| |
 Step-Up из 4 вольт в 12, методика расчета |
|
|
|
|
 Sep 5 2007, 03:58
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 2 002
Регистрация: 17-01-06
Из: Томск, Россия
Пользователь №: 13 271
|
Автор, подскажите, пожалуйста, на основе каких формул Вы рассчитывали дроссель. Приведите, пожалуйста, сюда рассчёт с пояснениями. Может, и удастся найти неточности.
А, собственно, чем Вам не нравится осциллограмма?
--------------------
Зная себе цену, нужно ещё и пользоваться спросом...
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 5 2007, 04:43
|
Местный
Группа: Участник
Сообщений: 227
Регистрация: 1-12-06
Из: Москва, РФ
Пользователь №: 22 989
|
Цитата(ivainc1789 @ Sep 5 2007, 03:49)  Сегодня в 3 ночи я совсем запутался с этой простой схемой. Несколько методик расчета никак не дают хотя бы похожие результаты... Входное напряжение: 2...5 вольт. Номинальное входное 4 вольта. На выходе хотелось бы иметь 12 вольт при токе нагрузки до 300 мА и максимальном КПД. Расчет производился для частоты коммутации 33 кГц. Задача состоит в том, чтобы полностью определить параметры дросселя: не только индуктивность, но и конструкцию. Предполагается намотка на кольце. В результате расчета получилась индуктивность дросселя (минимально допустимая) 929 мкГн для кольца К12*5*5 4000НМ 18 витков. Что-то мне кажется слишком уж большая индуктивность... Пока попробовал намотать на этом кольце 7 витков (150 мкГн) - и вот осциллограмма на стоке (2V/del, 10us/del)...
Добрый день! При использовании кольца из феррита обязательно нужно ввести немагнитный зазор или применить кольцо из материала МП140 или ему аналогичный. А по ночам лучше спать.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 5 2007, 08:11
|
Профессионал
Группа: Свой
Сообщений: 1 175
Регистрация: 5-01-05
Пользователь №: 1 807
|
Цитата(Krys @ Sep 5 2007, 07:58) Автор, подскажите, пожалуйста, на основе каких формул Вы рассчитывали дроссель. Приведите, пожалуйста, сюда рассчёт с пояснениями. Может, и удастся найти неточности.
А, собственно, чем Вам не нравится осциллограмма? Привожу расчет, делал по одной книжке - там только методика без пояснений (извиняюсь за рисунок, но так вроде нагляднее). Осциллограмма мне всем нравится, кроме одного: индуктивность дросселя не является расчетной, попросту "взята с потолка"...  Если нужен зазор, то как вы объясните эту осциллограмму? Ток нагрузки 35 мА. Скорее всего феррит дросселя не входит в насыщение из-за небольшого тока нагрузки? Как видно, большая величина индуктивности обусловлена небольшим заданным МИНИМАЛЬНЫМ током нагрузки (5 мА). Честно сказать, я не совсем понял почему и из каких соображений задавать этот ток при расчете? Ведь в качестве нагрузки - микроконтроллер с периферией - он может все выключить и сам уйти в спчку. Ток нагрузки тогда устремится к нулю! И соотв. по формуле - индуктивность - к бесконечности... Как-то непонятно... Привожу также страницы книги с описанием методики. Возможно, там вы видите опечатки?
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 5 2007, 09:07
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 2 002
Регистрация: 17-01-06
Из: Томск, Россия
Пользователь №: 13 271
|
Нда... плохо, когда формулы даны без объяснений их вывода... Попробуйте ознакомиться вот с этим: http://www.platan.ru/shem/pdf/batt02.pdfи http://www.platan.ru/shem/pdf/trans.pdfТут вроде всё с объяснениями приведено. "Если нужен зазор, то как вы объясните эту осциллограмму? Ток нагрузки 35 мА. Скорее всего феррит дросселя не входит в насыщение из-за небольшого тока нагрузки?" Чтобы узнать, входит в насыщение или нет, желательно ещё и осциллограмму тока наблюдать, а не только напряжения.
