Узел стабилизации амплитуды:

[Wladimir_TS]

Есть вот такая схема:



Генератор дает синусоидальный сигнал на усилитель мощности (Класс Д) с трансформаторным выходом На выходе трансформатора случаются различные нагрузки - цели создать узел позволяющий регулирую уровень сигнала на входе усилителя мощности стабилизировать амплитудное значение напряжения на выходе.

Выходное напряжение необходимо регулировать в пределах от 0,1 от Uмакс до Uмакс

Коэффициент стабилизации 50-100, частота разная но не менее 8 и не более 500 Гц. Типично 10 Гц. Выходное напряжение (амплитудное) не более 1000 вольт.

По возможности узел должен давать выходной сигнал постоянного тока пропорциональный действующему значению напряжения на выходе. (хотя стабилизируем амплитудное). Но это не обязательно. Применение специализированных микросхем (детекторы, преобразователи действующих значений, электронные потенциометры) исключено. Только элементы ОУ, транзисторы. оптопары) общего применения.

Гальваническая изоляция необходима. Частота и максимальное выходное напряжение в пределах 1 изделия фиксированы.

Питание однополярное 12 вольт (или +/-6), выходной сигнал генератора имеет амплитуду от 1,5 до 2,5 вольт, номинальное выходное напряжение при входном сигнала на входе усилителя 0,5-0,7 вольта, максимальное 2 вольта (запас на регулировку)

Оптроны ОЭП-2 доступны, но симнения с их линейностью и вообще ни разу не пробывал.

Последний раз редактировалось Wladimir_TS Сб июн 24, 2017 15:32:06, всего редактировалось 1 раз.

[Slabovik]

Задача по постановке бессмысленная. Потому что сам усилитель - это и есть ваш стабилизатор. Задача заключается только в том, чтобы имеющийся трансформатор ввести в цепь ОООС с целью компенсации потерь напряжения на нём. С другой стороны, вопрос введения трансформатора в цепь ОООС открыт, потому что если потери напряжения на трансформаторе вас, как говорится, анноят - это также означает, что вы просто выбрали неправильный трансформатор, с недостаточной габаритной мощностью.

[Wladimir_TS]

Усилитель - да - поддерживает, но отношение витков 2:100 и сопротивление выходной обмотки постоянному току приличное - несколько килоом - на нем и падает

Тип трансформатора фиксированный, заменять неможно + схему поблочно выложил.

Усилитель - "черный ящик" (TPA3116) включение мостом (по нему есть свои вопросы, но там сначала сам попробую) - внести туда местную ООС не получится (не знаю как ) - нужно городить внешний каскад, а опыта маловато.

[Slabovik]

Самый простой способ внедрить трансформатор в цепь ОООС - это добавить обмотку этой самой обратной связи. Это конечно не 100% охват, т.к. в этом случае не учитывается активное сопротивление вторички, но магнитный поток и падение на активном сопротивлении первички учитывается даже вполне.

Есть одна засада. В принципе, на ОУ, мотках верёвки и паре палок вполне можно сделать каскад, внедряемый в ОООС для полного охвата. Засада заключается в том, что всё требует тщательного моделирования и макетирования, потому что данный узел всегда вносит свои задержки в сигнал, из-за чего вся система может уйти в возбуд или просто переходный процесс станет жутким. Это очень плохо и простым тыканием пальца в общем-то не решается. А поскольку усилитель класса D, то и с моделированием тоже будут проблемы из-за банального отсутствия адекватной модели.

Добавление же внешней медленной петли для регулировки усреднённого значения напряжения не позволит производить быструю регулировку, из-за чего на время переходного процесса напряжение на выходе будет либо провалено либо завышено, да ещё и наверняка искажено всё время, если нагрузка нелинейная (кажется, ваш вопрос с трансформаторами сюда как раз и растёт).

