Vybijaci obvod pre kondenzator

[Wili]

Dizajnujem vysokonapetovy zdroj 400Vdc do elektronkoveho zosilnovaca do ktoreho som chcel implementovat nejaky vybijaci obvod z dovodu vysokeho naboja a napatia na elytoch (4mF), a tak nejak sa tocim do kolecka a zaujima ma Vas nazor ci by ste to vymysleli inak, dobre tipy rad privitam

Poziadavka je jasna - aby to bolo cim jednoduchsie, analogove, vybilo velky naboj (cca 300 Joulov) v rozumnom case a nezhorelo, ale aby to zbytocne nezatazovalo zdroj pocas prevadzky = minimalny odber resp. s vybijanim by ciastocne pomohol dobiehavajuci zosilnovac, takze by sa realne vybijalo mozno 150J alebo menej.

Zvazoval som najprv klasicky konstantny regulator prudu nastaveny napr. na 2-3mA co je ale nie uplne efektivne riesenie kedze by to stale zralo 1W a vybijanie by aj tak trvalo 8minut.

Potom mi napadlo urobit nejaky "aktivny" ccs, ktory by bol na vyssi prud, a aktivoval by sa len pri vypnuti - napr. ak by napatie kleslo pod 330V (co by sa zrejme stalo pretoze zosilnovac bude mat kludovy odber cca 200mA). Vykonove elektronky pri vypnuti ako chladnu tak im samozrejme klesa schopnost viest elektrony a trva to zhruba 6-8 sekund.

Cosi som skusal aj simulovat nizsie, porovnanie obyc ccs vs "spinacia" verzia ccs. Po 4 sekundach sa vypne zdroj, potom je v simulacii odber zo zdroja na 8s s poklesom z 200mA na nulu (simulacia chladnucej elektronky) Zeleny graf ma pri vypnuti aktivny odber cca 22mA, zlta je konstantnych 2mA, rozdiel vo vybijacom case je evidentny.

Otazka je... ci je to potrebne? da sa to urobit lepsie, inak? ako? (rele a odpor mi fakt neradte... )

Fet by bol nejaky to252 s chladicom, asi 2n60, takze by tych par desiatok sekund prezil, akurat by sa ohrial na nejakych 100 stupnov, to by som doladil prud/cas, priemerna vykonova strata by bola cca 3W. Trochu sa mi nepozdava to riesenie pchat 330V zenerku do bazy tranzistoru ale asi to je ok, tiez spinat nim "400V" = ale vlastne je blokovany 12V zenerkou takze by mal vzdy vidiet na c-e len toto napatie... no neviem asi MPSA by bol istejsi ako BC337, no neviem co prechodove javy pri zapnuti, predsa len zenerka ma trochu koleno kym zacne viest prud

Samozrejme ze to nie je uplne blbuvzdorne, napr. pri rychlom zap/vyp by to nefungovalo tak rychlo a cakalo by to na pokles napatia kym by sa spustil vybijac, pripadne by sa to252 mosfet mohol lahko prehriat atd atd..

[therion]

A nestacilo by proste rele , ktere by okamzite odpadlo pri vypnuti 230V a pripojilo paralelne ke kondu vykonovy odpor?

[Wili]

Dik za napad, ano to mi napadlo, lenze rele pri tak vysokom DC a rozumnom vybijacom prude by nemalo dlhu zivotnost a cenovo by bolo aj drahsie ako mosfet a par odporov, ak by to malo zvladnut muselo by asi aj byt celkom velke.

Pasivny odpor ma sice vyhodu ze sa da velmi vyznamne prekrocit jeho maximalna vykonova strata, ale jeho odber by nebol konstantny = vybijaci cas by sa predlzoval s klesajucim napatim. Mohol by som samozrejme zvysit vybijaci prud ale naopak trpelo by rele.

S odporom co spominas mi prave napadlo ze k zapojeniu hore by slo dat k mosfetu do drainu este odpor a rozdleit zataz

[therion]

A pokud misto klasickeho odporu dal vykonove PTC? Omezis narazovy proud relem a vybiti bude pomerne rychle. Klidne je muzes radit podle potreby seriove.

stoji to kolem 20 kacek a delaji se v ruznych parametrech

https://www.tdk-electronics.tdk.com/inf/...6/S236.pdf

[Wili]

NTC je vskutku zaujimavy napad, to spinanie cez rele sa mi sice stale nepaci a zrejme by som dal miesto toho mosfet ale ta odporova charakteristika by presne odpovedala priebehu vybijania, cim by klesalo napatie na elytoch tym by bol odpor nizsi.

