Thread Rating:
  • 0 Vote(s) - 0 Average
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
OP AMP sta i kako
#74
Da se vratimo na napajanje za akvizicioni sklopić.

Evo, napravio sam jedno i probao ga.
Izgleda ovako:


.pdf   Napajanje.pdf (Size: 22,18 KB / Downloads: 57)

(Proveriću naknadno da mi se nije potkrala koja greška u crtanju (u realnosti već radi) pa ću javiti. Ne može se sve primetiti u prvi mah.)
-------------------------

Napajanje nema neki posebno veliki stepen iskorišćenja. Zavisno od opterećenja to se vrti od 50-70%.

Naime, radi se o dva konvertora i o malenoj izlaznoj snazi, gde sami upravljački i driver sklopovi "jedu" već značajan deo ukupne snage. Takvi mališani mogu imati dobr KKD jedino uz posebne mere ako je to bitno, a ovde nije bitno uopšte jer nema ni jednog hladnjaka.
Najviše greju L7 L6, zener diode i njihovi otpornici, pomalo i LM 2576 ali mu ne treba hladnjak. Ostalo je hladno kao taština dojka.

Performanse su sledeće:
-radi od 10.7 do 55VDC,

-potrošnja pri max. opterećenju varira od 400mA na dole (smanjuje se sa porastom napona napajanja i ili padom opterećenja),

-izabrana su napajanja za op-amps od +-12VDC, max. 25mA po grani, što je daleko više od potrebnog.
Odatle ćemo napraviti i Vreff i ostaće još puno viška.


-napon za digitaliju, PIC i LCD sa pozadinskom rasvetom, koja troši tipičnih 100mA kad maksimalno jako svetli, je 5VDC i toleriše potrošnju od max. 200mA.
Iznad 200mA nastupa namerni strujni limit za 5VDC. To ne treba da vas zabrinjava jer će tipična potrošnja PIC +LCD sa poz. rasvetom biti oko 120mA maksimalno, a ako se ne koristi puna snaga poz.rasvete onda i manje.
Dakle, limit od 200mA je i više nego dovoljan, a i poželjan.

-primarni konvertor je buck tipa, hard switching i koristi LM2576HV, jer HV verzija toleriše do 60VDC (apsolutni maksimum) a normalno operativno područje mu je do 55VDC. (sa običnim 2576 do max 40VDC)
Poput ostalih hard sw. konvertora i buck je "bučan" poput flyback, forward i sličnih.
Takođe LM2576 radi na dosta niskoj frekvenciji reda 50-60KHz što je lošije za filtraciju i može "atakovati" elektronskom bukom na op-amps.
Stoga je kao galvansko razdvajanje upotrebljen "mekani" rezonantni ZVS  konvertor sa naponima koji su skoro sinusni.

-sekundarni konvertor koji vrši galvansko je samooscilujući, strujni, rezonantni, ZVS Mazzilli konvertor, sa eksternim rezonantnim tankom.
Eksterni rezonantni tank obezbeđuje dobar talasni oblik bez strmih ivica i to je relativno malo izobličen sinus.
Istovremeno obezbeđuje zaštitu od totalnog kratkog spoja na sekundarima, pošto klasični Mazzilli prestane da osciluje pri teškim teretima i pošto je uvek jedan ili oba mosfet u provodnom stanju to je onda kraj priče ako nema nekih zaštita ispred.
Ovako je pouzdano uspostavljanje oscilacija u startu, vrlo poboljšan talasni oblik i može se namestati kvalitet sinusa Q faktorom rezonantnog tanka. Kod kratkog spoja i dalje osciluje sa samo manlo manjom amplitudom na primaru(upravo posledica LC eksternog  tanka). Na žalost to zahteva dodatnu L i C, ali pošto je ovaj konvertor malecki ti troškovi su stvarno beznačajni.
Poenta i jeste u blagim nagibima talasnog oblika, te idealan sinus nije od vitalnog značaja.
Ukoliko je nekom od interesa da ima stvarno dobar sinusni oblik, dovoljno je da poveća gabarite (manji Rac i Rdc) L5 i tim poveća Q faktor oscilatornog kola L5-C5.
Radna frekvencija Mazzilli-ja se kreće od 250-300KHz (iznad sample rate PIC ADC), zavisno od tereta. Oblik na krajevima primara je blago izobličen sinus (sa audio aspekta to je katastrofa od 10-20% THD :-), ali za konvertorske namene je to i više od  odlično).
Evo kako izgleda talasni oblik između krajeva primarnog namotaja (mrzelo me je da guram fleš u skop pa sam na brzaka fotnuo):


Inače, upotrebio sam kao prenosni push-pull trafo toroidno jezgarce R12.5/7.5/5.0 od materijala N30 Epcos-TDK.
Taj materijal se može primeniti kao power jezgarce sa malom dB čak do 1MHz. U ovom slučaju je dB manje od +-50mT.
Sa potpuno istim brojavima navoja se sasvim normalno može upotrebiti EE16 koje je driver trafo iz starih ATX napajanja. Sa tim brojem navoja EE16 (i ako je od materijala N67 ili bliskog), neće imati bitne gubitke pošto je dB dosta manje nego na R12.5 zbog većeg efektivog preseka stuba kod EE16.
Dakle, podjednako dobro će oba raditi.

