ШИМ-регулятор.

[SacreD]

Задумка такова.
Нужно собрать качественный ШИМ-регулятор с токами нагрузки до 100А. При этом:
Ток нагрузки должен регулироваться в пределах хотя бы от 10 до 100А;
Частота от 100Гц до 60кГц;
Скважность от 0 до хотя бы 96%.

Проблема в ограничении тока. Должно высчитываться усредненное значение тока, т.е. при 50% скважности импульсы тока составят 20А при 10А rms. Если же ток превысит установленное значение, ширина импульсов должна уменьшиться до определенного уровня, что бы установить выбранное rms значение тока.
И проблема-то в том, что скважность возможно можно будет устанавливать и 100% (открытый канал), где токовый трансформатор в качестве тока уже не прокатит.
Следовательно, шунт. Можно ли в качестве шунта использовать переход полевиков? В схеме будут стоять 4* IRF3205 с суммарным сопротивлением около 2мОм, т.е. 2мВ/А.
Нужно достигнуть наиболее высокого кпд устройства, потому-то я и задумал использовать каналы полевиков в качестве датчика тока.
На скорую руку мысли свои перекидал на бумагу и представляю вашему вниманию следующую схему.
Какие дополнения/изменения следовало бы ввести в схему, чтобы всё работало стабильно?
Погрешность ограничения по току в районе ~20% допускается.
Возможен ли иной подход к сложившейся ситуации?
Помогите советом, пожалуйста.

[IVX]

Offтопик:

А кто писал, что их миллионы? только ты и я.

нееет уж, лысый, я только учусь день за днём, а стоящий, он стоит без движения всю жизнь и то-ли искренне уверен, что непогрешим, другими словами не вполне здоров, то-ли просто озабочен своим рейтингом в интернетфорумах больше правды, так или иначе, "стоящие", закрыты к обучению и готовы оспаривать простейшие истины, в пользу произвольной ахинеи (рамкой кирлиан мерить кабеля, по SOA мосфеты для SMPS выбирать, или шунт 100W советовать). Ясно, что среди детей, они себе рейтинг сделают, что это им даст -непонятно, что это даст детям -пустую трату времени, и только. Вот скажи мне лысый, да развеж ты не хотел сказать тредстартеру в первое же мгновение, как увидел фото этого 100А монстра с ниточками РСВ трасс, что всё это изначально никуда негодится? Хотел, а чего не сказал, рука не поднялась?

[korolkov24]

Offтопик:

нееет уж, лысый, я только учусь день за днём, а стоящий, он стоит без движения всю жизнь и то-ли искренне уверен, что непогрешим, другими словами не вполне здоров, то-ли просто озабочен своим рейтингом в интернетфорумах больше правды, так или иначе, "стоящие", закрыты к обучению и готовы оспаривать простейшие истины, в пользу произвольной ахинеи (рамкой кирлиан мерить кабеля, по SOA мосфеты для SMPS выбирать, или шунт 100W советовать). Ясно, что среди детей, они себе рейтинг сделают, что это им даст -непонятно, что это даст детям -пустую трату времени, и только. Вот скажи мне лысый, да развеж ты не хотел сказать тредстартеру в первое же мгновение, как увидел фото этого 100А монстра с ниточками РСВ трасс, что всё это изначально никуда негодится? Хотел, а чего не сказал, рука не поднялась?

Так это вы про 100W шунт говорили, все вдруг впали в непонятки после вашего 74-го поста, кроме вас ни кому такая светлая мысль в голову не пришла.
Вы наверно в этот момент потокосцепление изучали?
https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...6&postcount=74

[abwh]

Так это вы про 100W шунт говорили, все вдруг впали в непонятки после вашего 74-го поста, кроме вас ни кому такая светлая мысль в голову не пришла.
Вы наверно в этот момент потокосцепление изучали?
https://forum.vegalab.ru/showpost.ph...6&postcount=74

Какое потокосцепление, коллега, не произносите страшных и непонятных слов!!! Человек мыслит категориями номенклатурной документации, и подобные термины его шокируют и вводят в ступор. Мысль, что даже 100-ваттный шунт можно заставить работать, обеспечив ему соответствующее охлаждение, таким людям в голову не приходит. Такое ведь не прочтешь у Эриксона, например. Зато ток 120А у девайса в корпусе ТО220 для них допустим, ибо это в даташите документировано.

[SacreD]

Всем привет! Я вижу тут за время моего отсуствия все немного отклонились от главной темы. Надобно исправить.

Решил накидать вариант исполнения блока по схеме Королькова. И вот что получилось. Есть какие-то замечания/дополнения?

