Regulacija visokog napona - kontrolirana

[ilimzn]

Za tube tester u biti uopce ne treba regulacija, tj. odredjivanje napona, vec mjerenje napona i neki nacin da se ogranici maksimum struje/napona
Cijev se ionako nikad ne spaja na ispravljac direktno. Znaci, za test cijevi se spaja 'neki' napon unutar odredjenih granica, spojen preko poznatog otpora na anodu. Poznati napon (regulirani) ali u puno manjem opsegu, spaja se opet preko otpora na G, katoda ide na masu. Mjeri se 3 napona: G, B+, i A, u odnosu na nulu.
Uz poznati Ra: Ia=(B+ - Ua)/Ra i time dobijemo set Ug, Ua, Ia, koji se treba usporediti s nekim ocekivanim. Po potrebi, slijedi mjerenje za druge kombinacije Ra i B+. Nije potrebno previse kombinacija, vec dva napona i dva otpora daju 4 tocke za test i uparivanje cak i sa samo jednim naponom na G.
Uz to, nije potrebno imati cak ni puno vrijednosti B+, Ra i Rk - mozda 4. Napon koji treba imati dosta siroke varijacije je Ug. Testiranje pentoda je ponesto kompliciranije jer je potreban jos G+ izvor (s nekoliko napona) i Rg2 zastitni otpor (potencijalno opet s par vrijednosti). Broj mjernih tocaka kod pentoda time postaje znatno veci. Mjeri se dodatno G+ i Ug2 na elektrodi, Ig2=(G+ - Ug2)/Rg2.

G1 ima najvece varijacije, od dijela volta do desetke volti, i taj napon treba biti reguliran. Za funkciju mjerenja struje curenja resetke potreban je i serijski otpor i mjerenje napona iz G izvora i na samoj elektrodi.

Sasvim druga prica ako se zeli napraviti regulatro napona npr. kao univerzalni izvor. Tada se konstruira visokonaponski regulator (npr MOSFET + floating napajanje za ono sto ga kontrolira). Problem je kod klasicne izvedbe da za male napone sav visak napona puta struja iz izvora predstavlja gubitak u obliku topline na regulacijskom MOSFETu. Radi toga se najcesce osnovni ispravljac prije regulatora (u praksi citaj: stabilizatora) najcesce izvodi s stupnjevanim naponom kako bi se naponska razlika na MOSFETu svela unutar neke podnosljive mjere i time smanjilo generiranje topline. To se najcesce izvodi relejnim ili tiristorskim preklapanjem vise sekundarnih namota na trafou, pod kontrolom izlaznog napona. Sklop koji to radi preklapa na visi napon sekundara kad god izlazni napon dosegne neku odredjenu granicu ispod napona iz ispravljaca, dakle moglo bi se reci da preklapa na visi napon sekundara kad god razlika napona na regulacijskom elementu (MOSFETu) padne ispod nekog minimuma. No, sklop se uglavnom izvodi tako da ne gleda razliku vec sam izlazni napon kako bi preklapanje radilo u oba smjera bilo po tome kako korisnik okrene potenciometar za izlazni napon, bilo radi aktiviranja zastite ili strujnog limita. Time je maksimalni napon preko MOSFETa uvijek tek nesto veci od svake slijedece stepenice ispravljenog napona, pa je zagrijavanje znacajno smanjeno. S druge strane, iako releji reagiraju s odredjenim kasnjenjem (relevantno kod zastite i strujnog limita), robusnost MOSFETa je dovoljna da izdrzi tranzijente prilikom preklapanja sekundara.

[Khadgar2007]

Evo jedne možda "glupe" šeme za univerzani VN ispravljač ali stavljam je samo radi diskusije. Na šemi ispod imamo odvojen mosfet te njegov kontrolni dio(7805 i OP). E sada ono što bi odmah mijenjao ovdje je kontrolni dio gdje bi stavio umjesto 7805 neki kvalitetniji izvor referentnog napona, možda nekakav sklopić sa zenericom te par tranzistora ili neko IC riješenje. Sada prelazimo na ono što me najviše zanima kod ove šeme, a to je uzimanje izlaznog napona sa kojim se referentni uspoređuje te drajvanje mosfeta sa fotodiodama. Da li mijenjati ta dva dijela ili je to napravljeno zadovoljavajuće.

http://www.edn.com/design/power-managem ... erent-way-" target="_blank

regulate-a-0-to-500v-10-ma-power-supply-in-a-different-way-fig-2.jpg

[Khadgar2007]

U prošlih par dana sam malo googlao u potrazi za kakvim objašnjenjima i osnovama ovakvog tipa ispravljača. Naletio sam slučajno na kompletni članak o laboratorijskom ispravljaču iz Majstora(kojeg je nekoliko ljudi ovdje na forumu već napravilo) pa sam se bacio malo u čitanje te uspoređivanje one šeme odozgora te šeme iz Majstora. Frankeštajnizacijom i nešto znanja(?) sam došao do ovoga.
Znači imamo dva namota trafoa, jedan koji daje napon koji hoćemo regulirati(Uin) te drugi sa kojim napajamo OP te dobivamo Uref. Šema nacrtana bez vrijednosti jer me to za sada ne zanima već samo da li valja koncept.

vn napajanje.jpg

[ilimzn]

A napajanje operacionog ide otkud?
Inace, ostavi se bipolaraca ovdje osim ako su u pitanju zaista male struje. Problematika sekundarnog proboja je nesto sto na ovim naponima nije uopce trivijalno. Radije MOSFET koji s time nema problema, samo paznja da se ne predje maksimalni napon Ugs.

