Выбор диодов для снабера Опции

[sz36]

Hi, All!
В обратноходовых преобразователях для защиты от перенапряжений в первичной цепи часто используют цепочку из встречно-последовательно включенных быстродействующего диода и супресора. Такой вопрос у меня - из каких соображений выбирается напряжение ограничения супресора? Очевидно, что сумма напряжения питания и напряжения супресора не должна превышать максимально допустимое напряжение на коллекторе(стоке) выходного транзистора. Есть ли еще какие-нибудь соображения?

[Alexey Bishletov]

С другой стороны, напряжение супрессора должно быть больше напряжения обратного выброса, определяемого соотношением витков и выходным напряжением + некий запас.

[vlvl@ukr.net]

Полистайте AN32 на сайте Power Integrations. Там в картинках и формулах все нарисовано.

[Bludger]

Hi, All!
В обратноходовых преобразователях для защиты от перенапряжений в первичной цепи часто используют цепочку из встречно-последовательно включенных быстродействующего диода и супресора. Такой вопрос у меня - из каких соображений выбирается напряжение ограничения супресора? Очевидно, что сумма напряжения питания и напряжения супресора не должна превышать максимально допустимое напряжение на коллекторе(стоке) выходного транзистора. Есть ли еще какие-нибудь соображения?

Вообще то чем больше напруга супрессора, тем меньше на нем будет мощи рассеиваться. А диод - в этой конфигурации чем быстрее тем лучше.

[Alexey Bishletov]

Вообще то чем больше напруга супрессора, тем меньше на нем будет мощи рассеиваться.

Не согласен, моща окажется та же. И определяется она рабочим током и индуктивностью рассеяния.

[Bludger]

Вообще то чем больше напруга супрессора, тем меньше на нем будет мощи рассеиваться.

Не согласен, моща окажется та же. И определяется она рабочим током и индуктивностью рассеяния.

Не только, не только.. Моща на TVSe будет:

P=(I^2*L*f*Vcl)/(2*(Vcl-Vrefl)), где:

I - пиковое значение первичного тока,
L - индуктивность рассеяния, приведенная к первичке
f - частота преобразования
Vcl - Напряжение TVSa
Vrefl - "отраженное" выходное напряжение

Если напруга TVSа близка к Vrefl, то рассеиваемая на нем мощность катастрофически возрастает. Если на пальцах - возрастает время разряда индуктивности рассеяния...

[Alexey Bishletov]

Не согласен, моща окажется та же. И определяется она рабочим током и индуктивностью рассеяния.

Не только, не только.. Моща на TVSe будет:
...
Если на пальцах - возрастает время разряда индуктивности рассеяния...

Согласен, что-то я поторопился.

[Andr2I]

2Bludger

Если на пальцах - возрастает время разряда индуктивности рассеяния...

Может я "торможу", но энергия индуктивности рассеяния должна куда-то деться. При большом напряжении TVS (но транзистор еще не пробит) она что - излучается в виде помехи? Вообще похоже на правду.

[sz36]

Полистайте AN32 на сайте Power Integrations. Там в картинках и формулах все нарисовано.

Спасибо, действительно в формулах и картинках все красиво нарисовано :-) Но вопросы все равно остались. Ключевой параметр в данном вопросе - выбор Vor, и в AN32 он принят как данность свыше. Написано, что для TOP-switch с одиночным выходом оптимальное значение 120В. А в других случаях? В частности, у меня LM5071 и напряжение питания 48В. При супрессоре на 27В на снабере выделяется ощутимая мощность, явно маловат. А сколько надо? Как его узнать, это "отраженное" входное напряжение?

Не только, не только.. Моща на TVSe будет:
P=(I^2*L*f*Vcl)/(2*(Vcl-Vrefl)), где:
Vrefl - "отраженное" выходное напряжение

И тот же вопрос - как его узнать, Vrefl?

Сообщение отредактировал sz36 - Jan 23 2007, 22:08

[Stanislav]

Вообще то чем больше напруга супрессора, тем меньше на нем будет мощи рассеиваться. А диод - в этой конфигурации чем быстрее тем лучше.

А если в качестве демпфирующей цепи использовать параллельную RC цепь с последовательно включенным диодом, обязательно ли диод должен быть быстрым?

[Alexey Bishletov]

Может я "торможу", но энергия индуктивности рассеяния должна куда-то деться. При большом напряжении TVS (но транзистор еще не пробит) она что - излучается в виде помехи?

Вся энергия уходит в нагрев TVS. Доля энергии, излучаемая в эфир, очень мала.

Не только, не только.. Моща на TVSe будет:
P=(I^2*L*f*Vcl)/(2*(Vcl-Vrefl)), где:
Vrefl - "отраженное" выходное напряжение

И тот же вопрос - как его узнать, Vrefl?