То, что вторичка трснформаторов высокоомная - нет проблем. Проблема возникает только тогда, когда вы собираетесь отнимать от неё большой ток. Например, при работе на выпрямитель с ёмкостным фильтром вы портите Power Factor как минимум вдвое, а реально ещё больше, чем и создаёте провалы напряжения. Может стоит с этой стороны зайти к решению проблемы и, например, после выпрямителя поставить сначала дроссель, а потом ёмкость?

p.s. Разберитесь/срисуйте подключение входов INN и INP на модулях усилителей. Это по факту полные эквиваленты входов "-" и "+" классических ОУ. Надеюсь, с теорией ОУ вы знакомы (собственно, достаточно уметь их применять)

[Wladimir_TS]

Достаточно довольно медленного регулирования.

Включение согласно даташита. Инверсный вход через 1 мкФ сидит на земле.

[mickbell]

Володя, а этот источник с трансом как-то связан с тем, где мы разбирались с насыщением? Там тоже частота была 10 Гц. Этот-то не насытится, случаем? А то ведь огребёшь проблем на ровном месте.

[Slabovik]

Да, хотелось бы знать, что за вундервафля такая, что ей нужны такие чудесные параметры и почему в процессе разработки никак нельзя воткнуть то, что надо, а не то, что есть. Да ещё и "трапеция" никак не согласуется ни с насыщением, ни с простой резистивной нагрузкой с картинки. В общем, пока одни непонятки...

[Wladimir_TS]

А что надо воткнуть на этапе разработки, коли этот самый этап сейчас не происходит я немного не понял. Для чего нужно, не важно, но суть генератор переменного напряжения фиксированной частоты и регулируемой амплитуды. Одна штука была изготовлена - но столкнулся с необходимостью стабилизировать амплитуду на выходе из-за падения на внутреннем сопротивлении обмотки.

Параметры вполне средние по моему. В остальном давайте все-ж по технической части.

[Slabovik]

Что касается технической части, то, как говорят, дьявол кроется в деталях. И склонение в пользу того или иного решения в большей части определяется именно такими вроде бы незначительными деталями. Поэтому деталям уделяется достаточно пристальное внимание, если конечно вас интересует результат.
Потому что если судить по тому, что вы говорите, трансформатор всё-таки взят неподходящий. Ибо на нормально рассчитанном трансформаторе значительного падения быть просто не должно.
Хорошо. Трапеция откуда? Ведь на резистивной нагрузке не может быть никакой трапеции из-за трансформатора.
Также абсолюно неясно, какие искажения вы допускаете. Потому что если судить по вышесказанному, они вас не волнуют. Но это точно так? Или вы просто пока не знаете?
Это коммерческая разработка, что вы ничего не можете сказать о её деталях, характеристиках и предназначении?

[Wladimir_TS]

У меня падение составляет примерно 100 вольт при разных нагрузках (от 1 киловольта) хотелось-бы в 10 или менее. Про трапецию ничего нигде не говорилось - синус везде.

Трансформатор, какой есть. В насыщении не впадает - заметных искажений формы тока первички не замечено. В данном режиме.

Искажения померить нечем - но 10% там есть, а что от класса Д хотеть. Буду фильтр переделывать (поднимать индуктивность последовательно с первичной обмоткой) Сейчас задача сделать систему стабилизации амплитуды (пикового значения). Не обязательно быстрое - реакция в секунды вполне нормально.

В идеале нужно меньше - но сейчас генератор не аллё. Если пытаться стабилизировать форму это такие искажения даст.

[GARMIN]

Можно просто добавить ПОС по току нагрузки, компенсирующую сопротивление трансформатора. Убирается половина деталей.

[Vovk_Z]

Wladimir_TS писал(а):

Искажения померить нечем - но 10% там есть, а что от класса Д хотеть.

у любых интегральных УМ, хоть цифровьіх (TPA3116), хоть нет, Кг обычно не выше 0,1% в рабочем диапазоне напряжений.
10 % - бывает только при довольно заметном клиппинге.

