|
Выбор частоты импульсного преобразователя, КПД |
|
|
|
Feb 10 2010, 11:09
|

Пользователь забанен
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 138
Регистрация: 9-08-05
Пользователь №: 7 492

|
..Это абстрактные вопросы.. А реально, когда есть ТЗ на блок питания, ищут прототипы. Ну, по-крайней мере, я ищу. Чем больше, тем лучше. Часть вопросов сразу снимается. ..Потом, при расчете трансформатора, тоже многое видно.. Еще, потери в ключах можно (нужно) посчитать.. Мощность, габариты, конкретные значения выходных токов и напряжений, определяют выбор топологии и рабочей частоты.. Например, компьютерные БП, как пример двухтактных – посмотрите, какие там мощности, какая частота, какая схемотехника, на что способны типовые контроллеры.. Флайбэки – тоже, куча примеров конкретных реализаций.. ..А искать «оптимальную частоту преобразователя» в общем виде, вероятно, нет смысла..
--------------------
It's me
|
|
|
|
|
Feb 10 2010, 11:21
|

Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 269
Регистрация: 9-05-05
Из: China
Пользователь №: 4 849

|
Цитата(InvisibleFed @ Feb 10 2010, 13:30)  Только начал разбираться. и задаю ламерские вопросы, хотя книжек уже почитал не одну. Нигде не могу найти ответа на вопрос о выборе частоты импульсного преобразователя. Например двухтактного. Т. е. реально, ШИМ, например может работать на частоте и 300 кГц. Но как сделать выбор из соображений КПД? Ну и габаритов, если это на что-то влияет (например на размер трансформатора). Также интересует номинальное значение скважности импульсов. Из каких соображений для различных топологий выбирается рабочий цикл? на самом деле, всё предельно просто, в общем случае - выше частота=ниже кпд=меньше габариты, т.е. если перед вами стоит задача получения мах кпд, выбирайте минимальную, при которой обеспечиваются допустимые габариты и соответственно цена.
|
|
|
|
|
Feb 10 2010, 22:19
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 401
Регистрация: 18-11-06
Из: Хабаровск
Пользователь №: 22 469

|
Спасибо за прояснение. Формула IVX так для меня и выглядела в идеале, но интересовало что в реальной жизни. Об этом поведал Microwatt. Wise, ну я не считаю это абстрактными вопросами. Брать прототип спроектированный непонятно кем и непонятно как, без понимания обоснований принятых инженерных решений - это не есть хорошо для меня. Ну и остался пока вопрос о рабочем цикле. Про скважность (соотношение между временем импульса и периодом, - мне привычней называть это так, хотя синонимов этому термину в силовой электроники уже штуки три смог насчитать), коэффициент заполнения и связанные параметры пишут мало и не доходчиво (для меня по крайней мере). Встретил уже две схемы двухтактных преобразователей, в которых силовые ключи включены не по одному на каждое плечо, а парами. Пример - Мастеркит-овский набор NM1025. Назначение? Более эффективный отвод тепла, меньший нагрев каждого из транзисторов?
|
|
|
|
|
Feb 10 2010, 23:23
|
Гуру
     
Группа: Почетный участник
Сообщений: 6 851
Регистрация: 25-08-08
Из: Запорожье
Пользователь №: 39 802

|
Скважность, а точнее, обратная ей величина - коэффициент заполнения, в импульсном источнике обычно жестко связана с коэффициентом трансформации и входным напряжением. Параметр меняется в зависимости от входного напряжения. Для каждой топологии есть точные и несложные формулы подсчета коэффициента заполнения. Если источник однотактный, то чаще всего это значения меж 0.2 и 0.5. Меньшие значения увеличивают уровень гармоник и излучаемых помех, большие приводят к нестабильности петли управления (неустойчивости заполнения), если не принять дополнительных мер. В любом случае, изменения скважности перераспределяют потери меж силовым ключом и выпрямителем. Обычно, стараются выбирать так, чтобы при минимальном входном напряжении заполнение было около 0.5 или максимально возможным. Тогда потери и рабочие напряжения силовых компонентов минимальны. Все сказанное может меняться от конкретной топологии. Скажем, в синхронном понижающем стабилизаторе и 0.7 не редкость, у сетевых флаев 0.3-0.35, в прямоходе - не более 0.4-0.45 обычно. А в "необычных" прямоходах и 0.6 может быть. В двухтактниках - 0.8-0.9. В этом вопросе ничто так не поможет, как "налетать часы". Хотя бы в библиотеке.
|
|
|
|
|
Feb 11 2010, 01:13
|

