Stabilizator de tensiune paralel.

[Nemesis]

Salutare.

 

Am de facut un stabilizator de tensiune paralel care sa suporte un curent de minim 150A la 12-13V. Am facut o schema de genul asta http://www.onmyphd.com/pages/linear.regulator/linear.regulator.shunt.feedback.svg unde in loc de un tranzistor bipolar am folosit 10 tranzistoare irf540 legate in paralel, cu cate o rezistenta de 100 ohm in porti si cu cate o rezistenta de 0.22ohmi/10w in surse. Pe langa asta, am renuntat la rezistenta Rs pentru ca in cazul meu ar fi trebuit sa fie de 0, nu stu cati ohmi asa ca am considerat ca firele de alimentare pot fi considerate ca fiind Rs. 

 

Problemele mele sunt doua:

 

1. nu mi se deschid simultan fet-urile, unul din ele suge tot curentul iar celelalte someaza.

2. in momentul in care incep sa cresc tensiunea pe bornele stabilizatorului peste cea la care este el reglat sa intre in functiune, tensiunea de pe iesire variaza cu cateva sute de mV (poate si mai mult ca nu am testat decat cu o sursa care da decat 2 A). Frecventa de osilatie e pe undeva la 10 kHz. Oscilatiile erau si mai mari insa au scazut la cateva sute de mV dupa ce am pus pe iesire o filtrare de vreo 2000uF.

 

Ma gandesc ca faza cu oscilatia o fi de la faptul firele dintre montajul de comanda si tranzistoare sunt de vreo 10-15cm, insa cel mai mult ma enerveaza ca nu pot face tranzistoarele sa lucreze simultan. Ca alternativa ma gandesc sa iau un fet din ala de 200A/250W si sa vad daca rezolv problema cu el.

 

Idei ?

[Marian]

Pune o schema exacta cu ceea ce ai facut tu, uneori mici detalii fac diferente mari. Aceea este o ideie de principiu care in practica nu vad cum ar putea sa fie stabila, amplificarea globala este astronomica, in timp ce compensarea lipseste cu desavarsire...este o diferenta importanta intre o ideie de principiu si o schema pusa la punct.

[Nemesis]

Am vrut sa pun de aseara schema insa nu o aveam atunci la mine si imi era lene sa o redesenez .

 

P.S. condensatorul C2 nu mai este acum in schema pentru ca provoca oscilatii si mai puternice (ca amplitudine).

 

P.S. 2 De fapt oscilatiile de care vorbeam au 100 hz si de aceea ched cred ca repezinta de fapt riplul de retea. Nu stiu de ce ieri am vazut 10kHz, probabil de oboseala. Sursa de tensiune folosita pt testarea stabilizatorului este reglabila (maxim 15V): daca reglez stabilizatorul sa limiteze la maxim 9-10 V, acele oscilatii nu mai apar, totul merge lin, iar daca il reglez sa limiteze pe la 12-13 V incep usor usor sa apara oscilatii. Ba mai mult, i-am scos si filtrarea aia de 2000uF si (pentru limitare la maxim 9-10V) merge la fel de lina (fara oscilatii). Mai ramane problema cu distribuirea curentului de sarcina intre fet-uri.

Editat Iunie 10, 2014 de Nemesis

[Marian]

Configuratia se numeste "shunt regulator" si poate fi interpretata precum o dioda zenner de putere, adica se stabileste o tensiune fixa si tot ce trece peste este shuntat de catre elementul de putere catre masa ( asta simplist spus ). RS din conceptul original are tocmai scopul de a limita curentul maxim admis, si asta deoarece mosfetii nu pot shunta in siguranta orice curent, ci trebuie limitat cumva si asta face RS, modalitatea de calcul este la fel ca la diodele zenner, altfel ce ai tu acum iti pastreaza mosfetii intacti deoarece sursa de alimentare nu este capabila ea insasi de un curent prea mare.

 

Acuma schema ta este totusi diferita de conceptul original, pe langa folosirea de MOS ca element de putere mai lipseste si referinta termocompensata constituita de TL431, si bucla deschisa de la AO... in fine, intrebare: ce rol are in schema ta R6?

 

Daca oscilatia aia e la 100Hz atunci probabil este de fapt riplul de pe sursa care alimenteaza acest regulator ( n-ai specificat exact despre ce fel de sursa este vorba, deci doar presupun ), mai ales ca este mai pronuntat la o tensiune reglata ceva mai mare.

