Универсальный модульный источник питания SPS - версия 2

Список разделов РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Источники питания и цифровая техника

Описание: Конструкции любых блоков питания, источников тока для любых назначений. Микроконтроллеры и все, что с ними связано
Модераторы: Алаев Ян, poty

  • 1

#1 Алаев Ян » 26 января 2017, 16:04

Универсальный модульный источник питания SPS - Simple Power Supply
Авторская разработка Владислава Потапова ("poty")

Источник питания (блок питания) рекомендован к применению в звуковоспроизводящей технике высокого класса. В нем оптимально реализовано подавление пульсаций и помех. Отсутствие импульсных преобразователей, высокая степень фильтрации и стабилизации напряжения, а так же гибкость и универсальность в использовании позволяют применять его в различных схемах, начиная от дежурных блоков питания и заканчивая высокостабильными линейными блоками питания для аппаратуры классов Hi-Fi и High-End.

1.JPG
Модуль трансформатора и выпрямителей
2.JPG
Модуль трансформатора и выпрямителей


Меры предосторожности:
Спойлер
В блоке питания присутствует опасное для жизни и здоровья сетевое напряжение 110/220В переменного тока. При сборке и наладке блока питания необходимо проявлять крайнюю осторожность. Все работы должны выполняться квалифицированным техником. Во избежание поражения током или возгорания не подвергайте его воздействию дождя или влаги.

В устройстве присутствует высокое напряжение!
Будьте осторожны при работе с высоким напряжением, соблюдайте правила работы с электрическими цепями.


SPS собирается на базе двух печатных плат*:
Transformer and Rectifier.jpg
Плата трансформатора и выпрямителей
Filters and Regulator.jpg
Плата фильтров и регуляторов

* - дополнительно набор может содержать металлический экран из магнитной стали для исключения наводок от трансформатора и дросселей на другие элементы схемы, включая платы фильтров и регуляторов.

Габаритные размеры плат: 120 х 60 х 1.5 мм.
SPS.png
Габаритные размеры плат

SPS.frw
Размер: 35.61 КБ
Скачиваний: 13
SPS.dwg
Размер: 365.72 КБ
Скачиваний: 11
SPS.dxf
Размер: 739.96 КБ
Скачиваний: 11
SPS.cdr
Размер: 12.58 КБ
Скачиваний: 12


Принципиальная схема модулей:
image1.jpeg
Принципиальная схема модулей SPS


Содержание:
Спойлер
1. Отличия версий /viewtopic.php?f=79&t=313&p=13649#p13663
2. Порядок сборки модуля трансформатора и выпрямителей /viewtopic.php?p=13832#p13832
3. Новая партия экспериментальных трансформаторов /viewtopic.php?f=16&t=313&p=16824#p16824
4. Тестирование модуля накала на ТПГ-32 /viewtopic.php?f=16&t=313&p=18686#p18686
5. Результаты испытаний с входной емкостью 470 мкф /viewtopic.php?f=16&t=313&p=18841#p18841
6. В поисках "холодного" диода /viewtopic.php?f=16&t=313&p=18923#p18923
7. Все готово для проведения повторного эксперимента! /viewtopic.php?f=16&t=313&start=20#p19039
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2199
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц


Отличия версий

#3 Алаев Ян » 31 января 2017, 15:24

В первой версии модулей SPS мы столкнулись с серьезной проблемой, вызванной некачественными трансформаторами, которые большой партией были закуплены ранее. Трансформаторы были всесторонне исследованы и бОльшая их часть забракована, порядка 90-95%, что привело к почти полной заморозке проекта SPS. На данный момент закуплена пробная партия новых трансформаторов ООО "ТрансЛед" (ТПГ-15-2х12В, ТПГ-18-2х12В, ТПГ-25-2х12В, ТПГ-32-2х12В) и мы надеемся, что с ними не будет проблем и разработка SPS будет успешно реализована. Чтобы не создавать антирекламу, ветка с первой версией модулей SPS полностью удалена, а SPS версия 2 начинается с чистого листа.

Пробная партия:
Вот в таком виде пришла пробная партия новых трансформаторов.

2017-01-25 17.23.02.jpg
2017-01-25 17.24.37.jpg

Все вполне нормально, цена, упаковка, доставка, с моей стороны нареканий нет. Торопиться мы не будем и начнем исследование опытной партии трансформаторов с ТПГ-15-2х12В.