Пользователь забанен
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 138
Регистрация: 9-08-05
Пользователь №: 7 492

|
Цитата ..Wise, ну я не считаю это абстрактными вопросами. Брать прототип спроектированный непонятно кем и непонятно как, без понимания обоснований принятых инженерных решений - это не есть хорошо для меня. Ну и остался пока вопрос о рабочем цикле. ..Я написал о том, что учиться лучше на практических примерах. Вот сказали вам, что «рабочий цикл» для сетевого флая получается, примерно, 0,3-0,4. Собственно, почему? Где тут искомое «инженерное обоснование»? ..Оно появится, когда вы лично попробуете посчитать конкретный сетевой флай. Озадачитесь вопросом, какой «рабочий цикл» должен быть для вашего БП. Запишете, для этого, простые соотношения и вычислите. Потом, возьмете чужой, заведомо рабочий результат и сравните. Сходится – прекрасно, не сходится – а где ошибка и что не учтено.. ..Вряд ли отыщется талмуд, где столбиком перечислены «обоснования принятых инженерных решений». Крупные производители комплектующих для ИБП, ориентируют методики на свою продукцию, и оформляют их в виде жестких алгоритмов, не расписывая шибко, почему да откуда. А советские книжки.. ..Есть масса специфики и нюансов, которые из общих представлений совсем не очевидны. Чтобы их узнать, проще «ввязаться в драку» - взять задачу и «инженерно» её решать. Впрочем, «дело хозяйское», конечно..  Ищите «общее обоснование рабочего цикла» для всех топологий и всех частных случаев.
--------------------
It's me
|
|
|
|
|
Feb 11 2010, 05:11
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 401
Регистрация: 18-11-06
Из: Хабаровск
Пользователь №: 22 469

|
Все верно, Wise, то что вы говорите. Просто вот читаю я, скажем, Раймонд Мэк "Импульсные источники питания". Глава "Проектирование практической двухтактной схемы". Пишет: Цитата Последовательность проектирования двухтактного преобразователя такова: 1. Выбор ИС контроллера... 2. Выбор частоты коммутации. 3. Исходя из требуемого диапазона входных напряжений, выберите максимальный коэффициент заполнения. 4... Ну и дальше там до 10 пункта. Подобная последовательность там не только для двухтактника. И дальше без всяких обоснований: в силу того что входное напряжение уже стабилизировано (рассматривается пример с таким ТЗ) рекомендуем выбрать коэф. заполнения 80%. ??? Это из каких соображений? А че не 90%? Или 70%? Хорошо, есть соотношение Uout = k*Uin*N (k - коэффициент заполнения, N - коэф. трансформации). Есть диапазон входных напряжений, скажем 20..30 В. При одном и том же N и требуемом Uout, диапазон k может быть различным! Т. е. теории то много и практики тоже много, но по отдельным вопросам ну просто молчат и все. И это не в одной книге. Читаю еще Марти Браун "Источники питания. Расчет и конструирование". А также Александр Гончаров "Начальная школа построения импульсных DC/DC-преобразователей". Все брал отсюда. P.S. Буду признателен, если подскажете где искать информацию. Microwatt, например, упоминал про несложный и точные формулы расчета коэф. заполнения для различных топологий. Вот за такого рода инфу и вообще грамотное чтиво по тематике скажу спасибо. И говорю спасибо за ту помощь, которую оказываете.
|
|
|
|
|
Feb 11 2010, 07:48
|
Гуру
     
Группа: Почетный участник
Сообщений: 6 851
Регистрация: 25-08-08
Из: Запорожье
Пользователь №: 39 802

|
Видите ли, Вы пытаетесь, как тот немецкий полковник времен первой мировой летать на этажерке сразу, просто по инструкции. К чему это привело в "Воздушных приключениях" может не все помнят. Есть формулы для конкретных топологий. Никто не запрещает теоретически для флая выбрать 0.7 заполнение. Но из допустимого обратного напряжения на ключе и желании применить ключ в 600-700вольт в сетевом источнике вытекают 0.3-0.35 практически. gamma= Vor/(Vor+Vin) Если Vin=350 вольт, то Vor более 130-140 вольт не выберешь. Чаще даже 110-120 расчетное. Отсюда коэффициент заполнения получается 0.25 и менее при повышенном и под 0.35 при пониженном входном. Хотя, на 900-вольтовом транзисторе я успешно делал флай с максимальным заполнением 0.5. Можно и 0.6 было сделать, но тут уже устойчивость петли ОС геморрою добавляет. Как ни возись со слоп-компенсацией, а в отдельных экземплярах все-таки субгармоники появляются. Лучше за 0.5 не заходить, особенно в обратноходовиках, где есть дополнительное запаздывание петли ОС. Так вот это есть в обилии во всех обзорных статьях по источникам, по сравнительному анализу топологий. За день не усвоите. А за месяц-два протирания штанов перед дисплеем будете ориентироваться. Через год под столом - полведра жженых компонентов, но на столе - вполне приличный, осмысленно сделанный 20-ваттник  )
|
|
|
|
|
Feb 11 2010, 08:06
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 775
Регистрация: 11-05-05
Пользователь №: 4 913

