PDA

Просмотр полной версии : Анодный стабилизатор на IRF840 + LM317



IG_58
17.07.2015, 00:34
Уважаемые коллеги, вот хочу посоветоваться, одной головы не хватает.

Собрал вот такую схему стабилизатора на 250В.

Всё прекрасно работает, выходное напряжение держится, как вкопанное, при изменении тока нагрузки от примерно 35 до 130мА (помигивает последняя цифра вольтметра +-0,1В).
Напряжение на выходе 1-го каскада примерно 280 вольт, на выходе LM317 250В. Прекрасное сглаживание пульсаций, всё очень хорошо.

Проблема, однако, том, что при малой нагрузке, когда ток нагрузки меньше примерно 25мА, на выходе LM317 появляется практически поное ее входное напряжение. Я знаю, что у LM317 есть минимальный ток нагрузки, который не превышает 5мА, но почему ей сносит мозги при токе нагрузки меньше 25мА?
И что с этим делать?
Не сталкивался ли кто-нибудь с подобным явлением?

Евгений240
17.07.2015, 07:02
Что то не нравятся мне 15-ти вольтовые стабилитроны...

IG_58
17.07.2015, 08:53
Чем они Вам не нравятся?

stari4ok
17.07.2015, 09:17
Может блуд?Осциллограф есть?

IG_58
17.07.2015, 09:28
По осциллографу выше 25мА нагрузки всё чисто, ниже - да, начинает блудить, на выходе наблюдаются хаотичные изменения напряжения на уровне примерно 280 +- 5 вольт. В этом-то и проблема.

UA1ANP
17.07.2015, 09:32
Может блуд?
Похоже что блудит.
По входу и выходу микросхемы поставьте неполярные конденсаторы ёмкостью не менее 0.1 мкФ.
Должно помочь.

Serg007
17.07.2015, 09:33
Проблема, однако, том, что при малой нагрузке, когда ток нагрузки меньше примерно 25мА, на выходе LM317 появляется практически поное ее входное напряжение. Я знаю, что у LM317 есть минимальный ток нагрузки, который не превышает 5мА, но почему ей сносит мозги при токе нагрузки меньше 25мА?
И что с этим делать?
Привет Игорь.
Похоже, что "битая" LM317, т.к. при указанных на схеме резисторов R3R4 выходное напряжение должно быть примерно +86в

IG_58
17.07.2015, 10:02
Похоже что блудит.
По входу и выходу микросхемы поставьте неполярные конденсаторы ёмкостью не менее 0.1 мкФ.
Должно помочь. Стоят, не помогает.

Добавлено через 6 минут(ы):


Привет Игорь.
Похоже, что "битая" LM317, т.к. при указанных на схеме резисторов R3R4 выходное напряжение должно быть примерно +86в

Привет, Сергей!
Я ее выпаял и проверил, вроде живая. Хотя, другую взамен не ставил. Что касается соотношения резисторов, то считал по формуле из datasheet'а, проверял в онлайн-калькуляторе (http://allbe.org/stabilizator-napryazheniya-lm317/), всё совпадает:

206703

Попробую поменять, однако.

UPDATE!
Сергей, спасибо, что обратили моё внимание на соотношение резисторов. Посмотрел на схему и нашел опечатку, там R4 не 10к, а 30к. К сожалению, редактировать первоначальный пост не имею возможности, поэтому исправленную схему привожу здесь:

Евгений240
17.07.2015, 10:20
Чем они Вам не нравятся? При запертой (оборванной) LM 317 и отсутствии нагрузки, напряжение на выходе стабилизатора составит: - напряжение на входе , минус 30 Вольт. Т.е. 280 В. Но это не главное. При указанном вами резисторе в 100 кОм, ток через стабилитроны будет около 0,3 мА. Маловато будет.

IG_58
17.07.2015, 11:01
Евгений240,

Номинал резистора R1 я взял из документации TI (референс-схема) и не нашёл причин его менять. Сейчас специально уменьшил его номинал вдвое и убедился в том, что поведение схемы не изменилось.

