Stabilizator napięcia z elektroniczną dioda Zenera o ultraniskim poziomie zakłóceń i szumów

[Romekd]

W zabawach wykorzystałem układ zmontowany wg schematu poniżej. Obciążenie stanowiła żarówka o mocy 25 W, która przy napięciu 230 V pobierała prąd o wartości 106 mA z drugiego kondensatora filtru CR(L)C.


Początkowo układ zasilałem z sieci elektrycznej 230 V przez autotransformator i transformator separujący, obniżający napięcie do ok. 180 V, przy którym to napięciu napięcie wyjściowe (DC) z układu wynosiło ok. 230 V. Tętnienia 100 Hz (plus harmoniczne) na pierwszym kondensatorze o pojemności ok. 300 μF wynosiły ok. 2 Vpp. Na drugim kondensatorze o pojemności 100 μF tętnienia miały już niską wartość, ale wolnozmienne wahania napięcia były bardzo duże i dochodziły do kilku woltów. Między kondensatorami wpięty był elektroniczny dławik mojego pomysłu.

By zmniejszyć wartość fluktuacji napięcia cały układ (przed autotransformatorem) zasiliłem ze starego magnetycznego kompensacyjnego stabilizatora napięcia UNITRA ZATRA SM 200/1, który bardzo zmniejszył wahania napięcia, ale ich całkowicie nie wyeliminował, przez co przy małych amplitudach tętnień 100 Hz musiałem gonić i łapać wykres na ekranie oscyloskopu i zamrażać go funkcją HOLD. Poniżej dwa oscylogramy przebiegu z wyjścia układu po włączeniu między kondensatorami zwykłego dławika o indukcyjności 6,7 H/100Hz/1 V, pozyskanego z lampowego wzmacniacza AMPLI WR40.

Tętnienia 100 Hz za dławikiem na C 100 μF wynosiły ok. 20 mVpp, jednak fluktuacje wolnozmienne, mimo zastosowania stabilizatora napięcia sieci, wynosiły kilkaset mVpp. Użyty duży dławik o wadze 1,4 kg ze wzmacniacza WR40 (na zdjęciu poniżej) miał rezystancję 30,12 Ω oraz moduł impedancji 4,17 kΩ przy 100 Hz/1 V i 34,2 kΩ przy 1 kHz/1 V.

Poniżej wykres dla tętnień 100 Hz 20 mVpp (proszę nie brać pod uwagę wahań wywołanych zmianami napięcia na wyjściu stabilizatora SM 200/1; będą one występowały również na innych oscylogramach w następnych postach).

.

Dla porównania zamieszczam poniżej oscylogramy tętnień na wyjściu układu po zastąpieniu dławika rezystorem 68 Ω oraz 100 Ω.

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

W lutym tego roku w jednym z wątków (dostępnym pod linkiem: viewtopic.php?p=367832#p367832) zamieściłem schemat wzmacniacza lampowego zaprojektowanego przez firmę IRT w roku 1962 (model V81) z przeznaczeniem do studiów radiowych i nagraniowych. Poniżej schemat:


W filtrze napięcia anodowego tego wzmacniacza użyto germanowego tranzystora, przekształcając go w filtr aktywny. Przedstawione przeze mnie wtedy rozwiązanie spotkało się ze ogromną krytyką jednego z użytkowników naszego Forum. Napisał on wówczas: "I jeszcze ten filtr tranzystorowy dla napięcia anodowego z bezsensownym dzielnikiem w bazie. Jako żywo przypomina mi on sławetny "zasilacz laboratoryjny" z cenionej przez coponiektórych "Elektroniki dla wszystkich" wiadomego autora, marki "Przemienny - Tętniący - Wygładzony - Stabilizowany", mimo że żadnej stabilizacji nie dawał ".
Ja wówczas sprawdziłem tamten układ aktywnego filtru, budując go na rosyjskim tranzystorze P213B. Pomiary wykazały, że filtrował on tętnienia o częstotliwości 100 Hz na zbliżonym poziomie co układ ze zwykłym dławikiem od wzmacniacza AMPLI WR40, był jednak od niego (mam tu na myśli wszystkie wchodzące w jego skład podzespoły) ponad 100 razy lżejszy (13,7 g zamiast 1400 g).

