Стабилизация тока (High Voltage Current Regulator)

[Vasija]

Можно так. Транзистор можно и биполярный, но с полевиком лучше стабильность. IRFBG30 + TL431.

Почему лучше?

 

[Alex-М]

Нет влияния тока базы.

 

[SergF]

Alex-М, cпасибо за предложение, идея понятна.
ЗЫ Вариант действительно неплохой. Осталось только понять - можно ли собрать такой регулятор, который будет работать в схеме с 900В в питании? То есть вложимся ли в Vka=37В у TL431...

 

[Vasija]

Нет влияния тока базы.

Разве в приведенной Вами схеме в случае использования в ней биполярного транзистора ток базы будет влиять? Она, конечно, очень похожа на ту, в которой он будет влиять... но — лишь похожа.

 

[Alex-М]

Можно так.

 

[Vasija]

Почему никто не протестует? На счёт не влияния тока базы это был прикол.
(Не без подвоха: в цифрах кто-то может оценить его влияние? Да, и разве это не почти систематическая погрешность, которая, соответственно, легко преодолевается?)

Затем, по полевому транзистору возникают вопросы.
Полевые транзисторы, в целом, по характеристикам, на сколько мне известно, хуже биполярных и имеют лишь те преимущества, которые проявляются в особых случаях, как то: высокое входное сопротивление, ценящееся у малосигнальных и большая ОБР у силовых, ради которых их там используют, невзирая на необходимость работать с большой ёмкостью затвора. А так, — крутизна ниже, нелинейность выше (ради которой их используют в усилителях имитирующих ламповые — характеристика близка к пентоду), температурная стабильность ниже, разброс параметров от экземпляра к экземпляру выше, высокое пороговое напряжение. Оно, конечно, ОС «огребёт» все эти «погрешности», но надо признаться, что они не самым лучшим образом скажутся на параметрах схемы. Плюс, огромная ёмкость затвора! Как это скажется на стабильности, частотном диапазоне Ку и импульсном отклике? Погрешность от тока базы не покажется потом шалостью?


P. S. Зачем «рассекать» резистор в последней схеме, приведенной Вами, уважаемый Alex-М?

 

[Alex-М]

Резистор конечно лишний.

 

[IAvals]

Вариант действительно неплохой. Осталось только понять - можно ли собрать такой регулятор, который будет работать в схеме с 900В в питании? То есть вложимся ли в Vka=37В у TL431...

"Вкладываться" в Vka=37В не прийдётся. В такой схеме Vka = Vref + Vbe = 2.5+.65 = 3.15 V.

Другое дело насколько будет стабилизироваться ток?

Обозначим через U напряжение на верхней точка двухполюсника. Напряжение на базе стабилизировано примерно на уровне 3,1 Вольта. Опорное напряжение TL431 - 2,5 Вольта.
Отсюда несложно записать ток через двухполюсник:

I = (U-Vbe-Vref)/Rb + Vref/Re

Как видно, второе слагаемое это константа, а вот первое - переменно.
Подставив, например, значения Rb = 15 КОм и Re = 120 Ом получим

900 V -> 80.63 mA
800 V -> 73.96 mA
700 V -> 67.29 mA
600 V -> 60.63 mA
500 V -> 53.96 mA
400 V -> 47.29 mA
300 V -> 40.63 mA
200 V -> 33.96 mA
100 V -> 27.29 mA

Право же на стабилизатор тока мало похоже.
При замене Rb на источник тока это будет работать много лучше.

Если не зацикливаться на двухполюснике, то Rb можно подключить к стабилизатоу на 10 - 12 Вольт и при h21e = 15 (например) потребуются Re = 29,3 и Rb = 1 Ком.

Ещё лучше базу (затвор) высоковольтного транзистора подключить к тому - же источнику, а в эмитер (исток) включить низковольтный транзистор с высоким усилением.
Это стандартное решение, каскодный усилитель, которое значительно повышает выходное стпротивление ИТ.
Как то так, что-ли

Переглянути вкладення 13371224

И, естественно, не стоит забывать, что 900 Вольт и 80 мА это, всё-таки, 72 Ватта, которые нужно, со всем к ним уважением, быть способным рассеять.

ВАХ IXCP10M90S напоминают характеристики обычного ПТ с p-n переходом. Напрашивается, что внутри нечто такое

При этом "нижний" транзистор может быть низковольтным и является генератором тока, а "верхний" - мощный высоковольтный силовой, играет роль усилителя с ОЗ. Классический каскод с высоким выходным сопротивлением.