Вариант с оборванной или запертой LM317 в отсутствие нагрузки рассматривать не хочется, и вот почеу.
Стабилитроны Z2 и Z3 служат для ограничения дифференциального напряжения между входои выходом LM317, которое по паспорту не может быть более 40В. Сейчас уровень ограничения - 30В. Больше его делать незачем, чтобы не превысить дифференциальное напряжение, а если сделать меньше, то уровень выходного напряжения при запертой (оборванной) LM 317 и отсутствии нагрузки повысится еще больше.

Поэтому, ну что, ну вот так, но проблема-то не в этом. Возможно, при низкой нагрузке LM317 наглухо закрывается, но по паспорту мин. ток нагрузки должен находиться на уровне < 5 мА, но не 25 мА.

Единственное, что приходит в голову, так это то, что при малой нагрузке что-то (что?) заставляет LM317 закрываться, при этом выходное напряжение возрастает как раз на эти пару десятков вольт, ток нагрузки вследствие этого увеличивается, LM317 снова (при)открывается, напряжение на выходе уменьшается, ток нагрузки падает, и всё снова повторяется. Причем этот процесс задемпфирован емкостями и динамикой регулятора внутри LM317.

Serg007
17.07.2015, 11:16
IG_58,
Попробуйте убрать С2 и С3

IG_58
17.07.2015, 11:27
Я их периодически то ставлю, то убираю - с каждой новой итерацией :)

Дифференциальное напряжение на LM317 в нормальном режиме стабилизации на нормальной нарузке составляет 6-7-8 до 9 В (в зависимости от R2, который я пробовал варьировать). При нагрузке ниже 25 мА это дифф.напряжение становится более 25 вольт, т.е. почти равно напряжению стабилизации Z2 + Z3.

Закоротить, что ли, Z2 или Z3?

Serg007
17.07.2015, 11:38
Закоротить, что ли, Z2 или Z3?
Попробуйте - хуже не будет :smile:
Но я бы попробовал заменить LM317 на другой экземпляр

IG_58
17.07.2015, 11:55
Пожалуй, ничего другого не остается :)

Евгений240
17.07.2015, 13:50
А уменьшить номинал R1 до 10-20 кОм не пробовали?

ГРАНИТ
17.07.2015, 14:06
Может "дурит" IRF ?
206733

IG_58
17.07.2015, 14:07
А уменьшить номинал R1 до 10-20 кОм не пробовали?

Пробовал, стабилитроны накрылись. Не думаю, что дело в токе через них, а дело в LM317.


Может "дурит" IRF ? А почему при нагрузке более 30мА всё нормально?

Вот не люблю я транзисторы и микросхемы, не люблю и всё тут. Как в том анекдоте про помидоры: "Кушать люблю, а так - нет".

ГРАНИТ
17.07.2015, 14:20
А почему при нагрузке более 30мА всё нормально?
Тогда у IRF не хватает дури побороть нагрузку:smile: Например ток через резисто R1 в обвязке IRF, "борется" с резисторами в обвязке LM. По номиналам они много меньше чем R1 и "осаживают" напряжение. Но что если IRF... Может ему на исток-затвор резистор прицепить, параллельно стабилитрону или перенести R1 на это место?

IG_58
17.07.2015, 15:14
Может и надо, хрен его знает, можно поиграться. Но хорошо, ОК, вот материалы фирмы-разработчика. Это, фактически, такая же схема, с таким же резистором 100к, только вместо Дарлингтона на входе MOSFET:

206736 206737

В чем принципиальная, кардинальная разница?

Вот еще варианты реализации:

http://www.roehrenkramladen .de/HV4/HV4-plan-gross.jpg

http://www.jogis-roehrenbude.de/Roehren-Geschichtliches/Roehren-Netzteile/400V-Netzteil/Kapitel1-Dateien/Laengsregler01.png

http://www.pmillett.com/HV_reg.html

- все эти схемы построены по одному и тому же принципу, и номиналы примерно такие же. И нигде нет никакого упоминания о борьбе кита со слоном MOSFET'а c LM317.

Мне кажется, что LM-ка по какой-то причине закрывается при малом токе нагрузке, и напряжение от моста шурует через MOSFET и стабилитроны на выход.

Попробую уменьшить R3 и R4.