No może przebieg za układem z tranzystorem był nieco bardziej "kanciasty", ale przy niewielkiej zmianie wartości oporników w obwodzie bazy tranzystora rezultaty były dużo lepsze...
W ostatnich testach sprawdziłem jak zachowuje się podobny układ, ale z Mosfetem i czterema elementami pasywnymi (również z dzielnikiem rezystorowym, ale w obwodzie bramki). Rezultaty okazały się być zależne od typu użytego w nim tranzystora. W założeniu układ miał cechować się małą rezystancja dla składowej stałej prądu (która dodatkowo powinna zmniejszać się ze wraz ze wzrostem prądu przepływającego przez układ), a dużą dla składowej zmiennej, czyli dla składowej zmiennej rezystancja miała wzrastać wraz ze wzrostem częstotliwości (jak w normalnym dławiku), a dla stałej maleć wraz ze wzrostem prądu, zapewniając niski spadek napięcia dla prądu stałego (zapewniającego małe straty mocy w układzie). W założeniu prąd drenu Mosfeta powinien być stały i niezależny od wartości napięcia na tym wyprowadzeniu względem pozostałych wyprowadzeń tranzystora, dla stałej i niewielkiej wartości napięcia bramka-źródło, potrzebnej do uzyskania prądu drenu o danej pożądanej do układu wartości (to cecha idealnego źródła prądowego). Przy takim założeniu przebieg charakterystyki prądu drenu przy zmianach napięcia dren-źródło dla stałej wartości napięcia bramka-źródło powinien przebiegać poziomo, nie wykazując wzrostu wartości przy rosnącym napięciu dren-źródło. Oznaczałoby to bardzo dużą i rosnącą proporcjonalnie z napięciem rezystancję kanału tranzystora. Byłaby to cecha tranzystora idealnie nadającego się do różnych źródeł prądowych, aktywnych filtrów tętnień oraz stabilizatorów napięcia z regulowaną "elektroniczną diodą Zenera"...

Nie wszystkie tranzystory Mosfet nadają się równie dobrze do wspomnianych przeze mnie zastosowań. Pierwsze znaczące różnice można dostrzec już przy analizie charakterystyk. Poniżej charakterystyki kilku typów tranzystorów, które miałem w swojej pracowni i z którymi przetestowałem skuteczność opracowanego przez siebie "elektronicznego dławika", pracującego w obwodzie pokazanego wcześniej filtru napięcia anodowego. Zielonym kolorem oznaczyłem na nich charakterystyki tranzystorów (nie wszystkie) wskazujące na bardzo dobre działanie tranzystora w wymienionych przeze mnie zastosowaniach, pomarańczowym nieco gorsze, a czerwonym kiepskie. Te parametry nie mają żadnego znaczenie w typowych zastosowaniach Mosfetów, w których tranzystory pełnią rolę "kluczy" (są dwustanowymi przełącznikami prądu), więc takie parametry nie są podawane w żadnych notach katalogowych. Szukając odpowiedniego tranzystora do wspomnianych przeze mnie układów trzeba zbadać te parametry samemu, przeprowadzając odpowiednie badania.

Poniżej wyniki pomiarów filtru z wymyślonym przeze mnie (banalnie prostym) "elektronicznym dławikiem", w którym użyłem tranzystory o przedstawionych powyżej charakterystykach (zacząłem od dających najgorsze wyniki, a skończyłem na najlepszych w tym zastosowaniu; napięcie tętnień na pierwszym kondensatorze filtru w każdym pomiarze wynosiło ok. 2 Vpp). Na wykresach podałem wartość spadku napięcia między wejściem i wyjściem filtru oraz poziom tętnień o częstotliwości 100 Hz na wyjściu (proszę nie brać pod uwagę chaotycznych wahań napięcia, wynikających z wahań napięcia na wyjściu stabilizatora SM 200/1).

Pozdrawiam
Romek

[Marek7HBV]

Warto dać dychę za taki SPP20N .Świetny wynik!

[Einherjer]

Twoje pomiary to prawdziwe złoto, Romku. Nie wiem (ale się domyślam) jak dokładnie wygląda Twój "dławik elektroniczny", więc poskładałem swój układ pomiarowy na płytce prototypowej bazujący na tym samym pomyśle co twoje wcześniejsze pomiary.

