Modificare sursa ATX => Proiect didactic

[Marian]

Intr-adevar, si poate trebuia sa mentionez asta. Multumesc pentru apreciere.

[Marian]

Trecem la ajustarea valorilor componentelor pentru a putea alege unele standard, si evident o luam de la capat cu calculul corectiei numai ca acum stim ce si cum avem de facut deci este mai simplu, nu voi mai repeta formule presupunand ca rolul si formatul lor deja a fost asimilat din postarea anterioara ( daca tot sunt insa nedumeriri legate de unele din ele rog postati si va voi raspunde ), si voi scrie direct rezultatele, deci sa incepem cu polul de la 10hz unde stim ca avem nevoie de o amplificare de 33db, adica circa 44,6x, sa alegem o noua valoare pentru R16 din schemele postate anterior, sa zicem ca am merge pe valoarea standard imediat urmatoare care este 2k4, avem deci cele necesare pentru a calcula reactanta necesara pentru C1, care in cazul de fata este 104,6k, deci C1 rezulta ca tre sa fie 152n, iarasi nu este o valoare standard dar mergem asa si la final stiind valorile tuturor componentelor decidem incotro mergem si comparam rezultatele. Deci R16 2k4 si C1 152n, schema :


Nu mai pun si simularea ca e la fel ca in pagina anterioara, voi atasa doar finalul cu raspunsul global. Acum urmeaza primul zero de la 194 Hz ( rezonanta LC ) care este facut asa cum am scris anterior cu o rezistenta inseriata cu C1, R15 in schemele postate anterior, valoarea sa conform calculelor este 5k4, schema :


In continuare C17 care sa puna impreuna cu R16 al 2-lea zero la 194Hz, valoarea sa ar trebui deci sa fie 342n, schema :


Primul pol de la 4kHz este prin inserierea cu C17 a R12, asadar valoarea sa ar trebui sa fie 116 Ohm, schema :


In sfarsit, C15 care sa puna cu R15 al 2-lea pol la 4kHz, valoarea sa este 7,4n, schema :


Completam din nou schema si verificam raspunsul global:

Ambele diagrame arata ok numai ca sunt obtinute din nou cu valori nestandardizate, deci tre sa rezolvam asta, uitandu-ma pe valori as merge pe 150n la C1, 5k6 la R15, 330n la C17, 120 Ohm la R12 si 6,8n la C15, si verificam usor si rapid in multisim daca alegerile sunt sau nu corecte :

Lucrurile ar sta ok, avem intersectie cu 0db pe panta de -20 si la 1kHz, faza ar fi inca sub limita maxima, aici daca se doreste se poate mari C15 la urmatoarea valoare standard pentru a micsora putin faza, la 10n spre exemplu fazarea scade cam pe la +48gr fara a influenta intersectia asa cum este si normal, deci se poate merge asa.

Acuma, spuneam cand ne-am apucat de compensare ca exista anumite variatii care pot influenta rezultatul global, prima ar fi variatia alimentarii care produce la randul sau o variatie a amplificarii initiale acel AI, am ales ca si limite ale tensiunii din primar 101 si respectiv 170V, pentru ele ar corespunde un AI de 11,2 si respectiv 18,9, asta modifica pe verticala pozitia caracteristicii LC trasata cu rosu in grafice, si evident se va modifica si raspunsul global, cum anume putem testa rapid in multisim, intai tensiunea minima in primar 101V corespunzand pentru amplificare 11,2, schema si diagramele bode :

Intersectia s-a mutat la 812hz dar nu-i problema deoarece inca se face tot pe panta de -20, si ar mai fi spatiu sufficient in stanga, deci ok si pentru tensiune si mai mica in primar, fazarea este chiar mai bine acum, +46gr deci in principiu pentru alimentare minima nu estimam nici o problema la compensare.

Sa vedem alimentarea maxima corespunzatoare amplificarii de 18,9, este de la sine inteles sper ca globalul se va muta in directia opusa, schema si diagramele :

Intersectia s-a mutat la 1,2kHz, dar tot pe panta de -20 deci in regula, si aici ar mai fi ceva spatiu pana la panta de -40 care incepe la ESR, ( 4Khz ) deci ar fi in regula. Fazarea la intersectie este pe la 48gr, oricum maximul posibil in configuratia asta tot pe acolo este deci cu alte cuvinte mai sus nu se poate merge adica suntem in regula la ambele limite ale alimentarii.

