Лабораторный блок питания PSA2

[koyodza]

мне надо 75 или даже 300 вольт при токах до 1 А

До 75В должно получиться без особых сложностей, поменяется несколько элементов. Выше 100В сложнее.

не совсем понятно назначение V151. V152

VT151 нужен для предотвращения насыщения усилителей ошибки DA101:1 и DA101:2 когда силовой транзистор уходит в насыщение (вернее когда напряжение на нём падает ниже заданного, примерно 5-6В)
VT152 нужен для обнаружения такого факта и сообщении о нём контроллеру, чтобы тот приподнял напряжение на выходе пререгулятора, если раньше не додумался это сделать.

рекомендации ваши по разводке силовой части платы (общие представления о разводке силовых плат имею).

Силовая плата по разводке большой сложности не представляет, а вот плата управления действительно требует особого подхода. Если Вы заметили, на схеме отсутствует традиционное для аналого-цифровых устройств деление общего провода на "аналоговую землю" и "цифровую" с последующим их объединением в нужном месте. На самом деле всё несколько сложнее, делить нужно не цифровые и аналоговые цепи, а любые цепи, подверженные взаимному влиянию. На оригинальных платах это учтено насколько возможно. Если будете переразводить самостоятельно в результате может появиться заметное взаимное влияние некоторых цепей, или например сильно поплыть токовый канал. Конечно для выходного напряжения 300В без переразводки не обойтись, тут и схемотехнику скорее всего немного поменять придётся, но до 100В можно ничего не трогать. Если корпус побольше, то плату можно закрепить без особых сложностей.

каков смысл в С7 - выживаемость БП в случае отвала С2 ?

Уменьшение ВЧ составляющей импульсного тока в проводах до С2. Попробую на пальцах: Вы же керамику параллельно электролитам ставите на плате с цифровыми микросхемами. Керамика работает на ВЧ, электролит на НЧ. Тут то же самое, только диапазон частот другой и токи другие.

почему цепь "подгруза" выхода регулятора сделана управляемой ? Ведь коммутатор выхода стоит после и нет на выходе никаких значительных емкостей ? А её включение на "полную" - выжгет R714 и R715

На VT8 сделан источник тока. Включение "на полную" возможно только при неисправности VT711, ну так при любой неисправности что-то сгореть может. Этот источник тока отключаемый, но на данный момент он включен постоянно.

смысл цепи R301, C301, C321, C331 - ШИМ выход, ФНЧ и постоянная составляющая идет через конденсаторы - похоже какой-то хитрый метод повышения разрешающей способности АЦП - расскажите пожалуйста.

Да, для повышения разрядности. Подробности читайте в AN от AD, TI, ST, SiLabs и др.

Почему применён фазовый регулятор вместо классического ШИМ регулятора понижающего с дросселем ?

Чтобы получить максимально "тихий" БП в смысле помех на выходе. Честно говоря не вижу большого смысла делать импульсный пререгулятор после 50Гц трансформатора и выпрямителя, тогда уже лучше первичный преобразователь полностью сделать импульсный, убрав силовой НЧ трансформатор. Но это уже совсем другая история.
Подобное решение не является моим know-how, так делают в некоторых БП известные фирмы, например Agilent. В китайских БП за 50-100уе, которыми сейчас завалены все магазины, подобные решения не попадались.

[Wladimir_TS]

VT151 нужен для предотвращения насыщения усилителей ошибки DA101:1 и DA101:2 когда силовой транзистор уходит в насыщение (вернее когда напряжение на нём падает ниже заданного, примерно 5-6В)
VT152 нужен для обнаружения такого факта и сообщении о нём контроллеру, чтобы тот приподнял напряжение на выходе пререгулятора, если раньше не додумался это сделать.

А как VT151 имея в коллекторе 100 кОм может как-то повлиять на базовый ток VT153 ?

А так, я понимаю, при уменьшении падения на VT7 ниже некоторого, открываются VD152 иии VD152 (диода 2 а обозначение одно - сборка что-ли) и падение на R153 открывает VT151.