Górny MOSFET pracuje jako wtórnik, dolny jest poddawany testowy (Device Under Test). Całość ustawiona tak, żeby prąd wynosił około 100 mA a na testowanym MOSFEcie odkładało się około 10 V (na schemacie jest pomyłka, szeregowy rezystor ma nie 510 a 51 omów). Napięcia stałe podawane z zasilacza warsztatowego. Do właściwego pomiaru wykorzystałem funkcję "Network Analyzer" Analog Discovery 2, która w największym skrócie pokazuje jak zmienia się amplituda i faza sygnału na wejściu i wyjściu układu w funkcji częstotliwości (wykres Bodego). W naszym przypadku wejściem jest bramka górnego tranzystora, wprowadzająca zakłócający sygnał na dren testowanego MOSFETa a wyjściem jest jego źródło, na którym nie powinno być żadnego sygnału, w praktyce pojawi się tam stłumiony sygnał. Dość gadania po próżnicy. Tak to wyglądało dla IRF610.

Sygnał wejściowy wynosił 2 Vpp, tłumienie dla niższych częstotliwości wynosiło około 60dB, czyli sygnał na wyjściu miał około 2 mVpp. Nie mam za wielu typów MOSFETów THT pod ręką, ale jak mi coś w ręce wpadnie i będę miał chwilę, zamieszczę pomiary.

[atom1477]

W założeniu układ miał cechować się małą rezystancja dla składowej stałej prądu (która dodatkowo powinna zmniejszać się ze wraz ze wzrostem prądu przepływającego przez układ), a dużą dla składowej zmiennej, czyli dla składowej zmiennej rezystancja miała wzrastać wraz ze wzrostem częstotliwości (jak w normalnym dławiku), a dla stałej maleć wraz ze wzrostem prądu, zapewniając niski spadek napięcia dla prądu stałego (zapewniającego małe straty mocy w układzie).

Za bardzo jednak nie może maleć.
Nim większy pobór prądu, tym większe tętnienia na filtrze prostownika.
A ten układ nie możne magazynować energii. Więc może wycinać skoki napięcia w górę, ale nie może wycinać skoków w dół.
Choćby taki układ się otworzył na maxa (rezystancja 0) to nie stłumi dołka napięcia. Bo podczas dołka powinien dokładać napięcia, a on nie ma takiej opcji (cewka ma).
Stąd powinien ciągle pracować na pewnym spadku napięcia, takim który zapewnia zapas napięcia podczas dołków.
Jeżeli tętnienia dla prądu np. 100mA wynoszą 10V, to układ powinien dla prądu 100mA mieć średnią rezystancję dla prądu stałego nie mniejszą niż 100R. Czyli żeby spadek napięcia na nim był większy niż napięcie tętnień 10V.
Średnią, bo rezystancja chwilowa (dla AC) podczas dołków będzie musiała być mniejsza.

[Romekd]

Czołem.

Warto dać dychę za taki SPP20N .Świetny wynik!

Przedstawiłem wyniki pomiarów zaledwie kilku typów Mosfetów, które wyjąłem z dwóch szufladek. W kolejnych kilkunastu (lub może nawet kilkudziesięciu) mam inne typy, więc niewykluczone, że udałoby się znaleźć tranzystory jeszcze lepsze. Wśród tych wcześniej zbadanych faktycznie najlepszymi okazały się tranzystory SPP20N60S5. Próbowałem w notach katalogowych doszukać się parametrów, które mogłyby wskazywać, że dany tranzystor dobrze sprawdzi się w układach stabilizatorów liniowych i układach aktywnych filtrów, ale nie jest to możliwe, gdyż producenci tranzystorów podając ich cechy skupili się na najbardziej typowych zastosowaniach tych elementów (tranzystorowe "klucze", czyli "cyfrowe" przełączniki prądu). Nawet gdy charakterystyki jakiegoś konkretnego typu tranzystora wyglądają "zachęcająco", nie musi on dobrze wypadać w zastosowaniach "liniowych". Jako przykład wymienię choćby popularny dawniej tranzystor typu BUZ11.

