Návrh zdroje střídavého proudu s konstantním proudem
On 15 února, 2021 by adminChci poskytnout poměrně konstantní proud (řekněme 10 mA RMS, špičkový 20 mA, 60 Hz střídavý proud, pomocí napájení 120 V), zatížení s velmi proměnlivým odporem. Nemusí to být superčisté nebo přesné, ale mělo by být schopné seřídit během několika cyklů a nikdy neodchýlit o více než 100% od nastavené aktuální úrovně.
Uvažovanou zátěží je elektrolytický chemický reaktor „Bude to mnohem snazší zjistit, jakmile budu moci napájet proud aktuálními činidly, ale nejlepší je teď odhadnout, že odpor se může lišit od jednociferné hodnoty až po tisíce ohmů v závislosti na různých věcech (teplota, fáze činidla, atd.). Takže budu chtít vybrat proud a být schopen udržet to relativně konstantní, protože všechny ostatní vnitřní a vnější parametry se liší.
Jaké komponenty nebo obvody toho mohou dosáhnout?
Komentáře
- Nikdy bloudění o více než 100% zní jako poměrně volná tolerance!
- @Neil_UK – Ano, začíná to snadno. Jsem jen zvědavý na to základní případ a nechtěl ‚ se nechat rozptýlit úpravou signálu.
- Takže pro váš příklad 10 mA se 100% tolerancí by bylo cokoli od 0 mA do 20 mA přijatelné?
- To, co popisujete, by mohlo být vyrobeno síťovým transformátorem, transformujte 120 V AC na velmi vysoké napětí (možná 1 000 V), umístěte vysoce výkonný odpor do série s 1000 V pro omezení proudu na 10 mA RMS. Ano, surové, nebezpečné, ale teoreticky by se to mohlo hodit k tomu, co popisujete.
- @Eugene Sh., Daniel Grillo, Tom Carpenter, nidhin, Peter Smith: Proč to bylo pozastaveno jako nečisté Když byly všechny další informace v komentářích a já jsem poskytl úplné řešení, které splňovalo požadavky OP ‚ s?
Odpověď
Nejjednodušší způsob, jak vytvořit aktivní zdroj střídavého konstantního proudu, má pouze 4 části:
- Vhodně dimenzovaný most usměrňovač (600PIV, 1A funguje)
- Vhodný rezistor (budete muset vyzkoušet několik hodnot)
- HV vyčerpání MOSFET, jako je IXTH20N50D
- A trochu chladiče – FET rozptyluje dost energie
Teorie provozu: Toto je váš standardní JFET zdroj konstantního proudu, jen větší díky MOSFETu vyčerpání energie. Provoz na střídavý proud je zajištěn připojením ke stejnosměrným svorkám můstkového usměrňovače. (RL je ukázkové zatížení – jakékoli zatížení, které chcete zapojit do série, je obvod necitlivý na polohu a polaritu zatížení.)
simulovat tento obvod – Schéma vytvořené pomocí CircuitLab
Komentáře
- To ‚ s pěkné a jednoduché. Předpokládám, že bude dávat spíše čtvercový vlnový výstup než sinusový, protože ‚ s v podstatě stejnosměrný zdroj konstantního proudu uvnitř můstkového usměrňovače. To ‚ je pro aplikaci pravděpodobně v pořádku – pochybuji, že si to chemikálie všimnou.
- @transistor – ano, výstup vychází trochu hranatě, což nemusí být ta nejlaskavější věc na mřížce, ale pro takové zvláštní řešení to ‚ není velký problém.
- Ano, pro tuto aplikaci “ squarish “ napětí by mělo být v pořádku, pokud je ‚ čisté nula a běží alespoň ~ 60 Hz. A také to není velký problém, ale toto je podstatně méně efektivní než design op-amp, protože ‚ vaříme z dvojciferných wattů bez ohledu na zatížení, že? Můžete objasnit typ výstupního výkonu? Jak je nakresleno zatížení RL získává 60 Hz střídavého proudu? (Omlouváme se, ‚ jsem nehrál EE dost dlouho na to, abych rozuměl obvodu bez nějaké práce.)
- @feetwet – zátěž stále dostane 60 Hz AC, ano – a design op-zesilovače musí někde také vypínat energii
- A mimochodem – při současném smíchu i jsem byl vypnutý o faktor 10 > Dovolte, abych to pro vás upravil
Odpověď
Zdroj stejnosměrného konstantního proudu
Tato odpověď je založena na jednoduché konfiguraci stejnosměrného stejnosměrného proudu op-amp.
simulovat tento obvod – Schéma vytvořené pomocí CircuitLab
Obrázek 1. Zesilovač konstantního proudu DC.
- Nastavte stěrač na VR1 tak, aby poskytoval 2 V.
- Výstup OA1 se rychle zvýší a zapne Q1, což způsobí, že proud protéká zátěží, Q1 a R1.
