Totul despre...SURSE(teorie,scheme,aplicatii)

[Vizitator smilex]

Caracteristica este a unui filtru trece jos (FTJ) avand polul dat de frecventa f1 determinata de valorile inductantei si condensatorului de filtraj. Panta este de -40db/decada. Valoarea A0 am pus-o pe jpeg pentru ca nu stiu cum as putea scrie intr-o forma eleganta formula de calcul. Ca sa luam un exemplu practic, consideram o tensiune minima in primar de 120V, cu 40 spire, in secundar 20 spire cu punte sau 2x20 spire cu doua diode, iar tensiunea maxima de iesire a operationalului de 3,5V (cazul TL494 care conf. datelor de catalog la 3,5V pe terminalul 3 genereaza factor de umplere 0) si atunci avem: A0=20lg[120*20/(3,5*40)]=20lg17=24 dB. Nu prea seamana a formula de calcul, dar chiar nu stiu cum s-o scriu altfel cu tastatura. Valoarea nu corespunde cu jpeg-ul dar este doar un exemplu de calcul. In acelasi timp, datorita factorilor perturbatori (variatia alimentarii, variatia sarcinii care modifica f1, etc), intrecul grafic se „plimba” in plan, pe verticala si orizontala, intre anumite limite, care pot fi calculate. Intersectia caracteristicii cu axa de castig unitar (0dB), este puncul de analiza privind stabilitatea sursei. Daca in punctul de intersectie panta este de -20dB/dec cu marginea de faza (180°-defazajul prin AO la amplificare unitara) avand aprox. 45°, atunci sistemul este stabil. Asta nu este o conditie elimitatorie. Sistemul poate fi stabil prin simplul fapt ca nu intalneste in functionare acele perturbatii care il pot destabiliza. Oricum, fie ca se umbla la defazare, fie ca se umbla la defazare si caracteristica Bode privind panta de -40dB/dec, amplificatoarele operationale de eroare au retele RC, cu care se incearca modificarea caracteristicii globale a sursei. Peste caracteristica in bucla deschisa se suprapune caracteristica AO si rezulta caracteristica globala. Daca luam in discutie varianta ideala a unei retele RC atunci, pentru a atinge cerinta stabilitatii, avem nevoie de a corecta panta de -40dB/dec cu una de +20dB/dec acolo unde la intersectie, cele doua caracteristici dau castig unitar. Intrucat cum spuneam, caracteristica LC se „plimba” pe grafic, punctul de intersectie se ia la mijlocul pantei de +20dB/dec pentru a acoperi variatiile. In practica, este undeva intre 0,2-1 din frecventa sursei. In locul de castig unitar se obtine astfel o panta de -20dB/dec. Ceva in genul asta:

Dr.L edit: atasament functional!

[Vizitator smilex]

Sigur, cele de mai sus sunt opinii personale,preluate din diverse lucrari, daca ar exista si altele, ar fi binevenite. Nu stiu cum sa explic mai bine, privind retrospectiv nu pare digerabil. Sper sa foloseasca, macar ca idee.

[Vizitator smilex]

Pentru cei interesati pun un jpeg cu un exemplu practic concret de calcul si un RAR cu forma originala bmp a jpeg-ului si diagrama ajutatoare pentru calculul unei retele RC. Forma retelei este suficienta pentru atingerea cerintelor, si se calculeaza relativ simplu, este preferata mea. In calcul, am luat in considerare o semipunte, la 30kHz, si o tensiune minima de 130V in primar, obtinuta din tensiunea de 220Vca, tensiunea minima fiind din descarcarea condului de filtraj si a celui inseriat cu primarul (pt. mai multe detalii privind calculul tensiunii vezi topicul calculul traf smps/ pagina3). Mentionez ca la o variatie de +/-20Vca la retea, graficul caracteristicii LC se va deplasa in sus sau in jos iar intersectia pt. castig unitar se va face la alta frecventa, dar daca frecventa aceea este intre 536 Hz-15kHz, panta va fi tot de -20dB/dec. De asemenea, daca sursa alimenteaza o sarcina care la randul ei contine capacitati mari, sau daca creste consumul din sursa, frecventa de 536Hz se modifica, iar caracteristica se muta in stanga sau dreapta.

