Фрол Кузьмич прав - вольт-секунды, приложенные к индактору, остаются те же, что и в схеме бака с диодом, стало быть и пульсации тока в индакторе будут те же. Просто в синхронном баке нижний ключ становится двунаправленным, поэтому там, где в баке с диодом наступает дисконтинус, в синхронном ток продолжает течь.

Мож так, мож эдак, но это решение, хотя конешно и оч. хорошее, но явно не для такого широкого диапазона нагрузок.

Вот именно. А поскольку DC остается тем же самым, и пульсации тока остаются теми же. Т.е. на холостом ходу будет тот же трегуольник вокруг нуля.



Просто надо выяснить в чем приоритеты, и чем обоснован КПД на низкой нагрузке. Пытаться вытянуть 90-процентный КПД при стократном диапазоне нагрузок как то сомнительно.
На самом деле на ХХ с синхронном баке не такой уж и большой ток жрется. Например, вот в этом модуле:
http://power.tycoelectronics.com/BinaryGet...50-bfae057b286e
Стоит индактор 3,3uH, и частота - 300кил. При этом на холостом ходу жрется порядка 100mA. Увеличив размер индактора, благо место позволяет, можно очень хорошо снизить этот ток.

2Bludger
2wim


Правильно ли я понял, что в синхронном баке ток в дросселе не падает до нуля, а начинает течь в другую сторону - из емкости фильтра нагрузки на землю. И в этом достоинство синхронного бака? - может это просто фича?

Да, Вы правильно поняли! Это просто фича такая его - избавление от этого эффекта будет стоить немало, поскольку надо отловить момент перехода тока через нуль и в этот момент вырубить нижний ключ. Да, на малых нагрузках это приводит к некоторому увеличению потребляемого тока, но как правило это никого не колышет. А достоинство синхронного бака - в резком снижении потерь при замене диода полевиком, и выигрышь тем больше, чем ниже выходное напряжение.

У меня есть некоторый опыт в построении именно высокоэффективных импульсных преобразователей. Хотя и не очень большой.
И для данного случая будет применён именно синхронный бак (Bludger очень хорошо объяснил его приеимущество) на LM2650. Применение - телеметрия. Шесть часов даталоггер копит данные от четырёхвходового 18-bit ADC, потребляя 35-45 мА (важна малошумность питания), затем включает радиомодуль и отправляет их на сервер сбора. Отправка продолжается 12-15 минут и потребление на это время возрастает до 1,8-1,9А. Из этого созрела такая мысль : нужен высокий КПД и низкие
пульсации на малых токах нагрузки. Из чего следует, что индуктор должен иметь большую индуктивность (130-150мкГ для 100кГц) плюс к этому хороший фильтр на выходе. Для высокого КПД на больших токах нужно минимизировать омическое сопротивление индуктора (на пропускаемых мощностях 10-15 Вт, уменьшение его сопротивления от 0,01 до 0,005 Ом даёт прирост КПД от 2 до 3
процентов. И это не расчётные цифры, а практические), но высокоиндуктивный фильтр на выходе
неприемлем (нужна хорошая кратковременная стабильность питания - радиомодуль требовательный). Принимая во внимание последний аргумент - ограничение по габаритам, совершенно очевидно, что
следует использовать сердечник с возможно большой проницаемостью. Вот тут-то взгляд и упал на аморфный металл. Из небогатых знаний про этот материал, вспомнилось, что есть такие его разновидности, которые имеют довольно большое значение проницаемости, весьма приличную
рабочую индукцию (близкую к микропорошкам) но, правда, довольно большие потери (палка о двух концах...). Из всего вышесказанного выстроилось такое предположение - применив хорошо
посчитанный индуктор именно на аморфном сердечнике, удастся получить оптимум - большую индуктивность для малых токов, её падение до приемлимых величин (от насыщения) на больших токах, минимальное активное сопротивление, минимальные габариты и не поднимая частоту преобразования выше 100кГц - терпимые потери.
Прошу от уважаемого консилиума конструктивной критики этой выстройки.

Интуитивно просятся два последовательных дросселя - на малый ток (с большой индуктивностью, выпотненный тонким проводом) и на большой ток (малой индуктивности, выполненный толстым проводом). При большом токе малотоковая индуктивность закорачивается дополнительным ключом.