UR5ZQV
17.07.2015, 15:21
Чтобы сильно не мучиться, поставьте освободившийся 10 кОм, 10 Вт на выход, как раз ок. 25 мА будет (я полагаю энергоэкономика Вас не очень интересует, судя по заявленным параметрам). 30 кОм можно уже не 10 ваттный, а скажем 3...4 ваттный (или "колбасу"). ИРФ840 слишком круто (а для нас еще и дефицитно) для таких токов и напряжений, достаточно ИРФ710 (это и дешевле будет и при таком токе с радиаторм 8 Вт потянет, судя по даташиту).
ПС: а зачем такая точность нужна, кроме возможно сглаживания пульсаций, предположительно для ламповой аппаратуры?

IG_58
17.07.2015, 15:30
Варант с тем, чтобы подгрузить выход таки током нагрузки, чтобы схема оставалась стабильной, я держу про запас, как "план Б" :) Но хотелось бы всё-таки понять, где собака роется.

IRF840 потому, что у меня их просто есть с десяток. Так не покупать же другие :)
Точность регулирования мне, как таковая не нужна, это сопутствующий продукт. Мне хочется, чтобы не было пульсаций.

ГРАНИТ
17.07.2015, 15:38
Мне кажется, что LM-ка по какой-то причине закрывается при малом токе нагрузке, и напряжение от моста шурует через MOSFET и стабилитроны на выход.
Конечно гадание на кофейной гуще... но интересный резистор в даташите 206738

IG_58
17.07.2015, 15:41
Да-да, вот-вот. Об этом-то резисторе я и размышляю. Хоть и необязательный он, а хрен его знает.

Вечером буду пробовать всё вот это, отпишусь.

IG_58
18.07.2015, 09:34
Вчера последовательно, шаг за шагом, контролируя результат, проделал следующее:
- поменял LM317 - результат тот же
- закоротил Z2 - результат тот же
- убрал С2 и С3 - результат тот же
- уменьшил R3 до 120 ом и, соответственно, R4 до 24 кОм - результат тот же
- ввел цепочку из резистора 100 ом и диода перед С3 - результат тот же.

Буду думать и экспериментировать дальше.

Евгений240
18.07.2015, 10:48
IG_58, а вы диод Д3 проверяли на предмет утечки? Да и Д2 заодно.

IG_58
18.07.2015, 11:00
Диоды, признаться, не проверял. Сейчас буду перепаивать, заодно проверю.

Евгений240
18.07.2015, 11:07
заодно проверю. Кстати, у Д2, допустимое обратное напряжение, должно превышать входное стабилизатора.

IG_58
18.07.2015, 12:38
Диоды совершенно исправны.


Кстати, у Д2, допустимое обратное напряжение, должно превышать входное стабилизатора. Само собой, разумеется, иначе в защитном диоде нет никакого смысла. 1N4007 выдерживает обратное напряжение 1000В.

IG_58
18.07.2015, 21:37
... я его победил.

IRF и LM стояли на одном радиаторе, прикрученном сверху к плате. Сегодня утром для удобства экспериментирования мне пришло в голову разнести их на разные радиаторы, что я и сделал. Сразу включил схему без нагрузки, увидел 250,4 вольт, не поверил своим глазам и стал менять нагрузку - лампочки 15 и 25 ватт, - и снова ее отключать. Выходное напряжение стояло, как вкопанное, изменялось только на 0,1 - 0,2 вольта.

Я удалил из схемы все лишние конденсаторы, для пущей прежности повесил на выход резистор R6 39к, который обеспечивает ток холостого хода для LM, равный примерно 6,4 мА, и снова скрутил всё вместе, установив оба маленьких радиатора на первый попавшийся кусок стеклотекстолита. И так теперь этот анодный стаб и будет жить. Получился такой вот сэндвич:

206825


Т.е., всё сразу заработало, и с нагрузкой и без нагрузки. Хрен его знает, что это было. LM и IRF стояли на общем радиаторе на изолированных силиконовых подложках, были прикручены через изолирующие втулки. Видимо, виноваты были какие-то микротоки через общий радиатор, которые жили между LM и высокоомным MOSFETом.

