Stabilizator de tensiune paralel.

[UDAR]

Un condensator de zeci-sute de nF între bază și colector la Q1 ( BD140 ) s-ar putea să ajute . Nu garantez.

[nelu F]

Oscilatiile apar pentru ca T1 (BD140) din cauza configuratiei alese nu poate furniza un curent suficient in baza lui T2 (TIP35). Formeaza un darlington cu T1 si un TIP36, care va deveni T2. Renunta la D2 si lasa doar zenerul (pentru ca o sa ai acum doua jonctiuni B-E inseriate). Rezistenta R5 monteaz-o intre colectorii T1+T2 si bazele T3-T16, acum avand o valoare de cca 0,2 ohmi/10W (asta pentru ca poti considera ca T3-T16 au beta de cca 30 la un curent de colector de 10A - pentru ele ai nevoie de un curent de baza-baze de vreo 5A, fiind legate in paralel). 

Nu mai monta electroliticii.

Editat Iulie 9, 2014 de nelu F

[Marian]

Ai conexiune CFP fara compensare, mi se pare normal sa ai si oscilatii, pe langa asta mai ai si o amplificare in curent imensa... Pune un condensator intre baza Q1 si emitorul T1, probabil orice valoare intre 10-100n ar trebui sa fie ok.

[Nemesis]

Multumesc de sfaturi. La condensatorul ala intre baza si colector chiar nu m-am gandit desi am vazut multe scheme care asa evitau autooscilatiile.

 

nefu F, nu inteleg de ce spui ca in schema mea BD140 nu poate da curent de baza destul catre prefinalul T2 ? BD140 are parca un beta de minim 50. Daca zicem ca smulgem din zenner acolo un minim 20 de mA, asta inseamna ca in baza lui T2 ajunge minim 1A si in bazele prefinalilor minim 15 A (tip35 are beta minim cam de 15 la 10A). In concluzie fiecare tranzistor "final" ar putea conduce 15A  iar tot ansamblul ar putea comanda curenti de 14*15A= peste 150A cat imi trebuie mie.  Mi-a scapat mie ceva ?

[Marian]

Pai este vorba despre compensarea in frecventa care la tine lipseste, montajul asigura o amplificare in tensiune foarte mare, ( si in curent poate si mai mare ), in anumite conditii poate aparea reactie pozitiva => oscilatii, un condensator baza-colector asigura o reactie negativa care creste o data cu frecventa, fapt care face ca intersectia cu 0db sa se faca inainte ca faza sa fie una nedorita, adica nu mai apar oscilatiile, nu mai apare reactia pozitiva.

 

Referitor la amplificarea in curent, din pdf TIP35 rezulta din grafic la 10A o amplificare in curent de cam 25, deci pentru 150A curent de sarcina, in baze trebuie un curent de minim 6A, la acest curent in grafic se prezinta o amplificare in curent pentru acelasi tranzistor de aproape 50, deci are nevoie in baza de minim 120mA, BD140 cu probabil peste 40 amplificare in curent la nivelul asta, poate acoperi fara nici o problema resursele necesare.

[nelu F]

BD140 nu poate asigura curentul de baza pt T2 pentru ca intra in regim neliniar, tensiunea C-E scazand destul de mult in experimentul pe care l-ai facut (din cauza scaderii tensiunii la bornele bateriei). Bateria nu e sursa ideala de tensiune cu rezistenta interna zero. Aceasta rezistenta se modifica si functie de gradul de descarcare al bateriei.

La 10A printr-un tranzistor (din cei in paralel, sa zicem T3) ai Ube=1,3V (cu aproximatie), la T2 de cca 1.1V.

Tensiunea in colectorul lui T1 este Ue(T3)=7.5V+Ub-eT2=1.1+Ub-eT3=1,3V =9.9V, aprox. 10V.

Conform elementelor din schema, stabilizatorul ar trebui sa tina constanta o tensiune de Udz+Ud2+Ub-eT1=12+0.65+0.75=13.4V, sa zicem 13,5V.