O alta variatie care poate influenta este cea a ESR care daca se mareste muta zero-ul pus de la 4Khz ceva mai jos, voi estima sa zicem o dublare a valorii sale, adica 40m Ohm si testez asa ca sa vedem ce se intampla :

Intersectia s-a mutat ceva mai sus pe la 1,3Khz insa tot pe panta de -20db numai ca acum rezerva este mult mai mica deoarece zero-ul pus de ESR este acum cam pe la 2kHz insa avand in vedere ca intersectia de acum este la situatia in care alimentarea in primar este cea maxima, nu ne facem griji, stam ok la prima diagrama. Problema apare insa la cea de-a 2-a diagrama unde faza la intersectie este peste limita maxim admisa deci trebuie facut ceva, asta se poate rezolva mergand pe o valoare mai mare la C15, spre exemplu 15n :

Acum lucrurile stau ok, faza este in regula, intersectia la fel, dar asta este cazul alimentarii maxime, sa verificam si alimentarea minima scazand amplificarea la U2 de la 18,9 la 11,2, sa vedem daca aici lucrurile sut inca ok:

Intersectia este inca in regula, si la fel si faza deci teoretic cam asta ar fi, numai ca nu este tocmai asa, datorita variatiei ESR a trebuit sa marim C15, ca sa fim siguri ca inca suntem ok, trebuie sa revenim la valoarea initiala a ESR de 20m Ohm si sa testam din nou limitele de tensiune in primar, respectiv amplificare initiala de 11,2 si apoi de 18,9. Nu mai postez imagini in speranta ca simularea a devenit deja o rutina si a fost inteleasa ci voi posta direct rezultatele, pentru alimentare minima cu c15 la 15n si ESR de 20m Ohm, intersectia s-a mutat la cca 773Hz, ar fi tot ok, faza a scazut la aproximativ 39gr, aici e bine, acum alimentarea maxima releva o intersectie pe la 1,1Khz si o faza de +40gr, iarasi ok asadar.

Am testat si micsorarea valorii ESR la jumatate ( deci 10m Ohm ) comparand cu ambele limite si am gasit ca ar fi ok si aici, pentru alimentare minima intersectia este pe la 773Hz si faza cam 34gr, apoi la alimentare maxima intersectia urca la 1,1kHz si faza acolo este cam 33gr, deci inca in regula.

Asadar se poate observa sper cat de important este acest parametru ESR si cat de mult poate influenta stabilitatea unei surse, nu degeaba spuneam intr-o postare anterioara ca mai dificila mi se pare alegerea de valori standardizate decat calculul in sine, trebuie tinut cont de unele variatii care pot influenta stabilitatea sursei si sa se asigure faptul ca valorile alese compenseaza corect acele variatii.

Schema sursei in sine devine acum cam aceasta :


Urmeaza punerea in practica a sa si testarea pentru a fi sigur ca lucrurile stau ok si sursa este stabila, dar despre asta intr-o postare ulterioara cand vom verifica si tensiunea disponibila la limitare pentru curentul maxim de interes si deci modalitatea de implementare a protectiei.

Toate cele bune va doresc.
Marian.

Editat Noiembrie 6, 2020 de Marian

[Marian]

Inainte sa trec la faza testelor tre sa mentionez ceva ce in postarea anterioara am omis, asa cum ati observat valorile condensatorilor de filtrare sunt foarte importante pentru calculul compensarii, uneori sursa modificata va alimenta un montaj care la randul sau va detine poate alt/alti condensatori de filtrare cu propria capacitate si ESR, asta evident ca va influenta comportamentul corectiei, o solutie pentru a izola sursa din acest punct de vedere de consumator este inserierea unei inductante dupa condensatorii de filtrare inclusi in corectie, in general cateva zeci de uH ar trebui sa fie suficient, multe surse din astea de PC au deja pe placa spatiu rezervat unor asemenea inductante micute intre electroliticii de filtrare, este bine sa fie folosite pentru a ne asigura ca nu vom avea probleme, la mine inductanta cu pricina inca nu apare in schema deoarece pe placa nu este prevazuta dar o voi inseria direct pe iesire.