 

Acuma sa vorbim despre mosfeti, ai folosit in schema TL072, o problema ar fi necesitatea alimentarii simetrice pentru acest operational conform specificatiilor din pdf, apoi ai zis ca ai reglat la 10V si ca riplul nu ar mai fi dar ca nu conduce decat un mosfet, nu stium cum ai verificat chestia asta dar alimentarea AO este inseriata cu o dioda, deci el primeste cam 9,3V, tot conform pdf-ului iesirea nu poate urca mai mult de cam 3V sub alimentare, deci 6,3V, cam atat au mosfetii la dispozitie ca sa se deschida, teoretic este peste pragul de deschidere, practic insa se merge cam la limita, poate sa nu fie nici atat, 10 bucati de IRF540 in paralel inseamna 16n sarcina capacitiva pe iesirea AO, si cu un curent oricum destul de mic al AO dar limitat si mai tare de rezistenta aia de 100 Ohm, nu mi se pare o chestie tocmai stralucita, viteza de reactie scade mult, poate ca modul de lucru liniar nu este prea deranjat de asta dar mie unul, nu-mi place.

 

PS: sunteti cu totii liberi sa ma contraziceti.

[Nemesis]

R6 dicteaza castigul AO-ului. Am pus-o ca sa nu am chiar amplificare infinita si astfel sa mai reduc sansele de oscilatii.

 

Rs are rolul de a prelua surplusul de tensiune si nu (neaparat) de a proteja ceva. Eu nu am mai pus Rs pentru ca vreau sa scopul meu este sa limitez superior tensiunea sursei de alimentare (un alternator).

 

Despre ce referinta termocompensata vorbesti ? Ce TL431. Care bucla deschis del a AO ? Bucla de reactie negativa (daca la ea te referi) am spus deja ca e inchisa de R6.

 

Problema cu faptul ca numai un mos-fet conduce apare la orice tensiune setata. Cum am masurat asta ? Pur si simplu am masurat tensiunea pe fiecare din rezistentele din sursele fet-urilor. Am evitat sa folosesc alta sursa de alimentare din motive de simplitate. Oricum, acu iesirea AO-ului deconectata de fet-uri, cu o alimentare la 10v si daca setez suntul pt o tensiune mai mica de 10V, AO-ul baga 8V la iesire ceea ce este oricum suficient pt irf 540. Si oricum, pentru o alimentare la 12-13 volti iti dai seama ca fet-ul poate primi si 10V daca e nevoie.

Am uitat sa mentionez si sa adaug in schema ca i-am tuflit si un tranzistor in conexiune repetor pe emitor la iesirea AO-ului (se poate vedea in poza din atasament).

 

Anyway, montajul meu merge si deci nu inteleg ce nu iti place la el ?

 

Problema mea este faptul ca doar un fet trage sii lasa pe ceilalti sa someze. Ai vreo idee legata de acest lucru ?

 

P.S. Nu vreau sa par un grammar nazi insa daca tot vrei sa iti dai cu parerea (fapt pt care oricum iti multumesc) atunci te rog sa imparti frazele de 4-5-6 randuri in unele mai scurte, pentru ca altfel esti greu de urmarit.

Editat Iunie 10, 2014 de Nemesis

[cristi7521]

Un MOS nu trage curent prin rezistenta din poarta, deci nu ai masurat corect. Masoara caderea pe rezistenta de 0.22 ohmi (de aici rezulta si curentul prin el). Probabil cel care trage curent prin rezistenta din poarta e defect.

[Nemesis]

Cer scuze ! Am scris gresit. Am masurat pe rezistentele din surse nu pe cele din grile.

[UDAR]

După cum bine s-a spus , R6 e pusă aiurea și nu ai niciun fel de reacție negativă pentru că intrarea inversoare este la un potențial fix dat de dioda Zener. Ar mai fi și altele, dar nu am timp acum.

PS Apropo de ”grammar nazi” : ”pentru ca vreau sa scopul meu este sa limitez superior tensiunea sursei de alimentare”

[Marian]

@Nemesis crede-ma, nu esti in masura sa-mi dai lectii de gramatica, faptul ca tie ti se pare ca as fi greu de urmarit este doar parerea ta la care evident ai dreptul.

 

Acuma referitor la TL431, ai dreptate este greseala mea, initial am crezut ca asta se foloseste pe post de referinta, m-am inselat si-mi cer scuze pentru asta.

 

In alta ordine de idei, daca tot contrazici niste argumente pertinente fara sa pari a intelege si motivul, atunci te intreb, cum limiteaza o rezistenta inseriata cu un led curentul prin acesta? cum limiteaza o rezistenta inseriata cu o dioda zenner curentul prin aceasta? explica-mi te rog procedeul teoretic. Si un exemplu, sa zicem ca reglezi la iesire 12V si sursa de alimentare da 15-20V la un curent teoretic nelimitat, tu nu ai RS deci spune-mi te rog ce limiteaza curentul prin mosfeti in atare situatie?