-zahvaljujući Mazzilli konvertoru, izlazni naponi se lako filtriraju sa malim elko, i za najbolje rezultate treba staviti keramički 100nF preko izlaznog elko od 220u na +5V, koji sam zaboravio da nacrtam ali ga vi obavezno dodajte.
Kod mene je to podrazumevana stvar zato je lako zaboravim u crtanju (da ne vršim sad prepravku pdf).

-Galvansko razdvajanje se ne vrši radi neke bezbednosti, jer se sklop napaja sa uređaja na kom se i vrši merenje.
Suštinski razlog galvanskog razdvajanja je izbegavanje nezgodnih ground loops, koje i te kako znaju pokvariti dobro merenje.
Ovako su nezavisne razne GND i mogu se lako vezivati i sa manje pažnje. U nekim slučajevima je takva mera u mernim aplikacijama potpuno nužna, posebno kod razuđene pcb.
Ovde je imamo i izbegli smo masu početničkih grešaka po cenu jednog Mazzilli.

-mosfeti za Mazzilli treba da budu reda 60V i 2-3A sa TTL gejtom, a najlakše neki od takvih, dva N mosfeta u SO-8 (reda manje od 0.5 eura).
Oni se ni malo ne greju (zbog ZVS i ZCS jer se radi sa f0) i savršeno je postaviti dvostruki u SO-8 zbog manjih gabarita.
Red veličine mosfeta je od važnog značaja, i klasa TTL mosfeta od 60-takV i par A ima total Qg reda <15nC,  a što je bitno zbog potrošnje pobude za njih i brzine rada.
U mom slučaju sam upotrebio FDS9945 u SO-8, jer sam taj imao pri ruci a odgovarao je potrebama. Izbor nije kritičan ako je gejt TTL tipa (Uth<3V) i ako je >40V, >1A i total Qg<15nC. Mogu se koristiti i dva posebno u DIP-4 bez problema ili tome slično. (ima to na Comet i td...)

-Trafo i kalemovi L5 i L7 nisu nešto kritični po toleranciji jer Mazzilli je samooscilujući konvertor koji se sam prilagođava tolerancijama eksternog tanka, L7 i trafoa. L6 i L7 su 470uH 09P tipa, za 420mA, a mogu i sa većom strujom bez problema. Važno je da budu predviđeni za DC bias bar 420mA. (potražite već po internetu 09P ili P09. Ima u ITC, Retam, Pro, uPrincu i td... ).

-Trafo je bez gap, jer je talasni oblik vrlo simetričan i nema DC bias te jezgro može biti i bitno manje ako vas samo ne mrzi da motate više navoja.
Tu snagu lako može preneti i R6 sa tom frekvencijom.
Osnovni uslov je da primar mora imati dovoljno navoja da pri 25Vpk na jednoj polovini ne pređe nekih 50-70mT zbog rada na 250-300KHz.
B[T]= Upk_exp6[V]/(4.4 x f[Hz] x Ae[mm_sqr] x N[navojaka])
Sasvim je zgodno EE16 iz ATX (driver tr.) sa istim brojem navoja. Kod većeg jezgra se može imati manji broj svih namotaja, ali odnosi moraju ostati isti.
Odnosno: polovine primara i sekundar za 5 V 1 : 1 : 1, sekundar za +-12V 1:2.8.
Mazzilli sa eksternim tankom je strujni konvertor i proračun je malo nezgodan jer sekundari vide primar poput strujnog izvora.
Ne bih da vas davim sa tim, a koga baš ludo zanima neka potraži Mazzilli sa eksternim tankom.
Obe polovine primara se moraju namotati bifilarno i fazirati po tačkama.
Kod sekundara smer već nije bitan.

