|
|
  |
Маленький КПД Step-Down конвертера на м/с LM5116, DC 21...30В -> 19,5В 10А |
|
|
|
Apr 6 2016, 21:58
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 80
Регистрация: 7-05-11
Из: Москва
Пользователь №: 64 842

|
Цитата(_Sergey_ @ Apr 6 2016, 11:53)  Может замедлить включение верхнего мосфета? Замедлил, поставил ему в затвор 4,7 Ом. См. осциллограмму: жёлтый - напряжение на затворе, синий сток-исток. Фронт затянулся, но выброс остался. КПД такой-же. Нестабильность скважности такая-же. Поэкспериментировал, и убрал этот резистор. Цитата(wim @ Apr 6 2016, 14:40)  А я думаю, что это действие высокодобротного колебательного контура, образованного керамическими конденсаторами на входе и индуктивностью длинных проводов. Да, очень похоже на правду. Снял осциллограмму входного тока на самом входе схемы шунтом 3.3 мОм, щупом с "лезвием", см. файл "INP_current.gif". Похоже, во время включения верхнего транзистора ток туда-сюда сильно колеблется. Потом снял осциллограмму напряжения на "+24В" - "GND" ближе всего к силовым транзисторам, см. файл "IND_and_Vin.gif". Здесь синий график - цепь "+24В" на верхнем транзисторе относительно "GND" на нижнем. Жёлтый - напряжение на входе дросселя относительно "GND" на нижнем транзисторе. Похоже, во время включения верхнего транзистора, начинается "звон" в цепи "+24В", который и приводит к плохой работе схемы. Поставил в цепь "+24В" (наиболее близко к силовым транзисторам) два тантала 100 мкФ 0,1 Ом. Картина практически не поменялась. Завтра ещё достану большой электролит и туда воткну для пробы. Есть идеи как ещё этот "звон" побороть? Цитата(_Sergey_ @ Apr 6 2016, 22:34)  Во время Dead-Time (визуально 180нс) нижний мосфет рассеивает около 8..10 Вт каждый цикл. Насколько я понял, Deat-Time эта микросхема выбирает сама и на него нельзя повлиять. Или есть способы?
Сообщение отредактировал snowboy - Apr 6 2016, 21:31
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
Apr 7 2016, 07:14
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 80
Регистрация: 7-05-11
Из: Москва
Пользователь №: 64 842

|
Цитата(NeonS @ Apr 7 2016, 07:07)  Кстати, а какова ситуация под небольшой нагрузкой в 1-3A? Только что попробовал на маленькой нагрузке - проблем практически нет. Поставил половину лампочек от прошлых экспериментов: Uвх = 23,5; Iвх=3,14; Uвых=19,3; Iвых=3,59. КПД=94%. Остаётся в схеме 4,5 Вт. Нагрев элементов ощущается слабо. Реальный КПД ещё выше, т.к. я все измерения делаю одним мультиметром последовательно от точки к точке. И когда я подключаю амперметр последовательно с нагрузкой, он добавляет своё сопротивление (лампочки светятся чуть тусклее) и измеренный ток, соответственно чуть меньше чем без амперметра. При приближении КПД к 100% это уже существенная погрешность. Вечером принесу совсем короткие толстые щупы и ещё уточню эти цифры. Пульсаций входного напряжения в районе силовых транзисторов практически не видно. Цитата(NeonS @ Apr 7 2016, 07:07)  Может при большой нагрузке лабораторный источник "проседает", входит в ограничение тока? Чем или как Вы измеряете входной и выходной токи? Даже при отличном кпд на этой небольшой плате нужно рассеять порядка 10Вт, что без теплоотвода проблематично. Я подключаю в качестве источника тока штатную аккумуляторную батарею (чтобы не было проблем с гальванической связью с осциллографом). Это 7 банок с внутренним сопротивлением 16 мОм. Вот таких: http://www.boston-power.com/sites/default/...%20Rev%2001.pdfВместе с проводами сопротивление источника должно быть порядка 150 мОм. Я рассчитывал на КПД 98%, и соответственно выделение всего 4,5 Вт на плате. Как запасной вариант (если не получится получить нужный КПД, и он будет на 1-2% хуже), думал ещё приклеить на транзисторы такой радиатор: http://www.smd.ru/katalog/prochee/keramicheskij/
Сообщение отредактировал snowboy - Apr 7 2016, 07:07
|
|
|
|
|
Apr 7 2016, 08:14
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 80
Регистрация: 7-05-11
Из: Москва
Пользователь №: 64 842

|
Цитата(_Sergey_ @ Apr 7 2016, 10:44)  Посмотрите сигналы на небольшой нагрузке, будет видно в чем разница. Вот основные сигналы на половинной нагрузке: "IND_and_Vin.gif" - напряжение на входе дросселя и на цепи +24В верхнего транзистора. "IND_and_Vin_front.gif" - то-же, фронт подробно. "TOP_Gate.gif" - затвор верхнего транзистора. Похоже основное отличие в более стабильном +24В, к вечеру найду большой электролит с Low ESR, включу в эту цепь и посмотрю что получится.
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
Apr 7 2016, 17:18
|
Профессионал
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 879
Регистрация: 20-06-11
Из: Карелия, Петрозаводск
Пользователь №: 65 799