ТПГ-15
2017-01-27 10.58.32.jpg
Внешний вид
2017-01-27 10.58.52.jpg
Внешний вид

shema tpg-15.jpg
Электрическая схема
Чертеж ТПГ-15.jpg
Чертеж


TPG-15.pdf
Описание
Размер: 377.96 КБ
Скачиваний: 12


Электрические характеристики для моделирования:
Сопротивление обмотки (1-4) - 124.3 Ом;
Сопротивление обмотки (7-10) - 122.6 Ом;
Сопротивление обмотки (11-13) - 2.5 Ом;
Сопротивление обмотки (18-20) - 2.5 Ом;
Ток холостого хода первичной обмотки - 11 мА;
Напряжение холостого хода вторичной обмотки - 15.5В@~220В, 14В@~198В;
Температура корпуса трансформатора в режиме холостого хода - 30°С, вибрация и шумы отсутствуют.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2199
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#4 Алаев Ян » 11 февраля 2017, 9:11

Порядок сборки модуля трансформатора и выпрямителей:
1. Сборка осуществляется на основе печатной платы "Transformer&Rectifier board";
2. Устанавливается и запаивается сетевой трансформатор питания ТПГ (Т101, убедитесь, что трансформатор правильно сориентирован на печатной плате);

2017-08-25 09.07.30.jpg
ЭТАП 1
2017-08-25 09.07.55.jpg
ЭТАП 1


3. Устанавливается сетевой разъем 15EDG-4/ECH381-4 (Р101 Mains) и/или клеммы ножевого типа Tyco TA-M 6,3 мм (Р102, Р105).

2017-08-25 16.21.13.jpg
ЭТАП 2
2017-08-25 16.21.48.jpg
ЭТАП 2


Напряжение сети подаётся на блок питания через разъём (Р101 Mains) или клеммы ножевого типа (Р102, Р105) для оконцованных проводов. Питание подаётся отдельно на каждую половину 110В трансформатора для обеспечения внешнего переключения 110В-220В. При использовании (Р101 Mains), ножевые контакты можно применить для подключения переключателя напряжения, устанавливаемого в доступном для сервиса месте (чаще всего – на задней стенке устройства). Также, можно изготовить блок питания на одно напряжение, установив в отверстия ножевых контактов перемычки.
4. Трансформатор Т101 имеет несколько вариантов подключения к сети питания:

Сеть питания.jpg
Подключение к сети переменного тока 110 или 220В (фото взято из первой версии SPS)


5. В цепи питания необходимо предусмотреть отдельный предохранитель на 100-500мА (плавкий или самовосстанавливающийся) в связи с тем, что ток потребления блока питания мал (68 мА на 220В и 136мА на 110В для исполнения ТПГ-15) и «системный» предохранитель, выбираемый, как правило, на 1-5А, в зависимости от назначения устройства, не успеет сработать. Как вариант, предохранитель может быть установлен между выводами Р103, Р104 для подключения к сети питания 220В (вместо перемычки). Для большей надежности мы рекомендуем изолировать предохранитель с помощью термоусадочной трубки.

2017-08-28 12.50.28.jpg
ЭТАП 3
2017-08-28 12.50.06.jpg
ЭТАП 3

4.JPG
Входная цепь питания


6. Устанавливаются дроссели фильтров, которые предназначены для подавления высокочастотных помех и защиты от шумов переключения диодов.

2017-08-28 14.57.44.jpg
ЭТАП 4
2017-08-28 14.58.07.jpg
ЭТАП 4

2017-08-28 15.49.14.jpg
ЭТАП 5
2017-08-28 15.49.38.jpg
ЭТАП 5

3.JPG
Дроссели для подавления высокочастотных помех


Дроссели не являются обязательным элементом схемы, они могут быть заменены на мощные резисторы/электролитические конденсаторы или не устанавливаться совсем (заменены на перемычки). Рекомендуется применять симметричную схему установки дросселей/резисторов (т.е., устанавливать их как в положительную, так и в отрицательную шину питания). Мы применяли дроссели TDK серии 1315 и AIUR-06-391K. Количество и расположение применяемых дросселей/резисторов/электролитических конденсаторов зависит от собираемой схемы БП.

