Стабилизатор высокого напряжения 1100В нагрузка 0.5А

[Хигэ]

DX888, почему вы выбрали именно повторитель? почему не компенсационную схему?
схемотехнически повторители проще, но у повторителей выше выходное сопротивление, хуже подавление пульсаций, сложнее управление выходным напряжением

[DX888]

вы думали что будет в случае короткого замыкания в нагрузке?

А как же, естественно. Это второй по значимости вопрос - защита транзистора стабилизатора. Пока придумался 4-х звенный "электронный" предохранитель, который будет включаться между стабилизатором и нагрузкой. Смотрите рисунок.


Он будет из себя представлять плату, на которой, слева направо:
1. предохранитель 1А в стеклянном корпусе, обычный
2. предохранитель SMD на 1А, с "позолоченными" выводами, говорят, они быстрее срабатывают.
3. резистор 0.25Вт (1/4W) на 1Ом, такой, синенький, что в Китае мешками за рупь продают, говорят, что они сгорают ещё быстрее предохранителей
4. какой-то диод, пока ещё не знаю какой, посоветуйте? Говорят, что его p-n переход при КЗ, то есть при импульсе тока сгорает быстрее резистора и предохранителя)
5. в планах, поставить ещё и 5-й элемент, полевой транзистор - камикадзе, который будет сгорать так же при КЗ, правда я не знаю, как правильно его подключить, посоветуйте? и какой?

Вот, примерное моделирование ситуации. Нагрузка нормальная, 3кОм, а к ней через рубильник подключается 1Ом, имитирующий КЗ.

В программе стоит 5с задержка на срабатывание предохранителя, это позволило сделать почти наглядный скрин, как будет дело обстоять в реальности. Смотрите на пиковые факторы мощностей. На предохранителях выделилось 290Вт, на резисторе 1Ом 290кВт, на диоде 12.6кВт.

Потухшие светодиоды сигнализируют, что первым сгорел 1Ом резистор, за ним диод, ну и потом предохранители

[DX888]

представьте, что напряжение в сети повысилось на 10%,
т.е. во вторичной цепи напр. возрастёт так же на 10%, это будет
на регулирующем транзисторе уже 210 Вольт падения, т.е. тепла
к рассеиванию 73,5 Вт - как с этим бороться будете?

Этот момент тоже предусмотрен, он решается очень и очень просто. Чем опасно повышение напряжения в сети? Увеличением падения напряжения на транзисторе, которое приводит к его повышенному нагреву. Следовательно, в случае аварийного повышения напряжения в сети, нужно предусмотреть аварийное понижение напряжения на С-И. И делается это так. Смотрите первый рисунок.



Допустим, на схеме напряжение уже повышенное, и нам нужно снизить Uс-и, то есть снизить нагрев. Для этого.

1. Берём термистор KSD-01F https://ru.aliexpress.com/item/32956060299.html например на 50 градусов. С нормально открытыми контактами (NO). Крепим его на радиатор, недалеко от транзистора стабилизатора. 50 градусов срабатывания термистора от радиатора, это когда внутри транзистора, на кристалле будет градусов 80-90. примерно.

2. Контакты термистора подключаем в разрыв малогабаритного 12В реле Omron G5V-2 https://ru.aliexpress.com/item/32826690867.html, у которого две группы переключаемых контактов.

3. Одна группа нормально разомкнутых контактов реле подключена параллельно резистору, который включен в разрыв провода питания вентилятора (ов) охлаждения всего БП и УМ (если БП будет стоять там). То есть блок питания или УМ с этим блоком питания всегда, постоянно обдуваются вентилятором на пониженных оборотах, чтобы шума меньше было.

4. Вторая группа нормально замкнутых контактов реле подключена параллельно двум 33В стабилитронам D23 и D26, смотрите 1 схему, зелёная стрелка.

Процесс:
1. Напряжение в сети повышенное, транзистор стабилизатора работает в горячем режиме, греется сильно, его охлаждают вентилятор(ы) на пониженных оборотах. Напряжение на выходе 1100В, пульсации на нагрузке 280мВ, мощность на транзисторе 48Вт., напряжение С-И 96В. см. схему выше.

2. Транзистор греется сильно, отдаёт тепло радиатору, радиатор греет термистор KSD-01F. Когда его Т дойдёт до 50 градусов, он срабатывает, замыкая свои контакты.

3. Включается 12В реле. Первой группой контактов замыкается резистор в цепи вентилятора(ов), он начинает дуть на полную мощность.