Аморфник в качестве дросселя использовать тяжело из-за малых значений рабочей напряженности магнитного толя H.
Т.е. вступит а противоречие необходимость получения большой индуктивности
H= I w / lср
При большом токе и большом w, Н выйдет за допустимые пределы (дроссель войдет в насышение).
А при малом w не хватит индуктивности.
Не даром в дроссели вводят зазор. Это позволяет увеличить рабочие значения Н (петля становится более пологой). Но при этом уменьшается магнитная пронизакмость. Однако, эффективнее снижать проницаемость, нежели число витков, поскольку индуктивность пропорциональна квадрату числа витков, а напряженность от витков меняется линейно.

Что-то коряво как-то написал...
В общем, при построении дросселя помимо большой индуктиции насыщения сердечник должен иметь пологую петлю гистерезиса, чтобы ток не заводил работую точку на ус, где значение магнитной проницаемости (индуктивность) очень низкая. А аморфники, с которыми я имел дело, чуть ли не ППГ.

А Вы не хотите поступить проще - в режиме сбора данных питать ADC от линейничка (ну, или если нужна автономность от специального маломощного бака), и перед пересылкой данных энейблить основной бак? Ну, или на время сбора данных выключать нижний ключ, и работать в обычном несинхронном режиме. Просто я очень сильно сомневаюсь в возможности получения высокого КПД и при малой нагрузке, и при близкой к ХХ. Кстати, 2650 уже сама жрет порядка 4mA, т.е. про 90% речи быть не может на низкой нагрузке, ну да это придирки..
При 2,5А выходе Вы хотите что бы от индактора осталось только рассеяние и на нем работать? Не знаю, что то мне подсказывает что не будет работать мало-мальски приемлимым образом

Суть всей этой проблемы проста : сам прибор (точнее четыре прибора) сделан и сдан в работу. Для питания применены Li-ion аккумуляторы 1865 - батарея из шести штук плюс синхронный step-down с внешними ключами (LM2631), выполненные одним блоком, вставляемым в прибор. После полугодовой работы вылез страшный баг - аккумуляторы мрут "скоропостижно". Прибор мониторит состояние батареи и, когда она садится, корректно сворачивает лог и шлёт рапорт на сервер сбора. Если же
батарея, не обнаруживая постепенности разряда, отключается - лог падает. Образуется невосполнимая потеря данных (прибор наблюдает прочностные характеристики в твердеющем монолитном железобетоне). То и случилось ... Короче, заказчик грозится расстрелом.
Срочно взялись переделывать питание на NiMH (как выяснилось, стареющий Li-ion склонен к срабатыванию внутреннего клапана, который механически оключает положительный электрод. Цепь
питания рвётся ... ). Вот, собственно, это и есть главное - новая батарея должна встать на место старой и воткнуться в тот же трёхконтактный разъём - земля, плюс батареи (мониторинг) и шесть Вольт. Поэтому Ваш, несомнено правильный совет, уважаемый Bludger, использовать не получится.
(а вообще, у LM2650 есть тонкая фича - наружным резистором можно выставить порог выходного тока, при пересечении которого вниз, PWM отключится и нижний ключ запрётся (там, как Вы видели, N-канал. Так что, его диод продолжает работать). Получается обычный бак на прерывистом токе - вполне
достижимы 90 процентов КПД на десятках миллиАмпер. Но, сами понимаете, пульсация и шум - гигантские ...)
Вопрос аморфного металла немного поизучал. Фундаментальное замечание уважаемого AML про жёсткость гистерезиса - совершенно справедливо. Вся техдокументация, и от Amotech, и от Гаммамета,
подчёркивает эту особенность всех разновидностей аморфных сердечников (... стыдно признаться - оказалось, что Гаммамет находится в часе езды от меня ! Как я мог раньше этого не знать ?!...).
Так же, вынужден однозначно согласиться - в случае дросселя, понижать поницаемость, стратегически правильнее, чем понижать количество витков. Так что, дальнейшие мысли идут в сторону поиска "правильного" литцендрата ...

Извините, не догоняю - почему гигантские? Наоборот пульсации тока становятся гораздо меньше, и соответственно выходные пульсации должны быть невелики. В отличии от синхронного режима, когда пульсации одинаковые на всех токах. Может, в топологии что не так?

