Регулируемый стабилизатор напряжения с высоким КПД

Андрей

В теме предлагаю обсудить возможные схемные решения высококачественного стабилизатора напряжения с высоким КПД.
Желаемый уровень пульсаций <1мВ.
В мультисиме смастерил стабилизатор линейный который согласно модели обеспечивает минимальное падение соответвующее сопротивлению открытого P канала полевика т.е. для IRF5305 это 0,33В при 6А и логично предположит что для IRF4905 будет 0,12В.
Пульсации при токе в 6А получились порядка 20мкА - неплохо даже для модели.
Для повышения КПД линейника используют схему ШИМ обеспечивающую предварительное снижение напряжения однако те случаи что встречались расчитаны на падение на регулирующем элементе 1-1,5В и более. (см. Радио №4 2004 стр.35) В данном случае получается что схемой ШИМ нужно обеспечить падение порядка 0,2-0,5В для чего использовать диф. усилитель. Очевидно, что при этом пульсации схемы ШИМ должны составлять десятки миливольт иначе не стоит овчинка выделки.
Следующая проблема это обеспечение малых динамичских потерь в импульсной части в этом направлении есть неплохой вариант изложеный в Радио №10 от 2001г. стр.38 однако схема расчитана на входное напряжение не более допустимого напряжения ЗС полевого транзистора в части управления затвором с применением стабилизатора на 15В и создания искуственной "земли" для диф. усилителя и UC3843 удалось решить а вот полевик выполняющий функции диода пока к этому варианту прикрутить не удалось.

Интересно узнать мнение людей работающий с импульсниками до какого значения реально снизить потери при токах порядка 6-7А и напряжениях до 30В. В частности Ржавого.

Сей проект сейчас на стадии рисования ПП для ощупывания уже изложенных решений на практике ...

Старый Ржавый Электронщик

Ну, для начала, нужно изучить схемотехнику импульсных стабилизаторов питания процессоров на материнских платах. Ибо выходной ток там несколько десятков ампер, а греются транзисторы очень мало. Мне кажется, КПД тех преобразователей порядка 90-95%, ибо, навскидку, на транзисторах выделяется не более 5-10Вт, а выходная мощность у преобразователя порядка 60-80Вт, если не больше.
Принципы следующие. В многофазность вдаваться не будем. Есть мозг, вырабатывающий на выходе однофазную ШИ последовательность, есть драйвер управления транзисторами. Высокий КПД создается жестким режимом переключения, помимо применения транзисторов с низким сопротивлением открытого канала. В затворах - резисторы по 1-2Ом, а управление полевиками происходит от напряжения 12В; несложно посчитать или измерить ток заряда-разряда затворных емкостей.
Отпирание верхних ключей происходит повышенным относительно 12 вольт напряжением, так как драйвер ключей - с плавающим питанием верхнего ключа. Так как на возвратном диоде в импульсном стабилизаторе создались бы потери, он заменен на нижний ключ, управление которым создает тот же драйвер, в составе которого есть необходимый набор логики, разделяющий входную ШИ последовательность на отдельные сигналы управления верхнего и нижнего ключей.

применимо к линейному стабилизатору, имхо нет смысла добиваться экстремально низких падений напряжения, как как при увеличении нагрузки неизбежно будет уменьшаться входное напряжение, и эффект стабилизации пропадёт.
К примеру, есть трансформаторный БП с напряжением на выходе 24В. настраиваем наш высокоэффективный стабилизатор на 23,5В, падение 0,5В. Грузим его на 10А - напряжение с выпрямителя просаживается пусть на 2-3В, и что мы имеем на нагрузке? Поэтому приходится делать выпрямитель на 30В, и пускай под нагрузкой оно просаживается хоть до 25В!

Андрей

Ржавый максимальное выходное напряжение естетвенно нужно выбирать с учетом того чтоб "запас" был. А ШИМ схема для того и предназначена что бы падение нужное поддерживать независимо от входного/выходного напряжения линейной части.
Еще вот что интересует. Допустим транс выдает 6А 30В при выходных ниже 30В получается ток можно сделать выше в соответствии с мощностью транса.

