|
DC-DC 12V-300V 400W, Греются полевики |
|
|
|
Jan 17 2012, 09:41
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 106
Регистрация: 23-05-05
Из: Ташкент
Пользователь №: 5 324

|
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: Цитата Исходные данные: Схема преобразователя: Пуш-пул Тип магнитопровода: ETD PC_BP 35.4/21.25/11.5 N87 Амплитуда индукции: 0.215 T Магнитная проницаемость, эффективная: 2000 Коэффициент заполнения окна (заданный): 0.25 Плотность тока: 4 А/мм2 Частота преобразования: 50 кГц Коэффициент заполнения импульса (duty cicle), максимум: 0.45 Напряжение насыщения транзисторов: 0.324 В Напряжение питания (мин. - макс.): 10 В - 13.8 В, постоянного тока Стабилизация выходных напряжений: Есть Выходные напряжения, не менее: 300 В, 20 В Токи вторичных обмоток: 1.33 А, 0.03 А
Результаты расчета: Рассчитанная амплитуда индукции: 0.1394 T Число витков и диаметр провода первичной обмотки: 3 + 3(3.02) 0.41 x 52 Число витков и диаметр провода вторичных обмоток 1. 104(103.76) 0.63 x 1 22. 8 + 8(7.11) 0.63 x 1 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.
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
 |
Ответов
(60 - 74)
|
Jan 23 2012, 16:53
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 106
Регистрация: 23-05-05
Из: Ташкент
Пользователь №: 5 324

|
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?
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
Jan 23 2012, 19:13
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 302
Регистрация: 27-05-05
Из: Новосибирск
Пользователь №: 5 466

|
Цитата(kada @ Jan 23 2012, 23:53)  ... 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? 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.
|
|
|
|
|
Jan 23 2012, 20:36
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 106
Регистрация: 23-05-05
Из: Ташкент
Пользователь №: 5 324

|
Цитата(Plain @ Jan 23 2012, 23:58)  А что с трансформатором тока? Вы его исправили на то, что рекомендовал SergCh? Я пока его исключил из схемы на время экспериментов. Цитата(SmartRed @ Jan 24 2012, 00:13)  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. 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? Цитата(georgy31 @ Jan 23 2012, 22:53)  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. Спасибо за советы, завтра поэкспериментирую. Цитата(georgy31 @ Jan 23 2012, 22:53)  А ещё можно попробовать влепить диод на вход 12 вольт перед(после) входного дросселя. Это у вас самоинюкция видать по питанию гуляет. 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.
|
|
|
|
|
Jan 23 2012, 21:37
|
Участник

Группа: Участник
Сообщений: 39
Регистрация: 25-05-06
Пользователь №: 17 452

|
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.
|
|
|
|
|
Jan 27 2012, 06:49
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 106
Регистрация: 23-05-05
Из: Ташкент
Пользователь №: 5 324

|
Цитата(НЕХ @ Jan 25 2012, 21:39)  Voltage-Mode Push-Pull Convertersа 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?
|
|
|
|
|
Jan 27 2012, 11:16
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 106
Регистрация: 23-05-05
Из: Ташкент
Пользователь №: 5 324

|
Цитата(vlvl@ukr.net @ Jan 27 2012, 13:57)  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 ? Вы правы, это трансформатор тока. Я его пока исключил на время экспериментов. C15 убрал. Цитата(Microwatt @ Jan 27 2012, 15:13)  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. Значит правильным путем иду
|
|
|
|
|
Jan 27 2012, 17:47
|

Знающий
   
Группа: Участник
Сообщений: 571
Регистрация: 22-11-11
Пользователь №: 68 454

|
Цитата(Microwatt @ Jan 27 2012, 14:13)  Но вот трансформатор в MicroCAP я так и "ни асилил". 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.
Прикрепленные файлы
Trans.rar ( 2.31 килобайт )
Кол-во скачиваний: 42
--------------------
Ученые долго думали, в каких единицах измерять частоту. с тех пор пишут - Hz.
|
|
|
|
|
Jan 27 2012, 23:05
|

Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 389
Регистрация: 27-11-11
Пользователь №: 68 544

|
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
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
  |
2 чел. читают эту тему (гостей: 2, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|