Стаб держит нагрузку от 0 до 110мА, после 110мА начинает работать ограничивающий резистор R2. После часа работы выходное напряжение не изменилось, оба радиатора хорошо теплые, но не горячие.

Хорошая схема получилась, рекомендую.

Ребята, спасибо всем за помощь и обсуждение!

UA3MCH
19.07.2015, 04:33
Стаб держит нагрузку от 0 до 110мА, после 110мА начинает
В какой точке измеряли ток?

IG_58
19.07.2015, 09:31
Ток нагрузки, после выходной клеммы.

UA3MCH
19.07.2015, 16:53
При нулевом токе нагрузки, измерьте, pse, ток на входе стабилизатора, там, где 310в.

IG_58
19.07.2015, 17:42
Порядка 19 мА при отключенной внешней нагрузке.

Cтрого говоря, ток нагрузки ненулевой, т.к. есть внутренний резистор, обеспечивающий минимально необходимый ток нагрузки LM317.

P.S. Зашунтировал R4 емкостью 22мкф. Разработчики пишут, что емкость 10мкф снижает уровень пульсаций еще на примерно 15дб.

agn1
19.07.2015, 21:39
Зашунтировал R4 емкостью 22мкф
У меня почему-то КРЕН-ка начинала возбуждаться, когда я ставил подобную емкость...

IG_58
19.07.2015, 21:43
У меня в первой версии тоже возбуждалась, а сейчас ничего, съела и не поперхнулась. Ток делителя нужен побольше, хотя бы 8мА, а не 5, как в писании. И там есть две тонкости: на входе нужна емкость 0,1мкф пленочная, а на выходе - RC-цепочка, это важно, иначе, в зависимости от конкретной ситуёвины, может возбуждаться.

Вот, в книжке Моргана нашёл о возможных причинах возбуждения LM317:

agn1
19.07.2015, 22:07
на входе нужна емкость 0,1мкф пленочная, а на выходе - RC-цепочка, это важно

Вот-вот. Слегка капризные эти микросхемы, в отличии от КРЕН5 и подобных. Так до конца с этим и не разобрался...

IG_58
19.07.2015, 22:18
Однако их выпускали более 30 лет все, кому не лень. На самом деле, если принять все меры, то получается шикарный стабилизатор с подавлением пульсций до 80дб - всего из дюжины деталек.

agn1
20.07.2015, 00:11
Я тоже успешно применяю эту микросхему.
Касаемо этого стабилизатора, я бы ввел еще ограничение по току.
Для безопасности, всякое бывает...

IG_58
20.07.2015, 00:14
В схеме ограничение по току есть, R2 ограничивает ток уровнем примерно 110мА.

Pavel1335
21.07.2015, 08:27
Добрый день. А можно ли поднять напряжение до 300 в при этом же токе?

IG_58
21.07.2015, 09:36
Да, можно.
Необходимо поднять минимум на 30В входное напряжение и изменить параметры R3 и/или R4.
Должно соблюдаться соотношение Uвых = R4/R3*1,25.

Варианты номиналов резисторов:
R3= 150 Ом, R4= 36кОм или
R3= 180 Ом, R4= 43,2кОм или
R3= 240 Ом, R4= 57,6кОм или
R3= 125 Ом, R4= 30кОм.

Подстроечными резисторами пользоваться не рекомендую, лучше набрать нужный номинал из нескольких постоянных резисторов.
Все емкости, как обычно, должны быть расчитаны на рабочее напряжение, более высокое, чем входное.

Pavel1335
21.07.2015, 16:50
Спасибо , будем пробовать.

UR5VFT
21.07.2015, 17:49
Игорь а кз пробовали делать стабу?

IG_58
21.07.2015, 20:57
Пока нет. У меня последняя LM317, заказал еще, и пока не придут, пробовать не стану :) Более того, поставил на выход предохранитель на 160мА.

Евгений240
21.07.2015, 21:49
Теоретически должна всё выдержать. Схема сделана продумано, входное напряжение на LМ -ке поддерживается всегда на 30 Вольт больше выходного, так что перенапряжения не будет. Выходной ток ограничен резистором. Везде стоят разрядные диоды. Плюс к тому внутренние защиты микросхемы. Но переходные процессы это такая бяка, что не здорово получается всё учесть. Лучше не коротить.:-P

IG_58
21.07.2015, 22:03
Ну, ради спортивного интереса как не закоротить? Сперва нагрузку дам Ом в 100 посмотрю, вылетит ли предохранитель. А потом, конечно, обязательно закорочу. Ну, поменяю LM-ку, зато будет понятно, что и как.