Inace shema gore je vrlo lukava ali ima jednu veliku manu. Bazna struja za BU508 se dobiva od fotodioda koje se osvjetljavaju LED-icama. Puno lakse je uzeti obicne optocouplere kojima su svi izvodi fototranzistora izvedeni van, dakle 6-pinkse verzije s obicnom (ne darlington) fototranzistorom. C i E se spoje skupa, i onda je izmedju B i tog spoja cak dvije fotodiode. Problem je ogranicena struja (sto je za izalaz 10mA sasvim dosta) uz ulazni kapacitet BU508. Regulacija bas nece biti dobra jer je regulacijski srug dosta spor. Manji izlazni tranzistor bi pomogao. Inace ta shema nema blage veze s ovim gore sto si nacrtao, tako da bojim se da je 'nesto znanja' ipak bilo premalo

[Khadgar2007]

Sa posebnog namota naravno,zapravo sa istog kao i referentni napon(u Majstoru je tako)Mislio sam staviti neki OP sa jednostrukim napajanjem ali zapravo je sasvim svejedno. Inače mislio sam da idem do kojih 300-400mA do kojih 500-600V ili ako je to već velik problem i za mosfetove da se ograničim na 250mA minimalno uz istu voltažu. Naravno ostala pravila koja si nabrojao u prvom postu na ovoj stranici bi se poštivala,ali za sada me samo zanima taj regulacioni dio da njega riješim pa ćemo kasnije na automatsko prebacivanje namotaja sekundara i kako to izvesti u praksi.

[Khadgar2007]

Zašto nije išao sa gotovim optocouplerom si već sam odgovorio upravo zbog male struje. Zato je išao na kemijanje sa diodama jer je uspio dobiti prijenosni omjer od 0,05 dok kaže da bi sa optocouplerom to bilo 0,007. Naravno mogao je ići na paraleliziranje više njih ali odlučio je na ovaj način to riješiti.

Inače znam da moja šema i ona gore nemaju ništa zajedničko ali sam čitao oba članka pa sam nešto naučio i tako rekoh da probam nešto sam iskemijati(isko je to moje zapravo kopija iz Majstora) jer googlajući već nekoliko dana nisam našao nikakvu poštenu šemu za visokonaponski regulirani izvor napona.

[Khadgar2007]

Koliko je fulano ili nije ne znam pa molim višu silu neka saspe komentare. Stavljen je 3-pinski naponski IC za Uref od 5V. Našao sam neke po meni odgovarajuće mosfetove pa sam i njih stavio u šemu. Oko OPa su dodane zaštitne diode te otpornici na ulazu. Sve je ostalo manje više kao i na onoj "radnoj" šemi odozgora.

[ilimzn]

Imas hrpu gresaka, tako da sklop uopce ne bi radio (zapravo tko zna sto bi bilo)
1) serijski spojeni otpori iza VN ispravljanja bi valjda trebali biti balansni otpori za serijski spojene kondenzaore? Ovako ne rade nista osim sto su bleederi, pa je mogao biti i jedan samo.
2) MOSFET 'darlington' je totalno nepotreban, rabi OPAMP koji moze therati ulazni kapacitet MOSFET-a
3) Cemu bi trebali sluziti otpori R13, R6?
4) Gdje je izlazni napon doveden na neki ulaz OPAMPa kako bi on znao regulirati?
5) R8 = 10M?? Ajd razmisli malo gdje se 0V regulacijskog dijela (napajanje OPAMPa) spaja na VN dio?
6) C7 kratko spaja izlaz OPAMPa na masu za visoke frekvencije, zasto, to je opterecenje za njega, moze li to podnjeti?
7) Referenca je iz regulatora, 4.7k je u seiju izmedju nje i OPAMPa a drugi ulaz OPAMPa je na masi. Znaci za bilo koju vrijednost postgavljenu potenciometrom koja je veca od nule, izlaz OPAMPa je koliko volti?
8) BArem si mogao pogledat kako se spaja LT1029, cemu sluzi R9?
9) D10 i D11 stite OPAMP od cega tocno, naponi na ulazima nikako ne mogu biti veci os reference, ili manji od nula
10) 741? Ozbiljno??