Параметры применяемых дросселей (L101-L104):
внешний диаметр — до 14 мм;
диаметр выводов — до 0,9 мм;
расстояние между выводами — 5,4 - 9,6 мм.
Допускается устанавливать элементы с боковыми выводами вертикально, если жёсткость выводов позволяет надёжно закрепить их на плате. Также допускается устанавливать элементы поверхностного монтажа (SMD), если расстояние между площадками позволяет поместить элемент в рамках существующего посадочного места.

Примерный список возможных дросселей представлен ниже:
1.png

2.png

3.png


При использовании вместо дросселей резисторов - рекомендуется применение радиальных резисторов или резисторов в корпусах с односторонними выводами (например, TO-126-2, TO-220-2, TO-247-2, TO-264-2, TO-221-2 и других).

7. Устанавливаются выпрямительные диоды.

2017-08-30 09.05.25.jpg
ЭТАП 6
2017-08-30 09.05.03.jpg
ЭТАП 6


Выпрямление переменного тока обеспечивается твердотельными диодами (D101-D108) — выводные, DO-204AL, DO-15, DO-41, рекомендуется применять выпрямительные диоды Шоттки с минимальными прямыми напряжениями (например, Vishay SB260-E3/73). Конкретная конфигурация выпрямителя зависит от варианта построения блока питания. Имеются три варианта построения блока питания, каждый из которых может использовать первичный фильтр C (C106, C108 и С107, С109), LC (L101, L102, C106, C108 и L103, L104, С107, С109) или RC (L101, L102 - заменяются на резисторы, С106, С108 и L103, L104 - заменяются на резисторы, С107, С109):
1. Два независимых блока питания с выпрямлением диодными мостами (далее — 2ДМ).
2. Блок питания с выпрямлением по схеме двухполупериодного выпрямления (далее —2В).
3. Блок питания с параллельными обмотками с выпрямлением диодным мостом (далее — ПДМ).

Внимание! Соблюдайте полярность! Полярность включения диодов показана на стороне с медными дорожками.
diode.jpg
diode.jpg Размер: 16.84 КБ
Просмотров: 534


Для дополнительного подавления высокочастотных помех от шумов переключения диодов - на выводы диодов рекомендуется надеть ферритовую бусину.

IMG_3742.JPG
Выпрямительные диоды Шоттки в корпусе TO-220 (фото взято из первой версии SPS)


8. Устанавливается входной фильтр (не является обязательным элементом схемы).
Входной фильтр (R101, C101) предназначен для уменьшения влияния других потребителей (блоков питания), устанавливаемых в том же корпусе, на нагрузку данного блока питания, а также для уменьшения обратного влияния шумов переключения БП на другие элементы, установленные в том же корпусе. Рекомендуемые значения R101=0-20 Oм@2 Вт (выводной), C101=4,7-15 нФ@120 или 240 В переменного тока (выводной пленочный). Расположение входного фильтра представлено на рисунке.

2017-08-30 16.31.01.jpg
ЭТАП 7
2017-08-30 16.30.37.jpg
ЭТАП 7


dempfer.jpg
Входной фильтр (фото взято из первой версии SPS)
dempfer.jpg Размер: 127.3 КБ
Просмотров: 532


Дополнительный материал по вопросам демпфирующих цепочек:
Спойлер
Как прикинуть значения демпфирующих цепочек /viewtopic.php?f=16&t=18
Расчет параметров искрогасящей цепи: http://avarte.info/?id=RL&id2=69

9. Устанавливаются демпферы выпрямительных диодов (не являются обязательными элементами схемы).
Демпферы (R102, C102, C104 и R103, C103, C105 - все SMD 0805) служат для устранения резонансных шумов, возникающих при переключении выпрямительных диодов.

Элементы демпфирования располагаются на стороне платы с медным слоем.
2017-09-04 15.40.01.jpg
ЭТАП 8

dempfer2.jpg
5.JPG
Демпферы выпрямительных диодов


Расчёт демпферов (R102, C102, C104 и R103, C103, C105) можно найти здесь: /viewtopic.php?f=16&t=18

Пример работы демпферов выпрямительных диодов:
Без демпфирования.jpg
Без демпфирования
С демпфированием.jpg
С демпфированием


Типовые включения для двух независимых обмоток:
1_Базовое исполнение.png
1. Базовое исполнение
2_Базовое исполнение (R вместо L).png
2. Установлены ограничительные резисторы вместо индуктивностей
3_Базовое исполнение (без L_R).png
3. Два диодных выпрямителя (без L или R)
4_Базовое исполнение_несимметричное подключение L.png
4. Несимметричное включение L