Ну и парочка вопросов.
korolkov24, исходя из ваших испытаний, ток нагрузки регулировался от 0 до 100% без "мертвых зон" у потенциометра? То есть микросхема-то регулирует средний ток, протекающий через ключи (главная задача), а не ширину импульсов относительно положения ручки потенциометра, и, скажем, если нагрузочный ток меньше установленного микрухой, то он будет регулироваться с 0 до 100% только до определенного положения ручки потенциометра, а затем и будет та самая мертвая зона, о которой я говорил, и ток будет удерживаться на 100% при дальнейшем вращении ручки. Я правильно понял возможности потенциометра?

И еще. Какие номиналы все-таки задать резисторам R1 и R3? В каких пределах должно регулироваться напряжение на второй лапе микросхемы для обеспечения регулировки тока в наиболее широких пределах?
С номиналами RC цепочки у шунта все впорядке?

[korolkov24]

И еще. Какие номиналы все-таки задать резисторам R1 и R3? В каких пределах должно регулироваться напряжение на второй лапе микросхемы для обеспечения регулировки тока в наиболее широких пределах?
С номиналами RC цепочки у шунта все впорядке?

У вас ошибка, 1 и 4 выводы соединены.
По поводу регулирования.
Резистором вы изменяете скважность (ширину импульсов), при этом изменяется ток. Скважность вы можете изменить от 0 до максимума, плавно, значит и ток. Если вы выбрали определённую скважность, то есть ток, то при изменении сопротивления нагрузки, скважность сама начнёт меняться, сохраняя среднее значение тока. Если вы снимете нагрузку, скважность измениться так, что транзистор будет полностью открыт, если вы закоротите нагрузку, импульсы сузятся до минимума, поддерживая среднее значение тока.
Резисторы подберите опытным путём, так будет проще и точнее.

Поставьте шунт, например 1 Ом, подключите к в 1000раз большему сопротивлению нагрузки и подберите элементы.

[SacreD]

korolkov24, спасибо, вроде разобрался, схему исправил.
Резисторами R1 и R3 устанавливаются минимальное и максимальное значение тока? Хотя бы примерно, в каких пределах должны находиться номиналы этих резисторов, чтобы микрусхема не отдала концы?

За испытания схемы возьмусь в субботу, когда мелкосхемы прибудут. Очень надеюсь на положительный результат.

[korolkov24]

korolkov24, спасибо, вроде разобрался, схему исправил.
Резисторами R1 и R3 устанавливаются минимальное и максимальное значение тока? Хотя бы примерно, в каких пределах должны находиться номиналы этих резисторов, чтобы микрусхема не отдала концы?

За испытания схемы возьмусь в субботу, когда мелкосхемы прибудут. Очень надеюсь на положительный результат.

При любом значении опасности нет, по поводу номиналов не хочется напрягаться, а на вскидку не скажу.

[SacreD]

Еще вопрос следующего плана. Емкость по входу регулятора нужно рассчитывать из максимального нагрузочного тока? Или этими пульсациями можно пренебречь установив в питание микросхемы небольшой RC-фильтр? Просто в случае с тл494 без сглаживающего конденсатора схема работала неустойчиво.

[korolkov24]

Еще вопрос следующего плана. Емкость по входу регулятора нужно рассчитывать из максимального нагрузочного тока? Или этими пульсациями можно пренебречь установив в питание микросхемы небольшой RC-фильтр? Просто в случае с тл494 без сглаживающего конденсатора схема работала неустойчиво.

Важно, чтобы напряжение питания микросхемы, не падало ниже 8.4В.
Фильтрация по питанию должна быть, ёмкость надо подбирать исходя из характера пульсаций.

[SacreD]

korolkov24, фильтрацию нужно предусмотреть как в питании самой микросхемы, так и в силовой части перед ключами, или тут можно немного "недобрать"? Просто ситуация такова, что для 100А на 12В понадобится набор конденсаторов емкостью порядка 10000мк (в лучшем случае). Но ведь с пульсациями поидее должен справляться и сам источник питания, в особенности если речь идет о 12В бортовой системе с мощным аккумулятором.
Можно ли обойтись меньшей емкостью?

[SacreD]

Ну вообщем дела такие.
Пришли мне не сами UC3843, а им подобные аналоги TL3843P. Посмотрел по даташитам вроде параметры все сходятся.
Стал тестировать.
Результаты.
Со своей главной задачей - стабилизацией тока на заданном уровне (выводы 1 и 2 закорочены между собой) - микросхема справляется неплохо. Однако, максимальный рабочий цикл на частоте около 5кГц составил порядка 98,5%, а на 22кГц - уже 93,5% - падение на ключе почти целый вольт! Все это при Ct=22nF. В чем может быть загвоздка? Собирал хоть и навесным монтажем, но думаю врядли это так могло повлиять на работу схемы. Ключ IRF3205, с 15Омным резистором в затворе. Ставил и 7Ом - результат тот же.
За регулировку тока пока не брался. Максимальный рабочий цикл мерял на закороченном шунте.