Силовая плата по разводке большой сложности не представляет, а вот плата управления действительно требует особого подхода. Если Вы заметили, на схеме отсутствует традиционное для аналого-цифровых устройств деление общего провода на "аналоговую землю" и "цифровую" с последующим их объединением в нужном месте.

Чертежа пока не нашел нигде - потому ничего сказать не могу. А с землями запутался частично пока. У вас вообще вся земля слаботочки привязана к "+" шине сильноточки - для удобства, понимаю, управления силовым транзистором линейной секции регулятора. (Цена - необходимость строгая гальванической развязки по линиям UARTа).

На самом деле всё несколько сложнее, делить нужно не цифровые и аналоговые цепи, а любые цепи, подверженные взаимному влиянию. На оригинальных платах это учтено насколько возможно. Если будете переразводить самостоятельно в результате может появиться заметное взаимное влияние некоторых цепей, или например сильно поплыть токовый канал. Конечно для выходного напряжения 300В без переразводки не обойтись, тут и схемотехнику скорее всего немного поменять придётся, но до 100В можно ничего не трогать. Если корпус побольше, то плату можно закрепить без особых сложностей.

Корпус-то здоровый, проблема с приобретением платы возможна - я в России живу.... Хотя отписался в профильную тему вам.

На VT8 сделан источник тока. Включение "на полную" возможно только при неисправности VT711, ну так при любой неисправности что-то сгореть может. Этот источник тока отключаемый, но на данный момент он включен постоянно.

Разобрался - сначала не понял а у вас 12 вольтовый источник минусом, то к "+" силовому подключен.

смысл цепи R301, C301, C321, C331 - ШИМ выход, ФНЧ и постоянная составляющая идет через конденсаторы - похоже какой-то хитрый метод повышения разрешающей способности АЦП - расскажите пожалуйста.

Да, для повышения разрядности. Подробности читайте в AN от AD, TI, ST и др.

А можно название аппнота ?

Почему применён фазовый регулятор вместо классического ШИМ регулятора понижающего с дросселем ?

Чтобы получить максимально "тихий" БП в смысле помех на выходе. Честно говоря не вижу большого смысла делать импульсный пререгулятор после 50Гц трансформатора и выпрямителя, тогда уже лучше первичный преобразователь полностью сделать импульсный, убрав силовой НЧ трансформатор. Но это уже совсем другая история.
Подобное решение не является моим know-how, так делают в некоторых БП известные фирмы, например Agilent. В китайских БП за 50-100уе, которыми сейчас завалены все магазины, подобные решения не попадались.

Я видел только с тиристорным регулятором, причем в цепи первички - суровый БП из установки контроля прямого падения на мощных диодах (0-3В 0-600А) и гордая надпись "Сделано в Армении"... там так-же пострегулятор на каких-то экспериментальных транзисторах без маркировки в корпусе подобном КП904 - штук 20 в параллель.

[koyodza]

А как VT151 имея в коллекторе 100 кОм может как-то повлиять на базовый ток VT153 ?

У него в коллекторе ещё и Б-Э переход VT152 имеется, а не только 100кОм

с землями запутался частично пока. У вас вообще вся земля слаботочки привязана к "+" шине сильноточки

Не совсем. Выпрямители вообще плавают друг относительно друга, земля схемы управления соединена через токовый шунт с +Вых
Вот здесь viewtopic.php?p=1669910#p1669910 ув. Леонид Иванович приводит 6 вариантов включения регулирующего транзистора. Мой вариант номер 6

Да, гальваническая развязка необходима. Поэтому сразу на плате и установлены оптопары. Bluetooth тоже годится
По той же причине я крайне не рекомендую подключать JTAG отладчик и пытаться отлаживаться, если вы не понимаете достаточно хорошо что делаете. Иначе одно неудачное касание земляным щупом осциллографа при подключенно отладчике может вывести из строя не только сам БП, но и отладчик, и компьютер, и осциллограф.

А можно название аппнота ?

Погуглите с ключевыми словами Improving ADC resolution by oversampling или даже просто oversampling, на эту тему написано много.

