Как регулировать Lr в LLC? Опции

[Hexel]

Добрый!

Собираю питание для авто УНЧ (питание 11-15В) 250Вт. Для общего развития решил взять резонансную толпологию, мост - полный.
Схемотехника - управление на рассыпухе - ОУ в обратной связи, выход на VCO, взятый из CD4046, дальше Д триггер для раздвоения личности,
добавляю дед тайм и в конце драйверы и транзисторы. на макетке кое как работает, ватт 60 выдает.
ага, и выходное напряжение - 45 двухэтажное
Дальше - интереснее... трансформатор взят N87 E42/21/20, первичка 11 витков, вторичка 30, зазор - 2 бумажечки А4, вроде 0,15-0,2мм, не помню точно
Сейчас его Lr составляет 11мкГн (замеряно при закороченной вторичке и нахождении резонансной частоты с кондером на 1,65мкф, это последовательно 2шт по 3.3мкФ)
согласно умным формулам чтобы получить нужное Q для заданной нагрузки нужно или кондер на 71мкФ и соотв частоту резонанса 5кГц
(что уже очень странно выглядит), либо уменьшить Lr до 0,2... мкГн, что вызывает прямо-таки негодование... (например если я хочу f0=85k)
в апликахах явно сказано, что leakage inductance is difficult to control in real transformer, но это не просто диффикулт, я вообще не понимаю, как?
меньше крутить витков? так 10 витков это уже и так минимум для даного сечения. может как-то шунтировать первичку?

[wim]

leakage inductance is difficult to control in real transformer, но это не просто диффикулт, я вообще не понимаю, как?

Как вариант - намотать обмотки со смещением - первичную с одного края каркаса, вторичную - с другого края. Обе обмотки - с отступом от противоположного края. В горизонтальном каркасе это еще дает возможность сделать зазоры и пути утечки, требуемые для электробезопасности. Либо просто включить индуктивность последовательно с первичной обмоткой.

[Ydaloj]

велосипед изобретаете?
250Вт - не те мощности, ради которых стоит строить ядерный реактор

тем более, что всё уже давно украдено до нас

впрочем, если чисто для себя, то можно и состряпать преобразователь на вес золота.

резонансников никогда не делал, но соблюдается ли отношение витков и напряжений?

[Plain]

авто УНЧ (питание 11-15В)

Это заблуждение, потому как любой соответствующий стандарт утверждает, что там в среднем 10...60 В, следовательно, транзисторы нужны 80...100-вольтовые, а уж с ними преобразователь выгоднее обыкновенный повышающий — в данном случае, например, питаемый током мост, current-fed full bridge, или многофазный, если под скромными "250 Вт" имелся ввиду только один канал, а на самом деле их семь.

[Hexel]

да, трансформатор уже секционный (с помощью вставочки из текстолита без фольги на суперклей). и да, я понимаю, что такой способ намотки позволяет уменьшить магнитную связь между обмотками, которые в принципе теперь находятся на отдельных сердечниках, и таким образом уменьшается Lm

Plain не знаю где тут велосипед, рез иип на 250 вт на интегрированном трансформаторе навалом, я вполне резонно на мой взгляд взял изветсную конструкцию на вменяемую мощность. и где было сказно 60В я тоже не понял. даже если так бывает - ну пожары предусматривать задача пока не ставится

конечно если на чистоту то для меня пришла пора освоить даную тему, экономическое обоснование пока что не обосновывается и не экономит) может быть конечно эта топология абсурдна для таких входных напряжений, но в любой задаче будут сложности

если я включаю индуктивность последовательно, то Lr можно только увеличить? или если я совсем уберу зазор, индуктивность утечки пропадет полностью? как тогда быть с коэф связи Lr/(Lp - Lr), ведь он теперь сильно увеличится

Сообщение отредактировал Hexel - Oct 11 2015, 19:30

[Plain]

не знаю где тут велосипед

http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=117620

[velkarn]

Индуктивность рассеяния зависит от толщины разделителя между обмотками и от его положения. Наименьшую Lr можно получить при наименьшей толщине разделителя и когда разделитель по центру (тоесть когда каждая обмотка занимает половину керна).

[Oxygen Power]

Повышающий резонансник?! Ну, ну...