--------------------
Зная себе цену, нужно ещё и пользоваться спросом...
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 5 2007, 10:58
|
Профессионал
Группа: Свой
Сообщений: 1 175
Регистрация: 5-01-05
Пользователь №: 1 807
|
Цитата(Krys @ Sep 5 2007, 13:07) Статья Кузнецова общеизвестна, не раз предлагалась к ознакомлению как и аппнота AN920D по MC34063, где также расписана метода расчета. По Кузнецову пробую рассчитать максимальную индукцию в кольце К12*5*5 4000НМ 18витков для протекающего тока 1.88А при макс нагрузке. Какова эффективная магнитная проницаемость кольца для постановки в формулу B = u0*ue*I*N/le ? Если эфф. проницаемость кольца принять 4000, то B=6372 мТл при токе 1.88А. А это недопустимо... А вот другая формула для расчета: B = sqrt(2)*Umax/(2*3.14*Fmin*N*Ae) где Umax- пиковое напряжение на обмотке, дает в нашем случае B = 0.118 мТл. Где ошибаюсь? Цитата(jackBU @ Sep 5 2007, 14:25) На первый взгляд все правильно в формулах. А расчитываете Вы по ним значение индуктивности для критического режима, поэтому такая большая. Вы поставили меньше, поэтому наблюдаете режим прерывистого тока дросселя (видно из диаграммы). Т.е. методика расчета заключается в определении индуктивности для критического режима (для худшего случая) как опорной точки, относительно которой Вы выбирает уже реальную индуктивность. Насколько я понимаю, наихудший режим это при минимальном входном напряжении и МАКСИМАЛЬНОМ токе нагрузки? Тогда в формуле из учебника должна фигурировать МАКСИМАЛЬНАЯ величина тока нагрузки. Тогда Lкр = 92 мкГн для данных условий задачи. И это более похоже на правду...
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 5 2007, 12:57
|
Тренируюсь
Группа: Участник
Сообщений: 347
Регистрация: 3-02-07
Из: Харьков
Пользователь №: 25 020
|
Цитата(ivainc1789 @ Sep 5 2007, 14:40) Так и я думаю, но надо еще и гарантировать 300 мА в нагрузке при наихудших условиях. Разные методики дают разные значения индуктивности.
А с дросселем надо заморачиваться например из-за того, что он может войти в насыщение при макс нагрузке... С другой стороны, хочется его иметь макс малогабаритным. А это противоречие... Если дроссель мотать не на ферритовом кольце, а, например, на кольце из прессованого железа, или на Ш-образном сердечнике, введя зазор, то для насыщения дросселя будут гораздо худшие условия.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 7 2007, 09:17
|
Частый гость
Группа: Свой
Сообщений: 140
Регистрация: 24-10-05
Пользователь №: 10 028
|
Цитата(ivainc1789 @ Sep 5 2007, 14:58) Насколько я понимаю, наихудший режим это при минимальном входном напряжении и МАКСИМАЛЬНОМ токе нагрузки? Тогда в формуле из учебника должна фигурировать МАКСИМАЛЬНАЯ величина тока нагрузки. Тогда Lкр = 92 мкГн для данных условий задачи. И это более похоже на правду... Наихудший режим (с точки зрения методики расчета) - режим для которого чтобы обеспечить непрерывность тока нужна максимальная индуктивность. Этот режим наблюдается при МИНИМАЛЬНОМ токе нагрузки (или по другому Rн.max=Uвых/Iн.min, как в формуле). Что касается коэффициента заполнения, то худший случай будет при d=1/3, или d=d_min, если у Вас весь диапазон изменения коэффициента заполнения лежит справа от 1/3. И, как уже говорилось, что Вас смущает в прерывистом режиме? Первая формула для Вашего случая правильная, а вторая нет.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 7 2007, 10:57
|
Профессионал
Группа: Свой
Сообщений: 1 897
Регистрация: 21-02-05
Из: Украина
Пользователь №: 2 805
|
Цитата(Lonesome Wolf @ Sep 5 2007, 15:05) А зачем, собственно, Вам заморачиваться вопросом в каком режиме дроссель работает? При малых нагрузках пусть себе в режиме с прерывистым током работает - ему так и лучше будет. При совсем малой нагркзке можно и импульсы пропускать - так многие современные step-up контроллеры работают. Тогда и параметры дросселя можно оптимизировать. Цитата(ivainc1789 @ Sep 5 2007, 15:40) Так и я думаю, но надо еще и гарантировать 300 мА в нагрузке при наихудших условиях. Разные методики дают разные значения индуктивности.
