Fonte Regulada de Alta Tensão para bancada

[kem]

Julo... vai ser dificil achae capacitores nessa tensão. Melhor pensar em associar 2 em série.

[juloliveira]

Julo... vai ser dificil achae capacitores nessa tensão. Melhor pensar em associar 2 em série.

Essa de capacitores em série eu não sabia (apenas desconfiava). As voltagens de isolamento se somam e a capacitância em capacitores iguais é a metade, certo?

[xformer]

Boa Juliano ! Se estiver em São Paulo (você disse que trabalha na TV Bandeirantes), na Santa Ifigênia tem desses capacitores de 630V, de poliéster tipo box (plásticos de forma retangular, geralmente azuis ou amarelos) já que a capacitância de saída não é alta. Em último caso use dois de 400V em série como o Kem escreveu.

Legal que a coisa funcionou.

[juloliveira]

Vou usar o PSU pra fazer o projeto do filtro.

Penso em umas duas fases de filtro RC e mais um capacitor antes dos RC. Se se comportar bem com 400 volts e 200mA, com as voltagens menores não vou ter muitos problemas.  Queria fazer um LC mas os chokes sairiam muito caros.

[xformer]

Só uma coisinha: você isolou o MOSFET do dissipador ? Normalmente a carcaça é ligada ao dreno, o que nesse caso tem uma baita tensão, ótima pra dar um belo de um choque se se encostar no dissipador e ele estiver energizado.

[juloliveira]

Só uma coisinha: você isolou o MOSFET do dissipador ? Normalmente a carcaça é ligada ao dreno, o que nesse caso tem uma baita tensão, ótima pra dar um belo de um choque se se encostar no dissipador e ele estiver energizado.

Sim, carcaça isolada com isolador de mica, fina película de pasta térmica e os parafusos com buchas de plástico, mas esqueci de verificar se existia fuga 
-----Hoje comecei a simular algumas coisas no PSU Designer para montar a filtragem da fonte e surgiram algumas dúvidas.
Nas minhas simulações, cheguei a um filtro assim:



Algumas considerações:

O transformador é de 400 volts 200mA, ou seja, 80W.
Esses 200mA são AC e após a retificação existe uma perda, eu não me lembro exatamente como se chega a corrente máxima DC. Para fins de simulação, considerei 200mA mesmo.

Os cálculos gerados pelo PSU Designer:



Minhas dúvidas:

Na corrente em R1 por exemplo, na tabela do designer I(R1) na coluna RMS tem o valor 208,68m. O que é isso? Não pode ser ampère, né?
Eu estava tentando calcular de quantos watts seriam os resistores. Como a carga é de 200mA a conta seria 50 x 0,2^2 = 2W? No caso resistores de 3 Watts?

Pelos cálculos do PSU Designer, com esse filtro e essa carga teria um ripple de 76,7mV (eu usei a função delay para ver apenas o gráfico da voltagem já continua)
Com 200 volts o ripple é de 72mV. Uma vez li num post do Eduardo que 200mV é um ripple desprezível. Como podemos avaliar um ripple desprezível?

Uma última dúvida, nesse filtro eu "queimo" potência devido a filtragem. São 6 watts a menos então ou preciso considerar outras perdas?

Ou seja, minha fonte passaria a ser de 74 watts (Isso para 400 volts)?
No caso do tap de 200 volts * 200mA = 40W - 6W = 34W ou máxima corrente de 170mA.

Abração

[xformer]

Como na verdade nesse programa você não define inicialmente a potência do transformador, apenas a tensão (ele é configurado de acordo com o que você liga na frente como carga = no caso o consumo de 200mA), pode ver que a fonte que você simulou tem 491Vdc (Vc4) x 200mAdc = 98W.  Pra obter esses 98W na ponta final, perdeu sim 2W por etapa de filtragem RC (3 x 2W = 6W). E como tem perdas na ponte retificadora e no enrolamento do transformador, no final o programa faz as contas de trás pra frente, e chega à corrente AC que o transformador tem que fornecer para a ponte retificadora (no caso 313mArms, o "m" é de mili - mas veja qual é o valor quando a fonte estiver em regime normal, usando o delay como disse, pois provavelmente essa tabela é a partir do momento zero).

Com 200 volts o ripple é de 72mV. Uma vez li num post do Eduardo que 200mV é um ripple desprezível. Como podemos avaliar um ripple desprezível?

Faça a conta porcentualmente pra ter um valor relativo: 0,072mVpp/200Vdc = 0,036% de ripple se considerar tensão pico a pico, se considerar a tensão rms de ripple, vai ser menor. 
70mVpp sobre 200Vdc é uma coisa, 70mVpp sobre 2Vdc é outra coisa.
Não dá pra afirmar se x% ou y% é baixo ou alto. Pode ser audível ou não. Em tese o regulador deve reduzir esse ripple, pois ele corta a tensão bem mais abaixo do vale (valor mínimo) da ondulação (ripple).

No caso do tap de 200 volts * 200mA = 40W - 6W = 34W ou máxima corrente de 170mA.