Jego charakterystyki (prąd drenu w zależności od stałego napięcia bramka-źródło, w zakresie różnych napięć dren-źródło) biegną zupełnie płasko (poziomo), co może sugerować, że sprawdzi się on doskonale w układach źródeł prądowych, stabilizatorów liniowych (w dopuszczalnym dla niego zakresie napięć) i aktywnych filtrów. Niestety, pomiary pokazały coś zupełnie innego. Po wykorzystaniu BUZ11 w "elektronicznym dławiku", poziom tętnień 100 Hz na kondensatorze wyjściowym 100 μF przekraczał 100 mVpp przy prądzie wyjściowym 135 mA. Pomyślałem, że za tak wysoki poziom zaburzeń na wyjściu filtru mogą odpowiadać np. większe pojemności Ciss, Coss, Crss dla BUZ11 (największe znaczenie mogłaby tu odgrywać pojemność przejściowa Crss), ale to jednak nie one psuły parametry filtru, a niska rezystancja wewnętrzna częściowo otwartego kanału w tranzystorze. Poniżej pojemności trzech typów tranzystorów użytych w eksperymentach, SPP20N60S5 (o niskich pojemnościach, który w testach wypadł doskonale) BUZ11 (o dużych wartościach pojemności, który w testach wypadł marnie) oraz IRF740A (o niskich pojemnościach, który w testach też wypadł słabo).

Dla odmiany tranzystor IRF740 (bez literki "A", o większych pojemnościach i "ładunku bramki", wypadł dużo lepiej. Eksperymenty pokazały również, że te same typy tranzystorów jednego producenta, różniące się jednak jedną literką w symbolu (np. IRF740, IRF740A, IRF740LC) potrafią w pomiarach dawać bardzo mocno różniące się wyniki, podobnie jak tranzystory o dokładnie tych samych symbolach, ale pochodzące od różnych producentów.

Poniżej charakterystyki tranzystora IRF830, wyprodukowanego przez firmę STMicroelectronic oraz firmę Vishay. Choć tranzystory o tym symbolu obu firm mają podobne parametry, decydujące o zachowaniu się elementu w układach "impulsowych", to jednak ich charakterystyki są różne (pomijam to, że jedna jest w skali liniowej, a druga logarytmicznej) i w zastosowaniach "liniowych" oba zachowują się zupełnie inaczej.

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Twoje pomiary to prawdziwe złoto, Romku. Nie wiem (ale się domyślam) jak dokładnie wygląda Twój "dławik elektroniczny", więc poskładałem swój układ pomiarowy na płytce prototypowej bazujący na tym samym pomyśle co twoje wcześniejsze pomiary.
IMG_20200924_170806.png
Górny MOSFET pracuje jako wtórnik, dolny jest poddawany testowy (Device Under Test). Całość ustawiona tak, żeby prąd wynosił około 100 mA a na testowanym MOSFEcie odkładało się około 10 V (na schemacie jest pomyłka, szeregowy rezystor ma nie 510 a 51 omów). Napięcia stałe podawane z zasilacza warsztatowego. Do właściwego pomiaru wykorzystałem funkcję "Network Analyzer" Analog Discovery 2, która w największym skrócie pokazuje jak zmienia się amplituda i faza sygnału na wejściu i wyjściu układu w funkcji częstotliwości (wykres Bodego). W naszym przypadku wejściem jest bramka górnego tranzystora, wprowadzająca zakłócający sygnał na dren testowanego MOSFETa a wyjściem jest jego źródło, na którym nie powinno być żadnego sygnału, w praktyce pojawi się tam stłumiony sygnał. Dość gadania po próżnicy. Tak to wyglądało dla IRF610.
IRF610.png
Sygnał wejściowy wynosił 2 Vpp, tłumienie dla niższych częstotliwości wynosiło około 60dB, czyli sygnał na wyjściu miał około 2 mVpp. Nie mam za wielu typów MOSFETów THT pod ręką, ale jak mi coś w ręce wpadnie i będę miał chwilę, zamieszczę pomiary.

