Sziasztok!

Elértem azt az életkort amikor a "barkácsolás" megint előtérbe kerül a könnyebben megvásárolható (és sokszor olcsóbb) eszközökkel szemben. Talán egyfajta visszatérés a szellemi kielégülés megvalósításához.

Munkáim során tápegység szükségleteimet több-kevesebb kompromisszum mellett mindíg megoldottam. Most azonban elérkeztem egy ponthoz, amikor úgy döntöttem elég a kompromisszumból! Tápegységre van szükségem, mégpedig olyanra, amely magában hordozza a modern konstrukciós lehetőségeket és e mellett eleget tesz a korábbi évek alatt nélkülözött lehetőségeknek is.

Mielőtt új témát nyitottam volna megpróbáltam gondosan tanulmányozni a fórum már meglévő témáit. Bevallom egyik sem közelít az én elképzeléseimhez és funkcionálisan is messze állnak a tervezettektől.

Úgy gondoltam, hogy a fórum nyilvánossága előtt próbálok végigjárni egy tervezési, kivitelezési utat amely talán hasznos lehet az olvasóknak (részletesen ismertetve az egyes tervezési megfontolásokat és a konkrét áramköri megvalósításokat, a teszt mérésekkel együtt).
Ahogyan időm engedi lépésről- lépésre közzéteszem az elképzeléseimet, és a megvalósítás fázisait.

A programozhatóság és a kapcsoló üzemű működés elvileg nem okoz gondot a megvalósíthatóság szempontjából, de ezt a tápegységet nem használnám labortápnak! A kapcsoló üzem rengeteg zajt visz be, nem bíznék benne. Egy olyan megoldás, amit Attila86 használt már valamivel jobb a felvetett zaj szempontjából, de a tökéletes egy full analog, lépcsőzetesen kapcsolt nyersfeszültségű tápegység lehetne.
A programozthatóság egyébként nekem mást jelenthet, mint neked, konkrétan mire gondoltál?

Miért van az az érzésem, hogy máris hibát keresel amikor még nem volt időm körvonalazni az elképzeléseim. Nem beszéltem labortápról... És hogy is van?... nem azt érted a programozhatóság alatt amit én?!... Mit értek szerinted? Leírtam volna már?!

Félretéve a szarkasztikus stílusom, örülök minden hozzászólásnak... de nem az a célom, hogy olyan vitába keveredjek ami analógiája a "melyik kocsi a jobb?" kérdésre adott válasznak... Mert ugye hál' istennek nagyjából mindegyikre elmondható, hogy jó... és nagymértékű szubjektivitás lakozik a választásban...no meg funkcionális igény... kinek teherautó.. kinek pickup.

Mindezek alapján előrebocsájtom, hogy saját szubjektivitásom motivál, nem tagadva azt közben, hogy létetezik jobb, más, olcsóbb és hasznosabb eszköz mint amit megvalósítani szándékozom.

Kicsit az is vezérel eme diskurzusban (mármint a fórumon történő "publikációban"), hogy meglehetősen sok pontatlanságot és tájékozatlanságot találtam egyes témakörökben. Persze nem az a feladatom és nem is azért folytatom a beszélgetéseket, hogy helyreigazítsak másokat vagy megmondjam a "tutit"... inkább a tapasztalataimat szeretném megosztani, netán ötletként átadni azoknak, akik még nem jártak ezeken a területeken, de szeretnék élvezni az elektronika eme tájainak panorámáját.

Így a továbbiakban sem kívánok vitába szállni mással, sem az alkalmazott technológia, sem az általa nyújtott szolgáltatás minőségi értékelésével kapcsolatosan. Az itt leírásra kerülő eszköz mindössze egyike a sok lehetséges variációnak. Mindenesetre indokolni fogom a választott megoldásokat.

Szivesen veszek minden kérdést és igyekszem válaszolni (feltéve, ha tudok ) az érdeklődőknek, amennyiben az az általam tényként közölt dolgokkal kapcsolatosak a kérdések és nem spekulációk.

A kis közjáték ellenére őszinte tisztelettel:

Giants

Kis türelem, hamarosan vázolom az elképzelést!

Az az érzésem, hogy nem leszel itt népszerű! Jól elleszel itt magadban a nagy tudásoddal, ha ilyen a hozzáállásod! Magasról tojok ezután arra, hogy mit akarsz!

Nem népszerűségre törekszem és remélem, hogy azt nem egy hang határozza meg. Egyelőre értetlenül álltam mit is kifogásolsz, hiszen még nem volt időm írni az elképzelésről. Ha valaki felhúzhatná az orrát az inkább én lennék. De miért is vagy agresszív? Nem beszélgethetnénk a kritizálás mellőzésével!?
Nem gondolom, hogy reklámoztam volna a nagy tudásom...sajnos vannak még rések rajta ...de örülnék ha közösen, veled együtt javíthatnánk a tudásunkon.