4. Вторая группа контактов размыкает стабилитроны на 33В D23 и D26. После этого, напряжение стабилизации повышается с 1100 до 1166В. Напряжение С-И падает с 96В до 33В. Мощность, рассеиваемая на транзисторе падает с 48Вт до 17Вт, при этом уровень пульсаций на нагрузке повышается всего с 280мВ до 560мВ. См. рисунок 2.



Таким образом, что сделали:
1. Механически усилили обдув радиатора транзистора
2. Электрически снизили падение напряжения на нём.

p.s. Можно так же придумать защиту транзистора, если в сети вдруг станет не 220, а 280В, или 380, в случае аварии на подстанции. Для этого просто между Стоком и Истоком транзистора ставим защитный диод 1.5KE200A, на 200В https://www.chipdip.ru/product/1.5ke200a . В случае аварии в промышленной сети, этот диод сработает и сожжёт общий предохранитель в блоке питания на 1А (его нужно поставить между конденсаторами выпрямителя и транзистором)

[Костя5656]

4. Вторая группа контактов размыкает стабилитроны на 33В D23 и D26. После этого, напряжение стабилизации повышается с 1100 до 1166В.

при этом уровень пульсаций на нагрузке повышается всего с 280мВ до 560мВ.

DX888, если Вы допускаете что в Вашем "стабилизаторе" выходное
напряжение может быть не стабильно, то может быть
вовсе исключить стабилитроны, а к затвору просто подвести нужный
потенциал с делителя входного напряжения, тем самым перевести схему
в режим электронного фильтра, при этом уровень пульсаций
так же не превысит Ваши хотелки, а схема упростится.

[Николай 2]

если рассматривать именно реальное применение, то процесс такой: Включаем блок питания в сеть, 220В пошло на трансформаторы

Вообще то в цепь первичной обмотки сетевого трансформатора
и при простых не стабилизированных схемах анодного питания
ставят мощный резистор несколько десятков ом, для ограничения
токов зарядки емкостей анодного выпрямителя, на несколько секунд,
потом реле его закорачивает. Напряжение на конденсаторах
медленно растет до максимума. Это же вам и нужно, что бы
защитить схему при переходных процессах.

[IG_58]

Николай 2, не-не, ТС не ищет простых решений.

[Хигэ]

не-не, ТС не ищет простых решений.

не то чтобы что-то ему советовать, даже критиковать выбранный им путь затрудняюсь, ибо это не просто грабли и даже не грабли с топором
подождём пока в реале нагорит критическая масса транзисторов и придёт понимание что что-то идёт не так

[DX888]

В даташите нашёл весьма интересную таблицу - зона безопасного использования транзистора



В нормальной работе транзистор будет гасить до 100В. В случае скачка напряжения сети, он может гасить 200В. Смотрим по таблице, при 200В между С-И допустимый ток 3А, зелёная линия. При 300В между С-И - 2А, синяя линяя. При 400В между С-И допустимый ток 1А. УМ же будет потреблять максимум 0.5А, а в реальности около 0.3-0.4.

Выходит, переживать не из-за чего?) Или данный график только для импульсного режима работы? Если да, то как будут обстоять дела при линейном, хуже или лучше?

[romanetz]

В линейном не нормируется.
При коротком импульсе допустимая мощность рассеяния определяется теплоёмкостью, при длинном, а тем более, постоянке - теплопроводностью и существенно ниже.

[DX888]

при длинном, а тем более, постоянке - теплопроводностью и существенно ниже.

Тогда да, действительно нужно параллелить несколько транзисторов

Вообще то в цепь первичной обмотки сетевого трансформатора
и при простых не стабилизированных схемах анодного питания
ставят мощный резистор несколько десятков ом

Это тоже хорошее решение. Вот, промоделировал его. Поставил в первичную обмотку тр-ра резистор на 50Ом. Горизонтальная шкала, 1 клетка 0.5 сек, вертикальная шкала, 1 клетка 200В. Жёлтый график - напряжение на выпрямителе, зелёный - на нагрузке, после стабилизатора. Отчётливо видно, что напряжение до момента стабилизации растёт одинаково. И начинает различаться только примерно через 1.7 сек, когда напряжение на выпрямителе дойдёт до срабатывания стабилитронов.



Это исследование, кстати подтолкнуло на мысль, что вовсе не обязательно искать 1500В С-И транзисторы, и даже 800В не нужны. Достаточно будет 400В. Я прав? Ведь судя по графику - между С-И никогда не будет больше, чем разница стабилизации.