Типовые включения для двухполупериодного выпрямления:
1. Двухполупериодное выпрямление (базовый вариант).png
1. Двухполупериодное выпрямление (базовый вариант)
2. Двухполупериодное выпрямление (Базовый вариант с R вместо L).png
2. Двухполупериодное выпрямление (базовый вариант с R вместо L)
3. Двухполупериодное выпрямление (несимметричное включение L).png
3. Двухполупериодное выпрямление (несимметричное включение L)
4. Двухполупериодное выпрямление (диодный выпрямитель).png
4. Двухполупериодное выпрямление (диодный выпрямитель)
5. Двухполупериодное выпрямление (индуктивности в цепи средней точки).png
5. Двухполупериодное выпрямление (индуктивность в цепи средней точки)
6. Двухполупериодное выпрямление (несимметричное включение L).png
6. Двухполупериодное выпрямление (несимметричное включение L)


Типовые включения для параллельного соединения обмоток
1. Параллельное соединение обмоток (базовый вариант).png
1. Параллельное соединение обмоток (базовый вариант)
2. Параллельное соединение обмоток (несимметричное включение L).png
2. Параллельное соединение обмоток (несимметричное включение L)
3. Параллельное соединение обмоток (диодный выпрямитель).png
3. Параллельное соединение обмоток (диодный выпрямитель)
4. Параллельное соединение обмоток (усиленное несимметричное включение L).png
4. Параллельное соединение обмоток (усиленное несимметричное включение L)
5. Параллельное соединение обмоток (усиленное симметричное включение L).png
5. Параллельное соединение обмоток (усиленное симметричное включение L)


Исполнение с установленными емкостями С вместо R/L
IMG_3672.JPG
Исполнение - диодный выпрямитель (фото взято из первой версии SPS)
IMG_3681.JPG
Параллельное соединение конденсаторов (фото взято из первой версии SPS)
IMG_3749.JPG
Параллельное соединение вторичных обмоток (фото взято из первой версии SPS)
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2199
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

Новая партия экспериментальных трансформаторов

#5 Алаев Ян » 15 августа 2017, 17:06

Сегодня получили посылку - 15 трансформаторов форм-фактора плат SPS.
1. Трансформаторы для БП накала и дежурного питания ТПГ-15 2х12В (5 шт.)
2. Трансформаторы для цепей анодного напряжения ТПГ-25 2х300В@40мА (5 шт.)
3. Трансформаторы для цепей анодного напряжения ТПГ-25 5В@2A, 300В@40мА (5 шт.)

2017-08-15 11.25.12.jpg
Экспериментальные трансформаторы для SPS
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2199
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#6 Алаев Ян » 7 сентября 2017, 8:57

Универсальный модульный источник питания SPS - версия 2 использовался для проекта /viewtopic.php?f=90&t=352 в качестве дежурного блока питания:

Перечень элементов для сборки дежурного БП /viewtopic.php?f=90&t=352&start=40#p16909
Дежурный блок питания для моноблока SIPP /viewtopic.php?f=90&t=352&p=17053#p17053
Защита высоковольтных цепей /viewtopic.php?f=90&t=352&start=60#p17074
Принципиальная схема дежурного БП для моноблока SIPP /viewtopic.php?f=90&t=352&p=17151#p17151
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2199
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

Тестирование модуля накала на ТПГ-32

#7 Алаев Ян » 24 декабря 2017, 19:17

1.jpg
Модуль накала на ТПГ-32
2.jpg
Нагрузка ECC83 - 4 шт., ЕСС82 - 2 шт.
3.jpg
Общий вид


Модуль накала прогревался в течение 30 минут, потом были проведены измерения тепловизором.

без радиаторов 2.jpg
Модуль накала общий вид
без радиаторов.jpg
Наиболее горячие участки


Сильнее всего греются диоды и дроссели.

Лампы.jpg
Просто так снял...


регулятор.jpg
Нагрев радиаторов стабилизатора накала
регулятор 2.jpg
Нагрев радиаторов стабилизатора накала


Попробовал установить охлаждающие радиаторы.

2017-12-22 20.21.04.jpg
Установил охлаждающие радиаторы


Картина нагрева немного улучшилась, но незначительно.
Перед измерениями модуль накала работал порядка 2-3 часов.