Vrefl = Vout * Nin/Nout
Vout - выходное напряжение + падение на диоде, если это существенно
Nin - количество витков в первичной обмотке
Nout - количество витков в выходной обмотке

А если в качестве демпфирующей цепи использовать параллельную RC цепь с последовательно включенным диодом, обязательно ли диод должен быть быстрым?

Да

[alex840]

Может я "торможу", но энергия индуктивности рассеяния должна куда-то деться. При большом напряжении TVS (но транзистор еще не пробит) она что - излучается в виде помехи? Вообще похоже на правду.

Если у Вас напряжение выброса меньше напряжения пробоя TVS, то ток в индуктивности рассеяния спадает медленнее, в общем случае большая часть уходит в нагрев трансформатора. Если колебания не затухли до следующего включения транзистора - значит в индуктивности рассеяния остался ток, который вы увидите при включении транзистора. В излучение уходит, но малая часть, как я понимаю. Кстати при применении супрессора излучается больше, точнее в более широкой полосе.

[Bludger]

Вообще то чем больше напруга супрессора, тем меньше на нем будет мощи рассеиваться. А диод - в этой конфигурации чем быстрее тем лучше.

А если в качестве демпфирующей цепи использовать параллельную RC цепь с последовательно включенным диодом, обязательно ли диод должен быть быстрым?

Нет, там лучше помедленней диодик - мы реверсируем ток в демпфирующей цепочке, и отжираем энергию из демпфирующего кондера, что снижает напругу на нем без дополнительных потерь и, соответственно, уменьшает общие потери на снаббере. Только важно не перестараться, иначе при малой нагрузке можно начать коротить через этот диод кондер демпфера на Vrefl, что приведет к хорошему нагреву ключа и транса.

[Bludger]

2Bludger

Если на пальцах - возрастает время разряда индуктивности рассеяния...

Может я "торможу", но энергия индуктивности рассеяния должна куда-то деться. При большом напряжении TVS (но транзистор еще не пробит) она что - излучается в виде помехи? Вообще похоже на правду.

Видите ли, здесь процессы далеко не очевидны.. В формировании выброса участвует не только индуктивность рассеяния, но и индуктивность намагничивания. А если еще точнее, то три индуктивности - рассеяние вторичной стороны, намагничивания, и рассеяние первичной стороны. Во флае мы не можем рассматривать рассеяние вторички и рассеяние первички как одну индуктивность, как это делается в обычном трансе...
Вот здесь я набросал коротенький анализ процесса выключения силового транзистора и формирования выброса: http://bludger.narod.ru/smps/Clamp.pdf
Вылезают очень интересные вещи.. Например, можно хорошо снизить потери в TVS и поднять КПД при помощи простой RCD цепочки на вторичной стороне

[vlvl@ukr.net]

оптимальное значение 120В. А в других случаях? В частности, у меня LM5071 и напряжение питания 48В. При супрессоре на 27В на снабере выделяется ощутимая мощность, явно маловат. А сколько надо? Как его узнать, это "отраженное" входное напряжение?

..... И тот же вопрос - как его узнать, Vrefl?

Там чуть ниже формула приводится:
Dмах=Vor/((Vmin-Vds)+Vor), попробуйте плясать отсюда.
Еще приводится табличка при мульти и сингл выходе...
А вооще я пользуюсь RC цепью или вообще не применяю, все зависит от паразитных параметров транса и косвенно от входной напруги.

Сообщение отредактировал vlvl@ukr.net - Jan 24 2007, 12:19

[Stanislav]

А если в качестве демпфирующей цепи использовать параллельную RC цепь с последовательно включенным диодом, обязательно ли диод должен быть быстрым?

Нет, там лучше помедленней диодик - мы реверсируем ток в демпфирующей цепочке, и отжираем энергию из демпфирующего кондера, что снижает напругу на нем без дополнительных потерь и, соответственно, уменьшает общие потери на снаббере. Только важно не перестараться, иначе при малой нагрузке можно начать коротить через этот диод кондер демпфера на Vrefl, что приведет к хорошему нагреву ключа и транса.

Простите, вопрос был с "подколкой". Действительно, для такого демпфера лучше всего использовать диод с малой барьерной и большой диффузионнной ёмкостью, через которую происходит "отсос" заряда с кондёра демпфирующей цепи. Мне удалось подобрать такой диод среди отечественных (марку щас не помню, дома посмотрю), причём нагрев резистора уменьшился в несколько раз (потом я его заменил на маломощный варистор), и КПД флая заметно подрос - он был на низкое вых. напряжение.
Простите, а как диод может коротить кондёр на Vrefl?

[Bludger]

Простите, а как диод может коротить кондёр на Vrefl?

