Stabilizator tensiune 250V/500mA

[sebi_c]

Pentru ca vreau sa abordez constructia unui amplificator cu lampi, m-am decis sa simulez si sa probez un stabilizator de tensiune la tensiuni relativ mari. Am incercat pe tuburi si dificultatile sunt prea mari, ca sa nu mai vorbim de costuri. Problema cea mai dificila in stabilizatorul cu tuburi s-a datorat rezistentei interne mari.Schema testata este realizata exclusiv cu semiconductoare discrete si functioneaza, zic eu, nesperat de bine.Elementul de reglaj serie este un mosfet de tensiune mare IRF840. In locul lui am utilizat si STW20NA50 (caldura mai putina) si chiar un IGBT de la Haris G20N60B. Cred ca poate fi inlocuit de orice mosfet cu PD mai mare de 100W, care sa aiba 500..600V si curent cat mai mare (RDS cat mai mic). Nu sunt necesare performante de comutatie, pentru ca sursa este liniara. Mosfet-ul se va monta obligatoriu pe un radiator care sa disipe 50W in conditiile cele mai grele.Tensiunea la intrare este de 260V CA la un curent de 500mA, iar puntea de redresare nu ridica probleme. De preferat sunt diode cu un curent mai mare de 2A (curenti mai mari datorita incarcarii condensatorului). In montajul de test am pus o punte de 5A/500V.Pe tensiunea de iesire de 250V/0.5A riplul tensiunii la 500mA este de circa 40..50mV, iar pe tensiunea de 240V/40mA, riplul este sub .5mV. Riplul, corespunde valorilor de simulare.

[d2134]

C8 si C15 sunt prea micuti. Reactanta lor la 20Hz e de cca 800 ohmi. Ar trebui sa fie sub 1/10 din rezistenta de sarcina pe bara respectiva ca altminteri sursa ta nu e suntata in alternativ.

[sebi_c]

Nu sunt deloc micuti! In fapt ei decupleaza iesirea si nu au rol de filtru. Dupa cum se observa, importanta e capacitatea de la redresor cu scopul de filtraj. In montajul de test nu am avut 10uF si am pus 1uF, fara sa afecteze riplul. O capacitate prea mare introduce un pol in banda de lucru care tinde sa duca stabilizatorul in oscilatie. C8, cu ESR cat mai mic, trebuie montat chiar in nasul mosfetului. Pe placa amplificatorului poti pune pana la 47uF cat vrei. Eu am simulat un amplificator si daca un PA are un consum de 200mA poate avea linistit 22uF pentru decuplare daca sursa e buna, restul e risipa. C16 e aproape degeaba.Variatiile de tensiune de la iesire sunt anihilate de bucla de reglaj cu MPSA42 ce are ca sarcina sursa de curent constant cu MPSA92. Ambele tipuri de tranzistoare sunt cu Vbeomaxim=300V.Am verificat mai multe mosfeturi si am vazut ca montajul nu reactioneaza cu toate la fel. O sa comunic dupa ce mai fac niste teste. Interesant e ca amplificarea in bucla creste si mai mult cand regulatorul e un IGBT de 1200V de la motorola, Y25N1200 riplul devenind f. mic. Probabil asta are o amplificare mai puternica a semnalului din grila.Am proiectat acest stabilizator cu scopul de a elimina droselul de filtraj si a diminua capacitatile. Pentru a alimenta etajele de preamplificare, am prevazut un filtraj suplimentar cu un tranzistor pe post de multiplicator de capacitate. Nu l-am testat, dar in simulare arata la iesire um riplu sub un milivolt. Il cred pe cuvant, ca am practicat metoda la joasa tensiune si functioneaza.

[d2134]

Teoretic e cum zici tu si sursa ar putea fi buna la un amplificator SS.Practic, daca semnalul, componenta alternativa, trece prin tranzistori se spune ca amplificatorul e hibrid. Nu vei avea riplu dar comportamentul amplificatorului va fi dictat si de caracteristicile elementului de reglare din stabilizator, in cazul asta un tranzistor.L.E.