с радиаторами.jpg
С радиаторами на диодах и дросселях


Общие выводы:
Температуру нагрева радиаторов стабилазаторов напряжения накала можно снизить путем снижения входного напряжения на стабилизаторах.
Сейчас оно там немного избыточное. Можно установить ограничительные резисторы между модулем выпрямителей и модулем стабилизаторов.
Для снижения нагрева диодных мостов можно попробовать уменьшить входную емкость стабилизаторов напряжения. Частично помочь должны ранее озвученные ограничительные резисторы. Буду пробовать.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2199
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#8 Алаев Ян » 10 января 2018, 19:41

Выпаял входные емкости регулятора - ради эксперимента решил включить... Стабилизатор накала неприятно жужжит. Причем звук идет не от трансформатора, а от регулятора. Не знаю, что там может жужжать, но звук именно там. Пульсации на выходе слишком высоки и это можно даже услышать. Поставил вместо 10000 мкф - 470 мкф. Посмотрим, как это скажется на температурном режиме.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2199
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

Результаты испытаний с входной емкостью 470 мкф

#9 Алаев Ян » 11 января 2018, 12:00

Общий вид карты термораспределения:

Общий вид.jpg


Нагрев трансформатора - 63 °С
Трансформатор.jpg


Нагрев радиаторов регулятора - 64 °С (ничего не изменилось относительно предыдущего раза, и не должно было)
Регулятор.jpg


Температура нагрева дросселей и диодов моста
Дроссели.jpg
Дроссели
Диоды.jpg
Диоды

Диоды в самой горячей своей точке - 73 °С, ранее были 84 °С.
Нагрев дросселей меня не очень беспокоит, правда я не знаю, какая температура Кюри у ферритов и когда они потеряют свои свойства...
Надо добавить ограничительный резистор между диодами и входной емкостью. Это однозначно снизит температуру радиаторов регулятора, ну а далее посмотрим.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2199
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#10 seurf » 11 января 2018, 14:06

Для дополнительного подавления высокочастотных помех от шумов переключения диодов - на выводы диодов рекомендуется надеть ферритовую бусину.
Вот хотел бы хоть разок краем глаза посмотреть на бусинки на диодах.
Работа проделана большая. Отлично! Можно по необходимости заказывать готовые модули?
Диоды греются, лишнее, не нужное тепло, да еще в закрытой коробке это совсем ни к чему. А выложить схему с получившимися напряжениями после вторички трансформатора, диодов будет сложно? И еще вопрос, какие ток покоя у новых трансформаторов на накалы и меж обмоточная емкость?
seurf
Форумщик
Форумщик
Аватара
Возраст: 60
Откуда: Волгоград
Репутация: 36 (+36/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 430
Темы: 6
С нами: 1 год 11 месяцев

#11 Алаев Ян » 11 января 2018, 15:26

seurf писал(а):Вот хотел бы хоть разок краем глаза посмотреть на бусинки на диодах.
Визуально ничего необычного в этом нет. Бусинка на диоде, ничего необычного. В импульсных БП это достаточно распространенная практика. Здесь БП не импульсный, но переключения диодов дают высокочастотные всплески, плюс высокочастотные помехи могут приходить извне. В общем, это на грани сумасшествия. Оборудования, позволяющего увидеть и доказать, что с ними лучше или хуже, к сожалению, нет, но эмпирически и априори получается, что хуже быть не должно, а вот лучше может быть, в худшем случае нейтрально. Здесь больше вопрос веры, когда хочется сделать лучше во всем. Приблизительный аналог - ферритовое колечко на проводе. Если в состоянии услышать, что с ним лучше, наверное, и в бусину поверите.

seurf писал(а):Работа проделана большая. Отлично! Можно по необходимости заказывать готовые модули?
Работа пока не завершена, я еще в процессе, но при условии, что модули будут соответствовать Вашим техническим задачам - почему бы и нет. Запас плат есть и у меня и у Владислава. Испытанные трансформаторы вполне хороши. Данные модули вполне пригодны для применения в различных устройствах.