Problem by mozno bol pri opakovanom pouziti, ten termistor by chladol asi dost dlho. Resp. pripad kedy by som zosilnovac zapol a po 5 sekundach vypol. Koncove lampy by este neviedli prud, a plny zdroj by sa do toho vybil, ntc by klesol na minimalny odpor, a pri druhom opakovanom cykle rovnakeho zap/vyp by to ten NTC uz neprezil a elyty by do toho poslali kludne 10A pri 400V do odporu zopar ohmov

[divnypocit]

Co ten mosfet řídit přes operák, který snímá přes dělič napětí na tom kondu? Jak by napětí na kondenzátorech klesalo, mosfet by se postupně více otevíral, jeho odpor by se zmenšoval a vybíjecí proud by naopak rostl. Tím by se vybíjení ke konci tolik nezpomalovalo jako u obyčejného odporu.

[rvx73]

vůbec nejlepší by asi bylo dát k tomu nějaký mikrokontroler. Ten by mohl sledovat celou řadu parametrů a inteligentně se rozhodovat, co v dané situaci dělat (např. jak reagovat na zapnutí bezprostředně po vypnutí apod.) Třeba Arduino Mega 2560 má 10 bitový ADC modul, který se přepíná mezi 16 analogovými piny. S tím už jde leccos. A naprogramovat ti to zvládne AI za jedno odpoledne (včetně vychytání bugů)

[jardag69]

Dej nějaký vícenásobný sitovy vypinac. Jeden kontakt by pri vypnuti sepnul a vybil to. Dělají se i krásné průmyslové na rozvaděče.

https://www.kvelektro.cz/ovladaci-hlavic...GwOdwH3bEJ

[alx]

Určitě existuje speciální IC na vybíjení kondenzatoru ve spínaných zdrojích (místo klasického odporu), aby dosáhli nižší spotřeby a obvod byl zelenější . Obvod se uplatňuje až při vypnutí narozdíl od odporu. Zkus prohledat starou ebastlirnu tam to řešili. Hrozně jsem se divil, že místo jednoduchého vybíjecího odporu používají komplikovaný orloj. Možná něco najdeš i v aplikačních poznámkách u řídících Ic spinanych zdrojů.

[Wili]

rvx73 hej to mi napadlo, aj AI mi to radila ale mcu tam pchat nechcem kym nemusim, nie ze by to niecomu vadilo, ale uz len z old-school hiend puristickeho principu to je akoze "fuj"

aby to bolo cim jednoduchsie, analogove

alx to je zaujimave! netusil som ze existuju na to urcene ic, cosi som nasiel a vyzera to zaujimavo. Vyzera casto cosi podobne ako som vymyslel (riadene/spinane ccs v puzdre operaku)

EDIT: co si myslite o tom spinani 12V zenerky obyc malym bipolarom, pripadne krmenim jeho bazy cez 330V zenerku, mal by to prezit nie?

este mi napadlo dat tam nie 330V zenerku ale nejaky pevne definovany velky delic (pre nizky prud) a pouzit darlington na spinanie ccska

[Otas]

Zajímavé téma.
Já bych úplně horní schéma doplnil o diodu vloženou do + cesty od usměrňovače k hlavnímu kondu atd., před ní vrazil odporový dělič s minimální kapacitou a z něj řídil Q1. Reaguje to okamžitě a zenerky v řízení trandu nejsou potřebné.

[Wili]

Otas dik, velmi dobry napad. Mal som podobny (cosi ako jednoduchy AC detect ako popisujes) ale ako som sa zacal hrabat v inej casti zapojenia nejak som na to zabudol, tiez sa mi nechcelo tahat ten signal skrz celu dosku ale zrejme to bude najelegantnejsie riesenie.

ked som premyslal ako na to zvazoval som usmernit kapacitne izolovanu separatnu vetvu cez maly kond, dve diody a velky odpor. Tvoje riesenie je elegantnejsie, no prinasa diodovy Vdrop do zdroja co asi pri tak vysokom napati nevadi, ale zrejme trochu zbytocna neefektivita. Vratim sa k napadu s ac detektom a popremyslam ako inak by to este slo diky!

PS - samozrejme som zvazoval nejaky “externy” trigger pre q1 nizkym napatim (napr. od zhavenia) ale na doske tohoto vn zdroja ziadne take nemam, musel by som to tam tahat odinakadial.

[Otas]

Pokud nechceš ztrátu na diodě, lze jednoduše udělat to, co naznačuješ - usměrnit hlavní střídavé napětí přes nově vložené diody "D2A a D4A" bokem do alternativního + výstupu a od nich vést plusový signál bez kondenzátoru (resp. malého někde na zmíněném děliči).

[Wili]

skusil som to nakreslit nejak takto zatial

R2/7 by mali limitovat prud usmernovacom na zhruba 200uA, ziskam 7Vdc na zatazenom C1, R9 limituje bazovy prud na cca 50uA co by malo byt akurat na zopnutie 1mA v referencii , R8 ochrana C1 + zemna ref...