Старый Ржавый Электронщик

значиццо
1. третья лапа 3842 - дополнительная обратная связь по току ключа. это не только шатдаун и защита. как без нее будет работать шимка - хз.
2. мне кажется, вполне реально организовать управление дровами для ключа без искусственной земли.
3. ОС в шимку. С11R25 - зачем? это штатные номиналы с даташита, но если ты просто перевел усилитель ошибки в единичное усиление, зачем эти детали?
4. ФНЧ строятся немного не так, и наверняка ИРБИС тебе подскажет. Как мне думается, если последовательно включаются несколько фильтров на одну частоту, номиналы последующего фильтра должны отличаться от предыдущего на порядок, иначе на частоту среза будут влиять все элементы всех фильтров. ну если у первого фильтра номиналы 10к-1нф, то у второго должны быть хотя бы 50к-500пФ, иначе через тот же резистор 10к второй конденсатор будет параллелиться к первому, что уменьшит частоту среза.
5. Емкость LG рассчитывал ли хоть? Smile

6. можно между импульсником и линейником добавить LC фильтр, облегчить, таксказать, линейнику работу.
7. R2...R5 - для чего? мегаделитель? а при наименьшем выходном напряжении VT1 будет надежно открываться?
И я бы сначала попробовал простую регулировку напряжения, так сказать, опробовал бы сам принцип, а уже потом подключил бы процессор.

Старый Ржавый Электронщик

Андрей

1. На счет третьей лапы меня тоже сомнения гложат, но иначе пока не представляю как сделать с при таком включении.

2. Ржавый давай организуем по другому я не против, пока я этот вариант пощупаю

3. С11R25 тупо содрал со схемы готовой решив для себя что в железяке кондер ставить не буду а резюк на пару Ом (150кОм на схеме Wink

Ржавый)воткну для начало а если не запуститься то можно начинать танцы с бубном.

4. ФНЧ содран с отладочной платы STK500, в железяке был собран и проверен. В мультисиме тоже. Для данной задачи где быстодействие в задавании сигнала высокое не требуется более чем нормальный вариант. Если делать звенья с разной постоянной времени то сигнал получается в виде модулированной помехи, опоробовано в Multisim/

5. Емкость LG купил на 10000 мкФ ибо в нашем радио чипке не было ниче другого из LG а те что зеленый сосвем специальные дак на 10В ваще.

6. LC фильтр вроде как есть, думаешь еще запузырить один

7. Ага мега делитель заложил запас на всякий случай, падение то большое получается больше 20В в нижнем плече, а верхнее за компанию. Наименьшее получается плавает ... посему по ходу проверять буду какие значения нужны

Старый Ржавый Электронщик

LC фильтр который есть - это не LC фильтр, это компонент импульсного преобразователя. Он и рассчитывается не как LC фильтр

Старый Ржавый Электронщик

я ниччё криминального не увидел в этих схемах управления ключом в плюсовую цепь. У тебя активный уровень с шимки - высокий, а на ключ - низкий. Тебе просто надо проинвертировать этот сигнал Smile

1 - с питанием схемы не более напряжения Uзи макс
2 - с питанием схемы больше, чем напряжение Uзи макс

З.Ы. на схеме ключ n-канальный рассматривай как p-канальный, ибо для своих применений я не делал библиотеку p-канального полевика Very Happy

З.З.Ы2. не вижу особенностей замены биполярных транзисторов на соответствующие полевые. ну вот ваще никак )

датчик тока для третьей лапы можно выполнить в виде токового трансформатора, включенного между C13 и R3

Андрей

дак при таком подходе Uзи получается 30В будет Rolling Eyes

Старый Ржавый Электронщик

та а схема 2 тебе чем не угодила?
правда, чтобы схема 2 работала, нужно поработать и с прямым транзистором

Lesli

Может повторитель использовать ? Можно резистор перед затвором втулить.

Старый Ржавый Электронщик

Lesli, всё бы хорошо, но повторитель не подойдет, нужно инвертировать сигнал

и ещё... я ступил... датчик тока надо включать между ключом и дросселем.

Lesli

Вот на UC3843 ИИП с синхронным - грозятся 95% КПД - распечатал из Радио 2001 10 .djvu в CuteFTP

выход 5 вольт 10 ампер.

Размер: 1.26 Мб http://stream.ifolder.ru/13475284

Lesli

Вот схема из статьи что выше прицепил. Датчик тока тут - трансформатор.

Старый Ржавый Электронщик

Lesli, попотел - молодец! схема хорошая, просто и наглядно отражает суть работы.

Единственно что насторожило: между периодами работы ключей нет мертвого интервала, который есть в контроллерах синхронных преобразователей - см вложение.
tPDH - тот самый интервал мертвого времени.
UGATE и LGATE - сигналы на затворы ключей (upper - верхний ключ, lower - нижний ключ).

В схеме из "Радио" запирание одного ключа происходит одновременно с отпиранием другого. Это не есть гуд - сквозной ток - ключам трындец.

эта диаграмма - с пдфки на HIP6601.