Я видел только с тиристорным регулятором, причем в цепи первички

Да, раньше такие регуляторы часто делали на тиристорах. В том числе и в цепи первички, но это больше ко всяким сварочникам и мощным приводам относилось. Есть подобные регуляторы и в лабораторных БП. Agilent в своём DC Power Supply Handbook уделяет им внимания несколько абзацев. Оригинальную схему сейчас не нашел, вот кусок схемы китайского клона агилентовского 8002

Сам регулятор создаёт не намного больше помех, чем обычный мостовой выпрямитель с ёмкостным фильтром. При очень мощном трансформаторе может потребоваться дроссель перед входом, но при токах до 2А нормально можно обойтись и без дросселя. Пришлось побороться с импульсным током, возникающим из-за разряда С6 на С2 С7 в момент открывания ключа, немного об этом уже говорил раньше viewtopic.php?p=1768677#p1768677 Решилось небольшим замедлением открывания ключа.

[Wladimir_TS]

Понятно. Еще вопрос про назначение VD701 и VD702 (Уж простите, что замучал вопросами). Еще добрался до усилителей ошибки - каскады на VT121, VT131 - некая динамическая нагрузка для выходов ОУ ?

А с осциллографом опыт имел... дома у меня осциллограф в силу конструктивных причин от земли отвязан полностью, вот я и привык им ковыряться во всяких инверторах, а тут на работе надо было.. подцепил - работает - включил высокое -.... - дым грохот... вся силовая часть в клочья, щупу тоже пришел зверек.... осцилл правда выжил.

[koyodza]

VD701 нужен для того, чтобы при отключенном БП и подаче напряжения на его выход не заряжались конденсаторы фильтра от этого напряжения.
VD702 изначально был рудиментом, но был оставлен в качестве защиты на случай пробоя З-С силового транзистора.
VT121 VT131 предотвращают насыщение усилителей ошибки.

[Wladimir_TS]

Насколь верно заменять дроссель на активные потери в транзисторе - но впрочем тут все примерно равнозначно.

А как происходит прелотвращение насыщения ? Или все со стороны VT151 тянется.

[koyodza]

Насколь верно заменять дроссель на активные потери в транзисторе

Не понял вопрос.

как происходит прелотвращение насыщения ?

Нужно различать насыщение выходного каскада на VT7 и насыщение усилителей ошибки на DA101:1 и DA101:2
Центральным элементом выходов усилителей ошибки является точка соединения анодов VD151
Вверх тянет R152
Выходы ОУ могут работать только на втекающий ток, т.е. тянуть выход усилителя ошибки вниз через один из диодов. Либо это делает VT151 когда определяет, что напряжение на силовом транзисторе ниже порога и его насыщение близко. Тогда токи через VD151 не текут.
Если на катоде VD151 напряжение выше чем на аноде, начинает открываться соответствующий транзистор и не допускать значительного ухода выходного напряжения ОУ вверх. Чтобы когда напряжению на выходе ОУ нужно будет вернуться, не пришлось долго ждать выхода ОУ из насыщения. В нормальном режиме один ОУ работает и принимает втекающий ток через VD151, второй ждёт. При насыщении выходного каскада оба ОУ не работают, ток течёт через К-Э VT151 и Б-Э VT152, соответственно на выходах двух ОУ напряжение выше, чем на катоде VD151 и оба транзистора VT121 VT131 приоткрываются, не допуская значительного ухода выходных напряжений ОУ вверх.

[koyodza]

Важное объявление для тех, кто собирает PSA2

На платах PSA201C (и новых PSA202C тоже) нужно установить ещё один двойной диод VD412 типа BAV99
Без него может не прошиваться. В последующих версиях плат эта ошибка устранена.