Можно модифицировать рассматриваемую выше схему, поставив вместо TL431 стабилитрон на 10 - 12 Вольт, способный работать в диапазоне токов от 0,3 мА или даже менее, использовав мощный высоковольтный MOSFET, в истоке у которго поставить ИТ на ПТ с p-n переходом.

Положив Rb = 100 кОм и ток вспомогательного ИТ = 75,12 мА получим

900 V -> 84 mA
800 V -> 83 mA
700 V -> 82 mA
600 V -> 81 mA
500 V -> 80 mA
400 V -> 79 mA
300 V -> 78 mA
200 V -> 77 mA
100 V -> 76 mA

Что несколько лучше.
Оценим выходное сопротивление ИТ в первом и во втором случае

Ri_1 = (900 - 100)/(80.63 - 27.29) = 15 кОм
Ri_2 = (900 - 100)/(84 - 76) = 100 кОм

На самом деле оно будет несколько меньше из-за конечного выходного сопротивления ИТ на ПТ, включенного параллельно резистору, но всё равно близким к номиналу сопротивления.
Выходное сопротивление ИТ на IXCP10M90S не менее 30-ти кОм, так что второй вариант может оказаться вполне конкурентноспособной заменой, будучи тоже двухполюсником.

Нижнее напряжение питания, при котором ещё сохраняются характеристики схемы будет зависеть от минимального тока стабилизации стабилитрона. В этом качестве можно попробовать обратносмещённый эмитерный переход биполярного транзистора. К стабильности этого напряжения особых требований не рпедъявляется, оно всего лишь определяет напряжение питания "нижнего" ПТ.

Таким образом данная схемотехника позволяет построить двухполюсник - ИТ с внутренним сопротивлением несколько меньшим, чем Rb.

 

[Vasija]

1.

Если не зацикливаться на двухполюснике, то Rb можно подключить к стабилизатоу на 10 - 12 Вольт и при h21e = 15 (например) потребуются Re = 29,3 и Rb = 1 Ком.

Это так понимаю речь о классическом источнике тока, без TL431, — верно?

С ней, при отдельном питании характеристики схемы будут много лучше. ООС и опора творят чудеса.

2.
К сведению заинтересованных сторон: каскад с опорой на Uбэ, особенно при использовании сходных транзисторов, имеет отличную температурную стабильность.

3.
Уже и не надеялся, что кто-то про каскод здесь вспомнит!
А ведь прекрасное схемотехническое решение — каскод, ко всему прочему, имеет отличные динамические характеристики; частотный отклик.


Отличный анализ, уважаемый IAvals!
Заслуженно плюсую.

 

[SergF]

IAvals, спасибо большое за ответ, он как всегда по существу.
IXCP10M90S - это нечто эпическое для меня на данный момент. Уже собрал коллекцию фейков/отбраковки из них. Давайс не продается за пределами СШ, но с другой стороны является самым простым вариантом для выполнения поставленной задачи. Сейчас все же жду заведомо исправную партию (надеюсь) этих приборов, но позже буду дорабатывать печать и делать уже что-то на доступных компонентах.

На самом деле на данный момент нужно устанавливать ток на отметке 20мА при 800В. Таким образом задается режим работы выходного каскада на EL34.

 

[IAvals]

На самом деле на данный момент нужно устанавливать ток на отметке 20мА при 800В. Таким образом задается режим работы выходного каскада на EL34.

Не очень понял, what is the idea behind it.

Если идёт речь о стабилизации тока в классе "А" в схеме с переходным конденсатором или трансформатором, я использую решение, показанное ниже.
Меня устраивает отсутствие дополнительных ИП и более чем достаточная стабильность.
Небльшая модернизация схемы позволяет стабилизтровать не ток катода, а мощность рассеяния на аноде.
Наличие низкоомного резистора в катоде влиянием на звук не пугает.

Если идёт речь о замене катодного резистора в Loftin-White на ИТ, то это дело вкуса. Что бы там не стояло, оно шунтируется конденсатором.
В этом случае я использую один ИП для питания драйвера и второй - для выходного каскада, причём последний - плавающий. Ток покоя регулируется изменением потенциала катода выходной лампы относительно анода драйвера.

В DRD усилителях делаю два последовательно включенных источника и ток покоя регулирую небольшим изменением тока драйвера с управлением по его сетке.