Dr.L edit: RC TL494 atasament functional!

[Vizitator smilex]

Intotdeauna vad micile erori privind retrospectiv, niciodata in timp util:

Dr.L edit: atasament functional!

[Vizitator smilex]

Pentru cei ce folosesc TL431, cu precizarea ca optocuplorul utilizat trebuie sa aiba o viteza mare altfel opto. seamana cu un filtru RC (FTJ) ce modifica raspunsul, solutia e identica :

[Vizitator smilex]

Am convingerea ca n-am aratat, prin cele anterioare, nimic nou pentru unii. Altii ar avea, probabil, alte lucruri de completat. Ma indoiesc insa ca toti cei ce au citit, sunt atat de bine pregatiti teoretic. M-as fi bucurat chiar si pentru niste critici. Sau completari. Sau intrebari. Sau alte puncte de vedere.

Fara a considera subiectul inchis, am de gand sa deschid o discutie despre stabilizatoare liniare, de la cele mai simple, pana la cele un pic mai complexe (nu foarte), profitand de faptul ca topicul nu pretinde in mod expres ca ar fi numai despre comutatie si avand acordul gazdei (dl.miticamy). Si pentru ca nu se poate face abstractie de sursa de baza, care de obicei este reteaua, incep prin a arata (graficele au caracter informativ) variatia tensiunii de 220V in timp:

[andreigradu]

Materialele si ideile prezentate sunt foarte bune, doar ca "circuitele integrate analogice" nu sunt prea la indemana.Acele caracteristici si pante sunt o problema delicata.Se invata pe la facultatea de electronica, un an intreg, multa matematica, si putine aplicatii.Asta e motivul pentru care oamenii nu reactioneaza la asa ceva.Cei ce citesc se uita ca la profesorul de la cursuri aici. Stau in banca, noteaza si asteapta sa se termine ora, sau nu mai intra dupa pauza.Ceea ce prezinti aici este foarte tare, dar trebuie notiuni de baza solide pentru a digera asa ceva.Desi am terminat electronica, inca nu stapanesc circuitele analogice.Scoala iti prezinta toata electronica in 5 ani si de fapt te cam lasa cu ochii in soare. Trebuie sa te canalizezi spre o zona ingusta si sa o inveti doar pe aceea pentru a avea rezultate satisfacatoare.Multi prefera sa foloseasca indicatia de utilizare din datasheet si fac schemele cat mai simple. Asta e motivul pentru care trebuie sa se fereasca lumea de protectii si reactii complexe, la sfarsit toate actioneaza asupra aceluiasi pin al circuitului de comanda si nu ai habar care din ele lucreaza defectuos la o anumita sarcina sau variatie a tensiunii de alimentare, sau daca interactioneaza intre ele.

[Vizitator smilex]

Multumesc pt. raspuns, marturisesc ca ma dezamageste putin, speram sa fi fost mai digerabil. Am concentrat si simplificat cat am putut. Mare greseala ar fi ca cel ce citeste sa plece de la premisa ca nu va intelege niciodata. Nimic mai fals. In plus, stabilitatea unei surse e foarte importanta. Eu am sperat sa initiez doar un prim pas. Macar ideea ca parte a stabilitatii este reteaua de reactie sa ramana.

[andreigradu]

Nu trebuie sa fiti dezamagit.Trebuie sa constientizati ca cei care scriu si urmaresc acest forum nu sunt in totalitate ingineri electronisti.Marea majoritate fac lucruri din placere si dragoste pentru crosetat.Prea putini au terminat electronica, multi sunt inca studenti sau elevi.Cei ce stiu cu adevarat electronica acu sunt angajati la firme de prestigiu, au salarii grase, conditii de lucru perfecte si nu ne urmaresc pe noi.In clipa asta dorm sau sunt undeva intr-un club sa se relaxeze. Am colegi din facultate care acum lucreaza pe salarii peste 1000euro la Siemens, Continental, Microchip, Freescale, ... si care mi-au spus clar ca nu pierd timpul cu astfel de forumuri, prefera sa se relaxeze total in timpul liber.

