Маломощный ШИМ регулятор

[gbdj]

И ещё. Почему имея транзистор MMBTA94 (400 В) вы не собрали мою первую схему с pnp. Она самая компактная и возможно ей не повредил бы транзистор 13001 (я это проверю расчётом после создания модели). И в самой первой моей схеме операционник LM324 питался от 12 В.

Ваша схема, так же как его, нерабочая, так как компоненты на пределе возможностей работают
1. Желателен двойной запас по напряжению, а его нет совсем.
2. Транзисторы работают за пределами ОБР, так как 500V*1mA=1/2W, а транзистор sot23 (MMBTA94) может только выделять 1/5W, to92 (13001) 0.8W.

Я поэтому в блоках на напряжение 400V+ вижу чаще всего каскодное соединение двух маленьких полупроводников.

[ForcePoint]

Просто ничего не регулирует. Uвых.≈Uвх. На этот раз отделался без пробоев. Вывод тот же: нежизнеспособна. Тратить время на поиски причин не стал. Повод тот же.

Пропущен диод на эмиттерном переходе проходного транзистора.

Подумалось тут, что желателен обратный диод на эмиттерном переходе проходного транзистора - для защиты перехода во время регулировки "вниз" от пробоя заряженным выходным конденсатором.
В результате "выхлоп" стабилизатора становится квазикомплементарным push-pull - способным принять ток (до 1.5 мА при питании ОУ 15 В и резисторе на его выходе в 10 кОм) от нагрузки, что позволит съэкономить нагрузочный резистор 470 кОм.

[bordodynov]

Ваша схема, так же как его, нерабочая, так как компоненты на пределе возможностей работают
1. Желателен двойной запас по напряжению, а его нет совсем.
2. Транзисторы работают за пределами ОБР, так как 500V*1mA=1/2W, а транзистор sot23 (MMBTA94) может только выделять 1/5W, to92 (13001) 0.8W.

Я поэтому в блоках на напряжение 400V+ вижу чаще всего каскодное соединение двух маленьких полупроводников.

Ну желаемая нагрузка 1 - 3 МОм. Миллиампер он не потянет. В моей первой схеме указан другой pnp транзистор, а у него 0.5 Вт и он на 500 В.
Насчёт двойного запаса вы погорячились. В ней также npn включен по схеме ОБ, а в таком режиме обычно пробивные напряжения больше, чем в ОЭ. Плюс резистор в эмиттере. Главным недостатком моей схемы является отсутствие защиты от КЗ. А в схеме с ОЭ (для pnp) наличие резистора параллельно БЭ увеличивает пробивное напряжение. В пределе при Rэб=0 Vкэ_проб ---› Vкб_проб. Плюс процентов 10 есть технологический запас.

[NEMOOMEN & К]

Ваша схема, так же как его, нерабочая, так как компоненты на пределе возможностей работают

Хоть, кто-нибудь читает внимательно и полностью сообщения (не выхватывая отдельные его пункты). Это я про "универсальность" (можно испытать и на более меньшем Uвх., не забыв про потенциометр). И не разучились практически работать паяльником с "железом", прежде чем ставить "чёрную метку". Соберите в "живую" макет, померьте режимы "железным" тестером, и всё встанет на свои места. Попробуйте перейти от теории к практике. В науке теоретизировать можно сколько угодно, но опыт сразу поставит все точки. Пока, что я видел какие-то попытки модернизации моей изначальной схемы (см.рис.), приведённой в качестве одного из возможных вариантов реализации, но не единственного (количество компонентов не уменьшилось).

[Yuri222]

Соберите в "живую" макет, померьте режимы "железным" тестером, и всё встанет на свои места.

Ну вот Вам теоретический расчет - при выходном напряжении 5В и входном 400 на транзисторе Т2 падает ровным счетом 400В. Ток - около 0,5мА. Рассеиваемая мощность - не менее 200мВт.
По даташиту допускается 225мВт при температуре окружающей среды 25 градусов и площади стеклотекстолита около 4,5 кв. см. для охлаждения этого транзистора.
Зачем паять и вживую ждать издыхания этого транзистора, если теория против этого эксперимента...

Конечно, транзистор в Вашей конструкции какое-то время может и пережить этот эксперимент, но когда в одном устройстве их несколько десятков...