[Nemesis]

UDAR, ai dreptate ! M-am uitat mai atent si intr-adevar R6 nu are nici un efect, Am facut pe parcurs multe modificari in schema si cand am zis de R6 aveam in gand alta configuratie. 

In legatura cu grammar nazzi: daca am zis ca X a facut o greseala nu am facut-o ca sa ma laud ca eu sunt perfect ci doar ca sa incerc sa fiu constructiv. 

 

marian, de ce sari asa ? Nu ti-am dat in cap, nu te-am injurat ci ti-am facut o recomandare,

Referitor la intrebarle tale: eu consider Rs ca fiind rezistenta interna a sursei de alimentare pe care o leg la stabilizatorul meu. Nu este vorba despre un curent "infinit" pentru ca am zis deja ca voi folosi ca sursa de alimentare un alternator, despre care stiu ca nu poate da mai mult de 110-120 de A. 

[Marian]

Revin la intrebarea de mai devreme, ai o tensiune de iesire reglata la 12V si o alimentare de 15V la un curent presupus infinit, avand in vedere lipsa RS spune-mi te rog ce anume limiteaza curentul prin mosfeti?

[Nemesis]

Nu esti tu in masura sa decizi care din noi doi are mai multe defecte. In rest, nu castig nimic daca incerc sa-ti explic diferenta intre un repros si recomandare. Crezi ce vrei, eu unul o las balta.

 

In cazul presupus de tine curentul este limitat doar de rezistenta interna a mos-fet-urilor. Totusi nu vad legatura cu cazul meu unde curentul este limitat.

[Marian]

Ok hai sa lasam la o parte discutia despre reprosuri, fiecare are calitatile lui, fiecare defectele lui, le acceptam si mergem mai departe, n-am de gand sa intretin disputa asta, e pacat de sectiunea asta atat de frumoasa a lui @Dr.L.

 

In cazul schemei tale ( ca strict la ea m-am referit ) ai o rezistenta de putere in sursa mosfetilor, pe lantul mosfet-rezistenta vor pica cei 3V diferenta dintre alimentare si iesire, curentul va fi limitat de Rds-On si rezistenta din sursa, ignorand Rds-on avem simplu 3/0,22 adica teoretic 13,6A, practic nu este fix asa ca mai avem si Rds-on dar pentru 10 tranzistori in paralel influenta sa este destul de mica fapt care permite ignorarea sa deci limitarea curentului este predominant facuta de rezistenta de putere inseriata cu mosfetul si nu de rezistenta interna a acestuia.

 

Acuma ca asta s-a lamurit, hai sa mergem mai departe, ai totusi o sursa de alimentare care nu dispune de un curent nelimitat, dar ce anume limiteaza curentul de varf in alternator?

[gauss]

Incearca sa imperechezi mosfeturile . Eventual cauta mai puternice , sa scazi numarul lor in conexiunea paralela , sau , de ce nu , un IGBT puternic ... ar putea fi ceva probleme cu marimea tensiunii de comanda , dar merita incercat . Datasheet - ul e de baza ...

[Dr.L]

@Nemesis

Da, mos-fetii se deschid initial in functie de Vth, care variaza la greu...

Daca-i pui in paralel, in aplicatii liniare, vei avea problema descrisa, ca doar unul se deschide.

Daca-i imperechezi in functie de Vth si le pui si rezistente de echilibrare, e deja mult mai bine.

Varianta cu o singura componenta capabila (IGBT), descrisa de gauss e excelenta! Atentie insa la radiator, trebuie sa fie mare si groooos!

 

Inca o varianta foarte buna:

Fiecare mos-fet cu o rezistenta sunt + operational proprii. Iar referinta fiecarui operational sa fie data de un potentiometru central.

Astfel, curentul prin fiecare mos-fet va fi aproape identic (depinde de offsetul operationalelor + toleranta rez sunt)

Uite aici varianta industriala pe care se bazeaza aceasta idee: http://www.elforum.info/topic/74922-rezistenta-sarcinareglabila-cu-igbt/?p=949633

 

Atentie ca o sa incingi rapid radiatorul ala. Estimez ca duce un 2-300W, la temperatura mare (atentie la deraiting curve la tranzistori!) si racit activ bine!

 

Mare atentie si cu comportamentul! Nimeni nu scrie aici ca sa-ti dea peste nas, cine scrie chiar incearca sa te ajute! Gandeste-te initial la asta si nu la diverse posibilitati rele!

Prin urmare, nu mai sari asa in sus.

Ai mare noroc ca ti-au raspuns niste colegi care si stiu ce zic si sunt si rabdatori (vor totusi sa-ti vada reusita!), altfel ar fi abandonat discutia.

Nu uita, nimeni de aici nu are absolut nimic cu tine!

Spor la constructie!