In aceasta situatie Uc-e pentru T1 este de 3,5V, suficienta. Dar ce te faci in cazul real al testului cu bateria cand tensiunea la borne scade si sub 12V? Initial circuitul tau trage curent din baterie, dar tensiunea la borne scade pana cand T1 nu mai poate asigura un curent suficient pentru T2, iar stabilizatorul trage un curent mai mic din baterie. Intre timp din cauza proceselor chimice din baterie (care nu au loc in toata masa pastei de pe placi) tensiunea la borne incepe sa creasca, creste tensiunea la borne si procesul se reia, aparand astfel acele oscilatii.

Eu asa vad fenomenul si de aceea am propus solutia cu darlington BD140 si TIP36.

Daca ai posibilitatea la teste sa folosesti doua baterii inseriate si o rezistenta capabila ca putere in serie cu stabilizatorul paralel ar fi excelent. In acest caz nu cred ca or sa mai apara oscilatii nici in varianta de schema postata de tine.

[Marian]

Bune observatii insa cred ca ar trebui sa se faca niste completari/precizari, adica nu e vina BD140 ca scade tensiunea de pe acumulator si ca alimentarea este prea mica pentru cerintele maxime, si nu sunt convins ca darlington PNP rezolva asta dar poate nu-mi pica mie fisa acuma... In alta ordine de idei, eu cred ca ar trebui facuta o distinctie intre oscilatii si variatii, adica prin oscilatie eu inteleg acel fenomen parazit nedorit, care poate apare acolo unde amplificarea in tensiune este mare, si nu se foloseste nici un fel de compensare in frecventa, apoi faptul ca tensiunea variaza este cu totul altceva, sincer sa fiu ma indoiesc ca variatii ale tensiunii la bornele acumulatorului pot cauza oscilatii parazite, dar poate ca nu stiu eu ( mai stii... ). Si nu in ultimul rand s-a mentionat faptul ca testele s-au efectuat la curenti de sarcina mult sub maximul tinta de 150A, vad in postarea de pe pagina anterioara ca la varianta asta cu zenner 20A a fost curentul maxim de sarcina, ceea ce inseamna un curent maxim cerut de la colectorul BD140 de sub 20mA, adica insignifiant. Tot asta inseamna cam 0,9 si respectiv 0,65 Vbe la TIP-uri, ceea ce este mult mai putin decat varianta de 150A.

[nelu F]

OK.

Dar cat a scazut tensiunea la bornele bateriei in timpul testelor? Nu trebuie sa neglijam nici comportamentul zener-ului, care pe masura ce scade tensiunea poate ajunge la limita iesirii din conductie, ceea ce inseamna micsorarea curentului de baza pentru T1 (BD140) si asa mai departe in ceea ce priveste curentii prin tranzistoare.

[Nemesis]

Am adaugat 100nF intre baza si colectorul lui BD140 si nu s-a schimbat absolut nimic: fara filtrare apar aceleasi oscilatii. Insa vad ca 100nF in paralel cu zenner-ul face minuni, cel putin pana la 4-5 Amperi cat am putut testa. Acum am lasat ambele condensatoare si filtrarea aia de 5*470uF si ramane de vazut cand voi termina montat tot standul cat de bine lucreaza la curenti mai mari.

[Nemesis]

Am terminat de instalat standul si am constatat ca motorul meu de 1.5kw/50hz/3000RPM, cu alternatorul cuplat ca sarcina, nu e in stare sa ajunga decat pana pe la 550-600RPM (ceea ce corespunde cu cca 1500RPM la alternator).

 

Ramane de incercat cu un raport de transmisie de 1:1 sau cu un motor mai mare. Insa pana atunci am aceeasi problema:la curenti de peste 5-6 A apar niste oscilatii, care, dupa ce m-am uitat mai bine, sunt niste "gauri" in graficul tensiune timp.

