Svenska ElektronikForumet

Se bild och bifogad LTspice fil (zippad schemafil , unzippa och öppna med Ltspice)

Detta är en förlustbegränsare för linjärregulatorer. Den gör så att den glättade inspänningen till regulatorn är styrd av utstpänningen, dvs det ligger ungefär konstant spänning över regulatorn oavsett vilken AC spänning som används.
Ändras regulatorns utspänning följer inspänningen med alltså. Mycket användbart i tex labbaggregat.

Simuleringen är en skrivbordsprodukt än så länge och kan förbättras betydligt men jag inbjuder Efs medlemmar att lattja fritt med den om ni vill. Bara ni publicerar förbättringar i tråden.



Den utgår från en vanlig transformator med tillhörande likriktarbrygga (D1-D4). C3 är glättningskondensatorn och U3 är regulatorn.
Standarddesign.

Resterande komponenter är för att styra spänningen till regulatorn.
En kort beskrivning:

Normalt ligger det 15V spänning mellan gate och source på mosfett M1 varför den leder, och därför går det ström genom denna och laddar upp C3.
När spänningen före regulatorn är 8,2 V (bestäms av D10) högre går komparatorn U4 hög på utgångne och triggar "tyristorn" Q1/Q2. Då drar den ström genom U1, optokopplaren via D5/D6 och fototransistorn i optokopplaren bottnas. Det tar bort gatespänningen och M1 stryps, och därför slutar C3 laddas.

Detta sker i någonstans i sinuscykeln. Så länge spänningen räcker till fortsätter strömmen gå även om spänningen faller under triggnivå på komparaotn ända tillnästa nollgenomgång. Då stiger spänningen på M1 gate och den börjar leda igen och allting börjar om.

L4 begränsar laddninsströmspiken och är strikt talat inte nödig eftersom läckinduktansen också gör samma sak.
C2 på 10uF över gate -source begränsar frånslagshastigheten för att begränsa den induktiva spiken från trafon (därför simuleras likriktarbryggan med schottkydioder som är supersnabba). Här faller modellen lite pga avsaknad av alla parasitkomponenter. Samma syfte har D7.
R11 simulerar lasten. Det går ibland med en konstantströmkälla men ibland blir det tokiga spänningar.

Detta är en simulering och just vid transienterna som då M1 stryps blir det lite tokiga spänningsamplituder (fick i en simulering 130 kV...).

Eftersom detta är ett återkopplat system och jag inte har kompenserat det fullt ut blir det ibland svängningar vid vissa utspänningar. Jag är inte säker på att det skulle bli så i verkligheten, ingen modell är 100%. Och det går såklart att sätta in tidskonstanter på komparatorns ingångar.

Men det är ett senare problem.

Det är i stort sett en vinkelstyrd (dimmer) som ger en konstantspänning till en linjärregulator? Varför inte använda någon rent switchad anordning på några kHz ..?

Hur blir ripplet på utgången i simuleringen?

Varför? För att den använder AC till skillnad från en lågfrekvent DC/DC preregulator. Enklare komponenter iom induktansen blir stor för en sådan.
Detta är ju i princip en Turn off fasvinkelstyrning. De som figurerar är ofta turn on fasvinkel. Nackdelen med den senare är att rippelströmmens rms värde blir högre och man kan inte utnyttja trafons VA i samma utsträckning. Min lösning är ekvivalent med en likriktarglättningskonding och där kan man ha en last på ca 60% av trafos VA. Ca 180 W på en 300VA .


Jag håller på att titta på en relativt lågfrekvent styrd stepdown, men som sagt blir spolen stor. Så länge frekvensen är max något kHz fixar nog regulatorn att underyrycka rippel. På min variant är ripplet mycket lågt, testa själv.

Här kommer DC/DC varianten som Blueint efterfrågade. Samma gäller för denna, det är ett utkast för vidare simulering med olika värden.

Komparatorn jämför spänningsdifferentialen över regulatorn och slår till/från mosfetten därefter.
R13/C2 ger en viss hysteres vilket gör att det inte går snortokigt. I denna kopplingen har jag inget som sölar ner fettens on/off mer än Rgate .

Återigen har jag inte studerat stabiliteten på kretsen.

Det känns inte helt korrekt att först ha en "vanlig" transformator för att sedan switcha lågspänningen. Ganska mycket spill med tanke på att man kan åstadkomma samma sak med en primärswitchat aggregat och då skippa en tung transformator.

Sedan är lösningen med en anpassat spänning innan den linjära regulator inte helt fel - om man behöver det. Det kan ge bra impulssvar - men har man en SMPS med en skaplig hög frekvens kan man komma bra med utan linjärregulatorn.

Så denna lösning är lite av en B-lösning i mina ögon men principen har sina fördelar.

Nu tycker jag inte denna tråden skall handla om för och nackdelar utan istälelt förslag på förbättringar av kretschemat men det kan vara bra att klarlägga för och nackdelarna.
Jag var inte tydlig från början vad jag tänkte ha detta till:

Icecap, du har rätt men betänk:
1) Switchade nätaggregat ger mera brus och rippel på utgången. Det är svårt att filtrera bort det riktigt högfrekventa ripplet som kommer av strömswitching*ströinduktanser och kräver en hel del kunskaper
2) switchade nätagg är inte lika snabba map transienter som linjära, detta är en medelväg
3) ett isolerat primärswitchat nätagg som klarar av säkerhetskraven är en utmaning för de flesta på detta forumet, här har du en färdig trafo som löser det problemet och i labbaggregat spelar det mindre roll vad detta väger
4) ett switchat nätaggregat kan lättare göras med en bra cos phi varför det inte belastar elnätet lika mycket
5) de högfrekventa switchaggregat du nämner kräver i sin tur sina specialkunskaper
6) Transformatorn har en verkningsgrad på 95-98% , ungefär vad en aktiv PFC har.
Förregulatorn har en mycket hög verkningsgrad (i princip avhängigt Rdson på mosfetten) och om man har en lågspänningsfvall-regulator kommer man upp i låga förluster i linjärregulatorn.

Switchade nätagg kommer inte lätt över 90% , i synnerhet inte om de är reglerbara i ett brett utspänningsområde (och dessutom lite knepiga att designa då)

Så att säga att det inte är "korrekt" tycker jag är väl starkt.

Men det sagt, jag skissar på en variant där jag seriekopplar ett antal 12V Servernätagg till 36-48V, det skall driva en DC/DC omvandlare på någon kW eller så för att labba lite med elektrolys mm.