Evo jednog primjera sa naponskom i strujnom regulacijom. Pot 10k regulira struju (do 100mA s ovim vrijednostima), napon do 350V (iako je ulaz trenutno prikazan kao baterija od 300V u seriju s generatorom koji simulira valovitost - korigirati na oko 400V). Za vrijednost pota 200k, maksimalni izlazni napon ce biti 280V. Baterije 12V su nezavisni floating izvor +-12V. Shemu uzeti kao princip, treba dorada u vidu par naponskih decouplera itd... koristi se komparator LM393 (funkcionano potpuno jednak komparatorima u LM339, samo ih je u LM339 cetiri, a u LM393 dva).
JFET BF244C je spojen kao strujni ivor. Lakse nabavljiva opcija je BF245C.

hvreg.gif

EDIT:
Masa je ovdje spojena na 'izlaz', sto je samo radi simulatora. Ovako je regulator 'negativan' no kako je regulacija neovisna od izlaznog napona (ima svoje napajanje) jednostavno de preseli masa gdje treba.
Osim tog ima greska, 1uF kond treba biti spojen u paralelu s 10k otporom, koji glumi opterecenje.

U principu se ovakav spoj moze rabiti kao osnova za gotovo bilo kakav regulator uz neka ogranicenja.
Otpor 25 ohma odredjuje maksimalnu struju, 2.5/R, dakle za 25 ohma iznosi 100mA. Za vece je struje neprakticno da pad napona na tom otporu moze biti do 2.5V, jer bi disipacija na njemu bila povelika. Stavljanjem predotpora prije potenciometra za regulaciju struje moguce je odabrati druge vrijednosti napona na tom otporu kojim se definira maksimalna struja, za vece struje je prakticnije imati manje vrijednosti.
Otpor 1.8k i potenciometar 250k odredjuju odnos minimalnog i maksimalnog izlaznog napona. Minimalni napon je jednak naponu reference, 2.5V. Maksimalni je 2.5 x (1+ Rpot/1.8k), za ovaj slucaj ~ 140 x 2.5 = 350V. U praksi je pozeljno da otpor 1.8k bude fiksni otpornik u seriju s kvalitetnim trimerom, kojim se onda tocno odredi maksimalni izlazni napon.

Napajanje +-12V je vezano za IZLAZ dakle moze imati potencijal do 350V iznad mase (minus pola) regulatora, drugim rijecima, bilo sto sto se jos napaja iz tih izvora (npr. digitalni panel metri) MORA biti dobro izolirano od korisnika. Isto vrijedi i za potenciometar za regulaciju struje, svi njegovi izvodi su par V oko potencijala izlaza regulatora.
Sklop j emoguce prosiriti sustavom za preklapanje ulaznog napona kako bi se reducirala disipacija na MOSFETu. To j emoguce izvesti koristenjem cetverostrukog komparatora LM339, pri cemu dodatna dva komparatora mogu sluziti za prekpalanje namotaja ili izvoda na trafou prije greca za VN dio.

[Khadgar2007]

1)Malo brzopletosti i zaboravio sam povezati otpornike za balansiranje na pravo mjesto,onaj otpornik na izlazu koji je u paralelu sa kondom je predviđen kao bleeder
3) R6 je nepotreban jer u originalnoj šemi služi kao senzor za strujno ograničenje,istina bez veze sam ga stavio. R13 ista svrha kao i R7.
4,5) Zar ne bi trebalo to ići sa izlaza ispravljača i onda na - OPa?
6) njega sam opet krivo spojio, treba ići drito na - OPa
7) Izlaz bi bio na masi floating napajanja ali na tu masu je doveden napon sa izlaza ispravljača,pa zar to ne bi dignulo potencijal mase? Pot je spojen na masu glavnog namota a - OPa na floating masu na koju je spojen izlazni napon,pa zar ne bi tu onda nastala razlika potencijala? E sada to me malo zbunjuje jer kod šeme za koju si rekao da je lukavo napravljena napon koji ide na - OPa je podijeljen naponskim dijeljiteljem,jedan kraj je na izlaznom naponu a drugi kraj na masi. Dok kod šeme iz Majstora nema tog dijeljitelja već je napon izlaza doveden na masu floating napajanja,a masa floating napajanja nije spojena sa ničim drugim već je u zraku.
8) Pogledao sam ali ne dovoljno, moja greška.
9) U praksi vjerojatno ne trebaju ali u "teoriji" po članku služe da zaštite OP od prevelikog napona ako isključimo ispravljač a na izlaz je spojen neki kond povećeg kapaciteta,akumulator,nešto treće.
10) Možda bi neki noviji bio bolji.

Ako ti nije teško bitno mi je samo malo pojasniti ono pod brojem 7) Za ostalo sam skužio koja je greška. (šema ispravljača iz Majstora je u privitku)

druga5up.pdf

[ilimzn]

Ajd malo bolj eprocitaj opis rada tog sklopa iz majstora, za pocetak ga tocno precrtaj! Shema iz majstora teoretski radi i za puno vece napone, s promjenom otpora. Ti si kompletno peomasio sto je na tom sklopu referenca, sto povratna veza s izlaza. I nemoj to usporedjivati s onom shemom s fotodiodama, princip je potpuno drugaciji.
BTW o kakvim ti balansnim otporima pricas s obzirom da imas samo jedan izlazni tranzistor? I dalje - koliko je strujno pojacanje MOSFET-a?