seurf писал(а):А выложить схему с получившимися напряжениями после вторички трансформатора, диодов будет сложно?
нет, не сложно, я как завершу эту работу - обязательно выложу результат. В идеале хотелось бы иметь трансформаторы с выходным напряжением приблизительно 10.5В (я о переменке). Стандартные заводские значения - 9В и 12В. Если делать нестандартное значение, то трансы выходят чуть ли не в два раза дороже. Если брать исполнение на 9В, то можно не попасть в режим стабилизации при снижении входного напряжения на 10%. Поэтому я решил для аудио дел взять трансы на пробу на 12В. Напряжение избыточное, но универсальное. С одной стороны можно питать накалы ламп переменкой. С другой стороны можно погасить часть напряжения на балансном резисторе (по всем проводам) - это пустая трата мощности с одной стороны, но с другой стороны более хорошая развязка от сети. В общем, я пока играюсь с трансформаторами разной мощности на напряжение 12В (переменка).

seurf писал(а):И еще вопрос, какие ток покоя у новых трансформаторов на накалы и меж обмоточная емкость?
Ток покоя = ток холостого хода? Если Вы о нем, то он порядка 10 мА, если мне не изменяет память. Про межобмоточную емкость у меня пока нет данных.

На сайте-изготовителе есть информация о токе ХХ http://www.transled.ru/products/TPG-15/

Я вот никак понять не могу, почему дроссели у меня греются...
Согласно техническим характеристикам https://www.elitan.ru/price/item5100000 активное сопротивление у дросселей 416 mOhm Max, ну пусть будет 0,5 Ома. Средний потребляемый ток - 0,9А. Получается, что рассеиваемая мощность не более 0,4 Вт (I^2R). Для такого объема это не много. Но они раскаляются до 80 с лишним градусов. Получается, что только импульсный ток их может так греть... Других вариантов у меня пока нет. :think: :think: :think:

Алаев Ян писал(а):Я вот никак понять не могу, почему дроссели у меня греются...
знающие люди подсказали мне причину этого эффекта. Все связано с насыщением дросселя от импульсного тока. Когда дроссель насыщается, то он не только теряет проводимость, но и накопленную энергию магнитного поля ПРЕВРАЩАЕТ В ТЕПЛО! Получается, что либо балансный резистор поможет в данной ситуации и снизит импульсный ток до допустимых пределов (до 1.4А), либо нужно исключать эти дроссели для данных условий применения и заменять резисторами или перемычками, так как в режиме насыщения они все равно не работают.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2199
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#12 poty » 11 января 2018, 16:16

Фух... Давайте по порядку.
Алаев Ян писал(а):никак понять не могу, почему дроссели у меня греются...
Алаев Ян писал(а):Средний потребляемый ток - 0,9А.
При этом ток после диодов будет примерно в 1,3-1,8 раз больше потребляемого. Т.о., 0,9*1,3=1,17-1,62А. Смотрим даташит:
Current Rating 1.1A
И все вопросы отпадают.
Если говорить об импульсах, то скважность этих импульсов достаточно большая, что делает амплитуду ещё выше RMS. И тут как раз возникает ещё одна характеристика из даташита:
Current - Saturation 1.4A
Согласен, что это характеристику нужно "читать" вместе с индуктивностью, чтобы понять, успевает ли ток достигнуть своего пикового значения (вспомним расчёты по импульсным БП). Но, думаю, при индуктивности в доли миллигенри и периоде 0,1с (ну, пусть, с учётом скважности - 0,05с), ток всё же успевает достичь предельных значений.
Когда я выбирал эти дроссели, ток в расчётах не превышал 0,4-0,5А.
Владислав
poty В сети
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 70 (+70/−0)
Лояльность: 41 (+42/−1)
Сообщения: 2909
Темы: 3
С нами: 4 года 1 месяц

#13 Алаев Ян » 11 января 2018, 16:42

poty писал(а):Когда я выбирал эти дроссели, ток в расчётах не превышал 0,4-0,5А.
я это подзабыл, Владислав. Значит для этих целей дроссели нужно убирать и заменять на резисторы или перемычки, так как они (дроссели) все равно не работают, а лишь "дают жАру".

