Источник питания с предустановкой напряжения

[владбайк]

Попалось мне разгромленное оборудование, и вытащил я оттуда несколько блоков с тиристорами ТЧИ100 на больших радиаторах, несколько блоков с диодами ДЧ161, тоже на больших радиаторах, добыл плату с десятком КТ818Г, КТ819Г и главное, два трансформатора 430-7129 на общем основании, причем вторичные обмотки соединены последовательно заводским способом. Итого имеем с трансформаторов 24 вольта 200 ампер.
Прямо таки напрашивается необходимость собрать мощный источник питания. А вдруг пригодится. Да и надо попрактиковаться, а то освоение радиомастерства идет с трудом, хоть и много читаю.
Тиристорное регулирование напряжения отверг сразу. Нет у меня опыта работы с мощными тиристорами. Поставлю на выходе трансформаторов мостик на ДЧ161. Посмотрел, что имеется в заначке. Коробка К140УД6, горстка LM317, TL431, мосфеты. Ширпотреб. Значит, будем мастерить из ширпотреба.
Регулирование тока обязательно. Буду использовать К140УД6. Двуполярное питание напрашивается, но как-то неудобно. Буду использовать однополярное. Итак, шунт будет лежать в цепочке минусового питания ОУ. Для шунта 0,01 Ом напряжение для диапазона токов 0,1-50 ампер будет 0,001-0,5 вольт. Нехорошо. Так не получим никакого нормального регулирования. Нужно поднимать этот перепад напряжения в диапазон устойчивого регулирования ОУ. Напрашивается такое схемное решение.
https://img.radiokot.ru/files/155252/3bpl227tim.JPG
Чтобы сместить диапазон шунта в зону устойчивой работы ОУ, применим цепочку R1, D6, D7, D8. Ток со стабилизатора +24 В течет через R1, шунт, диоды D6-D8 и возвращается в мостик D9-D10. Падение напряжения на диодах D6-D8 создаст опорное напряжение +2,1 В относительно минуса питания ОУ, которое будет исходным для рабочего напряжения шунта. Рабочий ток, протекающий через шунт, будет создавать измеряемое плюсовое напряжение, которое будет складываться с опорным напряжением. Но теперь это будет происходить в диапазоне устойчивой работы ОУ.
Когда измеряемый шунтом ток достигнет значения, заданного R2 (это регулятор коэффициента усиления ОУ, а по совместительству – задатчик тока), откроется стабилитрон D5 (TL431) и включит оптопару, которая через схему управления будет удерживать ток на заданном уровне. Вроде рассуждаю правильно. Блок с шунтом вынесен до регулирующего транзистора, чтобы уменьшить выходное сопротивление последнего, да и куча соплей в зоне действия регулятора напряжения как-то нежелательна.
Теперь регулятор напряжения. Схема предполагается следующая.
Питание, как блока регулировки тока, так и регулировки напряжения будет осуществляться от внешнего маломощного трансформатора. Это позволит снизить помехи, да и облегчит компоновку. Регулирующие транзисторы Т1 будут стоять в параллель. LM317 будет задавать открывающий транзисторы ток, а управлять LM317 будет стабилитрон D5 ( TL431).
https://img.radiokot.ru/files/155252/3bpl21ulyx.JPG
Оптопара регулятора тока управляет напряжением на управляющем электроде LM317. В коллектор транзистора оптопары можно включить светодиод, и тогда будет видно момент перехода в режим стабилизации тока. R3 должен убрать опасность самовозбуждения D6, С4 должен интегрировать моменты включения оптопары.
Осталось решить основную проблему. При большом входном напряжении управляющие транзисторы будут как утюг. Значит, нужно снижать на них перепад напряжения. По хорошему, нужно подзаряжать конденсатор на выходе силового мостика так, чтобы перепад напряжения на нем при его зарядке и разрядке не проходил через регулирующий транзистор.
Примерно так, как показано на диаграмме.
https://img.radiokot.ru/files/155252/3bpl225ekm.JPG
На участке полупериода Т1-Т2 накопительный конденсатор С1 заряжается. (Штриховая горизонтальная линия – это опорное напряжение, до которого разрешено заряжаться конденсатору). На участке Т2-Т3 конденсатор отключен от входного напряжения и разряжается на нагрузку через транзистор Т1. Когда входное напряжение опустится до опорного (точка Т3), конденсатор С1 подзарядится. При дальнейшем падении и затем возрастании входного напряжения конденсатор С1 разряжается до момента Т4, когда входное напряжение начнет его подзаряжать. То есть, за один полупериод С1 должен подзаряжаться дважды, при этом на регулирующем транзисторе Т1 должен сохраняться минимально необходимый для нормальной работы перепад напряжения.
Напряжение насыщения на регулирующем транзисторе порядка 1 вольта. Значит минимальный рабочий перепад должен быть где-то 2-2,5 вольта. Поэтому возникла мысль сделать такую схему.
https://img.radiokot.ru/files/155252/3bpl220j5f.JPG
Пока перепад напряжения на управляющем транзисторе Т1 больше 2,5 вольт, стабилитрон D7открыт, а диод оптопары ОП2 закрыт. Транзистор оптопары тоже закрыт и С3 разряжается через R4. Опорное напряжение на С3 понижается, и мосфет закрывается и открывается при более низком напряжении на выходе мостика D1-D4. Накопительный конденсатор заряжается до более низкого напряжения, и на Т1, соответственно уменьшается перепад напряжения. Как только он станет менее 2,5 вольт, D7 начнет закрываться, диод ОП2 открываться, и транзистор ОП2 начнет подзаряжать С3, увеличивая, таким образом напряжение на накопительном конденсаторе.
В итоге имеем: минимальный перепад напряжения на Т1 всегда будет около 2,5 вольт, а максимальный будет регулироваться автоматически и зависеть от выходного напряжения, потребляемого тока и емкости накопительного конденсатора.
Теперь вопрос - все ли я правильно продумал? Простые расчеты у меня уже вроде получаются, но все нюансы отследить трудно, и поэтому от помощи профессионалов я бы не отказался. Хорошо бы, прежде чем собирать в железе, вычислить все ошибки.
Подробные номиналы писать не имеет смысла, пока не продумана вся схема. В общем, жду подсказок.