 

Fata de schema din ultimul atasament am operat urmatoarele modificari:

- am suntat rezistenta de 6ohmi dintre colectorul lui BD140 si baza lui T2;

- am pus 20 ohmi intre baza celor 14 bipolare finale si masa;

- am pus 100 ohmi intre colectorul lui BD140 si masa (si am pastrat cei 100nF in trebaza si colector).

 

... si nu s-a schimbat nimic. Adica, daca rotest alternatorul incet, stabilizarea este ok pana pe la cei 5-6 A. Daca cresc mai mult, incept sa apara acele oscilatii. Daca turez alternatorul in gol si apoi il conectez brusc la shunt regulator, oscilatiile dispar insa tensiunea la borne scade la vreo 5 V (foarte constanti).

De fapt mint un pic: pe osciloscop acele "gauri" erau mai late inainte iar acum dupa modificarile mentionate au durate mult mai scurte.

 

Presimt ca problema e de la faptul ca am proiectat ca tensiunea din emitoarele finalilor sa ajunga mult prea mare. Si totusi simt ca trebuie cumva sa mearga si asa. Nu inteleg care ar fi diferenta, dar zilele urmatoare o sa incerc si varianta lui Nelu F cu darlington-ul PNP.

 

Daca mai aveti idei, nu le tineti pentru voi.

Editat Iulie 17, 2014 de Nemesis

[Marian]

Poti pune ceva oscilograme? sunt curios cum arata acele "gauri"...

[Nemesis]

O sa revin cu niste poze sau un film insa nu azi pentru ca am dat jos motorul ca sa-i facem rost de o fulie mai mica.

[Nemesis]

Imi pare rau de calitatea imaginilor. Nu am avut la indemana acum decat un telefon. Totusi cred ca ideea de baza se intelege. Am facut cateva filme in care alternatorul era rotit de la 0 RPM pana cand apar oscilatiile.

 

Aici aveti si schema actuala a shunt regulatorului http://forum.allaboutcircuits.com/attachment.php?attachmentid=70857&d=1405600745 .

 

Film cu tensiunea pe bornele alternatorului
https://www.youtube.com/watch?v=E-jMiLmJY9Q

Film cu tensiunea pe baza lui BD140
https://www.youtube.com/watch?v=iseLjsya35w

Film cu tensiunea pe colectorul lui BD140
https://www.youtube.com/watch?v=adFpqzF7h_4

Film cu tensiunea pe emitorul lui T2
https://www.youtube.com/watch?v=LUcetFbls38

Film cu tensiunea pe alternator in cazul in care am montat un 10nF in paralel cu zenner-ul
https://www.youtube.com/watch?v=eVf06_yhQB0

Iau in calcul si varianta adaugarii un filtru trece jos intre BD 140 si T3, setat la cel mult 1-2 Hz.

Alte idei ?

Editat Iulie 25, 2014 de Nemesis

[giongiu]

Da te rog ceva detalii, despre scopul final al regulatorului paralel. Ansamblul motor asincron-alternator auto, sugereaza ca probabil vrei sa realizezi un regulator moto, sau similar. Apropo de problema distributiei inegale a curentului intre mosfeturi, nu cred ca e simplu de rezolvat. Poti folosi unul singur, exista mosfeti de peste 200A, sau module IGBT, de peste 300A. http://www.tme.eu/ro/details/ste250ns10/tranzistori-canal-n-tht/st-microelectronics/#

 Indiferent la ce ar folosi, la 150A, regulatorul sunt nu e cea mai economica si fiabila solutie. Aici s-ar preta o sursa in comutatie step down, daca am intuit corect destinatia regulatorului.

Editat Iulie 25, 2014 de giongiu

[Nemesis]

Scopul final al regulatorului a fost prezentat la inceputul topicului: e vorba de un stand de verificat alternatoare. Stiu ca sunt IGBT-uri de curenti mari, insa greu gasesti unul care sa poata disipa 1000W.