Индуктивность рассеяния зависит от толщины разделителя между обмотками и от его положения. Наименьшую Lr можно получить при наименьшей толщине разделителя и когда разделитель по центру (тоесть когда каждая обмотка занимает половину керна).

Наименьшую Lr можно получить при 100% коэффициенте связи обмоток и при огромной магнитной проницаемости сердечника.

[velkarn]

2Oxygen
Вы выдимо говорите про трансформаторы, в который инд. рассеяния не нужна и является паразитом, а я имею в виду трансы, в которых требуется получить определённое значение этой индуктивности. В частности я говорил про трансы, где первичка и вторичка намотаны в разных секторах и между ними присутствует некий разделитель.
пс. а вот сентенцию насчет повышающего чёто не понял)

[Oxygen Power]

пс. а вот сентенцию насчет повышающего чёто не понял)

Тогда внимательно почитайте первый пост автора...

Сообщение отредактировал Oxygen Power - Oct 12 2015, 03:27

[velkarn]

а, питание то 12В, поонял)

[shf_05]

в апликахах явно сказано, что leakage inductance is difficult to control in real transformer, но это не просто диффикулт, я вообще не понимаю, как?

посмотрите эту https://www.fairchildsemi.com/technical-art...t-Converter.pdf или эту - написано что надо http://www.researchgate.net/publication/22...nant_converters

[Hexel]

посмотрите эту https://www.fairchildsemi.com/technical-art...t-Converter.pdf или эту - написано что надо http://www.researchgate.net/publication/22...nant_converters

кстати первый документ как раз и есть источник вдохновения, со вторым тоже ознакомился заранее. но все они какие-то понижающие...

Повышающий резонансник?! Ну, ну...

а что, не судьба, правда? баян не стоит выделки? почитал редирект от Plain, подумал что кондеры меня ждут внушительные. они уже на 60 Вт солидно выглядят.

[Oxygen Power]

а что, не судьба, правда? баян не стоит выделки? почитал редирект от Plain, подумал что кондеры меня ждут внушительные. они уже на 60 Вт солидно выглядят.

Пока не видел повышающий резонансный преобразователь.
Теория расчётов преобразователей построена для понижающих схем.

[shf_05]

Теория расчётов преобразователей построена для понижающих схем.

скорее всего это не значит, что повышающий LLC невозможен - компоненты L и C для него получатся "своеобразные" - какие автор топика обозначил, чудес не будет - если снижаете сопротивление нарузки в в LC контуре, как это происходит в повышающем преобразователе, то для нужной добротности на нужной частоте получите очень низкие индуктивности.
посмотрите как в солнечных инверторах- сначала DCDC повышающий, потом преобразование DC-AC, я не встречал DCDC повышающих на LLC.

Прикрепленные файлы

 Family_of_zero_voltage_switching.pdf ( 501.62 килобайт ) Кол-во скачиваний: 46

 

[Oxygen Power]

скорее всего это не значит, что повышающий LLC невозможен - компоненты L и C для него получатся "своеобразные"

Дайте ссылку на рабочий прототип и желательно с расчётами.

[Integrator1983]

Дайте ссылку на рабочий прототип и желательно с расчётами.

Есть такая смешная фирмочка - Spellman High Voltage. Так у них там все повышатели резонансные, и что характерно - в основном, LLC (есть, правда, и FlyBack'и). Расчетов, правда, не дают - т.к. для любого LLC они одинаковые.

меньше крутить витков? так 10 витков это уже и так минимум для даного сечения. может как-то шунтировать первичку?

Это как Вы считали? по моим понятиям, 2-4 витка вполне достаточно.

Кроме того, возможно, Вы выбрали слишком низкое значение Q, т.к. значение Lr достаточно приемлимое.

[Oxygen Power]

Есть такая смешная фирмочка - Spellman High Voltage. Так у них там все повышатели резонансные, и что характерно - в основном, LLC (есть, правда, и FlyBack'и). Расчетов, правда, не дают - т.к. для любого LLC они одинаковые.

Написано что работают в квазирезонансном режиме. Только питаются они от 220 В.
Схемотехника здесь может быть совсем другая. КПД 80% говорит о нескольких ступененях преобразования.