|
не, не всё для указанных выше входных-выходных параметров, частоты и указанного дросселя получается dIL=50% чтобы вывести значения резисторов Rg в плюсовое значение и обеспечить токовому усилителю вменяемые рабочие параметры, предел по току пришлось выставить 100%, а иначе ошибка - Rdson too low for desired current limit, и сопротивления резисторов со знаком минус. Да и то, на схеме указаны 24Ом, а в расчётах - 9, а поднять уже нечем. что-то более-менее подходящее получается, если уменьшить дроссель вдвое. но лучше будет, если, как и советовали, увеличить дроссель. Но и заменить транзисторы. пульсации тока снизятся, работать будет легче и всё запоёт и звук заискрится.
Эскизы прикрепленных изображений
--------------------
путь наименьшего сопротивления проходит по пути наитолстого провода (с)
|
|
|
|
|
Apr 7 2016, 19:29
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 80
Регистрация: 7-05-11
Из: Москва
Пользователь №: 64 842

|
Цитата(snowboy @ Apr 7 2016, 10:14)  Вечером принесу совсем короткие толстые щупы и ещё уточню эти цифры. Замерил точнее токи, с совсем коротенькими щупами с "крокодилами": Uвх=27,5В, Iвх=2,65А, Uвых=19,3В, Iвых=3,63А, КПД=0,96, На плате остаётся: 2,82 Вт. Это на половинной нагрузке (от той что я до этого экспериментировал). Теперь задача получить такой-же результат на полной нагрузке...
|
|
|
|
|
Apr 8 2016, 08:40
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 80
Регистрация: 7-05-11
Из: Москва
Пользователь №: 64 842

|
Цитата(HardEgor @ Apr 7 2016, 22:04)  Может ... понять где рассеивается максимальное значение мощности. Да где рассеивается мощность и так понятно по нагреву элементов, это мосфеты и дроссель. А такой расчётный метод слишком трудоёмкий. Да, согласен, резисторы удобнее чем лампочки. Только нет их сейчас у меня. Думаю сделать гибридный вариант - лампочки + большой переменный резистор для варьирования нагрузки. Цитата(Ydaloj @ Apr 7 2016, 20:18)  чтобы вывести значения резисторов Rg в плюсовое значение и обеспечить токовому усилителю вменяемые рабочие параметры...т легче и всё запоёт и звук заискрится. Да, вчера в схеме наблюдал 3 проблемы: 1. Во время включения верхнего мосфета, была наводка на затвор нижнего, и начинался в затворе колебательный процесс. См. файл LO_gate.gif, там синим изображено напряжение на нижнем затворе. 2. Просадка входного напряжения во время включения верхнего мосфета. 3. Малая амплитуда сигнала на входе токового усилителя. Сделал такие доработки для их устранения: 1. Заменил нижний транзистор на более "тугой" (с большим напряжением открытия затвора и большим сопротивлением канала: IRFH5007 ( http://pdf.tixer.ru/541781.pdf ). Это увеличило токовый сигнал и уменьшило чувствительность затвора нижнего транзистора к помехам. 2. Заменил резисторы датчика тока Rg на 510 Ом. 3. Ставил разные конденсаторы в цепь +24В: электролит Low ESR 470 мкФ (Hitano EXR, 50В, 100 мОм), один тантал 100 мкФ, два тантала по 100 мкФ. В результате, оставил один тантал 100 мкФ (ESR 100 мОм). Когда любой вариант ставится уже раскачка питания убирается, а дальше при увеличении ёмкости уже не меняется практически. 4. Добавил в затвор нижнего мосфета конденсатор 1000 пФ, т.к. уже чувствительность к наводке уменьшилась, но не достаточно, и то появлялся колебательный процесс на затворе нижнего ключа (при включении верхнего ключа) то исчезал. С таким добавочным конденсатором уже не колеблется. После доработок параметры эффективности следующие: 1. На пол-нагрузке: Uвх=24,9В, Iвх=2,93A, Uвых=19,3В, Iвых=3,68A, КПД=0,97, Нагрев= 1,93Вт 2. На полной нагрузке: Uвх=24В, Iвх=6,15A, Uвых=19,3В, Iвых=7,29A, КПД=0,95, Нагрев= 6,9Вт Хотелось бы всё-таки догнать эффективность до 98%, причём на 10 А. Сейчас вижу в схеме проблему что ток в дросселе имеет очень сильный импульс вниз при включении верхнего мосфета, см. CUR_IND.gif. Шунт 0,01 Ом, т.е. 20А/клетке.
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
  |
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|