-Strujni rezonantni kovertori poput Mazzilli sa eksternim tankom "vole" labavije spregnut trafo.
Nije nužno ali raste kvalitet sinusa.
Trafo se vrlo nekritično mota, jedino su primari zahtevni kako sam rekao.
Ako se mota na toroidu, onda primari neka zauzmu 1/3 obima, a na ostatku obima namotati sekundare.
Ako se mota na EE, onda primar ili na jednoj polovini stuba ili do jezgra celim stubom, ostalo pored ili preko.
Nema potrebe ni za kakvom međuizolacijom ni između slojeva ni između namotaja. Galvansko razdvajanje je svega nekoliko desetina volti i lak žice je i predovoljan.
Što je labavija sprega - sinus je sve lepši. Štaviše, kada se ružnjikavo namota iz ruke to lepše radi :-)
Kome nije dosadno može napraviti labaviju spregu nalik LLC trafou, mada to nije lako na EE16 :-).
U principu je lakša intervencija povećati Q od L5 za poboljšanje sinusa.
(Ipak kažem da stvarno nema potrebe jer ne pravimo signal generator. Ovaj sinus sa fotke je izvorska bistra voda u odnosu na buck ispred, pa čak je tiši i u odnosu na LLC :-).

-Analogna GND i analogni Vdd su kod PIC na strani gde je port A. Tu se dovodi AGND od +-12VDC i od Vreff koji ću kasnije nacrtati u mernom sklopu.

-Digitalna GND od +5V se dovodi na GND PIC koja je na strani porta B.
 Obe gnd od PIC se moraju spojiti jumperom ispod samog PIC. Ako se imaju ground poligoni na obe strane onda međusobno treba da budu spojeni jedino tim jumperom.

-Sve analogne mase voditi isključivo na AGND, dok sve digitalne isključivo na DGND.

-  +Vdd za stranu PIC koja je pored AGND, dovodi se kroz maleni kalem od 1-5uH iz desnog pina Vdd (sa strane B porta), na primer feritna perlica na jumperu za Vdd ispod PIC.

-obe strane napajanja PIC moraju imati decoupling keramičke multilejer kondove od 100nF (KD) i oni moraju biti najneposrednije do PIC. Takođe samo može pomoći i tantal od 1-10u sa obe strane i oni mogu kao sledeći po rastojanju od PIC (ne može naškoditi i još bolji decoupling, samo će još više "smiriti" ADC).

-kod ovog akvizicionog sistema je bilo od značaja da se minus merni krajevi i za napon i za struju mogu koristiti sa bilo koje strane šent otpornika, a to se ostvaruje galvanskim razdvajanjem napajanja i diferencijalnim ampom za oba.
Galvansko razdvajanje će izbeći koliziju do koje može doći na raznim napravama na koje bi kačili merni sistem.
Odnosno, ovaj sklopić se napaja sa napona na bulk elko lab ispravljača ili možda sa nekog akumulatora u automobilu ili slično (zato radi od 10.7V do 55V) i ako nema galavanskog razdvajanja primarne od sekundarne strane mernog sklopića, onda lako možemo doći u poziciju da ga ne možemo zakačiti ako je merni šent u drugačijoj poziciji od očekivane.
Neki šentovi budu postavljeni da glavna masa lab izvora bude sa strane gde je na njima +merni kraj, dok neki imaju glavnu masu gde im je - merni kraj. U tom slučaju će merenje napona grešiti ako ga ne stavimo tamo gde je izlaz, ili neće biti korektno merena struja zato što imamo koliziju masa sa obe strane šenta.
Sa galvanskim razdvajanjem je rešen problem tako da - od glavnog elko nema dodira sa masom izlaza, kroz sam merni uređaj, već se masa mernog uređaja može proizvoljno i po potrebi koristiti. samim tim je omogućeno napajanje uređajčeta i sa eventualno nekog drugog napona u blizini.
Diferencijalnim ulazima na front end ampovima je obezbeđeno da mase od merenja napona i mase od merenja struje mogu biti zakačene sa bilo koje strane šenta.
To će kasnije biti opisano u tekstu sa šemom uređajčeta. Onda ćete sasvim razumeti prednost galvanskog razdvajanja i diff ampova.

Toliko za sada. Nadam se da nešto nisam zaboravio.

Izvolite pitati nejasne stvari. Verovatno ću moći tek noćas da odgovorim ali nikad nije kasno :-)

Pozz

P.S.

Da se neki SMPS-ovac ne nađe prepametan i kaže mi da je to moglo i ovako:

.pdf   Kalem manje.pdf (Size: 8,17 KB / Downloads: 30)
Naravno da može, ali bih voleo da uradi korektnu kompenzaciju celog sklopa sa nesinhronizovanim buck na 50-60KHz i Mazzilli na 250-300KHz :-)

Moglo je i tako, ali onda bih buck pravio na 500-600KHz (2f) i obavezno ga sinhronizovao sa Mazzilli.
Naravno da mi je bilo jednostavnije da upotrebim LM2576 sa nekoliko komponenti okolo.
Pogotovo što svrha nije spejs šatl.
Reply