Кстати, предпоследнюю LM сжег в момент - поставил последовательно с R4 проволочный переменный резистор и стал крутить. Ползунок на какое-то мгновение потерял контакт, и LM-ка сразу сдохла.

ua3mse
20.09.2015, 07:46
Как получить +180 в. по схеме Стаб IRF840+LM317 v2.jpg

IG_58
20.09.2015, 09:57
Измените номиналы R3 и R4 и опустите входное напряжение примерно до 230В (можно чуть больше).
Возможные варианты:
R3=125Ом R4=18кОм (подберите точно)
R3=150Ом R4=22кОм (подберите точно).

ДАН
26.02.2016, 16:57
IG_58, Игорь, ну ты пробовал коротить выход? Или не решился?

IG_58
26.02.2016, 17:14
Честно говоря, специально не пробовал.

ДАН
26.02.2016, 17:35
IG_58, а защита в этой схеме как работает? Кренка начинает стабилизировать ток, когда он полутора ампер достигнет. Это и есть защита?

IG_58
26.02.2016, 18:43
LM317 ограничивает ток, да.
И ток ограничивает резистор R2.

ДАН
26.02.2016, 22:19
IG_58, Так а стабилизирует что? Тоже LM? Полевой транзистор тогда для чего? Я не понимаю как это работает)))

sharp
27.02.2016, 12:31
LM317 ограничивает ток, да.
И ток ограничивает резистор R2.Если хотите рассчитать сопротивление резистора для определенного максимального тока нагрузки, для этого можно воспользоваться формулой:

R2=(Uz-Ugs-Usat)/(Iн+Uref/R3)
где,
Uz- сумма напряжений стабилизации последовательно включенных стабилитронов Z2 и Z3
Ugs- пороговое напряжение З-И MOS транзистора. Например,для IRF8хх примерно, 4В
Usat - напряжение насыщения LM317- примерно, 1.3В для тока нагрузки 100мА
Iн - максимальный ток нагрузки
Uref- напряжение опорного источника LM317= 1.25В

Пример:

Iн= 0.1 А

R2=(30V-4V-1.3V)/(0.1A+(1.25В/150 Ом))= 228 Oма

Однако, эти вычисления имеют ориентировочный характер, так как Usat зависит от тока нагрузки, а напряжение Ugs от типа транзистора.


По вложенной в п. (http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?attac hmentid=206706&d=1437117118)# (http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?attac hmentid=206706&d=1437117118)8 схеме (http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?attac hmentid=206706&d=1437117118)позволю себе сделать некоторые замечания.

1. При использовании мощного MOS транзистора диод D1 является лишним, так как у всех транзисторов этого типа имеется внутренний диод.

2. Конденсатор С2 наверно поставлен интуитивно как фильтрующий, но так как он находится в петле с низким дифференциальным сопротивлением, то эго эффективность как фильтрующий элемент сводится к нулю. А вот при коротком замыкании на выходе, может привести к пробою LM317 из-за запаздывания в цепи регулировки. Так что С2 следует убрать.

3. Сумма напряжений стабилизации последовательно включенных стабилитронов Z2 и Z3 в данном случае выбрана излишне большой, а это приводит к изпользованию резистора R2 мощностью в нескольких ват. Оптимальным для данного случая с MOS транзистором можно считать 7-10В, тогда мощность рассеиваемая резистором R2 будет не более 0.5Вт.

4.Рассеиваемую резистором R3 мощность можно также понизить. Резистор R3 выбран, на мой взгляд, неоптимально. Резистор 240 Ом (при использовании микросхем LM317 и LM337) всегда обеспечивает в режиме холостого хода минимальный ток чуть больше 5мА. В таком случае для выходного напряжения в 250В потребуется R4=((Uвых/Uref)-1)*R3 или R4=((250/1.25)-1)*240= 47.76 кОм, а мощность рассеиваемая резистором R4 будет всего лишь 1,3 Вт.