Возник вопрос по этим дросселям. Вспомните их расположение на плате. Я пробовал трогать эти дроссели и мне показалось, что они немного дрожат/вибрируют во время работы БП. Причем вибрации от трансформатора я не заметил. Вибрация связана с насыщением дросселя или существует какая-то индуктивная связь между дросселями? Сейчас начну фантазировать, но это пришло в голову. Будем считать, что пульсации это переменный сигнал. Так вот мы имеем некий переменный сигнал, который вышел из одного дросселя, навел на нем какое-то переменное поле, далее ток прошел через нагрузку, вернулся в другой дроссель и.... вот тут появляется вопрос! А не взаимодействуют ли поля созданные рядом расположенными дросселями между собой? Не могут они дрожать от этого? Или причина в насыщении? Обнаруженная вибрация 100% с сетевой или удвоенной частотой.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2199
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#14 poty » 11 января 2018, 17:08

Вибрация дросселей вряд ли связана с насыщением, хотя это и не исключается. В принципе, вибрирует любой дроссель, от этого не избавиться (как и трансформатор). Для таких маленьких дросселей ощущаемая вибрация может быть связана с несколькими вещами:
1. Недостаточная плотность намотки для тех сил, что действуют при больших токах (отсутствие пропитки, намотка "внавал" или с недостаточным/отсутствующим натяжением, в том числе - незакреплёнными концами обмотки/выводами).
2. Вибрация сердечника за счёт действия магнитных сил (маловероятна, потому что сердечник, насколько я понимаю, и является катушкой, то есть никакая его часть не может вибрировать отдельно от другой).
3. Тепловая вибрация из-за изменений линейных размеров конструкции.
Я бы подумал на первый вариант, усугубленный тем, что катушка используется на токах выше номинальных.

Добавлено спустя 6 минут 20 секунд:
Алаев Ян писал(а):Значит для этих целей дроссели нужно убирать и заменять на резисторы или перемычки
Вполне реально их заменить на дроссели большего тока. (например, https://www.chipdip.ru/product0/413251259)
Владислав
poty В сети
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 70 (+70/−0)
Лояльность: 41 (+42/−1)
Сообщения: 2909
Темы: 3
С нами: 4 года 1 месяц

#15 Алаев Ян » 13 января 2018, 19:42

Итак, я установил ограничительные резисторы по 0,51 Ом в каждую линию связи между модулем трансформатора и модулем регулятора.

2018-01-12 20.09.47.jpg
Общий вид
2018-01-13 20.28.08.jpg
Общая карта температур


Дроссели однозначно надо выпаивать! Они в насыщении и не выдерживают потребляемый ток.
2018-01-13 20.28.07-1.jpg
Дроссели
2018-01-13 20.28.07-2.jpg
Дроссели


Трансформатор и ограничительные резисторы чувствуют себя вполне нормально.
2018-01-13 20.28.08-8.jpg
Трансформатор
2018-01-13 20.28.08-2.jpg
Ограничительные резисторы


Радиаторам регулятора напряжения тоже явно похорошело! Это ожидаемо!
2018-01-13 20.28.08-5.jpg
Радиатор регулятора


Следующий наш шаг - избавляемся от дросселей, которые являются источниками тепла для нашей конструкции.
Пока попробуем их просто замкнуть. В будущем заменим их на резисторы 0,5 Ом 5Вт.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2199
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#16 Алаев Ян » 16 января 2018, 10:17

Планирую использовать вот такие резисторы.
Скриншот 2018-01-16 11.14.57.png


https://ru.aliexpress.com/item/10-bpr56-5-0-1-0-1 ... l?spm=a2g0s.9042311.0.0.sBipzO
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2199
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

Продолжаем исследования модуля накала

#17 Алаев Ян » 17 января 2018, 7:57

Продолжаем исследования модуля накала. В данной конфигурации дроссели заменены перемычками.

2018-01-17 08.39.42-2.jpg
Обшая карта температур
2018-01-17 08.39.43.jpg
Модуль трансформатора
2018-01-17 08.39.43-2.jpg
Трансформатор
2018-01-17 08.39.41.jpg
Радиаторы диодного моста
2018-01-17 08.39.42.jpg
Радиаторы регулятора


Мне хочется увидеть, как повлияет на нагрев изменение входной емкости с 470 мкФ до 10 000 мкФ.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2199
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#18 seurf » 17 января 2018, 12:21

Ян, можете тепловизор показать, что за модель и внешне?

Добавлено спустя 54 секунды:
Как выбирали? По каким признакам?
seurf
Форумщик
Форумщик
Аватара
Возраст: 60
Откуда: Волгоград
Репутация: 36 (+36/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 430
Темы: 6
С нами: 1 год 11 месяцев

#19 Алаев Ян » 17 января 2018, 19:00

seurf писал(а):Ян, можете тепловизор показать, что за модель и внешне?
https://geektimes.ru/company/dadget/blog/289033/

seurf писал(а):Как выбирали? По каким признакам?
Никак не выбирал. Это был подарок.