[Vizitator smilex]

Nu cred ca trebuiesc studii superioare in domeniu pentru a intelege asa ceva. Ale mele sunt in domeniu mecanic (tehnologia sudarii). Electronica a fost si ramane o pasiune (activitate profesionala prin conjunctura). Exista insa pentru doritori, multa documentatie. Trebuie doar curaj. Si ceva bani...Revenind la problema anterioara, presupunem un transformator care la iesire livreaza 16,5V iar in urma caderii de tensiune de pe puntea redresoare, avem 15V, redresat si nefiltrat (pulsatoriu). Grficul arata ca mai jos (1). Valoarea efectiva a tensiunii continue poate fi masurata si este de 15V dar varful se afla la 21,15V. Pentru cei 50Hz de la retea, avem 20 milisecunde (1/f) durata sinusoidei, iar a unei semisinusoide de 10 milisecunde. Aplicand insa un condensator la iesire, acesta se va incarca la varful tensiunii (fig 2). Daca la iesire exista un consumator, pe durata dintre semisinusoide condensatorul se descarca cu o tensiune ΔU si se reincarca la varf la urmatoarea semisinusoida. Valoarea ΔU este data de marimea curentului (intensitatii) si a condensatorului de filtraj (in acest caz timpul e 10ms). Δt a fost aproximat 10ms dar de fapt este intervalul „b”, intervalul „a” fiind cel in care se incarca condensatorul aproximarea astfel facuta (mai dezavantajos) asigurand o marja. Aceste chestiuni arata ca de fapt, inaintea stabilizatorului se va gasi o tensiune minima (Umin) peste care tensiunea nu poate fi stabilizata. In plus, elementul regulator (de obicei tranzistor bipolar, uneori darlington) are nevoie de 2-3V. Si ca sa fie mai interesant, toate sunt valabile la pierderi zero (imposibil). Pierderile pot fi calculate dar deloc simplu, de aceea inainte de a alege (proiecta) o solutie constructiva transformatorul, puntea si filtrul trebuie incercate la sarcina maxima iar rezultatele vor arata daca transformatorul poate sau nu sa asigure ce dorim.

[baza]

desi titlul postului mi se pare cam emfatic, recomand si eu o pagina cu seminariile firmei Unitrode, care a fost prin anii '70 un pionier in domeniul acesta: http://www.smps.us/Unitrode.html

 

( Unitrode producea circuite integrate pentru surse in tehnica comutatiei si oferea suport tehnic in realizarea lor cand conationalii nostri inca foloseau tuburile electronice in aparatura electronica )

 

Pentru cei care vor cu adevarat sa-si construiasca propria sursa in comutatie: dupa ce ati citit si inteles ce scrie acolo ( seminariile incep cu anul de gratie 1983 ) , va asigur ca veti reusi sa proiectati o sursa in comutatie, fara a mai fi nevoie sa cititi si altceva.

 

Pentru restul lumii: daca aveti nevoie de o sursa in comutatie, sfatul e sa va cumparati una de la chinezi. Sunt ieftine, mana de lucru acolo e aproape gratis.

[Vizitator smilex]

Si pentru ca vorbim de rezultate am sa iau un exemplu concret. Sa presupunem ca avem (cumparam, construim) un transformator care asigura (teoretic) o tensiune de 30Vca la 10A, iar noi dorim un stabilizator de 5-28V la 10A. Montam puntea (preferabil 15-20A) si condensatorul (sa zicem 20000μF/50V). In gol, tensiunea se va ridica undeva la 42V la care, tinand cont de pierderi, putem pune un rezistor de 3,6 ohmi (400W), pentru a obtine 10A. Pentru cei 20000μF, la 10A si un timp de 10ms, variatia de tensiune este de 5V deci +/-2,5V fata de tensiunea mediata de un voltmetru. Daca la cei 28V necesari adaugam 3V pentru regulatorul serie si 2,5V din variatia tensiunii de pe cond, Obtinem o tensiune minima de 33,5V. Daca cu sarcina montata, tensiunea masurata cu voltmetrul este de minim 34V pe condensatorul de filtraj, atunci ansamblul traf+punte+cond poate asigura cei 28V stabilizati, la 10A (sau mai bine zis la curentul ce poate fi citit prin rezistor). Sigur, un astfel de rezistor e greu accesibil dar cum zicea dl. silicipi, se poate face dintr-o rezistenta de resou 2000W, punand in paralel sectiuni ale acesteia. Merita efortul. Fac aici o mentiune, capacitatile parazite ale diodelor trebuiesc suntate cu condensatori (in practica, 0,1μ), in caz contrar, oscilatiile rezultate incaleca timpii de comutatie incalzind suplimentar puntea si introducand un „brum” pe alimentare ce poate fi „simtit” de un ampliu, de exemplu. Sigur, cele de mai sus nu tin tocmai de stabilizatoare, dar daca se vor lua in considerare solutii constructive ar fi bine sa pornim de la premisa ca tensiunea din fata stabilizatorului este asigurata, nu sa se calculeze mereu acest lucru. Tensiunea minima necesara din fata stabilizatorului va fi considerata cea mai mica (conform ΔU) de pe condensatorul de filtraj.