[NEMOOMEN & К]

Bordodynov, согласен, что с p-n-p, я погорячился. Заказал нужные p-n-p. Ввиду отсутствия нужного p-n-p испытывал, тем, что было «под рукой» (2sa1013→ Uкэ max=160v). Попробую, вкратце объяснить работу схемы (испытания). При Uвых.≈Uвх. (транзисторы Т2 и Т1 полностью открыты → S=99.9%). Напряжения на их выводах (относительно gnd) почти равны Uвх. Это значить, что между их выводами напряжения близки нулю (доли вольта). При уменьшении «S», Uкэ на Т2 (как наиболее «слабого места», вследствие проводимости) начинает постепенно расти и при S= 60% достигает Uкэ max (160v). При этом Uвых.≈ 240v. Ниже не стал пробовать, хотя линейность на лицо. Если бы стоял более высоковольтный p-n-p можно было бы смело довести до нуля.

Теперь по поводу работы вашей схемы (пришлось проанализировать). Советую, при этом, иметь саму схему перед глазами.
ОУ включён в режиме инвертирования. Поэтому Uвых. ОУ будет меняться от max значения (при S=0%) к min (S=99.9%). При S=0% на выходе ОУ присутствует потенциал, который переводит транзистор Т3 в режим насыщения (открыт). Открытие Т3 вызывает смещение между Б-К на Т2, тем самым переводя его тоже в режим насыщения (Rкэ≈0ом). Тоже самое происходит и с Т1. А, когда (за t несколько мс) Uвых. сравняется с Uвх., то Uвых. через диод (между эмиттер Т1 и коллектор Т3) напрямую поступая на коллектор открытого Т3, вызывает его мгновенный пробой. И далее по цепочке. Подбор транзисторов, по их каталожным данным, не имеет принципиального значения. Здесь больше имеет значение их проводимость и Uкэ max.

Вот теперь думаю: чем заменить электролит на выходе. Хоть он и справляется со своими обязанностями, но великоват. А если их будет три (на каждый канал), стоящих рядом, да ещё ОУ, то они займут ≈ 80% места на всём модуле (тесновато → место ограничено). Минимальная ёмкость составляет 4.7mf. При меньших значениях появляется значительная задержка в нарастании Uвых.
Мелкая керамика (smd) больше 50v не тянет. А делать составную ёмкость вернёмся к исходному (размер). Подходящие тонкоплёночные кондюки, тоже не самые мелкие. Их размер сопоставим с электролитом. Причём электролит может оказаться мельче. Можно, конечно их вообще вынести за пределы модуля, но хотелось бы, чтобы всё было в одном месте.

[NEMOOMEN & К]

если теория против этого эксперимента...

Я верю в то, что вижу (т.е. есть), а не в то что может показаться. Видимо вы не до конца поняли принцип работы схемы. Ничего в ней не греется, и не собирается выходить из строя, если не замкнуть выход. Если бы схема была не рабочей, я бы про неё уже забыл.

[ForcePoint]

Теперь по поводу работы вашей схемы (пришлось проанализировать).

Какой-то за уши притянутый анализ. Без учёта замкнутой ООС.

При S=0% на выходе ОУ присутствует потенциал, который переводит транзистор Т3 в режим насыщения (открыт).

Не обязательно, см. про ООС.

Открытие Т3 вызывает смещение между Б-К на Т2, тем самым переводя его тоже в режим насыщения (Rкэ≈0ом).

Шта-а-а?

[bordodynov]

Я сделал более тщательный анализ. При этом я уменьшил фильтрующий конденсатор до 2.2 мкФ. Для расчёта взял ESR=10 Ом, а ESL=1 мкГн. Для достоверности необходимо используемые конденсаторы измерить соответствующим прибором. Добавление к параметрам конденсатора 1 мкГн добавило колебаний на выход. Сделаны два расчёта для нагрузки 200 кОм и 100 МОм.
Я рассмотрел две схемы с питанием 5 и 12 В. Вариант 12 В, не требует резистора R6, но изменил и резистор в задающем, нижним резистором делителя. Пульсации практически одинаковы. Для повышения устойчивости в схему пришлось добавить 10 нФ параллельно верхнему резистору делителя.
Если бы мне требовалась такая схема, то я бы использовал при 5 В операционник MCP6001. В таком случае выбрасываются два резистора - R4 и R6.
MCP6004T - 0.4 Евро на Digi-Key, это счетверённый вариант и RR-тип.
И забыл добавить при S=0 npn транзистор у меня закрыт. А чтобы транзистор pnp не входил в насыщение надо с помощью делителя делать выходное напряжение не более 399 В. Тогда оба транзистора не будут насыщаться. И обязательно проверяйте отсутствие КЗ ибо защиты нет.

[ForcePoint]

Минимальная ёмкость составляет 4.7mf. При меньших значениях появляется значительная задержка в нарастании Uвых.

4.7 мкФ?
И, прошу прощения, как это может скорость нарастания напряжения на конденсаторе падать при уменьшении ёмкости, если остальные параметры остаются теми же?