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.

Вряд ли, здесь сброс достаточен. В идеале, конечно, и если Ктр позволяет, полуобмотки делят на секции на середине сердечника, т.е. одна половина каждой полуобмотки первички лежит под вторичкой, другая над ней.

К сожалению новый транс не поспособствовал увеличению КПД, оно не изменилось.

Выкинул старую ОС и сделал ее на время экспериментов на обычном резисторном делителе и завел напрямую на TL494. Тем самым избавился от неприятных писков и визгов выходного дросселя.

Я попробовал умощнить выходы IR4426 сначала с помощью эммитерного повторителя на BD139+BD140, изменений не заметил. Затем добавил предварительный каскад эммитерного повторителя на BC847+BC857 перед BD139+BD140, КПД увеличилось на 1,5%. Фронты на затворах мосфетов стали порядка 100-150нс.

Во время опытов сгорел один мосфет во время подключения нагрузки. Стал разбираться, оказалось что сгорел один из диодов в выходном мосте, видимо после него и мосфет.
Поменял диоды на более мощные - HER508 (5A 800V), при первом включении при подсоединении нагрузки опять сгорает один из диодов. Наученный горьким опытом успел выключить преобразователь и тем самым спасти жизнь мосфетам. Думаю проблема может быть в приличном скачке тока при подсоединении нагрузки в виде холодной лампочки. Видел в одной схеме преобразователя резистор 1 Ом включенный последовательно после диодного моста. Не по этой ли причине его туда ставят?

Поставил снабберы 0,1 мкФ + 47 Ом параллельно каждой полуобмотке первички. Сделал осциллограммы тока первички и напряжения на полуобмотке. Измерения проводил, как и раньше, относительно средней точки первички. Поясните пожалуйста, почему происходит колебательный процесс тока вместо его линейного нарастания? Может это и есть причина не высокого КПД?

Я как то раз победил колебательный процесс надев ферритовые кольца на ноги первички транса, в другой раз снаббер навесил параллельно первичке где то 100 ом и 2 нан последоватьельно, но надо подбирать в каждом случае свои номиналы. А ещё можно попробовать влепить диод на вход 12 вольт перед(после) входного дросселя. Это у вас самоинюкция видать по питанию гуляет.

А что с трансформатором тока? Вы его исправили на то, что рекомендовал SergCh?

Судя по всему, частота паразитного резонанса трансформатора (индуктивность рассеивания с ёмкостью вторички) порядка 300кГц
Плюс 1.2Мгц это колебалка открытого конца первички транса
В результате, у вас в силе болтается чудовищная реактивная мощность, что и дает низкий КПД.

Сделать трансформатор с таким коэффициентом трансформации и приемлемыми паразитами это серьезная наука.

Я пока его исключил из схемы на время экспериментов.



Что интересно КПД в китайских ширпотребных инверторах более 90%, во всяком случае они так заявляют. Мне же подняться выше 84% пока не удается. Это на нагрузке 200 Вт. А на 300 Вт еще хуже - около 80%, а это 75 Вт тепла, которое нужно куда-то девать. Вот только как это сделать эффективно в жару под 45 град. в металлическом корпусе под открытым небом не совсем понятно. Надежность будет не ахти.
Есть ли еще ухишрения, помимо изменения конструкции трансформатора, борьбы с этими паразитными колебаниями?



Спасибо за советы, завтра поэкспериментирую.


В качестве эксперимента попробую, но на этом диоде рассеится не мало тепла. Конденсатор после дросселя (C13) довольно сильно нагревается, градусов до 65. А конденсатор до дросселя (C14) - холодный, что подтвержадет Вашу мысль о наличии токов самоиндукции замкнутых по цепям питания. Т.к. индуктивность L1 (2,2 мкГн) небольшая, то разность температур C13 и C14 может говорить о высокой частоте самоиндукции.
Странно то, что навешивание керамики непосредственно на среднюю точку первички не спасает от нагрева заметно дальше расположенный электролит C13.

Есть один простой способ для Вашего случая,позволяющий повысить КПД при сохранении требуемой мощности-4 трансформатора на 100Ватт,к каждому по паре транзисторов и раскачка их драйверами от одного контроллера.Вторичные обмотки трансформаторов соединить последовательно.

Voltage-Mode Push-Pull Converters
а то смотреть на графики страшно...

За статейку мерси. Очень познавательно.
А насчет графиков думаю что я измеряю какие-то наводки, а не сам сигнал. Пробовал менять частоту и нагрузку, картина примерно та же.
В общем решено пока обойтись покупными инверторами до более детального изучения теории и понимания всех процессов.
Всем отозвавшимся большое спасибо за помощь!

Попутно начал изучать LTSpice.
Кстати, а чем плох MicroCAP для моделирования силовой электроники? Просто имею опыт работы в нем, а тут все советуют лучше в LTSpice моделировать.
Я так понимаю главное преимущество LTSpice в библиотеках?

Я вот смотрю на вашу схему и не могу понять зачем Вы поставили транс TV1 между мосфетом и TV2, это же по любому увеличит выбросы на стоках ключей. Если это транс тока поставте его в среднюю точку TV2. И с С15 непонятно, Вы его убрали, вроде бы кто то в постых выше об этом писал ?

Да как раз MicroCAP богаче по библиотекам. Там разных компонентов полно, а у LTSpice только фирменные. Правда самопальные модели неизвестных авторов в инете есть, но доверия к ним...
Но вот трансформатор в MicroCAP я так и "ни асилил". А это резко сокращает область применимости моделей.
Ну и вывод данных в LTSpice намного удобнее.

Вы правы, это трансформатор тока. Я его пока исключил на время экспериментов.
C15 убрал.


Значит правильным путем иду

вот вам пример транса в микрокап9.
для сердечника параметры вводятся в сантиметрах.
указываются индуктивности, которые на нем расположены.
в примере указано число витков и начальное условие отсутствия тока в обмотках.
в примере сердечник указан с зазором.

Спасибо, попробую разобраться. У меня почему-то если поменять концы обмотки напряжение не меняет полярность, а сдвигается.
Т.е. с обмотки идут не импульсы минус 12 вольт, а идет минус 12 вольт, а при импульсе - нуль. ???!!
Из-за чего и забросил микрокап с трансформаторными узлами. А для источников питания это , считай, все не годится.

у LTSpice есть еще одно серьезное преимущество, в отдичии от9 капы, умеет считать на многих ядрах сразу.
Интересно, сколько надо времени для анализа вот такой схемы в капе

Заряд емкости 200мкф до 750В