Remélem nem adod fel a párbeszédet!

Fogalmam nincs miért estél nekem, nem volt semmi okod rá. Érdemben válaszoltam, nem fikáztam semmit.
Részemről vége.

Szia!

Mivel új vagy köztünk, még nem ismerheted watt "testvér" stílusát. Ami egyátalán nem bántó kérdésnek hangzott el:

Egyébként én sem értem mit gondolsz a programozhatóság alatt?
Egy szabályozható tápegségnek (függetlenül attol, hogy labor-e vagy sem) tudnia kell biztosítani egy stabil feszültséget, valamekkora áram mellet. Ehhez nem árt még pár védelem. Nos ezeket pár poti, meg kapcsolóval állítgathatjuk, és ennyi.
Részemről a programozás azt jelentené, hogy automatikusan beállna bizonyos étrékekre a rendszer. De ezt nem teheti meg üzem közben egy táp, vagy igen?
Most akkor kiváncsivá tettél.

Megteheti... és még mindíg nem volt időm leírni az összefoglalót

Watt kicsiny fórumunk egyik legagresszívebbike!

Újra elolvasva elnézést kell kérnem Watt-tól a "programozásra" adott válaszomért... egy betűt nem olvastam... a feltételes mód érzékelése kimaradt.

Valóban új vagyok a fórumon, de azt gondoltam, hogy nem csak kérdésekkel fordulhatok a fórumhoz, hanem esetleg tényközlésekkel is...vagy helyet tévesztettem?
Amennyiben alkalmatlannak találjátok a témát fórumra, visszalépek. ... de még közreadom az elgondolást.


G

Akkor talán ennyi közjáték elég is,mostmár "lássuk a medvét".

Dehogynem, várjuk a beszámolókat, ötleteket is!
Ami hiba volt csupán, hogy a témanyitóba már belekellett volna írnod a kiinduló ötlet megvalósításának egy vázlatát.
Így lett volna min rágódni, s nem egymást marcangolnánk.
Várjuk, hogy mi is az elképzelésed!

Mex: Melyik medvét is? Bővebben: Link

Igen, hibát követtem el... vagy egyszerű retorikai fogás volt?

Mindenesetre az alábbiakban pótolom:

A tápegység tulajdonságaival és felépítésével szemben támasztott minimális követelmények:

- kapcsolóüzemű működésmód
- kétcsatornás feszültségkimenet
- 300 VA teljesítmény
- dinamikus, forszírozott hűtés
- 0-30 V közötti szabályozható feszültségtartomány, < 1% pontossággal, 0.03 V lépésekben
- max. 10 A terhelhetőség
- áramkorlátozás beállítás 0-10 A közötti tartományban, 0.01 A lépésekben
- rövidzár, túlterhelés, túlfeszültség védelem
- kimeneti zajfeszültség < 50 mV pp
- áramgenerátor üzemmód
- áram, feszültség, üzemmód kijelzés
- inkrementális és/vagy nyomógombos értékbeállítás
- programozható/tárolható feszültség-idő lefutás a kimeneteken
- direkt vezérlés/programozás külső eszközről (pl. számítógépről)
- lehetőleg egyszerű (alacsony költségű) felépítés

A programozhatóság számomra nem azt jelenti, hogy kapcsolók nélkül nyomógombokkal vagy éppen valamilyen más beavatkozókkal végezzük-e el a beállításokat. A programozhatóság ebben az esetben azt jelenti, hogy egy feszültség/idő vagy áram/idő függvény értelmezési tartományában működésmód és kimeneti érték változást tudunk előre definiálni.

Ezekre a tulajdonságokra különféle ipari technológiákhoz tervezett szabályozó, vezérlő, adatgyűjtő készülékek fejlesztési, tesztelési fázisában van szükségem.

Segítségével jól lehet szimulálni egyes technológiák mérni, rögzíteni kívánt paramétereinek változását (pl. nyomás, hőmérséklet távadó vagy lézerszenzor 0-10 V közé eső kimeneti feszültségét), tesztelni lehet a készülékek zavartűrő képességét. Nem utolsó sorban mint egyszerű tápegység is hasznos eszköz.

Természetesen a későbbiekben a tényleges választott elemek, módszerek módosíthatják a kitűzött célokat. Példaként máris említhetem, hogy 1% körüli pontosság feleslegessé teszi a feszültség és áramérték fent említett lépésekben történő változtatását.