Дело в том, что обычно я использую UART TX в режиме Open Drain, в результате мне неважно куда подтянута нагрузка - к +3,3В питанию или к +5В
А встроенный bootloader устанавливает USART1 TX в PushPull, соответственно при использовании оптрона, подключенного к +5В пороисходит засвечивание его светодиода не только при лог.0 на TX контроллера, но и при лог.1, правда значительно слабее поскольку в этом случае к светодиоду и резистору прикладывается всего 1,7В, а прямое падение на светодиоде оптрона составляет около 1,2В

Во всех изделиях за 6 лет применения STM32 у меня на USART1 при питании 5В использовались 232 или 485 драйверы и уровень лог.1 по входу был соответственно 1,5..2В примерно и проблемы не возникало, либо использовались другие решения совсем без участия 5В питания. В общем, нигде пока развязку на оптронах именно на USART1 (через который происходит заливка прошивки) я не использовал. А на других портах через него не происходила прошивка, соответственно поскольку я всегда настраивал UART TX как Open Drain, при лог.1 засвечивания не происходило.

В процессе отладки PSA2 я не пользовался прошивкой через USART1 поскольку в этом пока не было необходимости, соответственно заметил проблему только недавно.



Диод устанавливается в разрыв дорожки между R412 и выв.2 DA412
Изменения в схему и перечень внесены.

[Wladimir_TS]

А все-ж как-нибудь приобрести платы возможно ? А то я вам писал, ответ вы почему-то удалили.

[koyodza]

Просто то что я Вам написал стало не актуально через два дня, а Вы до того времени письмо прочитать не успели.
Сейчас решается вопрос, один человек предварительно согласился распространить небольшое количество плат по России. Когда/если всё будет согласовано, я дам контакты.

[Wladimir_TS]

Хорошо - буду ждать, если что, он не сможет - то я смогу распространить.

[mr_kot]

koyodza, есть пара вопросов по комплектующим:
В перечне элементов указано "Любой пассивный или активный Boozer, работающий при питании 5В." Какаой сигнал на него подается? Постоянка или переменка? Т.е. какой все же лучше применять - со встроенным генератором или без.
Транзистор VT7 IRFP244 - сопротивление открытого канала 0,28 Ом. Сознательно выбран такой транзистор и имеет ли смысл его искать? Или ставить IRF540 (или что-то другое в корпусе ТО-247) и не заморачиваться?
И еще - на странице http://www.koyodza.com/PSA2/ появилась ссылка на перечень элементов PSA202 ПЭ v0.1. Но при открытии ссылки получаю ошибку. Поправьте, пожалуйста.

[koyodza]

Бузер действительно можно использовать любой, который способен работать при 4-5В напряжении. В текущей версии прошивки на него подаётся пару кГц пачки, но только во время регулирования контрастности. У меня используется пьезокерамика (правда, на плате PSA201C параллельно керамике пришлось поставить резистор, на плате PSA202C этот резистор уже установлен).
Вообще будет через меню выбираться тип бузера - активный или пассивный, соответственно будут подаваться либо пачки, либо 5В через резистор, поэтому бузер действительно можете ставить любой, который подойдёт по габаритам, либо подключать проводками (на этом фото виден разъём рядом с 7805 а здесь к разъёму подключен пьезоизлучатель на проводках).

Транзистор VT7 работает в линейном режиме, поэтому сопротивление открытого канала там не важно пока оно составляет доли Ом
Использовать IRF540 или другие в корпусе ТО-220 там нежелательно, хотя смотря какой выходной ток планируется. Вообще настоятельно рекомендую использовать мощные полевики именно в ТО-247, почему - описывал здесь viewtopic.php?p=1762203#p1762203
Там же есть рекомендации по замене (вообще я предлагал Вам также и набор транзисторов, но Вы отказались).
Можете написать, какие у Вас есть в наличии в корпусе ТО-247, я подскажу какие годятся.

Перечень для плат PSA202 ещё не проверил поэлементно. Он на 99% совпадает с перечнем PSA201, поменялся только VT223 (теперь он в ТО-220) и несколько резисторов, позиционные обозначения сохранились (в будущем планирую максимально сохранять нумерацию элементов. Для этого и сделана поблочная нумерация, а не сквозная - так удобнее добавлять новые элементы, а также сразу понятно к какому узлу они относятся). Отличия плат касались в основном добавления элементов, которые в PSA201 ставились навесным монтажом и других не очень существенных изменений.
Но чтобы выложить обновлённый перечень мне всё же нужно самому проверить каждый резистор, а на это нужно время. Пока можете подбирать компоненты по старому перечню.