Sa revenim, asadar am revizuit schema sursei si am facut 2 mici ajustari, modificand condensatorul de filtrare de la referinta de la 1u la 47u, motivul este ca valoarea mica a sa ar fi putut influenta corectia unde avem inseriat cu acest condensator pe cel de 330n si rezistenta de 120, cum anume ar fi influentat mai precis nu pot sa ma pronunt cu certitudine dar avand in vedere valorile relativ apropiate am mers pe unul mult mai mare pentru a fi sigur ca nu am probleme. Totodata am adaugat si o rezistenta de sarcina minima pe iesire R27 din schema, una de 470 Ohm/5W, schema deci pentru sursa devenind :


Prima alimentare este bine sa se faca inseriind un bec de 100W cu alimentarea de la retea in cazul in care unele surprize neplacute apar acesta limitand avariile din partea de forta, la mine sursa a functionat perfect din prima dar este bine sa fiti prevazatori. Tensiunea pe iesire este 34,5V ( toleranta rezistoarelor folosite la divizor ), ar putea fi dusa la 35V fix cu un semireglabil dar prefer sa raman asa, mi se pare mai sigur si totodata suficient. Tensiunea la iesire este perfect stabila de la curentul minim pana la cel maxim, iata 2 imagini ilustrand asta :

In stanga Voltmetrul iar in dreapta Ampermetrul, la prima acesta indica 0.00A deoarece el este inseriat cu o rezistenta de putere reglabila ceva mai mare pe care o folosesc pe post de sarcina, curentul minim este dictat de rezistenta de 470 de pe placa, la a 2-a imagine am reglat rezistenta pentru cei 3,7A ( o cifra relativ arbitrara ) si tensiunea asa cum se observa a ramas tot 34,5V, deci partea de control isi face treaba ok, iata si cum arata unul din secundare pe osciloscop la acest curent :


Aici ar mai putea fi lucrate snubberele pentru reducerea acelui varf dar avand in vedere dioda de 200V folosita nu-mi fac griji, uneori joaca asta la snubbere poate fi oarecum invaziva pentru placa, sa tot lipesti si sa dezlipesti componente se poate exfolia, eu voi lasa lucrurile asa cum sunt, dar evident daca se doreste se poate ajusta mai ales daca se vor folosi diode de tensiuni mai mici, se ajusteaza valorile in snubbere pana se obtine o amortizare cat mai eficienta a acelor varfuri, se mai pot folosi si transiluri alese pentru o tensiune undeva sub maximul admis de semiconductori si ele vor taia pur si simplu varfurile la nivelul lor… in fine multe se pot face aici, fiecare merge in ce directe prefera. Sursa momentan arata cam asa :


In continuare mai ramane de implementat limitarea, am scos din schema sursei circuitul care se va ocupa cu asta, este vorba despre un tiristor simulat care va fi realizat pe o placuta separata si conectat la placa principala cu ceva fire, iata schema sa unde am pastrat notatiile de la cea completa pentru a se intelege mai usor la ce ma refer :


Schema in sine este destul de simpla dar o voi explica putin, R19 si R20 reprezinta divizorul care preia tensiunea de la mediana trafo driver si comanda partea de limitare, in cazul meu am ales ca punctul in care sursa pune stop sa fie acei 3,7A pentru care pe C10 din schema sursei corespunde o tensiune de 22,5V, aceasta evident va fi si tensiunea pe divizorul R19/R20, am ales deja R20 ca fiind 4k7 si astfel stim si curentul prin divizor avand in vedere faptul ca tranzistorul bipolar se deschide la aproximativ 0,65V intre baza si emitor, deci 0,65/4700=138,3uA, sau 0,0001383A, asadar pe R19 ar fi tensiunea de la c10 minus cei 0,65, adica 21,85V si deci o rezistenta de 21,85/0,0001383=158k, care nu este tocmai o valoare standard, se poate merge pe modificarea R20 pana se obtine o valoare mai aproape de standard la R19 sau se poate pastra R20 la 4k7 si la R19 sa se foloseasca o rezistenta de 150k plus un semireglabil serie de 10k, eu merg pe semireglabil, deci 150k+10k.