A következő lépés az alkalmazott űzemmód kiválasztása, szabályozási stratégia és alkatrész kérdések.
G>>

Erre a Nagymedvére gondoltam

Amikor meg fiatal voltam es boho, keszitettem magamnak egy labortapot:
- 0...25.5V kimenet, 0.1V felbontassal.
- Nyomogombos allitas: Leptetes fel es le tized voltonkent. Kimenet ki/be kapcsolasa.
- Tularam vedelem fix, 1A.
- Ketiranyu PC kommunikacio soros porton keresztul.

Ami azt illeti a soros portos kommunikaciot az eletben soha nem hasznaltam kiveve persze amig megirtam es kiprobaltam a PC-s programot. Igazan meg most sem tudom hogy mire lenne jo nekem...
Sajnos sok ev huseges szolgalat utan kihunyt az eletjel a LED kijelzoin es nem vagyok kepes megjavitani. Majdnem mondtam hogy nincs valakinek rola egy rajza es forraskodja?

Ez nagyon jo volt!
Ha lenne "A nap szólása" szavazás, én biztos erre voksolnék. Egy képet igazán betehettél volna róla... Hátha mégis előkeröl az a rajz.

Én is kb. 15éve építettem egy 2*30V kapcsolható 200mA, 500mA, 1A, 3A analog tápot. Mellé egy 12..14,4V-os 0....60A-es segédtápot. Soha nem éreztem, hogy hiányozna a programozhatóság(a kapcsoló üzem pedig használhatatlan sok esetben finom elektornikáknál). Gondolhatod, hogy mekkora gondot okozott volna nekem egy PIC beültetése!

Azt nem nagyon hiszem, mert mind a kapcsolas mind a uC program teljes egeszeben az en muvem. Sehol nem lett publikalva es meg en sem talalom. Tobbek kozott ezert is alltam neki egy nagy (tenyleg nagy ) rendrakasnak.

Értettem már elsőre is, de a képet azért szívesen megnéztem volna.

Építs hagyományos tápot, ne kapcsolóüzeműt, s a programozáshoz a kezelőszerveket felváltod digitális szabályozókra. Persze az utolsó feltételed soha nam fog teljesülni:
Sem egyszerű, sem olcsó nem lesz!

Létezik SMPS dsPIC(van is nekem egy)! Olcsó és egyszerű, már ami a hardvert illeti, de kell valaki aki felprogramozza. Ezzel csak az a baj, hogy nem tudom mire lenne jó! Egy szobai erősítőnek se biztos, hogy ilyet betennék(bár subbnak talán jó lenne), nem egy labortápba!

A 2. ábra az SMPS (Switched-mode Power Supply) blokkdiagramját ábrázolja. Eléggé leegyszerűsített, de a leglényegesebb funkcionális egységeket tüntettem fel. Ennek alapján veszem sorra

2. ábra

Első lépésben kiválasztottam azt a topológiát amelyet alkalmazok a készülék felépítésében. Ehhez áttekinthetjük az 1. ábrán látható összefoglalót. A táblázatban szereplő típuskapcsolás és teljesítmény összefüggések a kapcsolások tulajdonságaiból adódik amelyeket nem részletezek, csak kettőt említek meg.

1. ábra

A táblázat csak az adott kapcsolás teljesítményére ad információt. A topológia kiválasztásánál fontos szerepe van az alkalmazott alkatrészeknek is, ezek határétékei pedig a kapcsolások felépítéséből adódik.

A Flyback (egyutas záró üzemód) topológia egyszerű felépítésű és nem igényel bonyolult vezérlést ugyanakkor hátránya, hogy az egyenáramú előmágnesezése miatt nagyon túl kell méretezni. Ezért inkább kisebb teljesítmény igénynél alkalmazzák.
A Half bridge (ellenütemű félhíd üzemmód) kapcsolás kedvező tulajdonságokkal rendelkezik az alkalmazni kivánt teljesítménytartományban. Mivel a vonali feszültség fele jelenik meg a kapcsoló elemen, így annak kisebb feszültségű félvezető is választható. Az ellenütemből következik a szimmetrikus gerjesztés, előmágnesezés nélküli üzem amely gondoskodik a vasmag periodikus lemágnesezéséről így nincs az a veszély, hogy telítésbe megy a transzformátor a kapcsolóelem meghibásodását okozva. A két említett topológiát fogom megépíteni. A Half bridge alkotja a teljesítmény kört és Flyback üzemű lesz a segédtápegység.

A 3. ábra egy számítógép tápegységének felépítését ábrázolja. A fentiek és a kapcsolás összevetéséből kiderül, hogy valójában az ATX tápegységek is a leírt technikát használják.