W takim właśnie układzie przeprowadzałem wcześniejsze pomiary tranzystorów. Później jednak sytuacja w domu zmusiła mnie do przerwania testów, a niedawno spostrzegłem, że tamte wyniki gdzieś się zawieruszyły (niestety z wiekiem zdarza mi się to coraz częściej)... W Twoim układzie na wartość tłumienia zaburzeń o większej częstotliwości (czyli jego szybki spadek wraz ze wzrostem częstotliwości) duży wpływ może wywierać spora wartość rezystora antyparazytowego (1 kΩ) w bramce dolnego mosfeta. Poza tym u Ciebie obciążeniem tranzystora w obwodzie źródła jest rezystor 51 Ω, w moim jest nim żarówka 230 V/25 W (rezystancja ok. 2170 Ω) i kondensator o pojemności ok. 100 μF (reaktancja pojemnościowa ok. 16 Ω dla f=100 Hz), co powoduje, że badany przeze mnie układ wyższe harmoniczne z tętnień 100 Hz tłumi lepiej. Sam układ "elektronicznego dławika", w którym testowałem mosfety jest bardzo prymitywny, gdyż składa się z badanego tranzystora, dwóch rezystorów (po 1 MΩ), kondensatora (20 μF; równolegle dwa ceramiczne typu SMD o pojemności 10 μF) oraz transila (16 V), zabezpieczającego tranzystor po włączeniu układu (ograniczającego maksymalny spadek napięcia na tranzystorze przed ustaleniem się jego punktu pracy dla danej wartości prądu obciążenia. Schemat poniżej.

Taki "elektroniczny dławik" nie sprawdziłby się w układach, w których wartość prądu obciążenia ulegałaby dość dużym i szybkim zmianom, gdyż przy wzroście prądu pobieranego z wyjścia filtru spadek napięcia między drenem i źródłem tranzystora wzrastałby aż do wartości włączenia się diody zabezpieczającej (w tym momencie rosłyby tętnienia, gdyż przewodzący transil wykazuje stosunkowo niską rezystancję różniczkową) lub spadałby do wartości bliskiej zeru (przy zaniku prądu obciążenia; później musiałoby minąć kilka sekund do ponownego włączenia się tranzystora). Jednak układ ten umożliwia sprawdzenia tłumienia zaburzeń napięcia (tętnień 100 Hz z harmonicznymi) o małej wartości (np. 2 Vpp) różnych tranzystorów i tą jego cechę wykorzystałem w swoich eksperymentach. Poniżej w tabeli podałem międzyszczytową wartość napięcia tętnień oraz spadek napięcia stałego na tranzystorze dla obciążenia wyjścia prądem o wartości ok. 106 mA (kolorem zielonym oznaczyłem parametry tranzystorów, które wypadły w tekście lepiej, czerwonym te znacznie gorsze).

Opracowałem też "elektroniczny dławik" o znacznie lepszych parametrach i ograniczonych wadach przedstawionego powyżej układu, ale muszę go jeszcze dokładnie przebadać i przetestować w jakimś lampowym wzmacniaczu.

Pozdrawiam
Romek

[Janusz]

Ciekawe czy IRFy 830 z końca tabeli, to rzeczywiście podobne struktury?

[Einherjer]

Ciekawe czy IRFy 830 z końca tabeli, to rzeczywiście podobne struktury?

IRF830 to jeden z serii MOSFETów w obudowach TO-220 wprowadzonych na rynek bodajże pod koniec lat siedemdziesiątych przez firmę IR, potem pojawiły się klony od innych producentów. Wszystkie wersje powinny mieć podobne parametry, ale niestety dotyczy to tylko parametrów, które są specyfikowane. Żaden producent nie specyfikuje rezystancji dynamicznej drenu, więc ten parametr może się drastycznie różnić pomiędzy różnymi wykonaniami. Druga sprawa jest taka, że przez tyle lat technologia poszła do przodu, więc pojawiły się nowsze wersje tych klasycznych tranzystorów z zupełnie nowymi (mniejszymi, tańszymi) strukturami, zwykle oznaczane przez dodanie sufiksu do oznaczenia np IRF610N. Mają one podobne (albo lepsze) parametry istotne w pracy impulsowej, ale zwykle gorsze parametry istotne przy pracy liniowej (rezystancja dynamiczna, SOA).

[Romekd]

Czołem.

Ciekawe czy IRFy 830 z końca tabeli, to rzeczywiście podobne struktury?

Myślę, że struktury tych tranzystorów są zupełnie różne. Każda firma robi dany typ tranzystora trochę inaczej, co widać w notach katalogowych, gdy się analizuje konkretne, choć mogłoby się wydawać, że mniej istotne parametry. Poniżej fragmenty not katalogowych tranzystorów o symbolu IRF830, produkowanych przez firmę ST, Vishay i Philips. Choć najważniejsze parametry, jak rezystancja włączonego kanału, dopuszczalna moc strat, maksymalny prąd i napięcie są te same (lub bardzo podobne), to już pojemności i "ładunki" są zupełnie różne...