Nu sunt deloc micuti! In fapt ei decupleaza iesirea si nu au rol de filtru

Pai eu tocmai asta ziceam ca valoarea e prea micuta pentru a decupla eficient la frecvente joase.

[Depanatoru]

Nu e nevoie de stabilizare pentru etajele finale cu lampi , cum nu trebuie nici la finalele cu tranzistori si integrate . Consuma energie .Cat despre filtraj , s-au facut destule amplificatoare cu lampi , pe vremea cand condensatoarele erau scumpe , cu valori de 8uF , 32uF etc , bineinteles si cu inductante , si nu s-a plans nimeni . Oricum in cazul asta cu stabilizare voloarea condensatorului poate fi mai mica . 100uF poate fi destul chiar fara stabilizare pentru un amplificator de mica putere , nu vad ce importanta are in sine reactanta la o anumita frecventa .

[sebi_c]

Asa este Depanatoru'le! E un moft stabilizarea! Cel putin la alimentarea etajelor precedente etajului final, cred ca merita.Referitor la stabilizator, dezideratul principal e sa asigure o sursa de tensiune cu rezistenta interna spre zero. Lucru destul de greu de realizat intr-o gama mare de consum. Pana la urma e un compromis. Eu privesc regulatoarele ca un amplificator al tensiunii de referinta, si in acest mod apare comportamentul amplificatorului care poate deveni oscilator foarte usor cand amplificarea nu merge mana in mana cu faza.Eu la ce am facut, am pus decuplarea amplificatorului pe placa PA si nu m-am bazat pe condesatorul din iesirea regulatorului. JF trebuie sa ramana acolo, nu sa calatoreasca.In schimb dupa ce am facut stabilizatorul si am constatat ca merge bine, nu am rezistat sa nu fac ceva masuratori. Am constatat ca dupa ce am masurat cu osciloscopul, scula nu mai suge. Am verificat mosfetul si am constata ca grila sa dus. A fost o distrugere fara fum, pur si simplu instant. Am schimbat mosfet cu unu' mai tare si l-am lasat cam 1 ora cu curent maxim. Am constatat ceva incalzire serioasa, zic eu normal la puterea disipata. L-am lasat sa se raceasca si da-i cu scopul. Nu a trecut mult si l-am belit. Am distrus 3 mosfeturi in acest mod, la toate grilele distruse.Cand am facut designul am constatat ca nu pot pune diode zenner de protectie grila, pentru ca acestea in anumite conditii (pornire...) pot forta un curent mare prin mosfet (daca Dz prot este 15V, forteaza curentul maxim posibil si ramane agatat acolo), asa ca este exclus.Asa am ca am o frustrare, pentru ca nu pot oscilografia tot. Osciloscopul e un Tektronix de 100MHz cu memorie fosfor (analogica).

[Depanatoru]

Dioda zener de protectie este foarte buna , daca urmaresti toate schemele au incluse asa ceva . Si eu am construit cateva stabilizatoare si nu au fost probleme . E ceva in neregula cu schema ta daca nu functioneaza normal .

[sebi_c]

OK depanatoru! Tocmai am spus, ca daca pun protectie cu zenner, la pornire dioda intra in conductie si da 15V, de exemplu, si atunci mosfetul e deschis la maxim si ramane asa. Asa ca nu merge cu zennerul. Zennerul (sau zennerele) sunt bune la sursele in comutatie pentru a nu da voie la o excursie prea mare de tensiune, de obicei +/-15V.Pentru a evita acest lucru, a trebuit sa complic schema si sa fac un fel de driver analogic la mosfet. Complicatia nu este foarte mare si functioneaza bine.Daca tot am facut midificarea, pun aici schema finala la care poti masura in voie.Pe osciloscop se vede riplul; pe diviziune sunt 5mV.Schema si diagramele au fost simulate cu LTspice.