[korolkov24]

Ну вообщем дела такие.
Пришли мне не сами UC3843, а им подобные аналоги TL3843P. Посмотрел по даташитам вроде параметры все сходятся.

Это конструктивно разные микросхемы, но функционально одинаковые, ведут себя по-разному.

частоте около 5кГц составил порядка 98,5%, а на 22кГц - уже 93,5%

Подбирайте ёмкость.

падение на ключе почти целый вольт!

Как измеряли напряжение падения и какой ток в импульсе?

[SacreD]

Подбирайте ёмкость.

Точно. Об этом задумывался, но не полагал, что емкость может так сильно повлиять на максимальный рабочий цикл. Действительно, 22нф - это порядка 4мкс дед-тайма, что на частоте 20кГц и есть около 8%. На руках сейчас есть только 10нф, его и поставлю, поидее должно помочь.

Как измеряли напряжение падения и какой ток в импульсе?

Мерял rms падение на переходе - оно на частоте 5кГц составило 0.2В, а на 20кГц - 0.86В, что и следовало ожидать.
Нагрузкой служили 5Вт и 55Вт лампочки. Падение напряжения было практически одним и тем же.

И что я еще заметил. На данный момент в RC цепочке стоят C=0.1mk и R=10K. На 5 и 20кГц ограничение тока остается на одном и том же уровне.

[SacreD]

Запустил сегодня макет на TL3843P. Работает очень даже неплохо. Регулировка тока осуществляется от абсолютного 0А до значения, определяемого шунтом + обвязкой. Единственное, похоже, отличие этой микры от UC серии - это то, что токовая защита срабатывает уже при 0.7В, а в реале оказалось и того ниже - порядка 0.32В.

Теперь нужно доводить схему до ума.
На частоте около 11.5кГц слышен слабый писк, доносящийся из транзистора и нагрузки (55Вт лампочка), при этом транзистор практически не греется. Блок хоть и будет работать на ультразвуке, однако все потери хотелось бы свести к минимуму. Почему пищит транзистор? Как этот писк убрать?

По поводу дополнительной защиты от КЗ в нагрузке. Если устанавливать параллельно RC цепочке к шунту биполяр, который бы обрубал генерацию, ему так же понадобится своя RC цепь. А смысла тогда в нем, если в итоге он так же будет стабилизировать ток на заданном уровне? Если RC убрать, то вполне вероятно, что иглы, возникающие в начале импульсов, будут препятствовать нормальной работе блока. Так нужен ли этот транзистор?

И вот еще что. Одно время при подключении достаточно мощной нагрузки (5-10А) блок оставался включенным и стабилизировал ток через нагрузку на заданном уровне. Вот и мучаюсь - возможно ли такое? Или это просто перемыкались какие-то проводки?

В целом работой схемы пока доволен. Осталось подогнать все номиналы для наиболее стабильной работы и испытать блок на максимуме.

Добавлено через 22 часа 59 минут
korolkov24, вопрос по большей части к вам. Какие номиналы следует установить в RC цепочку к шунту, чтобы обеспечить стабильную работу схемы на частоте 21.4кГц? Желательно, чтобы эта частота могла варьироваться в пределах +-5кГц для точной подстройки.
Времязадающую емкость, как понимаю, следовало бы установить наименьшего значения, для обеспечения максимального рабочего цикла? Скажем, 1-2.2нФ?

И как все-таки избавиться от писка? (хоть и весьма незначительного)

Как можно было бы оформить защиту блока от КЗ? Ведь когда сопротивление нагрузки будет равно 0, вся мощность будет рассеиваться в радиатор..

[korolkov24]

Т
Мерял rms падение на переходе - оно на частоте 5кГц составило 0.2В, а на 20кГц - 0.86В, что и следовало ожидать.
Нагрузкой служили 5Вт и 55Вт лампочки. Падение напряжения было практически одним и тем же.

Падение на переходе, мгновенное значение, можно померить осциллографом.

Добавлено через 6 минут

korolkov24, вопрос по большей части к вам. Какие номиналы следует установить в RC цепочку к шунту, чтобы обеспечить стабильную работу схемы на частоте 21.4кГц? Желательно, чтобы эта частота могла

Номиналы легко подобрать эксперементально, я их не знаю, так как не хочется напрягать голову.
В цепи RC, которая подключена к шунту, можно менять не ёмкость, а резистор, то есть припаять подстроечник, настроить, измерить и заменить постоянным.