Вот так это выглядит в жизни (фото не мое, но у меня все так же).
COMPACTPRO-LIFESTYLE-ELECTRICAL.jpg


Плавный пуск
Изначально плавный пуск в модуле стабилизатора был сделан по схеме, приведенной здесь:

Изображение

В процессе тех манипуляций, что я сделал за время тестирования, у меня появилась мысль, а не сделать ли так же, как предложил Владислав здесь: /viewtopic.php?p=11867#p11867

Посовещавшись с Владиславом и проведя небольшое моделирование, получилось вот так:
Скриншот 2018-01-17 12.51.18.png
Выход на режим в течение 10 секунд
Скриншот 2018-01-17 14.02.30.png
Здесь представлен момент обратного смещения TL431

Скриншот 2018-01-17 14.29.16.png
Обратное смещение TL431


Стабилизатор накала.pdsprj
Размер: 14.32 КБ
Скачиваний: 4


Теперь это нужно попробовать в железе.

Несколько мыслей о необходимости плавного пуска...
Средний ток потребления в моей схеме - 0,9А. Максимальный ток LM317 - 1,5А, при этом они выгорают при запуске холодных ламп без плавного пуска. Импульсный бросок тока делает свое дело. Сейчас в регуляторе стоят LD1084V на ток 5А и схема плавного пуска. Так надежнее и безопаснее. Как для БП, так и для ламп.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2199
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

В поисках "холодного" диода

#20 Алаев Ян » 18 января 2018, 11:51

Греющиеся диоды, конечно же никому не нравятся и в идеале все должно быть слегка тепленьким. Будем считать, что это наша стратегическая цель на ближайшее тысячелетие. До синхронного выпрямления я пока не дорос, хотя уже присмотрел микруху и держу руку на пульсе, чтобы не сорваться и не попробовать это на практике. Но пока синхронного выпрямления нет - будем довольствоваться тем, что имеем, а именно диодами.
Я воспользовался поиском известного Чип и Дип и отобрал выпрямительные диоды по следующим критериям:
1. Диоды Шоттки
2. Корпус ТО-220 любого исполнения
3. Не Китай - иначе нет веры в предоставленные технические характеристики
4. Обратное напряжение не более 100В и не менее 35В
5. Количество выводов - два

И получились у меня следующие претенденты:

Скриншот 2018-01-18 12.39.48.png
Выбор холодного диода


Холодный диод.xlsx
Размер: 10.64 КБ
Скачиваний: 4


Красным фоном я отмечал те моменты, которые мне не понравились в процессе сравнения, зеленым цветом отметил свой выбор, который хочу проверить на практике как представится такая возможность.
Характеристики весьма впечатляющие: https://lib.chipdip.ru/204/DOC000204460.pdf

Скриншот 2018-01-18 12.40.07.png


Работаем...
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 58 (+58/−0)
Лояльность: 171 (+172/−1)
Сообщения: 2199
Темы: 31
С нами: 4 года 1 месяц

#21 poty » 18 января 2018, 12:31

https://www.chipdip.ru/product1/8241634369
https://www.chipdip.ru/product/stps10l60d
https://www.chipdip.ru/product1/8927286124
https://www.chipdip.ru/product1/8875933932
https://www.chipdip.ru/product/mbr1635g-schottky-rectifier-16a-35v-to-220
https://www.chipdip.ru/product1/8641289878
ну, и некоторые другие...

Добавлено спустя 4 минуты 7 секунд:
На самом деле нужно ориентироваться на реальные токи, чтобы оценить потери. Иногда лучше купить диод на большой ток для использования, допустим, на токе не превышающем 1/4-1/3 его максимума и получить существенно меньшее прямое падение напряжения.
С другой стороны - я не вижу необходимости серьёзного снижения температуры диодов - как правило для выпрямительных диодов предельная температура кристалла 150-200градусов. Другое дело - если не хватает напряжения вторичной обмотки - тогда стоит помучиться. А так - располагать где-то поближе к вентиляции!
Владислав
poty В сети
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 70 (+70/−0)
Лояльность: 41 (+42/−1)
Сообщения: 2909
Темы: 3
С нами: 4 года 1 месяц

След.

Вернуться в Источники питания и цифровая техника



Кто сейчас на форуме (по активности за 5 минут)

Сейчас этот раздел просматривают: 1 гость