3. ábra

Miért nem alakítok át egy ATX tápegységet?
Egyáltalán át lehet alakítani?

Igen, lehetőség van az átalakításra. A bemutatott tápegység PWM szabályozójának hibejel erősítőjének áramköri elemit megváltoztatva (oda változtatható elemeket beépítve) alkalmas lehet változtatható kimeneti festültség előállítására.

Számomra ez az átalakítás több okból nem megfelelő. Egyrészt a gyári hordozón nem lehetséges korrekt módosítást végezni. Másrészt a nagyfrekvenciás transzformátor átalakítása is szükséges a bevezetőbem megfogalmazott feltételek teljesítéséhez.
Nem utolsó sorban a PC tápok stabilitása és üzembiztosnága is közrejátszik ezen ötlet elvetésében.

Valójában a PC táp egyes alkatrészei felhasználhatóak.

Ennek ellenére úgy döntöttem, hogy nem bontott alkatrészből dolgozom, hanem korrekt méretezés alapján beszerzett alkatrészekből.

Szerintem az alapokat Itt nagyon könnyen el lehet sajátitani,illetve találni számos levezetést ,+segédletet is.Talán akkor is érdemes vetni rá egy pillantást,ha vágod az SMPS topológiákat.

A 4. ábrán a tápegység primer oldali áramköre látható. A kapcsolás nem komplikált. Tartalmazza a hálózat oldali túlfeszültség védelmet, a bekapcsolási áramkorlátozást valamint a bemeneti szűrőkört ami megakadályozza a kapcsoló fokozat által keltett zajfeszültség hálózatra jutását.

4. ábra

Ha már analógiát említettem az üzemmódot illetően a PC tápokkal hadd jegyezzem meg, hogy azoknál általánosságban bipoláris tranzisztorokat alkalmaznak kapcsolóként. Helyettük MOSFET-eket használok. A MOSFET teljesítménykapcsolók jobban közelítenek az ideális kapcsoló tulajdonságokhoz, úgy mint a ki és bekapcsolási idők rövidebbek mint a bipoláris elemeknél, a nyitott állapotú csatornaellenállás néhány miliohm. A kikapcsolásnál a bipoláris tranzisztorokkal ellentétben nincs bázis-emitter réteg töltéskiürítési idő. Mindezek a tulajdonságok lehetővé teszik a működési frekvencia emelését, a disszipált teljesítmény csökkentését, valamint a kapcsolási tranziensekből eredő zajcsökkentést. A továbbiakban még az is előnyös, hogy a gate oldali meghajtó áramkör elemei minimalizálhatók.
A MOSFET-ek meghajtásáról impulzus transzformátor közbeiktatásával gondoskodunk amely egyben a szabályozókör galvanikus leválasztását is megvalósítja.

Mind az impulzus, mind a Tr1 transzformátor pozicióban felhasználhatóak az ATX tápegységekben megtalálható elemek. Az impulzus transzformátor esetében nincs szükség módosításra (a későbbiekben a nagyfrekvenciás transzformátor méretezését és kialakítását mutatom be).

A tápegség szekunder oldali áramköre az 5. ábrán látható.

5. ábra

Általában a kapcsolóüzemű tápegségeknél gyors diódák az egyenirányítók. Még a Schottky diódákon eső feszültég is elég nagy ahhoz, hogy tartós nagyáramú terhelésnél jelentős legyen a veszteségi teljesítmény a diódákon.

Az általam alkalmazott technika az un. szinkron egyenirányító kapcsolás. Ebben az esetben MOSFET került beépítésre a diódák helyére. Ennek előnye, hogy a kis impedancia és lineáris karakterisztika miatt lényegesen kisebb a veszteségi teljesítmény. A zajfeszültséget is csökkenti az ideálishoz közeli kapcsoló használata. Az egyenirányítás azon alapszik, hogy fázisszinkronban kerül nyitásra a FET ezzel garantálva a megfelelő működési állapotot.

A kapcsolásban nem használok szinkron vezérlőt, a FET-ek önvezérlő üzemmódban működnek. A vezérlő jelet egy külön tekercs biztosítja. D3 szerepe, hogy megakadályozza a FET body diódájának vezetését.

A kimeneti szűrőkör után helyezkedik el az áramérzékelő (ALLEGRO ACS750) amelynek jelét egyrészt az áramgenerátor üzemmódnál használjuk fel, másrészt az érzékelő által kerül szabályozásra az áramkorlátozás, működik a rövidzárvédelem. Ugyancsak a kimeneti feszültségkapocsról vezetjük el a feszültség ellenőrző jelet a tápegység szabályozásához.