Podobnie sprawa wygląda z tranzystorami bipolarnymi, np. popularnymi BD139 i BD140. Tranzystory Philipsa mają wysoką wartość fT (190 MHz), a Fairchilda niską (20 MHz). Dopuszczalna moc strat tranzystorów Phillipsa wynosi 8 W (podobnie jak CEMI), a Fairchilda 12,5 W (jak np. w tranzystorach BD139 i BD140 firmy Siemens /fT>50 MHz/). Choć miały podobne typowe zastosowania (we wzmacniaczach m.cz. i stabilizatorach) i w tych zastosowaniach zachowywały się podobnie, to już w innych (impulsowe i w.cz.) zachowywały się całkiem inaczej, gdyż w obudowach miały zupełnie inne struktury.

Pozdrawiam
Romek

[AZ12]

Witam

Czy zastosowanie tranzystorów IGBT w "elektronicznym dławiku" np: STGP10NC60KD lub HGTG12N60C3D w większej obudowie zmniejszy napięcie tętnień na wyjściu?

[atom1477]

IGBT zdecydowanie nie nadają się do pracy w zakresie linowym.

[Romekd]

Czołem.

W założeniu układ miał cechować się małą rezystancja dla składowej stałej prądu (która dodatkowo powinna zmniejszać się ze wraz ze wzrostem prądu przepływającego przez układ), a dużą dla składowej zmiennej, czyli dla składowej zmiennej rezystancja miała wzrastać wraz ze wzrostem częstotliwości (jak w normalnym dławiku), a dla stałej maleć wraz ze wzrostem prądu, zapewniając niski spadek napięcia dla prądu stałego (zapewniającego małe straty mocy w układzie).

Za bardzo jednak nie może maleć.
Im większy pobór prądu, tym większe tętnienia na filtrze prostownika.
A ten układ nie możne magazynować energii. Więc może wycinać skoki napięcia w górę, ale nie może wycinać skoków w dół.
Choćby taki układ się otworzył na maxa (rezystancja 0) to nie stłumi dołka napięcia. Bo podczas dołka powinien dokładać napięcia, a on nie ma takiej opcji (cewka ma).

Dławik również nie stłumi dołka napięcia. Zmagazynowana w zwykłym dławiku energia nie jest wcale taka duża i gdy napięcie w sieci elektrycznej "przysiada", za dławikiem również pojawiają się spadki napięcia. Ostatnie testy przeprowadzałem przy napięciu ok. 300 V i prądzie ok. 100 mA. W takich warunkach w kondensatorze o pojemności 100 μF gromadzi się energia równa 4,5 J (4,5 Ws; WC=0.5*C*Uo^2), a w dużym dławiku o indukcyjności 6,7 H (z AMPLI WR-40) przy prądzie 0,1 A zgromadzi się jedynie 0,0335 J (Ws; Wl=0,5*L*Io^2), czyli ponad 134 razy mniej. Gdyby wydzielić całą energię dławika w kondensatorze naładowanym wcześniej do 300 V jego napięcie podniosłoby się o zaledwie 1,12 V (proszę to sprawdzić, bo jestem zmęczony i mogę porobić jakieś błędy w wyliczeniach). Tylko tyle w rzeczywistości jest w stanie "oddać" dławik (nie uwzględniając strat mocy w rezystancji drutu dławika i w rezystancji szeregowej kondensatora) w takim filtrze... Za to przy włączeniu zasilacza z dławikiem (6,7 H) na drugim kondensatorze filtru (220 μF) napięcie potrafi przekroczyć 450 V (w pierwszym momencie płynie przez dławik duży prąd ładujący kondensator i w dławiku gromadzi się większa ilość energii, która następnie wywołuje rezonansowe falowanie napięcia na wyjściu filtru/drgania gasnące/). Z elektronicznym "dławikiem" nic podobnego się nie dzieje. Poniżej wyniki symulacji układów filtrów z dławikiem elektronicznym (krzywa zielona) i zwykłym (krzywa niebieska).

Poziom tętnień 100 Hz (z analizy komputerowej w programie LTspice) w układzie z dławikiem elektronicznym jest dużo niższy (ok. 0,6 mVpp; krzywa zielona) niż w układzie ze zwykłym dławikiem (2,8 mVpp; krzywa niebieska).

