Уважаемые коллеги, прошу помощи в решении проблемы. Нужно разработать DC-DC пуш-пулл 12В-300В 400Вт. В силовой электронике опыта мало, поэтому особо не пинайте.
Конвертор будет запитываться от свинцово-кислотного аккумулятора, работающего в буферном режиме. Т.е. возможно падение напряжения до 10В. Стабилизация выходного напряжения устроит в пределах +10% -30%, т.к. потребителями будут ИИП. Потребление будет меняться в больших пределах - около 10%-80% от номинальной мощности.
На данном этапе собран макет, стабилизация работает корректно, при нагрузке 200Вт в виде лампочки, просадки на выходе нет.
Трансформатор, выпрямители и конденсаторы практически холодные, но сильно греются полевики. За минуту работы невозможно притронуться к радиатору. КПД низкий - при потреблении 300Вт в нагрузку отдает всего 200Вт.
Пробовал перемотать трансформатор - играл с первичкой, увеличил количество витков с 2+2 до 3+3 и соответственно вторичку, чтобы уменьшить индукцию и увеличить индуктивность первички, как следствие, результат слабый - выиграл Ватт 5 максимум.
Транс считал в программе ExcellentIT. Вот результат:


Прикладываю схему, вид макета, осциллограммы напряжений на затвор-исток и сток-исток полевиков и ток через первичку, снятый на трансформаторе тока.
Защита тока пока отключена, т.е. выпаяны диоды VD2, VD3 - они сгорели при первом включении, напряжение на выходной обмотке ТТ выстреливает до 100В.
Щупы при измерении тока включал параллельно одной выходной обмотки ТТ, нагруженной на резистор 1,2 кОм. Вторичка ТТ содержит 5+5 витков.
Осциллограммы в двух вариантах - 1. С отключенными снабберами, 2. С включенными снабберами.
Откликнувшимся заранее спасибо.

Попробовал зажать что есть мочи пальцами, свист стал немного высокочастотнее, но не меньше


Т.е. для данной топологии КПД 83% - это предел?

Не корректный вопрос. Грубо, нужно оценить потери на ключах (статика, динамика), потери на выходных диодах, потери проводимости на всех мочочных и тогда оценить этот самый предел.

Вы попытайтесь составить ведомость потерь. Что сеется в ключах, диодах, снабберах, найдите термопарой самые горячие места. Что оценочно сеется чисто омически в меди. Что-то можно выловить даже в простых дорожках или подводящих проводах от батареи. В нескольких местах повытянете по проценту - уже лучше будет.
83% - не так уж и плохо для начала. Токи-то очень большие, а макет "на соплях" спаян.
А вот свистеть на 50кГц ничего не должно. Если это так, то ищите - где-то работа пачками. Что-то сбоит или в предпробойном состоянии.

Руками может и не получится, скобы есть?

Меня интересовало не то, как посчитать количество листов бумаги для получения толщины в 1мм, а как рассчитать зазор и количество витков для нужной индуктивности и тока подмагничивания.


Да, дроссель накопительный. Книжек в сети полно. Почитайте, чем отличаются сглаживающие фильтры на выходе ИИП, начинающиеся с ёмкости от начинающихся с индуктивности. И сравните режимы работы выпрямителя в обоих случаях.

Снижать частоту. Но 83% для такого коэффициента трансформации - уже совсем не так плохо.

Да нет, не тот случай. Сколько получится сэкономить на фоне 300В?


Опасно, можно расколоть. Лучше проклеить, если на то пошло...

90% тепла излучает радиатор транзисторов.
Напаял керамики на среднюю точку первички трансформатора и близлежащие земли. Свист выходного дроселля пропадает, но не надолго. После прогрева преобразователя в течении 30 секунд свист появляется. Т.е. скорее всего есть какая-то паразитная генерация, как Вы и заметили.
Кстати, когда дроссель не свистит, КПД поднимается на 3% Надо как-то с этим бороться.


Под эти ферриты скоб нет, и как любезно заметил Herz, боязно как-то их скобами стягивать.


Я бы с радостью, но не влезу по меди в свои ферриты. Нужно что-то погабаритней

--------
Дал остыть преобразователю подольше. В холодном состоянии КПД 87,5%, но быстро снижается до 83% по мере прогрева полевиков. После этого появляется этот мерзкий свист дросселя.

Посмотрел фоту вашего радиатора, видно не ахти, однако похоже что без обдува он может вытянуть ватт 5-10, а у Вас. судя по всему, более 40. Прикиньте с какого процессорного радиатора сдувается 65Вт.
И хотя бы статические потери на ключах надо таки посчитать.

Ваш сердечник для 400Вт и так выглядит маловат. Если нет погони за компактностью, возьмите пару таких, сложите, намотайте первичку фольгой, снизьте частоту до 25кГц и почувствуйте разницу...

Статических потерь в ключах, по моим оценкам не более 20 Вт.
Остается динамика.
Драйверы вы выбрали хилые. Поставьте еще один и запараллельте входы и выходы у каждого.
Понизьте сопротивления в затворах в два раза.

g=u0*(w)^2*S/L, где: g- зазор; w-витки; S-площадь; L-индуктивность.
g=(Iw/B)*u0 - lm/u, где: I-пиковый ток; В- индукция; lm-длина магнитного пути; u0-мю нулевое; u-мю сердечника без зазора.

Выбирайте любую, обе рабочие.

А Вы правы, посмотрел сейчас что для этого сердечника на частоте 50кГц габаритная мощность составляет 260 Вт. Маловато будет
Он с круглым центарльным керном, поэтому его не получится сложить.
Попробую намотать на Ш12х15 М2000НМ. У него габаритная мощность 544 Вт на 50 кГц.

Лежит у меня на столе такой вот DC-DC модулек на 200W и с КПД 93%. Размеры у него 56х36х13 мм, вес 30 гр.
Объясните мне пожалуйста, что там за хитрые ключи такие, которые на 275 кГц работают? Про транс я молчу - многослойная печатная плата, на которую надеты две ферритовые половинки с круглым центарльным керном.
К чему я все это, смотрю я на этот модулек и от вида габаритов своего макета просто тошно становится. А Вы еще посоветовали снизить частоту до 25 кГц.
Может есть какой-то хитрый способ, помимо умощнения драйверов, заставить мосфеты переключаться быстрей? Или применить другие, более "быстрые" мосфеты?


Рассчитаем бюджет статических потерь ключей. Мосфеты стоят IRFZ48N. Сопротивление открытого канала 14 мОм. По два в параллель, итого по 7 мОм на плечо. Максимальный потребляемый ток при 12В питания - 34 А. Средний коммутируемый ток для пуш-пула - 17 А на плечо. Соответсвенно статические потери 2.023 Вт на плечо. На каждый мосфет 1.0115 Вт. На все мосфеты 4.046 Вт.
Подскажите, существенно ли поможет умощнение выходов моего драйвера IR4426 с помощью эммитерных повторителей, например на BD139+BD140 ?

Не хитрые ключи, а режим переключения ключей, так чтобы снизить динамические потери (переключение в 0). Схема похоже не пуш-пул, а однотранзисторная (форвард), по выходу по 2 а ключа в параллель.

Это что, от 12 вольт по входу работает и 300 на выходе?
Наверняка нет. Не полный это аналог. Не намотать сетевую обмотку печатным монтажом.

Я прошу прощения, а нельзя ли пояснить для тех, кто в танке? Что есть что в этих формулах?


Так ведь и напряжения совсем не те. Сравнивать такие вещи некорректно.

В два каскада. И будет
Не сразу, после расчёта.