[mr_kot]

вообще я предлагал Вам также и набор транзисторов, но Вы отказались
Можете написать, какие у Вас есть в наличии в корпусе ТО-247, я подскажу какие годятся.

Дык зачем покупать, если имеются в наличии. Вот то, что у меня есть в ТО-247:

IRFPS3810 100 V 170 A 0,009 Ohm
IRFP4710PBF 100 V 72 A 0,014 Ohm
IRFPS43N50K 500 V 47 A 0,078 Ohm
STW10NK80Z 800 V 9 A 0,9 Ohm

Последний, наверное, не очень подходит в данной ситуации.

[koyodza]

Код: Выделить всё

IRFPS3810        100 V   170 A     0,009 Ohm    6790pF     580W      Super-247
IRFP4710PBF      100 V   72 A      0,014 Ohm    6160pF     190W      TO-247
IRFPS43N50K      500 V   47 A      0,078 Ohm    8310pF     540W      Super-247
STW10NK80Z       800 V   9 A       0,9 Ohm      2180pF     160W      TO-247

Корпус Super-247 отличается от TO-247 отсутствием отверстия для крепления, требуется скоба. Это не очень удобно для повторения.
Вообще для тока до 2А я бы выбрал именно STW10NK80Z, потому что у него относительно небольшая входная ёмкость. В принципе и до 3А ещё можно, всё равно я стараюсь поддерживать падение порядка 5В, хотя тут уже будет близко к насыщению.
При ёмкости более 5000пФ желательно немного уменьшить С702, хотя думаю и так нормально будет. Возможно, будет возбуд при использовании транзисторов с входной ёмкостью выше 10-15нФ, но с такой большой затворной ёмкостью я не проверял. В остальном подходит любой из этих транзисторов.

[koyodza]

По просьбам трудящихся добавил вид печатных проводников на сборочные чертежи PSA202

Выложил перечень для PSA202
От перечня PSA201 он отличается изменёнными или добавленными компонентами:
J1, J2
R143, R423, R253, R751, R153, R252, R123, R514, R616, R231, R731, R251
VD251
VT223, VT611

[mr_kot]

Подойдет ли в качестве R100 резистор SQP500 (SQP-5), такой же, как R200? На фотографии я вижу запаян резистор типа С5-16МВ-5. Они вроде тоже проволочные, правда, более точные.
Из приведенной в списке фрмулы следует, что его сопротивление составляет 0,22 Ом для 2 А и 0,15 Ом для 3 А?

[morokot]

Я запаял 2 в параллель по 0,3 Ом, полосатых 2W
На ток 3А

[koyodza]

Резистор R100 чем стабильнее, тем лучше. Абсолютная точность не так важна, как важен ТКС (это же относится и к остальным резисторам, которые в перечне обозначены как 1%).
Поэтому если найдёте С5-16 то это будет хорошо. При токе до 2А можно поставить 10 SMD 1206 параллельно, для этого предусмотрено место. С помощью 1206 также можно подгонять сопротивление, если нет нужного номинала. Например, нужно 0,22 Ом, а есть только 0,33 Ом, ставим 0,33 и параллельно ему 10 шт. 1206 на 6,2 Ом

Рассчитывается сопротивление R100 исходя из того, что при максимальном токе падение напряжения должно быть чуть меньше 0,5В
Для 2А рекомендуется 0,22 Ом, для 3А 0,15 Ом
Соответственно при 3А будет рассеиваться 1,5Вт, при 2А всего 1Вт
Однако не рекомендуется использовать резисторы на пределе мощности, т.к. при этом саморазогрев значителен и соответственно максимален уход сопротивления, а это напрямую влияет на точность измерения тока.

[p210]

koyodza,так ли необходимо принудительное охлаждение? В двухамперном варианте тепла будет Ватт 15-16 (не ошибаюсь?). А то довесок вентилятора несколько громоздко выглядит...