Во всех случаях используются вариации на тему данного регулятора.
Причём, в отличие от первоисточника, режимы примерно устанавливаются подбором элементов схемы, а регулятор всего-лишь окончательно доводит их до "точки". Это позволяет снизить риск аварийных режимов.

Основная цель этих хлопот - уйти от ненужного источника тепла, мощность которого, в случае 6С33С, может достигать 80 - 100 Ватт.
Да и стоимость такого решения явно ниже, чем IXCP10M90S.

 

[SergF]

Не очень понял, what is the idea behind it.

Это гибридный усилитель Гилмора для электростатов, лампы у него стоят на выходе, трансформаторов нет. В нете можно нагуглить вариант схемы, но она оказалась не совсем рабочая и требовала уточнений. Схема выхлопа усилителя изображена ниже. Сам усилитель построен по мотивам уже легендарного STAX SRM-T2.

Да и стоимость такого решения явно ниже, чем IXCP10M90S.

Больше даже интересует надежность и качество работы. Сначала собрал усилитель с применением связки биполярных транзисторов, но потом появилось желание перейти на Ixys. Вместо всей той связки нужен такой прибор + два резистора.
Cвязка на Sanyo 2SA1968 это действительно дороговато и надежность такого источника не лучшая при таком количестве элементов на радиаторе. Один будет перегреваться – и все, выйдет из строя весь источник тока.
В общем, для связки на Sanyo, а также для буржуйских IXCP ищется альтернативная схемотехника, которая будет не менее эффективна для данной схемы выхлопа.

 

[IAvals]

Т.е. EL34 работает триодом с общей сеткой.
А почему бы не поставить в анод хорошо секционированный дроссель? Зто ведь двухтакт, без подмагничивания.
Или SRPP c той-же 34-кой в пентоде наверху?

 

[SergF]

Это не двухтакт, это балансный усилитель, симметричная схемотехника от входа до выхода. Это из-за специфики самого излучателя электростатов. В наличии уже есть готовые печатные платы, и хотелось бы менять только верхнюю часть (источник тока), не затрагивая всего остального. Источник тока возможно вынести на дочернюю плату, с IXCP я так и поступил. Предположительно пока хотел бы найти альтернативу IXCP, пусть даже если компонентов будет чуть больше. C Sanyo 1968 дороговато и как-то проблематично по целому ряду причин.

 

[IAvals]

Это не двухтакт, это балансный усилитель

Это, право, ньюансы терминологии.
После фазоинвертора, что двухтакт в классе "А", что балансный усилитель - всё едино.

В наличии уже есть готовые печатные платы, и хотелось бы менять только верхнюю часть

Тогда, как вариант, дроссель со средней точкой, подключенной к земле. Галетное секционирование.
Обязано работать ничуть не хуже.

 

[SergF]

Вариант явно не из дешевых. Имеет смысл пойти на такое, если будет только лучше. Но пока таких радикальных мер не хотелось бы. И в финансовом плане, и разместить в данной контрукции их тоже пока некуда. Конструкция заточена под два радиатора, каждый способен рассеивать по 20Вт тепла. К этому пока привязка.

 

[IAvals]

Есть ещё одна идея, но не уверен в частотных свойствах. На досуге помоделирую, если окажется похожим на правду - поделюсь.

Удачи!

 

[SergF]

Спасибо Вам большое!

 

[IAvals]

Кажется получилось.
Информация в

⚠ Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент та не бачать рекламу.

, думаю, разберётесь.

АЧХ, КНИ измерялись на делителе из ИТ и R6
Первый перегиб АЧХ определяет С4. Без него АЧХ делителя ровная, но искажения возрастают с 0,14/0,24% до 6/8% за счёт усиления по АС Q1.
Выходное сопротивление ИТ порядка 80 КОм.
Верхняя частота определяется паразитными ёмкостями ПТ. Из всех IRF6xx, 7xx и 8xx - с 820-ми получилось лучше всего. Четыре штуки последовательно включены из этих-же прчин.

 

[SergF]

IAvals, спасибо большое за вариант источника! Попробую отмакетировать и проверить его работу. Но пара вопросов есть. По точкам там не совсем понятно (где связь, а где пересечение) и интеграция в схему/подключение нагрузки. Еще интересно значение доп. цепи справа, а также применение элементов. Напряжение высокое, не хочется что-то перепутать и сделать ба-бах.