|
Цитата(IVX @ Feb 10 2010, 14:21)  на самом деле, всё предельно просто, в общем случае - выше частота=ниже кпд=меньше габариты, т.е. если перед вами стоит задача получения мах кпд, выбирайте минимальную, при которой обеспечиваются допустимые габариты и соответственно цена. В общем случае к этой формуле я бы относился осторожно. Она более или менее справедлива, если рассматривать только силовую часть. Очень часто более сильные ограничения накладывают другие требования, например по ЭМС. Для низкой частоты стоимость, габариты и потери фильтров могут оказаться значительно больше чем в силовой части.
|
|
|
|
|
Feb 11 2010, 11:30
|
Профессионал
    
Группа: Участник
Сообщений: 1 076
Регистрация: 14-11-06
Из: г. Ульяновск
Пользователь №: 22 301

|
Цитата(InvisibleFed @ Feb 11 2010, 08:11)  Все верно, Wise, то что вы говорите. Просто вот читаю я, скажем, Раймонд Мэк "Импульсные источники питания". Глава "Проектирование практической двухтактной схемы". Пишет: Ну и дальше там до 10 пункта. Подобная последовательность там не только для двухтактника. И дальше без всяких обоснований: в силу того что входное напряжение уже стабилизировано (рассматривается пример с таким ТЗ) рекомендуем выбрать коэф. заполнения 80%. ??? Это из каких соображений? А че не 90%? Или 70%? Хорошо, есть соотношение Uout = k*Uin*N (k - коэффициент заполнения, N - коэф. трансформации). Есть диапазон входных напряжений, скажем 20..30 В. При одном и том же N и требуемом Uout, диапазон k может быть различным! Т. е. теории то много и практики тоже много, но по отдельным вопросам ну просто молчат и все. И это не в одной книге. Читаю еще Марти Браун "Источники питания. Расчет и конструирование". А также Александр Гончаров "Начальная школа построения импульсных DC/DC-преобразователей". Все брал отсюда. P.S. Буду признателен, если подскажете где искать информацию. Microwatt, например, упоминал про несложный и точные формулы расчета коэф. заполнения для различных топологий. Вот за такого рода инфу и вообще грамотное чтиво по тематике скажу спасибо. И говорю спасибо за ту помощь, которую оказываете. Марти Браун "Источники питания. Расчет и конструирование" еще тот перевод. Начинающим лучше не читать. В. Мелешин. Транзисторная преобразовательная техника.
|
|
|
|
|
Feb 11 2010, 13:01
|

Пользователь забанен
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 138
Регистрация: 9-08-05
Пользователь №: 7 492

|
Цитата ..рекомендуем выбрать коэф. заполнения 80%. ??? Это из каких соображений? А че не 90%? Или 70%?.. ..Правильные вопросы.. Это проблемы понимания и изложения сути вещей разными людьми. ..Накапливаете всех возможных Браунов, Семеновых.., схемы, апликухи и дэйтшиты. Классифицируете и раскладываете по папкам. У вас уже есть общий взгляд на объем материала, оценка сверху. ..Берем или придумываем себе конкретную задачу. Обдумываем её. Вспоминаем такие простые вещи, как C = Q/U = (I*t)/U; I = (U/L)*t , школьную алгебру и представления о вольт-секундном балансе и равенстве приходящих-уходящих зарядов для емкости. Записываем выражения, анализируем и преобразовываем их для своей конкретной задачи. Это основа, другой нет и у Брауна. Теперь, уже имея это кое-что, снова читаем Семенова и Брауна, лучше понимая, что они хотели сказать, где вы с ними согласны, а где считаете, что они выразились неуклюже или просто опечатка.. ..Где-то вы слышали про режимы прерывного и непрерывного тока дросселя. У вас какой будет? Возьмите, для начала, прерывистый. Запишите выражения, покрутите их. В свете своей задачи, конечно. ..То есть, на примере конкретной задачи, отталкиваясь от собственного понимания физики процессов и простейшей их математики, постоянно сверяясь, как с различными книжками, так и с конкретными прототипами, проектируете свой блок, потихоньку обретая опыт и понимание. Если есть склонность обобщать, формулируете свою методу. ..Которая, впрочем, изложенная на бумаге, вполне может быть непонятна другому соискателю и вызывать его недоумение.. ..Прямо, какая-то теория познания получается.. Вода, как скажут прагматики, уже забывшие, как начинали сами..
--------------------
It's me
|
|
|
|
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|