[Integrator1983]

И где Вы там квазирезонансники нашли? Цитата:
"4.3 Inverter
The inverter is a series resonant, series/parallel loaded topology. A proprietary control scheme is used for regulating the power generated from the inverter.
The switching devices are IGBT’s. These devices provide high frequency switching to control the resonant current flow. The typical resonant operating period is
approximately 10 Seconds. The gate control for the switching devices is provided by the application circuitry located on the CONTROL/POWER PWB.
The CONTROL/POWER PWB also provides circuitry for sensing shoot thru and overcurrent conditions in the inverter."

И КПД ниже 90 я у них не видел. Возможно, плохо смотрел.

А на счет 220V - так они из них 100кV получают - и ничего...

Сообщение отредактировал Herz - Oct 13 2015, 07:33

[Oxygen Power]

По Вашей же ссылке, только чуть глубже на этом сайте: http://www.spellmanhv.com/en/Products/Modu...-1200W/PTV.aspx

Spellman’s PTV Series of modular high voltage power
supplies deliver up to 350W of continuous power. A
quasi-resonant inverter design provides over 80% efficiency
with very fast dynamic response. PTV power
supplies incorporate extensive standard features in two
power output ranges (200W and 350W) with a wide
range of output voltages operating to the most exacting
specifications.

[shf_05]

Дайте ссылку на рабочий прототип и желательно с расчётами.

яж говорю скорее всего, то бишь теоретически возможно, но практика скажет увы, зачем мне и вам это искать?

[Hexel]

Это как Вы считали? по моим понятиям, 2-4 витка вполне достаточно.

Кроме того, возможно, Вы выбрали слишком низкое значение Q, т.к. значение Lr достаточно приемлимое.

ок. наверное самое время привести мой расчет
итак. открываем апликаху Design-Considerations-for-an-LLC-Resonant-Converter
1) Uin min=11V, Uin max = 15V, Eff = 0.95
2) берем k = 7 ( в моем трансе Lp = 77uH, Lr = 11uH)
Mmin = 1.14, Mmax = (Uin max / Uin min) * Mmin = 1.55
3) соотношаем витки. в отличие от апликахи у меня мост полный, поэтому формула выглядит иначе (нету двойки в знаменателе)
n = Uin max / (Uo + Uf) * Mmin = 15 / (45 + 1) * 1.14 = 0.37
4) калькуллируем экв нагрузку
Rac = (короче многа букав) = (8 * ,37^2 *45^2 * .95) / (p^2 * 250) = 0.85
5) рез компоненты
добавляем к Mmax 10% = 1.7. смотрим график Фиг. 12 (k=7, M = 1.7) -> Q = 0.37 (прям как соотн витков =)
скажем я хочу f0=85k
собсно Cr = 1 / (2*p*0.37*85e3*0.85) = 6e-6 = 6uF
Lr = 0.58uH - вот они, эти ребята )
6) теперь трансформер, откуда и взялись витки
пущай fmin = 67k
опять же, напруга у меня не половинная, а полная
здесь отмечу, что выпрямитель будет по схеме удвоителя, два диода, две банки
Np min = (0.37 * 46) / (67e3 * 0.15 * 234e-6) = 7.23
Скажем Np = 8, Ns = 22
дальше пока не идем, вот они витки, и вот она индуктивность меньше одного микрогенри. где косяк?

[shf_05]

ув. коллега ну неужели ни разу не встречались с ситуацией, когда рассчет дает нереализуемые на практике результаты?
попробуйте вместо проводов применить плоскую ленту, намотайте на тор, может получится уменьшить рассеяние.

[Ydaloj]

3) соотношаем витки. в отличие от апликахи у меня мост полный, поэтому формула выглядит иначе (нету двойки в знаменателе)
n = Uin max / (Uo + Uf) * Mmin = 15 / (45 + 1) * 1.14 = 0.37

а каким образом преобразователь будет обеспечивать нужное Uвых при минимальном входном?

[Hexel]

а каким образом преобразователь будет обеспечивать нужное Uвых при минимальном входном?