- Když napětí na R1 vzroste na 2 V, obvod se stabilizuje.
- V tomto bodě proud přes R1 = 2/100 = 20 mA, takže jsme vytvořili zdroj proměnného proudu a řídicí napětí dává na výstupu 10 mA / V.
- V praxe R1 měří jak zátěžový proud, tak základní proud, takže je malá chyba.
Zdroj konstantního proudu střídavého proudu
10 mA při 120 V je pouze 1,2 W. Zvukový zesilovač by měl být schopen řídit transformátor, aby dosáhl toho, co potřebujete.
Obrázek 2. Střídač s konstantním proudem.
Toto je pouze hrubý náčrt, ale může vás dostat na cestu.
- XFMR1 dává sinusoidu 6 Vrms do čipu výkonového zesilovače zapojeného jako vyrovnávací paměť jednotkového zisku.
- Výstup výkonového zesilovače pohání zesilovací transformátor.
- R3 na výstupu doplňuje obvod zpětné vazby zesilovače. S bočníkem 600R bude generována zpětná vazba 6 Vrms při 10 mA.
- Pravděpodobně by bylo dobré přidat přepěťovou / špičkovou ochranu zpětnovazebního obvodu v případě přechodových jevů z transformátoru. Jeden trik a dvojice diod na každou napájecí lištu by mohly stačit.
- R2 má omezit proud do zesilovače v případě zapnutí XFMR1 před zesilovačem.
Komentáře ke stabilitě atd. jsou vítány.
Celý okruh
Obrázek 3. Celý (nevyzkoušený) obvod.
- XFMR1 upgradován na 12 V pro napájení zbytku obvodu pomocí D1, C1, D2, C2. Není nutná žádná regulace napětí, protože se příliš neobáváme o hluk.
- R2, VR1 tvoří nastavitelnou referenci napětí mezi 0 a 6 V rms. C3 pomáhá odstranit jakýkoli vysokofrekvenční šum z XFMR1, protože by to mohlo způsobit problémy s XFMR2 a zpětnovazební smyčkou.
- Všimněte si konvence „tečky“ na výstupním transformátoru. Na svém transformátoru nebudete mít tečky, takže možná budete muset obrátit polaritu.
Chcete-li tuto práci provést, vyhledejte vysoce výkonný operační zesilovač.
Nízkonapěťový střídavý zdroj s konstantním proudem
Tato část pomáhá porozumět obvodu zpětné vazby.
Obrázek 4. Jednoduchý zdroj konstantního proudu střídavého proudu bez transformátoru.
Obvod zobrazený na obrázku 4 vynechává všechny kromě základních komponent pro proměnné napájení AC CC.
Komentáře
- Velmi cool – pokud vím (což je málo). Nyní to může být je to pro EE zřejmé, ale vyžaduje zesilovač v tomto obvodu vlastní rozdělené stejnosměrné napájení, nebo existuje nějaký chytrý způsob, jak odbočit z nízkonapěťového střídavého proudu? A opravdu chcete napájet 120V výstup před R3 zpět do zesilovače, nebo to má být t Výstup 6V?
- (1) Ano, vyžaduje rozdělené napájení, protože k napájení transformátoru je zapotřebí střídavé napětí. (2) Ano, mohli bychom být chytří a generovat plivací zdroj z XFMR1, pokud použijeme jednotku 120: 12 V. Potom bychom napájeli vstup zesilovače z děliče 2: 1, abychom získali 6 V. (3) Navrhovaná metoda zpětné vazby je “ low-side “ aktuální zkrat. ‚ měříme pokles napětí na R3 způsobený proudem protékajícím sekundární smyčkou. Zesilovač upravuje svůj výstup, dokud napětí na vstupním napětí R3 = + nenastane, když jste ‚ dostali 10 mA (rms) přes R3 (a sekundární). Více později.
- Četl jsem ‚ a začínal tomu trochu lépe rozumět. Chtěl bych to vlastně postavit, ale bez úplného (a správného) diagramu jsem si ‚ docela jistý, že ‚ si něco pokazím je “ ponechán čtenáři! “ (Pro kohokoli jiného, kdo se na to podívá, zde související příspěvky zahrnují electronics.stackexchange.com/q/177092 , electronics.stackexchange.com/q/129609 , electronics.stackexchange.com/q/23919 , electronics.stackexchange.com/q/169718 . a LM317 se jeví jako oblíbená součást pro tento druh věcí .
- Odpověď byla aktualizována.
- Děkuji za to! ‚ m hledám vhodný operační zesilovač. Pokud jde o váš obvod: ‚ stále nechápu, jak “ bočník proudu “ funguje jako kabelové: op-am p nikdy nevidí pokles napětí přes R3.Pokud se tedy odpor Iout (zátěže) skutečně sníží, mohl by v limitu vidět 120V? Nebo tomu brání dynamika systému?
Napsat komentář