Добавлено через 4 минуты

И как все-таки избавиться от писка? (хоть и весьма незначительного)

Неизвестно, что пищит, нам можно только гадать.

Как можно было бы оформить защиту блока от КЗ? Ведь когда сопротивление нагрузки будет равно 0, вся мощность будет рассеиваться в радиатор..

Чтобы всё чётко работало, нужно брать и разрабатывать полноценную схему. Давать советы с расстояния сложнее, чем рассчитать нормальную схему.
Вы много хотите от этой схемы

[SacreD]

Неизвестно, что пищит, нам можно только гадать.

Оказалось, что пищало место соединения корпуса транзистора с радиатором, т.к. нагрузка была подцеплена на радиатор, чтобы лишние провода не вести.
Вообщем, с писком вроде как разобрался.

В цепи RC, которая подключена к шунту, можно менять не ёмкость, а резистор, то есть припаять подстроечник, настроить, измерить и заменить постоянным.

Так сейчас и собирался делать.. Чтож, буду подгонять номиналы..
Как понимаю в токовой обвязке желательнее использовать резистор с наименьшим сопротивлением? Ведь сигнал с шунта - считанные милливольты, и на 3 лапу силы тока просто может нехватить, что, собственно у меня сейчас и выходит с шунтом порядка 1мОм и сопротивление 15КОм. Естественно, этого слишком много.

Вы много хотите от этой схемы

Да не то чтобы много хочу. Хочу сделать полноценную защиту от превышения тока на выходе ШИМа. В случае с КЗ по выходу на данный момент остается только один выход - ставить машинный предохранитель ампер на 80-100.
И все же, можно ли устроить защиту от КЗ путем установки биполяра к шунту? Смущают иглы в начале импульса - не станут ли они причиной ложного срабатывания защиты от КЗ, когда номиналы RC-цепочки будут значительно меньше той, что висит на 3 лапе. Если делать аналогичную RC-цепь, не вижу практического смысла в использовании дополнительного транзистора в случае с КЗ в нагрузке.


Большая проблема в чем - нет осциллографа. Нечто древнее брать особо не охота, а на нормальный аппарат пока не раскошелиться. Пока придется наладить работу блока своими силами, а уж потом приобрести осциллограф.

[korolkov24]

И все же, можно ли устроить защиту от КЗ путем установки биполяра к шунту? Смущают иглы в начале импульса - не станут ли они причиной ложного срабатывания защиты от КЗ, когда номиналы RC-цепочки будут значительно меньше той, что висит на 3 лапе. Если делать аналогичную RC-цепь, не вижу практического смысла в использовании дополнительного транзистора в случае с КЗ в нагрузке.

Вы нарисуйте, как хотите это сделать, чтобы о разном не говорить.

Добавлено через 6 минут

Большая проблема в чем - нет осциллографа. Нечто древнее брать особо не охота, а на нормальный аппарат пока не раскошелиться. Пока придется наладить работу блока своими силами, а уж потом приобрести осциллограф.

Как можно такие разработки делать без осциллографа?
За 50$ можно взять рабочий осциллограф, я С1-74 за 40$ продал и два маленьких, типа ОМЛ2, подарил.

[SacreD]

Как можно такие разработки делать без осциллографа?
За 50$ можно взять рабочий осциллограф, я С1-74 за 40$ продал и два маленьких, типа ОМЛ2, подарил.

Оказывается, как-то можно
Конечно, была мысль приобрести старенький осцил, лишь бы хоть что-то показывал, но она сменилась мыслью приобретения нормального аппарата, с помощью которого можно было бы рассматривать полноценное изображение исследуемого сигнала. Для данного случая может и хватит 30МГц (что скорее всего), но с дальнейшим увеличением частоты его может и не хватить.
Хотя это всего лишь мое мнение.

Вы нарисуйте, как хотите это сделать, чтобы о разном не говорить.

Имел ввиду примерно следующее.
Цепочка RCT5

[abwh]

Для данного случая может и хватит 30МГц (что скорее всего), но с дальнейшим увеличением частоты его может и не хватить.
Хотя это всего лишь мое мнение.

Тоже начинал заниматься импульсной техникой лет -надцать назад без осцила и, спалив кое-какое кол-во транзисторов, понял низкоэффективность этого занятия. Для начала возьми аналоговый, даже 5МГц хватит для работы с частотами преобразования до 100кГц. А в идеале желательно от 50МГц, покупай сразу - если средства позволяют.

[korolkov24]

Имел ввиду примерно следующее.
Цепочка RCT5

Чтобы открылся транзистор, нужен ток 500А, к внутренней схеме uc3843 у меня нет доступа, то есть я не знаю, можно ли закорачивать 1 вывод на землю.