Tiristorul in sine este compus din Q6 si Q7, si amorsarea sa o realizeaza Q5 care atunci cand se atinge pragul prestabilit se deschide si pune R23 la masa, asta aduce un anumit curent prin divizorul pe care R23 il alcatuieste cu R24 si deschide Q7, acesta alimenteaza prin intermediul R22, baza Q6 care se deschide si pune la randul sau R23 la masa, din acest moment tiristorul este amorsat si starea Q5 nu mai conteaza, cei 2 tranzistori se automentin deschisi, prin D14 si D15 se aduce o tensiune la pinul 4 ( ceva mai mult de 3V ) care forteaza blocarea trenului de impulsuri de pe iesiri si deci sursa este blocata, reluarea functionarii putandu-se face dupa resetarea limitarii prin oprirea alimentarii sursei de la retea si se asteapta ceva timp pana la descarcarea condensatorilor, in general cateva secunde. Acum schema completa a sursei devine aceasta :


Sursa este stabila, tensiunea se mentine ok pe intreaga gama de curent necesara, temperatura radiatoarelor este ok ( destul de mica ), mai ramane sa pun limitarea pe o placuta si sa o montez, cand va fi gata voi reveni cu detalii si tot atunci voi veni si cu o propunere proprie de regulator serie dupa ea, si… si restul aflati atunci.

Toate cele bune.

Editat Noiembrie 6, 2020 de Marian

[Marian]

Am pus la punct si placuta de limitare, aceasta ar fi:


Am reglat-o si apoi am testat, protectia isi face treaba perfect, la scurt pe iesire sursa se blocheaza de fiecare data, am fixat-o apoi pe unul din radiatoare si am purces la completarea sursei, cateva poze :

Ca fapt divers la cca 3,8A curent de sarcina (fata de 3A la cat ar trebui sa lucreze in mod normal) am masurat un randament de aproximativ 90% ceea ce mi se pare chiar ok. Asa cum am zis si anterior, tensiunea este perfect stabila pe intreaga gama de curent de interes ( adica nu se modifica catusi de putin ), ar mai fi resurse pentru curent chiar mai mare, as estima un posibil 5A fara prea mari dificultati, sursa este stabila deci bucla de reactie dimpreuna cu compensarea isi fac treaba perfect, asadar munca minutioasa la calcule da rezultate. Spuneam anterior ceva de un regulator liniar, va trebui insa sa mai astepte deoarece pentru moment au aparut alte prioritati mai importante, oricum era mai putin important, se poate folosi orice se prefera, ceea ce conteaza pentru subiectul asta s-a rezolvat, adica modificarea cu succes a unei surse ATX semipunte cu controller TL494.

Cam acesta ar fi finalul modificarilor si al proiectului in sine, cu speranta ca postarile mele au ajutat, ma retrag aici si va doresc multe succese/succesuri.

PS : Ca de obicei daca aveti intrebari, nelamuriri, nu ezitati.

Numai bine.
Marian.

Editat Noiembrie 6, 2020 de Marian

[UDAR]

Inceput bine, terminat excelent! Inca o data felicitari!

[flomar60]

Subscriu in totalitate colegului UDAR , initiativa de mare valoare din start , s-a facut ,in sfarsit , lumina in capul meu cu ajutorul acestui mix de teorie + practica...multumesc Marian, sa-ti dea Dumnezeu sanatate si sarbatori fericite alaturi de cei dragi!

[Marian]

Multumesc mult pentru aprecieri.

[CIBY2]

Excelent!Un exemplu de profesionalism imbinat in mod fericit cu pasiune si seriozitate!Multumim!

[Marian]

Asa cum am promis vin cu o propunere de regulator liniar serie pentru aceasta sursa:

http://img843.imageshack.us/img843/6682/ob9e.png

 

Totul se bazeaza pe acel LD1084 care este un regulator asemanator LM317, numai ca acesta este capabil de 5A si are nevoie de o cadere minima de tensiune pe el mai mica ( ceva mai mult de 1V ) pentru a functiona corect. Schema in sine prezinta reglaj tensiune de la P2 in gama 1,25-32V, si reglaj curent de la P1 cam de la 0,1A la 3A, reglajul curentului este facilitat de IC1, un simplu amplificator operational neinversor care citeste si amplifica tensiunea cazuta pe shunt-ul R2, reglajul in sine consta in ajustarea amplificarii in bucla inchisa, fapt care permite alegera pragului de curent la care Q1 se deschide si trage inspre masa pinul ADJ.

 

L1 este inclusa special pentru sursa mea, asa cum am zis placa nu a fost prevazuta si cu inductante pentru filtru ( cele mici ) deci o voi plasa pe placa regulatorului, inductanta serveste pentru separarea sursei de catre regulator pentru a nu se influenta corectia. Voi dota asadar sursa cu acest regulator, realizarea practica va fi cel mai probabil dupa sarbatori.

 

Toate cele bune.