Кстати, а причем тут "правильный литцендрат"??

Там ещё иногда выброс бывает охр-ный. Хотя может это только в изолированных топологиях.

Ага, когда сэлф-драйв по вторичке.. Да и то уже при 5-вольтовом выходе ничего криминального в нем нет. А в баках они разносят фронты, тиай даже делает самоподстраивающуюся задержку, и проблем с выбросами никаких..

[Извините, не догоняю - почему гигантские? Наоборот пульсации тока становятся гораздо меньше, и соответственно выходные пульсации должны быть невелики. В отличии от синхронного режима, когда пульсации одинаковые на всех токах. Может, в топологии что не так?

Кстати, а причем тут "правильный литцендрат"??]

При уходе в режим прерывистого тока, частота падет до единиц килоГерц, а то, и до сотен Герц (на выходных токах в 10-30 мА). И, как я предполагаю, основным виновником шума становится конденсатор выходного фильтра (или коррректней - процесс его перезаряда). Честно скажу, что я не очень силён в природе появления шумов в выходном напряжении switch конвертера, но имею изрядный пратический опыт в методах борьбы с ними. Как пример : экспериментально
(неоднократно) убеждался, что смена конденсатора фильтра сильно меняет осциллограмму пульсаций
на прерывистом токе. Причём, чем качественнее конденсатор (low ESR), тем хуже форма - изломанность, размытости на вершине фронта. Из опыта знаю - чрезвычайно желательно менять постоянную времени в цепи ОС, если предполагается уход конвертера в прерывистый режим. Но, сами понимаете, в практической реализации это сильно сложно. Как правило, вполне приемлимого результата удаётся достичь установкой L-фильтра. А ещё лучше - L-фильтра на синфазном дросселе (линейного фильтра) для случаев цифровых устройств...

А про литцендрат я упомянул потому, что борьба за минимизацию активного сопротивления индуктора
должна быть продолжена с удвоенной силой - ведь нецелесообразность использования индуктора с высокой проницаемостью доказана. И не без Вашего участия. Значит витков будет много. И проводок
нужен не тонкий. И частоту вроде бы можно будет поднять. Вот и получатся - литцендрат есть самый разумный выбор. Но в наличии есть только стаграммовая катушечка 10х0,1. Не годится. Просится что-нибудь вроде 100х0,012. Где брать, не знаю ...

Вспомнил когда-то применявшуюся конструкцию дросселя для широкого диапазона токов (видел такие еще в студенческие 80-е годы ) В качестве сердечника использовалось ферритовое кольцо, в котором алмазным диском сделан тонкий пропил (но не на всю глубину). Получается сердечник с интересной нелинейной характеристикой. В области малых токов он имеет высокую магнитную проницаемость за счет "мостика" в зазоре. Поэтому в области малых токов дроссель имеет высокую индуктивность.
С ростом тока "мостик" насыщается и начинает "работать" зазор. Такая конструкция позволяла обеспечить режим непрерывных токов в более широком диаразоне, нежели классическая.
Недостаток - нетехнологичность изготовление и локальный перегрев "мостика".

Если делать не на кольце, то можно частично сточить центральный керн - выйдет тоже самое.

У Вас что то явно не то с топологией! Сейчас в баках обычно ставят керамику с практически нулевым ESR, и при правильном лайауте пульсации совершенно чистые!
Основные принципы - входной кондер как можно ближе между верхним и нижним ключами. Выходной кондер - может быть чуть дальше, но ток к потребителю не должен идти "мимо" него, т.е. должен с одной стороны входить в вывод, и выходить с другой. Под всем баком идеален большой граунд-плэйн, вообще все паразитные индуктивности должны быть сведены к минимуму.
Уверен - в дисконтинусе пульсации не должны быть больше чем при максимальной нагрузке, если не так, где то существенный баг!
Про дроссель - не заморачивайтесь, в индакторе основные потери от постоянной составляющей, поэтому гораздо выгоднее мотать один очень жирный провод. Потери будут несравнимо меньше.. Все таки посмотрите повнимательней - мне кажется явно не стоит упираться в континус во всех режимах, а лучше разобраться что там происходит с пульсациями!