[Otas]

Raději bych volil dvojcestné usměrnění (bude potřeba menší C1 a vše se tím zrychlí), čili vypustit D10 a před R2 vložit diodu a od spojnice AC zdroje, D2 D4 dát druhou diodu rovněž k R2 (samozřejmě obě katodou k R2).
A jen ještě uvažuji dopředu, zda se obvod s M1 nemůže rozkmitat, tyto trandy jsou rychlé. V úvahách je vložení kondenzátoru řádově v nF (snad paralelně k D3) a popřípadě do série s trandem směrem k + rezistor, s hodnotou podle maximálního proudu té STP8NM60. Rezistor R1 bych z tohoto důvodu určitě nedával drátový.

EDIT: Ještě mne napadlo přesunout C1 mezi rezistory 1 M a vypustit tudíž rezistor R9. C1 pak odhaduji (citem, ne výpočtem) na cca 47 nF / 400V.

[Wili]

- dvojcestne usmernenie a mensi C1 asi dobry napad - ano postaci len 100nF a bazovy prud ziskam dvojnasobny.

- Mosfet kmitat snad nemal, su tam kratke spoje ale tiez mi to vrtalo v hlave, asi dam presistotu do gate odpor 100R - potom netreba kapacitu a ulavi sa Q2 pri spinani.

- k R1, vybijaci prud je len 22mA, tam prud vysoky byt nemoze inak mosfet neuchladim. Za necelu minutu na nom bude cca 3W average, 8W spicka, na to252 uz celkom na hrane

- presunutie C1 medzi rezistory sposobi asi mensie zvlnenie na baze Q2, ale potom C1 ma cez 100V napatie, v podstate druhy 1M bude zase bazovym odporom...

diody si myslel takto, ze?



edit: zaujimalo by ma ci je nejaky rozdiel v tom ci dam odpory do serie s diodami (napr. 2x2M + 2xdioda) alebo az za ne spolocne 1x2M. Prud to limituje rovnako, len dioda asi vidi mensi rozkmit... ale asi nicomu tym nepomozem


edit2: napada niekoho ako optimalizovat prud referenciou pre CCS? ak to nastavim napr. na 1mA pri 400V (co je zbytocne vela) potom uz pri 80V pada prud pod Izk a funguje to tak nejak vseliak, akoze "funguje" ale ... zaujimalo by ma ci sa to da urobit lepsie a ako?

[Otas]

Ano, schéma odpovídá tomu, co jsem popisoval, s výjimkou kondenzátoru. Je-li limitem napětí, pak to může být i takto, popřípadě je možno si pohrát s hodnotou R3 dle povoleného napětí C3.
Rezistory mívají rovněž limity povoleného napětí, i s tím musí člověk počítat.
Té změně pozic diod jsem neporozuměl dostatečně, abych se mohl pokusil vyjádřit názor.

EDIT: K poslední otázce, pokud jsem problém pochopil: použitá zenerka 12 V, když se podívám do jejího datasheetu, si napětí drží až do zcela minimálního proudu (setiny mA, čtu-li to správně), obavy ze zastavení vybíjecího proudu na základě poklesu napětí na kondenzátoru pod 80 V bych neměl. To nastane mnohem níže, kdy už i energie na kondenzátoru spadne na minimum.

[Wili]

nad tou referenciou zenerky som premyslal ako ju viac zefektivnit a napadlo mi pouzit napr. tlv431 ktora by mala fungovat spolahlivo aj pri nizsom prude, podla simulacie to ale tak nie je, vie niekto preco?

zelena zenerka
modra tlv431

(schvalne som dal prud referenciou aj zdrojom prudu rovnaky, da sa dat samozrejme aj menej ale potom je to u tlv este horsie, malo by to ale asi byt naopak, nie?)

[Otas]

Asi zde svou roli hraje vlastní spotřeba OZ v TLV, kdy už neudrží regulované napětí.
Zapojení rezistorů 2000 k takto nic neřeší, původní zapojení bylo podle mne lepší.
A jak už jsem napsal, i rezistory mají své maximální pracovní napětí, které bývá pod 400 V. U malinkých SMD jsem v datasheetech viděl dokonce jen desítky voltů. Čili dva 1M (v datasheetu) ověřené rezistory v sérii budou spolehlivější. Totéž platí i u rezistorů 440 k resp. 2* 220 k. Pracuje se zde se 400 V a to je něco, na co nejsme zvyklí.

[Wili]

jo jo ja tam dam 2x1M ako v predoslej scheme, tento posledny je len subor kde som robil pokusy a ano klasicke 0,6w maju okolo 250-350V podla znacky, to viem neboj - ale dik za upozornenie.

hej a ten oz… no to je prave to divne, v datasheete pisu ze je vraj ovela lepsi ako zenerka a funguje aj pri 50uA, bud je v LTspice zly model alebo obyc zenerka pri nizkom prude ide lepsie, resp urcite neudrzi presnych 12V ale asi lepsie podrzi gate toho fetu stale dost vysoko v simulacii ak pozriem na gate ked tlv klesa prud pod regulacne minimum divne osciluje, to nebude dobre