там еже прибавляется усиление контура. см. апликаху

результаты какие есть. может они и имеют что-то общее с жизнью, так что я буду идти до конца) да, поиграюсь ка я с трансом

[Hexel]

Plain
есть инфа для чайников по сказочной топологии CFFB? например как там происходит стабилизация вых напряжения? для меня это совсем не очевидно. я читал статью Ахмеда, которую вы мне скидывали в теме про 4кВт, так там этот мост питается от протонного танка , а протонный танк может регулировать вых ток в зависимости от нужды. то есть если стабилизация нужна, то она в танке)
а если источник - нерегуллируемый? ну и вообще ликбез по CFFB хотелось бы изучить. и до него когда то руки дойдут.

[Ydaloj]

Не, я мож не понимаю чего в резонансниках, ещё раз говорю - ни разу не собирал
но
усиление контура - вольтов подкинет на вход, что ли?

[Hexel]

там квадратное напряжение становится круглым (синусным), соотв в 4/pi раз больше. ну почитайте апликаху, стр А-2 формула (3). а с увеличением сопр нагрузки увеличивается еще больше. не буду корчить эксперта, но думаю это связано с добротностью, или точнее сказать с затуханием, которое происходит в нагрузке

[Hexel]

докладываю итог проведенных исследований. неудивительно, но от задумки пришлось отказаться. тупиком стал трансформатор и схема стабиллизации.
я добился от транса утечку в 0,75мкГн, в принципе хорошо, близко к расчету, но из нее следует индуктивность первички в 6мкГн, что в первую очередь сказалось на нагреве транзисторов. при выходной 40-50Вт, 4 транзистора STP75NF75 на общем радиаторе нагреваются до 40-45С, что сводит на нет все потуги к созданию эффективного БП. и внимание вопрос, какой понадобился зазор в сердечнике? аж 5мм! фигня полная кароче. право нужно отметить и тот факт, что я взял индукцию в 0,15Т, что делает не каждый.
а со стабиллизацией еще прикольнее. при запуске блока софт старт выводит частоту сверху, загорается стоватная лампочка на 220В (это мой балласт), вроде все ок. подключаю сверху еще одну - и компаратор перескакивает точку стабиллизации и утыкается в нижний предел частот. вот этого прикола я совсем не понял, а как же это происходит в фирменных ИС управления?

[MikeSchir]

...вот этого прикола я совсем не понял, а как же это происходит в фирменных ИС управления?

Фирма, наверное, не использует стоваттные лампочки в качестве нагрузки

[SmartRed]

докладываю итог проведенных исследований. неудивительно, но от задумки пришлось отказаться. тупиком стал трансформатор и схема стабиллизации.
я добился от транса утечку в 0,75мкГн, в принципе хорошо, близко к расчету, но из нее следует индуктивность первички в 6мкГн, что в первую очередь сказалось на нагреве транзисторов. при выходной 40-50Вт, 4 транзистора STP75NF75 на общем радиаторе нагреваются до 40-45С, что сводит на нет все потуги к созданию эффективного БП. и внимание вопрос, какой понадобился зазор в сердечнике? аж 5мм! фигня полная кароче. право нужно отметить и тот факт, что я взял индукцию в 0,15Т, что делает не каждый.
а со стабиллизацией еще прикольнее. при запуске блока софт старт выводит частоту сверху, загорается стоватная лампочка на 220В (это мой балласт), вроде все ок. подключаю сверху еще одну - и компаратор перескакивает точку стабиллизации и утыкается в нижний предел частот. вот этого прикола я совсем не понял, а как же это происходит в фирменных ИС управления?

Концептуальный тупик здесь из-за низкого входного напряжения.
Мне хватило расчетов чтобы отказаться от такой затеи.
Я прикидывал машину на единицы киловатт.
На низких напряжения LLC неприменима.

Энергия запасенная в индуктивности пропорциональна квадрату тока, а в ёмкости - квадрату напряжения.
При сотнях вольт все просто чудесно. Небольшие резонансные ёмкости, разумные индуктивности.
На низких напряжениях засада полная. Там требуются серьезные сильноточные емкости и мизерные индуктивности.

[raptor]

неизолированный повышающий преобразователь, что ещё надо для решения задачи?

[raptor]

Пока не видел повышающий резонансный преобразователь.

а они есть, плохо искали. Просто если низкое напряжение на входе, то применяют мостовой вариант.

Теория расчётов преобразователей построена для понижающих схем.

теория общая, что для понижающего, что для повышающего.

[zato4nik]

В повышающем преобразователе "резонансить" не обязательно первичной стороной.