Stąd powinien ciągle pracować na pewnym spadku napięcia, takim który zapewnia zapas napięcia podczas dołków.
Jeżeli tętnienia dla prądu np. 100mA wynoszą 10V, to układ powinien dla prądu 100mA mieć średnią rezystancję dla prądu stałego nie mniejszą niż 100R. Czyli żeby spadek napięcia na nim był większy niż napięcie tętnień 10V.
Średnią, bo rezystancja chwilowa (dla AC) podczas dołków będzie musiała być mniejsza.

Dlatego pierwszy z kondensatorów filtru musi mieć na tyle dużą pojemność, by amplituda tętnień 100 Hz mogła osiągać tylko kilka woltów, a sam układ elektronicznego dławika musi zapewnia spadek na poziomie ok. 10 V (można go dowolnie ustalić przez dobór wartości rezystorów). W wolnym czasie przedstawię wyniki z innych symulacji, które pokażą jak zachowuje się układ ze zwykłym dławikiem i z "dławikiem" elektronicznym przy zmianach wartości napięcia w sieci elektrycznej oraz przy zmieniającym się prądzie pobieranym z wyjścia filtru.

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Witam.

IGBT zdecydowanie nie nadają się do pracy w zakresie linowym.

A dlaczego miałyby się nie nadawać do pracy w zakresie liniowym? Za wolne? Kiedyś na naszym Forum przedstawiłem źródło prądowe z tranzystorem IGBT typu BUP200. Działało bardzo dobrze. Charakterystyki tego tranzystora również nie wyglądają najgorzej.

Wstawiłem ten tranzystor do elektronicznego "dławika" i na wyjściu filtru otrzymałem tętnienia o poziomie ok. 2...2,5 mVpp. Jedynie spadek napięcia między kolektorem i emiterem był wyższy niż między drenem i źródłem w testowanych wcześniej mosfetach i wynosił 13,82 V. Poniżej oscylogram z pracy filtru z tranzystorem BUP200.

Pozdrawiam
Romek

[atom1477]

Dławik również nie stłumi dołka napięcia. Zmagazynowana w zwykłym dławiku energia nie jest wcale taka duża i gdy napięcie w sieci elektrycznej "przysiada", za dławikiem również pojawiają się spadki napięcia.

Ale te skoki są mniejsze niż by były bez dławika (lub z układem niegromadzącym energii czyli na tranzystorze), czyli są tłumione.
Nie ma możliwości żeby dławik dobrze tłumił górki napięcia, a gorzej dołki. Jeżeli dobrze tłumi górki, to tak samo dobrze stłumi dołki, bo jest elementem "symetrycznym energetycznie". Wszystko co pobierze w górce oddaje w dołku.
Jeżeli w Twoim przykładzie dławik gromadzi mało energii i słabo tłumi dołki, to znaczy że i słabo tłumi górki.

Dlatego pierwszy z kondensatorów filtru musi mieć na tyle dużą pojemność, by amplituda tętnień 100 Hz mogła osiągać tylko kilka woltów, a sam układ elektronicznego dławika musi zapewnia spadek na poziomie ok. 10 V (można go dowolnie ustalić przez dobór wartości rezystorów).

No właśnie.

IGBT zdecydowanie nie nadają się do pracy w zakresie linowym.

A dlaczego miałyby się nie nadawać do pracy w zakresie liniowym? Za wolne?

Ze względu na brak rezystora pomiędzy B i E wewnątrz struktury, co spowalnia wyłączanie tranzystora.

A do tego są optymalizowane do pracy impulsowej, podobnie jak dzisiejsze MOSFETy. Czyli mogą mieć kiepskie parametry, a do tego będą to nieznane parametry (lub różniące się pomiędzy producentami mimo tego samego oznaczenia tranzystora).
BUP280 to stary tranzystor. Na nowych z serii IRG na pewno to nie zadziała tak dobrze.
Widzę że nawet nie mają podawanych charakterystyk. Tylko dla SKP15N60 jest podana, i wygląda raczej jak charakterystyka rezystora. Choć być może w zakresie prądów poniżej 1A charakterystyki były by płaskie.

Dużo lepszym rozwiązaniem było by zrobienie źródła prądowego z dwóch tranzystorów.
Gdzie drugi z nich pełni rolę monitora prądu.
W tym przypadku potrzeba też regulować prąd, więc pewnie trzeba będzie trzeci tranzystor.