A segédtápegység a 6. ábrán látható.

6. ábra

A segédtáp Flyback felépítésű és feladata a szabályozó és feldolgozó áramkörök tápellátása. A +5V tépfeszültség a szabályozó processzor működéséhez szükséges, a +12V pedig a primerköri MOSFET-ek meghajtó áramkörét táplálja valamint az opcionális TFT kijelzőt. A Q1 pozicióban TOPSWITCH kapcsolót használok.

Rövidesen, amint kiszámoltam az áramköri elemek értékeit, már valós értékekkel feltöltöm a teljes kapcsolási rajzot.

Folyamatban van a szabályozó és feldolgozó áramkörök tervezése, egy-két napon belül végzek és azokat is feltöltöm. A szabályozó pozicióban dsPIC30F2020 tipusú MCU-t alkalmazok. A feldolgozó és kommunikációs áramkör alapját a PARALLAX P8X32 processzora képezi.

Elkészült a szabályozó áramkör, a 7. ábrán látható.

7. ábra

Amint az előzőekben írtam a szabályozó áramkör a dsPIC30F2020 chip. A feszültség, áram referencia jel, valamint a feszültség visszacsatoló jel követőerősítőn keresztül kapcsolódik az MCU ADC/CMP bemenetére. Az áramjel visszacsatolás hasonló annyi különbséggel, hogy az áramérzékelő kimeneti jele közvetlenül egy Chebysev szűrőhöz csatlakozik és egy jelkondicionálás után kerül az MCU bemenetére.

A szabályozó áramkör egy külön áramköri lemezen helyezkedik el, így modulként illeszkedik a teljesítmény áramkörhöz. A jel/tápfeszültség csatlakozások EMI szűrőn keresztül kapcsolódnak.

Az, hogy külön modulon kapott helyet a szabályozó áramkör több tekintetben is előnyös. Az egyik az, hogy ha valakinek kedve támadna megépíteni a tápegységet és analóg szabályozót alkalmazna inkább, akkor az minden nehézség nélkül beilleszthető. A másik előny nyilvánvaló, helytakarékosság és autonóm tesztelhetőség.

Ha a szabályozó működését illetően részletesebb leírást szeretnétek szivesen feltöltöm azt is.

Szeretném tudni, hogy a későbbiekben a tesztelési, mérési eredmények adatait, jelalakjait feltegyem-e?
Az érdeklődőket szeretném megkérni, hogy jelezzék ha van rá igény.

Nah, ez már valami...
A közelmúltban építettem egy félhidas kapcsolú üzemű, nem szabályozott tápegységet kevésbé precíziós célokra, 12V@20A, egy ilyen egyszerű kapcsolás alapján: Skori tápja, teljesen meg vagyok vele elégedve. Ezt a meghajtási elvet, és bontott PC-táp alkatrészeket fogok felhasználni egy több kimeneti feszültséggel rendelkező 200-300VA-es táphoz, léptetőmotorok és nagyáramú DC-motorok meghajtására. (CNC gép)

Azonban valóban érdekes és megfontolandó dolgokat említesz itt, pl. ez az Allegro árammérő IC hol szerezhető be? (Küldj privátot, ha mást nem érdekel...)
Vagy pl. mennyire válik be ez a MOSFET-es egyenirányítás? Egyszer próbálkoztam hasonlóval, de nem nyitottak a FET-ek teljesen, főleg nem alacsony GATE-feszültségnél, melegedtek, meg "szögletes" lett a kimeneti feszültség, félre is tettem a témát. Ezzel kapcsolatban van tapasztalatod?

Szia

Az allegro chip-eket a gyártó cégtől rendeltem, de úgy tudom az országban is kaphatóak. Két típusról tudok, az egyik +/- 75 A, a másik +/- 15 A tartományban működik. A nagyobb méréstartományú eszközzel is jó felbontást lehet elérni.

A szinkron egyenirányítók kb 30-50 A-ig működnek kisebb veszteséggel mint a Schottky diódák. Figyelni kell a vezérlés helyes méretezésére és a típusválasztásra (kicsi DSon ellenállás). Helyesen méretezett egyenirányítóval jelentősen csökken a veszteség. A veszteségi teljesítmény csökkentése és a melegedés elkerülése érdekében a szekunder köri nulldióda beépítése javasolt, így átveszi a DS dióda szerepét.
30 A-es terhelés mellett sem igényelt nagy hűtést.
Rövidesen felteszem a méretezett szekunder kör kapcsolási rajzát is, az ott feltüntetett félvezetőkkel helyesen működik.