[Vizitator smilex]

Cred ca asta e cea mai simpla forma de stabilizator. Se poate folosi pana la 1A (?). Pentru proiectarea lui ar trebui luate in considerare datele tranzistorului folosit, mai ales factorul de amplificare (hFE) la curentul dorit si temperatura minima posibila. Aflat din datasheet-ul tranzistorului, factorul de amplificare imparte curentul dorit si se obtine curentul necesar in baza (Ib), care trebuie asigurat de rezistorul R: [(Uin-Uz)/R]≥Ib. Tensiunea la iesire este Uout=Uz-Ube≈Uz-0,7V. Puterea disipata pe tranzistor este (Uin-Uout)Ic. Protectia este o simpla siguranta la intrare. La scurtcircuit, curentul de varf este dat de Uin/R care se inmulteste cu factorul de amplificare la acel curent. Puterea pe R: (Uin-Uz)²/R. Puterea pe zenner: [(Uin-Uz)/R]Uz

Un exemplu. Uin=16V; Uout=10V; I=1A; tranzistor BD441 avand hFE=100/1A

Curentul necesar in baza: Ib=10mA

Dioda zenner 11V (Uout=10,3V)

R=(16-11)/0.01=500 ohmi vom alege 220 ohmi (1/2) ca sa fim siguri ca asiguram Ib

Puterea pe tranzistor: (16-10,3)1=5,7W

Puterea pe R: (16-11)²/220=0,11W

Puterea pe zenner: [(16-11)/220]11=0,25W

La scurt Ib=16/220=72mA Ic=aprox 2A (conf. datasheet) cu mentiunea ca siguranta fuzibila trabuie sa se arda rapid, puterea disipata in acest regim fiind f. mare (32W) iar curentul crescator cu temperatura.

[Vizitator smilex]

O varianta modificata este cea cu un condensator in baza. Ofera un raspuns mai bun la variatii bruste ale sarcinii. La scurt, resursele existente in baza, datorate condului, pot distruge tranzistorul, dar solutia e preferata in amplificatoare de mica putere (de exemplu) datorita raspunsului bun. Teoretic, astfel de stabilizatoare se pot construi pt. orice curent, dar la curenti mai mari cresc puterile disipate pe elementele de comanda. Pentru a folosi puteri mici in comanda si curenti mari de sarcina se pot utiliza tranzistoare compuse. Mai jos, structura unor tranzistoare compuse (darlington) si variante. La varianta b, in locul diodei zener se utilizeaza TL431 care este de fapt un zener programabil. Varianta c este mai precisa in stabilizare, informatia fiind preluata direct de la iesire.

[Vizitator smilex]

Variatiile de tensiune din fata stabilizatorului duc la variatii de curent de comanda in baza. Pentru ca acest lucru sa nu se petreaca, se folosesc pentru comanda generatoare de curent constant. Mai jos cateva variante, cea mai raspandita fiind a. Varianta b este identica ca mod de calcul (pe jpeg conform a). Varianda c este o oglinda de curent, mai putin utilizata in practica datorita necesitatii imperecherii foarte precise, dar prezenta in componenta integratelor.