Для решения задачи я бьі пробовал обычный ОУ, на выход которого подключаем цифровой УМ с трансформатором.
Т.е. вся силовая часть будет охвачена обратной связью.
Резисторы ОС, навскидку, типа 1000 кОм и 1 кОм (да, будет гальваническая связь через резистор 1 МОм - не страшно). Или, лучше больше в несколько раз, например 10 МОм, и 10 кОм (получим мощность 0,1 Вт на большем резисторе - уже ОК).
Т.е получаем 1001 Вольт на вьіходе на 1 Вольт на входе (если неинверт).
ОУ нужен, наверное, какой-то нескоростной, или принудительно заторможенньій емкостью в ОС.

[Wladimir_TS]

GARMIN писал(а):

Можно просто добавить ПОС по току нагрузки, компенсирующую сопротивление трансформатора. Убирается половина деталей.

А можно по подробнее в виде ссылочки или наброска схемы ?

Vovk_Z писал(а):

Wladimir_TS писал(а):

Искажения померить нечем - но 10% там есть, а что от класса Д хотеть.

у любых интегральных УМ, хоть цифровьіх (TPA3116), хоть нет, Кг обычно не выше 0,1% в рабочем диапазоне напряжений.
10 % - бывает только при довольно заметном клиппинге.

На экране осциллографа картинка была довольно печальная, возможно из-за недостаточной фильтрации, надо увеличивать индуктивность дросселей. К тому-ж примененные, якобы 6А дроссели греются до 100С без обдува за 7-10 минут работы, а значит или не 6А или насыщаются. Это при том, что в нагрузку отдается около 40 ватт всего при максимальных вроде как 100, если даташиту верить.

Есть какие-то пачки паразитной модуляции. Засада в большой частоте ШИМа в микросхеме усилителя - 400 кГц минимум - непонятно какие брать сердечники. От дросселей групповой стабилизации подойдут (при условии применения литцендрата)

Vovk_Z писал(а):

Для решения задачи я бьі пробовал обычный ОУ, на выход которого подключаем цифровой УМ с трансформатором.
Т.е. вся силовая часть будет охвачена обратной связью.
Резисторы ОС, навскидку, типа 1000 кОм и 1 кОм (да, будет гальваническая связь через резистор 1 МОм - не страшно). Или, лучше больше в несколько раз, например 10 МОм, и 10 кОм (получим мощность 0,1 Вт на большем резисторе - уже ОК).
Т.е получаем 1001 Вольт на вьіходе на 1 Вольт на входе (если неинверт).
ОУ нужен, наверное, какой-то нескоростной, или принудительно заторможенньій емкостью в ОС.

Гальваническая связь исключена по техтребованиямм, только спец трансформатором, как на рисунке, либо с отдельной обмотки основного (либо оптроном), что удобнее - но что-то мне говорит, что берспереспективно ибо там уровень меняться не будет.

Касаемо остального - со слов не совсем понятно, как это будет выглядеть схемотехнически - хотелось-бы ссылочку на что-то подобное, я перерисую, выложу, а там вы уже откорректируете что да как.

[Vovk_Z]

Wladimir_TS писал(а):

На экране осциллографа картинка была довольно печальная, возможно из-за недостаточной фильтрации, надо увеличивать индуктивность дросселей. К тому-ж примененные, якобы 6А дроссели греются до 100С без обдува за 7-10 минут работы, а значит или не 6А или насыщаются. Это при том, что в нагрузку отдается около 40 ватт всего при максимальных вроде как 100, если даташиту верить.

- значит, перегруз. Нужен мощнее УМ, или вьіходное напряжение поднять вьіше (уменьшить Ктр трансформатора).

Wladimir_TS писал(а):

Гальваническая связь исключена по техтребованиямм, только спец трансформатором, как на рисунке, либо с отдельной обмотки основного (либо оптроном), что удобнее - но что-то мне говорит, что берспереспективно ибо там уровень меняться не будет.