[sebi_c]

Pentru cei interesati sa simulze regulatorul in discutie, atasez zip-ul cu schema. Pentru simulare se foloseste Ltspice care se poate download-a liber de la, http://www.linear.com/designtools/software/ltspice.jsp.

Pentru a functiona simularea este necesar a se inlocui librariile de tranzistoare si diode cu cele din zip (se copie peste cele de la LTspice). Acest lucru este necesar pentru ca librariile originale nu contin tranzistoarele utilizate in schema. Prin operatiune nu se pierde nimic din original.

 

Dupa instalare program, copiere peste librarie diode si tranz. si decomprimare zip, click pe fisierul asc. Run, si puteti vedea tensiunile si curentii oriunde in schematic cu un click.

 

Un ultim sfat, daca vreti sa probati functionarea real, nu uitati sa puneti o rezistenta reziduala de sarcina de circa 220K de 1W, pentru a evita scaderea tensiunii de pe grila mosfet sub -15V. Acest lucru este obligatoriu, cand se renunta la realizare filtrului de riplu pentru 240V/40mA.

Era sa uit iarasi, pentru reglaj tensiune se poate pune un potentiometru format din R14, R13 cu cursorul la R20.

Vout=(R14/R13 +1)*(VD9+Vbe); VD9=6.8V, Vbe=0.55V.

Atentie la manipularea potentiometrului! Nu se va face cu sarcini mari si brusc. Cel mai bine este folosirea unei valori mai mici si aducerea la valoare cu rezistente inseriate.

[cipriyan123]

ai incercat in ultima varianta de schema sa folosesti IGBTin loc de MOS-FET?si inca ceva:nu e prea mica valoarea rezistentei R1(de sarcina)?consuma si se incalzeste inutil...cred eu.

[sebi_c]

Chiar varianta pozata are un IGBT de 20A/1200V. Merge si unul cu tensiunea standard de 600V. Importanta e sa suporte putere, ca la curent nu se prea pune problema(Mos si IGBT de pe piata au curenti mari).Rezistorul de 500ohm, simuleaza sarcina. El nu face parte din montaj. Eu l-am pus sa vad cum se comporta cand simulez un curent de iesire, 250V/500mA=500Ohm.Ca sa probez practic, am un reostat sanatos de cateva sute de wat.

[Vizitator]

A salvat cineva atasamentele sau schema stabilizatorului facut de @sebi_c ? Era interesant subiectul.

[sebi_c]

A salvat cineva atasamentele sau schema stabilizatorului facut de @sebi_c ? Era interesant subiectul.

Schema simulata aici este un prim test de sursa la tensiune mai mare. Ceva mai evoluata este schema de la "GU17PP superbas", prezent aici pe forum. Pentru simplitate o atasez aici. Si aceasta schema, inainte de a o realiza practic am simulat-o cu LTspice.

GU17PP_REG.pdf

[sebi_c]

Mai postez si un regulator cu lampi, tensiune de iesire +820V, pentru un amplificator cu GU50.

Hi_voltage.pdf

[Vizitator]

Multzumesc mult,Sebi !Am citit topicul de mai multe ori si sincer mi_a placut,mai ales discutzia despre filtrajul final si zenerul de protectzie G-S la mosfet.Vreau sa fac un catometru si am nevoie de o sursa reglabila pana in 500V(minim 350V),500mA si protejata la scurtcircuit,ca,deh, nu stii ce bagi in soclu la testat.Am studiat mai multe scheme cu LR8,TL783,shunt regulator cu mosfet,varianta cu dimmer si triac comandat in faza si chiar ma gandeam la un stabilizator serie clasic,dar na,pana imi vin toate piesele comandate nu pot trece la experimente.Daca nu reusesc sa obtzin ceea ce vreau cred ca ....bobinez un traf cu o mie de prize din 10 in 10 voltzi si cu trei comutatoare selectez la nivel de volt,zeci si sute direct din alternativ.