Messages In This Thread
OP AMP sta i kako - by Milan94 - 05-29-2015, 09:04 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Risto - 05-29-2015, 09:46 PM
RE: OP AMP sta i kako - by vojinilic - 05-29-2015, 09:47 PM
RE: OP AMP sta i kako - by vojinilic - 05-29-2015, 09:56 PM
RE: OP AMP sta i kako - by mikikg - 05-29-2015, 10:47 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 05-29-2015, 11:27 PM
RE: OP AMP sta i kako - by vojinilic - 05-30-2015, 07:47 PM
RE: OP AMP sta i kako - by mikikg - 05-29-2015, 11:47 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 05-30-2015, 12:09 AM
RE: OP AMP sta i kako - by npejcic - 05-30-2015, 07:21 PM
RE: OP AMP sta i kako - by mikikg - 05-31-2015, 12:49 AM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 05-30-2015, 10:06 PM
RE: OP AMP sta i kako - by mikikg - 05-31-2015, 12:37 AM
RE: OP AMP sta i kako - by vojinilic - 05-31-2015, 12:55 AM
RE: OP AMP sta i kako - by npejcic - 05-31-2015, 02:44 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 06-30-2015, 07:52 PM
RE: OP AMP sta i kako - by vojinilic - 06-30-2015, 10:08 PM
RE: OP AMP sta i kako - by branko tod - 06-30-2015, 10:17 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-01-2015, 09:53 AM
RE: OP AMP sta i kako - by branko tod - 07-01-2015, 10:32 AM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-01-2015, 11:05 AM
RE: OP AMP sta i kako - by branko tod - 07-01-2015, 11:32 AM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-01-2015, 12:11 PM
RE: OP AMP sta i kako - by branko tod - 07-01-2015, 12:36 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-01-2015, 12:41 PM
RE: OP AMP sta i kako - by mikikg - 07-01-2015, 09:33 PM
RE: OP AMP sta i kako - by vojinilic - 07-01-2015, 09:57 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-01-2015, 10:43 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-02-2015, 02:56 AM
RE: OP AMP sta i kako - by branko tod - 07-02-2015, 09:05 AM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-02-2015, 10:28 AM
RE: OP AMP sta i kako - by branko tod - 07-02-2015, 12:31 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-02-2015, 01:09 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-02-2015, 07:45 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-02-2015, 08:00 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-02-2015, 08:18 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-02-2015, 08:36 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-02-2015, 11:30 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-03-2015, 12:42 AM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-03-2015, 08:28 AM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-04-2015, 01:38 AM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-04-2015, 04:20 AM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-04-2015, 02:28 PM
RE: OP AMP sta i kako - by npejcic - 07-04-2015, 04:32 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-04-2015, 05:20 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-04-2015, 08:11 PM
RE: OP AMP sta i kako - by mikikg - 07-04-2015, 08:27 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-04-2015, 08:55 PM
RE: OP AMP sta i kako - by mikikg - 07-04-2015, 09:43 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-04-2015, 10:43 PM
RE: OP AMP sta i kako - by npejcic - 07-04-2015, 10:48 PM
RE: OP AMP sta i kako - by npejcic - 07-04-2015, 10:58 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-04-2015, 10:58 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-05-2015, 01:38 AM
RE: OP AMP sta i kako - by branko tod - 07-06-2015, 08:25 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-06-2015, 09:00 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-06-2015, 09:30 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-06-2015, 09:39 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-06-2015, 09:43 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-06-2015, 09:53 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-06-2015, 10:04 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-06-2015, 10:20 PM
RE: OP AMP sta i kako - by npejcic - 07-06-2015, 10:27 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-06-2015, 10:34 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-06-2015, 10:41 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-06-2015, 10:42 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-06-2015, 10:54 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Braca - 07-07-2015, 08:37 AM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-06-2015, 11:09 PM
RE: OP AMP sta i kako - by npejcic - 07-06-2015, 11:41 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-07-2015, 02:01 AM
RE: OP AMP sta i kako - by npejcic - 07-07-2015, 07:30 AM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-07-2015, 07:49 AM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-07-2015, 02:40 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 07-08-2015, 10:33 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 07-08-2015, 11:52 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 08-16-2018, 11:59 AM
RE: OP AMP sta i kako - by Millan - 08-16-2018, 01:15 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 08-16-2018, 04:19 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Macola - 08-16-2018, 04:51 PM
RE: OP AMP sta i kako - by gorankg - 08-16-2018, 07:33 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 08-16-2018, 08:34 PM
RE: OP AMP sta i kako - by gorankg - 08-16-2018, 08:52 PM
RE: OP AMP sta i kako - by Milan94 - 08-16-2018, 11:06 PM

Forum Jump:


Users browsing this thread: 2 Guest(s)