Когда нагрузка мала, энергия выброса тоже мала, и если диод закрывается очень медленно, демпфирующий кондер начинает через него перезаряжаться уже током намагничивания, т.е. фактически этот кондер оказывается включенным между стоком силового транзистора и плюсом питания. Поскольку энергия из индуктивности намагничивания отсасывается, ОС пытается вытянуть мощность увеличивая DC, что приводит к еще большему току через демпфирующую емкость.
Такая бяка наблюдалась когда от усердия был припаян диод типа 4007, и данному эффекту было придумано вышеприведенное объяснение

[Andr2I]

2Alexey Bishletov

Вся энергия уходит в нагрев TVS. Доля энергии, излучаемая в эфир, очень мала.

Тогда от выбора TVS зависит очень мало - лишь бы он открылся. И греться он вседа будет одинаково (что вряд ли).

2alex840

Если у Вас напряжение выброса меньше напряжения пробоя TVS, то ток в индуктивности рассеяния спадает медленнее, в общем случае большая часть уходит в нагрев трансформатора.

По-моему совсем наоборот - когда нет пробоя, то иголка напряжения на паразитной емкости очень большая, но узкая - следовательно и заряд происходит большим током, но очень быстро - t=L/R.

2Bludger

Видите ли, здесь процессы далеко не очевидны.. В формировании выброса участвует не только индуктивность рассеяния, но и индуктивность намагничивания.

Т.е. при выбросе происходит перекачка энергии во вторичку? На счет анализа, спасибо - посмотрю (сходу пока не понял).

[Stanislav]

...Такая бяка наблюдалась когда от усердия был припаян диод типа 4007, и данному эффекту было придумано вышеприведенное объяснение

А, тогда ясно. Действительно, перебор.
Вообще-то смысл "отсоса" заряда как раз и заключается, выражаясь Вашими словами, в "закорачивании кондёра с Vrefl". Разряд диффузионной ёмкости только должен завершиться к концу обратного хода.
Я подбирал диод для нагрузок, близких к максимальной (2/3 от макс). Ток через мелкий демпферный варистор получился так мал, что к нему спокойно можно было прикасаться пальцами при 70 Вт, 3,5В выходе, тогда как с "быстрым" диодом на двухваттном резисторе демпфера кипела вода.
ЗЫ. Кстати, для супрессора это также абсолютно верно, т.к он обладает изрядной ёмкостью, и слишком шустрые диоды там ни к чему.

Сообщение отредактировал Stanislav - Jan 24 2007, 20:19

[dinam]

Ток через мелкий демпферный варистор получился так мал, что к нему спокойно можно было прикасаться пальцами при 70 Вт, 3,5В выходе, тогда как с "быстрым" диодом на двухваттном резисторе демпфера кипела вода.

Я в своё время тоже прорабатывал вопрос замены TVS на варистор и пришел к выводу что такая замена экономически не выгодна. Так как постоянная рассеиваемая мощность у варистора очень мала. Это кстати уже обсуждалось ранее.

[Stanislav]

Я в своё время тоже прорабатывал вопрос замены TVS на варистор и пришел к выводу что такая замена экономически не выгодна. Так как постоянная рассеиваемая мощность у варистора очень мала. Это кстати уже обсуждалось ранее.

Простите, но что значит "постоянная рассеиваемая мощность у варистора очень мала"? Может Вы имеете в виду максимально допустимую рассеиваемую мощность?
Далее, почему экономически не выгодна? За варисторы я лет 5 назад платил на митьке что-то около рубля-полутора за штуку.
В случае правильного подбора диодов и обеспечении условий "возврата" энергии снаббера в транс варистор вполне годится. Кстати, если взять достаточно большой, 20мм, то и кондёр не нужен - у такого варистора собственная ёмкость порядка десяти нанофарад, если склероз не изменяет.
Хотя, конечно, если возиться с этим неохота, лучше ставить TVS.

[dinam]

Да, похоже сейчас цены на варисторы сильно упали. Варистор на 1 Вт, например, S20K75 уже стоит в районе $0.4. Хотя габариты у него приличные, это диск диаметром 22.5 мм и толщиной 4.5мм. Так что я извиняюсь

[A-ray]

[quote name='Bludger' date='Jan 24 2007, 16:33' post='201000']
[quote]

Такая бяка наблюдалась когда от усердия был припаян диод типа 4007, и данному эффекту было придумано вышеприведенное объяснение
[/quote]

В appl. notes Power Integrations часто применяют диод 1N4007GP (glass passivated). У него время обратного восстановления = 2 мкс ( интересно, а сколько у обычных 1N4007 ? ). Кто-нибудь использовал этот 1N4007GP -какие впечатления ?

С уважением, A-ray.