гистерезис и для ускоренного отпирания\запирания затвора полевика каскад эмиттерного повторителя на практически любой комплементарной паре маломощных биполярных транзисторов. Разве что при параллельном для увеличения выходного тока подключении нескольких мосфетов комплементарная пара должна быть на транзисторах средней мощности.

Итого набросал и промакетировал с попавшим под руку трансформатором от юпиэс самые критические узлы (и даже сфоткал и публикую!) такую вот практически готовую схему (без сумматора!), опять помучав протеус -

Здесь диод D_2разделяет необходимое нам пульсирующее напряжение с диодного моста 〖BR〗_1 от сглаживающего конденсатора C_7, который в купе с интегральным стабилизатором U_2 служит для питания всей схемы управления, вплоть до выходного стабилизатора.

Непосредственно компаратор реализован на U_1b и транзисторах Q_1 и Q_2. U_2 и U_2 – упомянутый ранее делитель на два, т. е. R_5=R_6. Я бы рекомендовал применять полуваттовые резисторы 1,5 ком. Впрочем будет грамотней последовательно с неинвертирующим входом компаратора поставить резистор, равный входному резистору гистерезиса на инвертирующем входе!

Резисторы гистерезиса R_3~100R_4 рекомендую 200 и 2 ком соответственно.

Ограничительный резистор R_7 порядка 10 ом. Если для повышенного тока нагрузки применены несколько мосфетов, то сопротивление можно понизить до 2 ом. Конечно же с соответствующим умощнением комплементарной пары Q_1 и Q_2.

В ЛБП есть такой нюансик, как широкий диапазон выходных напряжений, вплоть до нулевого, где наш предстабилизатор должен выдавать напряжения порядка 3 вольт и фильтрующие конденсаторы уже при токе выходной нагрузки 1,5 ампера должны быть порядка 10000 мкф, да ещё и на 35 вольт. Это дорогое удовольствие, проще применять конденсаторы на 16 v из компьютерного барахла. Идеальный вариант – применение 2 сборок из 4 параллельно соединённых электролитов по 1500 мкф, что кстати благоприятно сказывается на их ESR, и коммутировать их с помощью 2 реле на 10 а, кои можно демонтировать из битых юпиэсов, т. е. при напряжении до 15 вольт сборки подключаются параллельно, а выше последовательно.

У меня были кондёры на 3300 мкф из относительно крутых компьютерных блоков питания, поэтому применил их. Коммутация производится двумя реле S3-12 и транзистором, который открывается при напряжении 15 v подбором стабилитрона D_4.

Конечно же, состоятельные читатели могут не городить весь этот огород и применить сборку из 35-вольтовых относительно дорогих кондёров. Главное, чтоб суммарная их ёмкость была не меньше 10000 мкф.

Enjoy!

P.S. Здешний редактор не понимает формул, поэтому милости прошу известить и я вышлю вордовскую доку, которая возможно будет доработана)

© Copyright Ахмедов Хагани, октябрь 2018 

Error

default userpic

Your IP address will be recorded 

When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.