Касаемо остального - со слов не совсем понятно, как это будет выглядеть схемотехнически - хотелось-бы ссылочку на что-то подобное, я перерисую, выложу, а там вы уже откорректируете что да как.

Схемотехнически - например, как в Искусстве схемотехники 2014 , стр. 185, рис. 4.22 - єто общий принцип, а конкретная схема - рис. 4.90 на стр. 266.


Но, т.к. супер-точность, я так понял, не нужна, можно использовать просто обмотку обратной связи, на 1 Вольт, с трансформатора.

Ну и, всегда остается вариант с тем же оптроном - регулировать амплитуду напряжения генератора. Например, в схему с мостом Вина и полевиком - оптрон нормально должен вписьіваться.

Добавлено after 22 minutes 17 seconds:
Вот еще вариант, с гальваноразвязкой (нужно отдельное питание для схемьі на вьіходе).

Последний раз редактировалось Vovk_Z Вс июн 25, 2017 21:14:41, всего редактировалось 1 раз.

[Wladimir_TS]

Перегруза я не обнаруживаю - по действующему току и напряжению - имею всего 40 ватт на выходе усилителя. Синусоида не настолько искажена, что-б заподозрить насыщение трансформатора, более того искажения не пропадают и при ХХ.

Вариант с ХиХ не очень - там я рискую получить неведомые эффекты с усилителем. По мне лучше пусть ОС будет замедлена.

В генератор лезть не хочу - я там и так с системой стабилизации амплитуды/Ку намучался 10 Гц это на 1000 - плюс изменение амплитуды изменяет и частоту.

Зачем отдельное питание ?

[mickbell]

Кстати, у меня была чем-то похожая задача. Расскажу, пожалуй, вдруг и тебе сгодится. Требовался выход постоянного или переменного (40 - 60 Гц) напряжения амплитудой (регулируемой, стабильной) до 500 В. Я сделал так:
1. преобразователь из 24 в 750 вольт постоянного напряжения с гальваноразвязкой, схемотехника: IRS2184 с двумя мосфетами, трансформатор (применил готовый, идущий у нас в других изделиях, сердечник RM6 феррита N87), выпрямитель в виде умножителя напряжения;
2. гальваноразвязанный ЦАП (SPI), за ним усилитель на ОУ и высоковольтных транзисторах с парафазным выходом, разумеется, охваченный обратной связью;
3. на "холодной" стороне от гальваноразвязки стоит МК, формирующий синус или постоянный уровень. Да хоть треугольник.
Выход держит довольно стабильно, независимо от частоты и нагрузки в пределах до нескольких миллиампер, но мне больше и не надо было. Не вижу проблемы сделать аналогичный на большее напряжения и более мощный. Может быть, тебе тоже пойти по этому пути? Во всяком случае, никаких трансформаторов в сигнальном тракте и связанных с ними проблем.

[GARMIN]

Wladimir_TS писал(а):

А можно по подробнее в виде ссылочки или наброска схемы ?

Пожалуйста, например вот:
http://www.tehnari.ru/members/b1072.html
На схеме С3 закоротить, С4 убрать. Получается ПОС по току. Датчик тока поставить в цепь трансформатора, дальше нужно смотреть твою схему.

[Wladimir_TS]

mickbell писал(а):

1. преобразователь из 24 в 750 вольт постоянного напряжения с гальваноразвязкой, схемотехника: IRS2184 с двумя мосфетами, трансформатор (применил готовый, идущий у нас в других изделиях, сердечник RM6 феррита N87), выпрямитель в виде умножителя напряжения;
2. гальваноразвязанный ЦАП (SPI), за ним усилитель на ОУ и высоковольтных транзисторах с парафазным выходом, разумеется, охваченный обратной связью;
3. на "холодной" стороне от гальваноразвязки стоит МК, формирующий синус или постоянный уровень. Да хоть треугольник.
Выход держит довольно стабильно, независимо от частоты и нагрузки в пределах до нескольких миллиампер, но мне больше и не надо было. Не вижу проблемы сделать аналогичный на большее напряжения и более мощный. Может быть, тебе тоже пойти по этому пути? Во всяком случае, никаких трансформаторов в сигнальном тракте и связанных с ними проблем.