Não pode misturar as coisas. Numa fonte tem tensões e correntes que ou são AC ou são DC (podendo ter uma componente AC junto, o ripple). Se o tap de 200V é AC, e a corrente ali pode ser mais do que 200mA (AC), o que define qual é a potência em VA (volt-amperes).   Já no final da fonte você quis 200mA, mas ali é DC, então a potência alí é a tensão em Vc4 x corrente de 200mAdc que vai dar a potência em W (watts) (você não perde a corrente com as etapas de filtragem se não tiver cargas intermediárias e pelos capacitores não passa mais corrente DC depois que estiverem carregados).  Em resumo, o transformador vai fornecer uma potência em VA que tem de ser maior do que a potência em W no fim da fonte, porque como você verificou tem perdas na retificação, na filtragem e no enrolamento.

[juloliveira]

Não pode misturar as coisas.

Li tua resposta assim que tu mandou. Passei esses dias absorvendo, lendo e relendo para entender bem. E não gostei do que eu entendi. 

Corrigindo um erro, o transformador é de 80VA (e não watts como eu disse). 400 volts * 200mA.

Os dados dessa tabela são uma simulação de 3 segundos com delay de 1 segundo, ou seja, já em regime normal.

Seguindo tuas explicações e segundo a tabela:

Susto 1: Na ponta retificada, temos 200mA DC, ou seja, 491.12 * 200mA dão 98 watts como você apontou. Na outra ponta, a do transformador, vemos uma corrente de 443,32mA, multiplicando pelos 400 volts do transformador que são 177VA. Ou seja, num transformador de 80VA não posso ter 200mA DC.

Fazendo novas simulações, usei a mesma configuração de transformador e filtros, porém, na ponta com apenas 76mA, cheguei a isso:



Em I(T1) temos 198,77mA, ou seja, 400 volts * 198,77mA são 79,5VA e dentro dos 80VA.

Então, nessa configuração de filtro com três resistores, no final, com meu transformador de 80VA minha fonte só poderia alimentar com o tap de 400 volts um amplificador que consumisse no máximo 76mA?

 

[xformer]

Juliano, eu tenho usado como referência rápida, essa tabela da Hammond pra dimensionar transformadores de força. Ela dá uma ideia aproximada do seu caso (penúltima configuração da direita).



Assim, para os 200mAac que o secundário forneceria, seria possível obter aproximadamente uns 120mAdc na ponta (depende ainda de uma série de parâmetros, como perdas, queda no retificador, etc).  Apesar de não estar consistente com a simulação, nem sempre esta pode estar correta (inclusive simulando em outro programa, dá outro valor maior para a corrente AC).
Quando tiver a fonte montada, faça as medições reais, assim poderemos saber qual a verdade.
abraço.

[juloliveira]

Ontem montei a placa nova, já com o filtro (resumindo: retificador, 50uF, filtro RC 100R com 110uF e mais um RC 100R com 110uF).

Liguei e tudo funcionou normalmente, indo de 141 até uns 250 volts (entrando 190v do tranformador de força).

Liguei o scope, digital e analógico, com acoplamento AC para procurar ripple. Era mínimo.

Resolve colocar uma carga baixa e ver como iria se comportar. Regulando com 141 volts, coloquei um resistor de carbono de 27k na saída, teoricamente uns 5mA.

Quando liguei, a voltagem na saída caiu para 40 volts e o potenciômetro não tinha efeito algum na regulagem da tensão na saída. O MOSFET não esquentou.

Desliguei a fonte e para descarregar os capacitores, fui fechar um curto na saída e algo na fonte 'pipocou'. Depois que fiz essa cáca eu pensei no MOSFET, triste.

Bom, retirei a carga e liguei a fonte, a partir daí a fonte não regulava mais e na saída sem carga apenas 8 volts. Comecei a percorrer o caminho e entrava 190 volts na ponte retificadora, porém, no positivo da ponte retificadora lia apenas os 9 volts. Acho que minha ponte queimou ao descarregar os capacitores a pior maneira possível.

Enfim, quando tudo funcionava bem, ao aplicar a carga de 27k, a voltagem caia para 40 volts. Alguma dica do que pode estar errado?

Abração.

[xformer]

Não sei como ficou o arranjo de resistores e do potenciômetro de ajuste, mas a tensão de entrada no regulador precisa ser 10,7V maior do que 1mA x a resistência total do arranjo, senão não vai ter ajuste algum e a fonte pode arriar mesmo.  O certo é sempre usar a tensão maior de entrada, o MOSFET é que segura as pontas.
A ponte retificadora não deveria queimar, pois se o transformador estiver desenergizado, nenhuma corrente vai passar nela, mesmo com a saída em curto.  
Importante: esse regulador não tem proteção contra curtos, portanto não pode descarregar os capacitores fazendo curto circuito.
Veja se os 27k são mesmo 27k  (agora, e de potência acima de 1W pelo menos).

[juloliveira]

Revivendo o tópico, segue um circuito que eu achei...
Opiniões?

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

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0V - 400V / 22mA - 600 mA

[adrianojoi]

Revivendo o tópico, segue um circuito que eu achei...
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0V - 400V / 22mA - 600 mA

Amigão, será que vale a pena tentar montar essa fonte aí, no susto assim? To pensando em montar.

[hgamal]

Um cuidado adicional: este projeto é para uma entrada de 230V

[juloliveira]

Amigão, será que vale a pena tentar montar essa fonte aí, no susto assim? To pensando em montar.

Não, eu montei este circuito abaixo, porém, ele não tem proteção contra curto-circuito. Indicado pelo XFORMER na página 4 ou 5. Mas funcionou bem:



Saudade do Handmades!!!