UR5VFT
01.03.2016, 15:50
sharp (http://www.cqham.ru/forum/member.php?8934-sharp) - а что можете сказать о этой схеме..

IG_58
01.03.2016, 16:03
sharp,
благодарю Вас за Ваши комментарии. Хотел бы только уточнить, что Вы комментировали неокончательную версию схемы.
Актуальная версия находится здесь, пост №29 (http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?30815-%C0%ED%EE%E4%ED%FB%E 9-%F1%F2%E0%E1%E8%EB%E 8%E7%E0%F2%EE%F0-%ED%E0-IRF840-LM317&p=1127516&viewfull=1#post11275 16).

sharp
02.03.2016, 11:46
...Вы комментировали неокончательную версию схемы. Актуальная версия находится здесь, пост №29 (http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?30815-%C0%ED%EE%E4%ED%FB%E 9-%F1%F2%E0%E1%E8%EB%E 8%E7%E0%F2%EE%F0-%ED%E0-IRF840-LM317&p=1127516&viewfull=1#post11275 16).Да, есть такое дело, хотя все схемы были в расположении, но комментарии остаются в силе, разница всего лишь в конденсаторе С2, зато предостережет других коллег от искушения ставить там конденсатор. Пишете что "оба радиатора хорошо теплые, но не горячие", но если подобрать напряжение стабилитронов Z2 и Z3 как уже я писал в п.#54 т.3, думаю можно обойтись и без радиатора для LM317.

Кстати, в схеме п. (http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?attac hmentid=206824&d=1437244315)# (http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?attac hmentid=206824&d=1437244315)29 (http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?attac hmentid=206824&d=1437244315)резисто р R6 лишний, так как делитель ООС R3-R4 уже обеспечивает нужный минимальный ток 5мА через LM317, см. п.#54 т.4.

По схеме в п. (http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?attac hmentid=227585&d=1456836610)#55 (http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?attac hmentid=227585&d=1456836610)

1. Схема практически одинакова с уже рассмотренной в п (http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?attac hmentid=206706&d=1437117118).# (http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?attac hmentid=206706&d=1437117118)8 (http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?attac hmentid=206706&d=1437117118) и 29 (http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?attac hmentid=206824&d=1437244315). Тут напряжение стабилитрона выбрано 9В и совпадает с моим комментарием в п.#54 т.3. Добавлен фильтрующий конденсатор 1мкФ, но это не принципиально, так как и без него, подавление пульсации выпрямленного напряжения частотой 100Гц составит не менее 60 дБ (1000 раз). Зато пришлось добавить и резистор 100 Ом для того, чтобы ограничить ток разряда через диод 1N4007 при коротком замыкании на выходе, так как конденсатор перед этим будет заряжен до напряжения Uвых - 1.25В. Если нужно увеличить подавление еще на 10-15 дБ и получить плавное нарастание выходного напряжения в течение 50-100 мсек, то можно ставить и упомянутый конденсатор.

2. Резистор 390 Ом не обеспечивает при ХХ рекомендованного производителем минимального тока (5мА) через LM317. Схема может быть и работоспособна, но не гарантирует повторяемость. Как уже я писал в п.#54 т.4, резистор 240 Ом (с пересчетом нижнего резистора делителя) всегда гарантирует необходимые 5 мА.

И наконец, общая рекомендация:

Когда приходится употреблять резисторы с падением напряжения на них более 200В, то всегда ставьте по 2 и более одинаковые последовательно соединенные резисторы. Современные углеродные восточно-азиатские резисторы мощностью 2Вт часто обрываются без видимых внешних симптомов.

IG_58
02.03.2016, 12:24
sharp, большое спасибо. Резистор R6 служит только для того, чтобы достаточно быстро снизить выходное напряжение стаба после его отключения. Я всегда его ставлю во все источники питания для безопасности.

Резистор R4 составлен из трех цементных последовательно включенных резисторов мощностью по 5 Вт.

И по поводу углеродистых резисторов: их вообще лучше не использовать, лучше применять металлооксидные, они точно так же распространены и стоят недорого.