Владимир Попов.

[Телекот]

[pavel2000]

1) Берете какие-то готовые проекты ЛБП и максимально используете их, подтачивая напильником под себя
2) Берете какие-то готовые промышленные решения (китайские ) ) и используете их, подтачивая напильником под себя
3) Разбиваете вашу мощную идею на куски и реализуете их по-отдельности, проверяя и т д

В целом - вам надо сначала ознакомиться с различными готовыми решениями.

> Буду использовать К140УД6. Двуполярное питание напрашивается, но как-то неудобно. Буду использовать однополярное.

Если у вас бесконечное бесплатное время - то это можно понять.
А если бесконечного времени нет или у него есть определенная ценность, то всё же лучше либо использовать двуполярное питание, либо другие ОУ...
Ну или не сомневаться в выборе и его "удобстве".

Посмотрите схему китайских ЛБП ширпотребных. У них обмоток дофига.
Двуполярное для схемы управления, двуполярное для измерителя, и отдельные силовые обмотки.
Предлагаю осознать, что слепить ЛБП на костылях ради "не использования" отдельных обмоток - это дорогой путь к недостаточно хорошему результату.


Ну и еще. Написано много текста, потрачено много усилий.
Однако например я ХЗ, о какой из схем идет речь в описании "То есть, за один полупериод С1 должен подзаряжаться дважды, при этом на регулирующем транзисторе Т1 должен сохраняться минимально необходимый для нормальной работы перепад напряжения."

При всем желании разобраться - разглядывать картинки с мелкими надписями и разгадывать ребусы с позиционными обозначениями мало кому нужно.

[vlasovzloy]

Наверно линейник с предрегулятором

[владбайк]

С одной стороны, Вы конечно правы, но я уже писал, что учусь конструировать, и поэтому тупо повторять чужие схемы мне неинтересно. А что касается размещения материала на сайте, то мне и самому не понравилось, но как разместить, чтоб было хорошо читаемо, без ссылок, я так и не понял.

[владбайк]

Немного подумав, я решил, что действительно, не стоит связываться с К140УД6, тем более что в TL431 уже есть свой операционник. Можно сделать проще.
https://img.radiokot.ru/files/155252/3br02aytzo.jpg
Напряжение переключения TL431 равно 2,5 вольта. Следовательно, если диодами D6-D9 создать напряжение смещения на управляющем электроде 0,7*4=2,8 вольта, то можно спокойно управлять TL431. Резистор R4 будет определять максимально заданный ток, а R2 минимально заданный. Так как при минимальном напряжении на управляющем электроде через стабилитрон TL431 протекает ток в несколько миллиампер, оптопара ОП1 может срабатывать при отсутствии тока на шунте. Поэтому при настройке, при закороченном на землю управляющем электроде стабилитрона следует подобрать R5, чтобы на нем падение напряжения было около 0,5 вольта. При этом диод оптопары будет закрыт. Вроде так. Если я не прав, подскажите, где ошибка. Мне кажется, достоинство этой схемы в том, что ее можно втыкать вместе с шунтом, в любое место, где необходимо замерить постоянный ток.
Если подскажите, где еще проблемное место, буду думать дальше.