Хорошее и верно правильное решение - но очень сложное и дорогое.

УНЧ на 750 вольт выхода - нетривиальная очень очень должна быть конструкция...

Гальваноразвязаный ЦАП - страшно подумать о его цене или развязка там на оптронах ?

Мне ну нужна прецизионная стабильность и есть еще моменты требующие наличия трансформатора на выходе. Просто столкнулсся с некоторой зависимостью выходного напряжения от нагрузки и хочу сие пофиксить.

Добавлено after 1 minute 17 seconds:

GARMIN писал(а):

Wladimir_TS писал(а):

А можно по подробнее в виде ссылочки или наброска схемы ?

Пожалуйста, например вот:
http://www.tehnari.ru/members/b1072.html
На схеме С3 закоротить, С4 убрать. Получается ПОС по току. Датчик тока поставить в цепь трансформатора, дальше нужно смотреть твою схему.

Не особо понял, как это работает. Да и нужна гальваническая развязка.

[mickbell]

Wladimir_TS писал(а):

Хорошее и верно правильное решение - но очень сложное и дорогое.

Довольно простое, на самом деле. Что касается цены - ты, как я понял, разрабатываешь какое-то тестовое или технологическое оборудование, или я ошибаюсь? Если так оно и есть, то цена никого не должна волновать, тем более что на самом деле она небольшая: такой, хмм, агрегат я вполне мог бы соорудить даже за свои деньги.

Wladimir_TS писал(а):

УНЧ на 750 вольт выхода - нетривиальная очень очень должна быть конструкция...

Я сейчас в отпуске, в пятницу выйду на работу. Схема там. Если интересно, могу показать, удивишься её простоте. Весь узел, включая преобразователь в 750 В и МК, собран на плате где-то 6 на 9 сантиметров с довольно рыхлым, правда, двухсторонним размещением компонентов. Высоковольтные мосфеты, и всех делов. Вот на киловольт-полтора уже могут быть проблемы.

Wladimir_TS писал(а):

Гальваноразвязаный ЦАП - страшно подумать о его цене или развязка там на оптронах ?

У меня на работе принято развязывать АДУМами. Можно, конечно, и оптронами. Нынешние АДУМы заодно могут запитывать "горячую" часть, там ещё стоит старый, потому есть DC/DC, а именно - какой-то Aimtec-овский одноваттный.

Wladimir_TS писал(а):

Мне ну нужна прецизионная стабильность и есть еще моменты требующие наличия трансформатора на выходе. Просто столкнулсся с некоторой зависимостью выходного напряжения от нагрузки и хочу сие пофиксить.

Как ты это собираешься делать, с двумя-то трансами? Выпрямлять задание и ОС после второго трансика, сравнивать получившиеся постоянные сигналы (вычитать один из другого), а усиленную разницу подавать на делитель с оптроном? Можно, но динамика будет очень хреновая. Как-то работать, скорее всего, будет.

[Wladimir_TS]

Да - первичная обмотка контрольного транса ко вторичной силового, а с вторичной его обмотки, минимально нагруженной - выпрямляется напряжение ОС. Вот только спалил я контрольный транс немного тут, походу загнал в насыщение, надо было первичку через резистивный делитель к выходу цеплять, а я оптимистически прицепил напрямую.

А вообще считаю что надо делать схемы максимально простыми при той-же функциональности - это как-то правильнее.

Это скорее для науки и учебного процесса приблуда - денег у людей нет почти совсем.