[Th3_uN1Qu3]

Foarte buna initiativa, si felicitari pentru realizare. As avea ceva de adaugat: La simulare, nu trebuie uitat ca AO real din controler are un raspuns in frecventa limitat. Asta mai poate adauga un pol, depinde de frecventa la care dorim sa facem trecerea prin 0dB. Intotdeauna se recomanda citirea foii de date a controlerului folosit.O idee foarte buna ar fi si adaugarea unor protectii la sub/supratensiune pe iesire. Daca am timp ma voi ocupa eu de aceasta parte.

[Marian]

Da, AE intern al controller-ului are intr-adevar un raspuns in frecventa limitat dar asta se intampla de obicei destul de sus incat sa nu influenteze corectia, adica poate fi ignorat in masura in care nu te duci cu intersectia mult prea sus. TL494 are deja UVLO intern, subtensiune sau supratensiune pe iesire nu vad cum ar putea aparea devreme ce sursa este stabilizata, asadar multumesc pentru oferta dar nu este cazul.

[Th3_uN1Qu3]

TL494 are deja UVLO intern, subtensiune sau supratensiune pe iesire nu vad cum ar putea aparea devreme ce sursa este stabilizata

TL494 nu are UVLO intern... ca se poate configura in acest fel cu piese aditionale, e alta mancare de peste. Poate confunzi cu TL594 sau UC384x.

 

Mi se pare amuzanta afirmatia ta. Nu o lua ca pe un atac, insa eu stiu cate calculatoare am vazut facute muci de surse "care este stabilizata". O sursa buna trebuie sa protejeze componentele pe care le alimenteaza, chiar si in conditii anormale de functionare ale sursei, sau in cazul unui defect aparut in aceasta.

 

In momentul in care ai mai multe tensiuni furnizate de aceeasi sursa, cu infasurari separate pe transformator, cu bucla de reactie poti controla precis doar una dintre ele, sau media lor (dar aici deja se complica lucrurile). Ce faci cand ai o suprasarcina mare pe una din ramuri, si sarcina aproape de zero pe celelalte? Sau in cazul nefericit in care cedeaza o componenta care inchide bucla de reactie, si factorul de umplere sare la maxim? Si chinezii zic ca nu se intampla si nu e nevoie de protectii, ca doar folosesc piese de cea mai buna calitate insa in practica lucrurile stau altfel. De asta n-ai sa vezi niciodata surse de firma ca mananca placi de baza sau harduri, chiar daca in ele apar defecte (condensatorii umflati fiind cei mai frecventi).

 

Protectia la supratensiune pe iesire este absolut necesara ca sa nu-ti para rau mai tarziu de aparatul cu care alimentezi sursa. Protectia la subtensiune nu este obligatorie, ea poate insa actiona ca protectie la scurtcircuit impreuna cu limitarea de curent din primar, insa circuitul tau cu tiristor simulat face deja acest lucru, deci aceasta protectie nu este necesara in sursa prezentata de tine.

[Marian]

Daca tot ai pomenit de pdf-ul integratului de control folosit, nu stiu, poate ar trebui sa-ti urmezi sfatul...

 

NU am intentia sa amuz pe nimeni, sunt cat se poate de serios cand spun ca nu este nevoie de protectie la sub/supratensiune pe iesire atata vreme cat pasii descrisi de mine sunt urmati intocmai, punct!.

[Vizitator]

Are dreptate @TH3, ce faci cand se intrerupe bucla?

Aveam la ICE o banala sursa de 7,5v/2a, productie IEMI.Avea un potentiometru separat de supratensiune la care probabil actiona un tiristor pe iesire.

La aparatele de laborator protectia la supratensiune este si pt manevrare gresita sau pur si simplu graba.Cand ai setat pragul de supratensiune stai mult mai linistit.

Si ca o gluma, sursele nestabilizate nu fac supratensiune.Cele stabilizate pot face.

 

http://www.4shared.com/web/preview/doc/PbfqEi-E

[Marian]

@miticamy din respect pentru experienta Dvs voi raspunde in ciuda faptului ca anterior pusesem punct subiectului asta. Intrebare retorica: De ce s-ar intrerupe bucla? evident ca nu prea are motiv sa se intample asa ceva atata vreme cat totul este realizat in mod corect. Apoi asta e doar un detaliu simplisim si irelevant, fiecare face cum pofteste, ceea ce chiar conteaza in modificarea surselor ATX a fost descris de mine, asadar pentru ultima oara spun ca din punctul meu de vedere acest subiect este unul epuizat, rog sa-mi respectati munca depusa, n-am chef de polemici interminabile.