А с дросселем надо заморачиваться например из-за того, что он может войти в насыщение при макс нагрузке... С другой стороны, хочется его иметь макс малогабаритным. А это противоречие... Так где Вы увидели противоречие в моих словах!!!! Наоборот. Зачем заморачиваться и обеспечивать режим непрерывного тока при малых нагрузках, когда можно работать исходно с дросселем с малой индуктивностью и, соответственно, большим током насыщения при меньших размерах сердечника?
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 7 2007, 18:49
|
Профессионал
Группа: Свой
Сообщений: 1 175
Регистрация: 5-01-05
Пользователь №: 1 807
|
Цитата(jackBU @ Sep 7 2007, 13:17) Наихудший режим (с точки зрения методики расчета) - режим для которого чтобы обеспечить непрерывность тока нужна максимальная индуктивность. Этот режим наблюдается при МИНИМАЛЬНОМ токе нагрузки (или по другому Rн.max=Uвых/Iн.min, как в формуле).
И, как уже говорилось, что Вас смущает в прерывистом режиме?
Первая формула для Вашего случая правильная, а вторая нет. Что-то я не догоняю все равно... Еще раз: у мну устройство на ATmega16, в спячке ток потребления - микроамперы. Если подставить в формулу Lкр из учебника к рис. 5.1(б), индуктивность получится неадекватно большая. Как рассчитать индуктивность по методике из данного учебника для схемы рис. 5.1(б)??? И, извините, какая "первая" и "вторая" формулы? Какие формулы вы имеете ввиду? В прерывистом режиме меня ничего не смущает!!! Я не пойму как рассчитать индуктивность дросселя по данной книжке и для моей предельно конкретной задачи!!! Что касается конструкции самой катушки, проблему осознал. В том числе и с зазором теперь вроде понятно. И все же хочу использовать кольца, малогабаритных РАЗЪЕМНЫХ магнитопроводов под рукой нет пока. Есть только кольца из 50ВН и 2000НМ. Про характеристики первого материала что-то вообще мало известно. Можно ли пробовать его использовать для данной задачи? Каковы его характеристики? Если все же попытаться делать зазор на кольце 2000НМ: есть ли какая проверенная технология? Проверил - лобзиком пилится плохо!
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 7 2007, 19:10
|
Местный
Группа: Свой
Сообщений: 271
Регистрация: 1-02-05
Пользователь №: 2 344
|
Цитата(ivainc1789 @ Sep 7 2007, 20:49) Что-то я не догоняю все равно... Попробуйте это Boost Converter. Это для прикидки в расчетах. По поводу кольца .. Можно разломить, одно место разлома не трогать, а другое обработать наждаком или бруском до нужного зазора. Склеить. Причем в зазор для прочности можно также "напихать" или клея, или прокладку из диэлектрика также с клеем.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 8 2007, 16:37
|
Cундук
Группа: Участник
Сообщений: 1 478
Регистрация: 13-11-06
Из: Ростов-на-Дону
Пользователь №: 22 269
|
Цитата(Rst7 @ Sep 8 2007, 10:06) Отлично изготавливается зазор пропиливанием алмазным диском для бормашины (в стоматологии такими пользовались, как сейчас - не знаю, но думаю, можно найти чтото подходящее из их пыточного арсенала  ) и при помощи той же бормашины. На вид диск толщиной где-то 0.3 и диаметром 15-20мм. Но по нынешним временам мне кажется что это пустая трата времени. Проще купить нужный сердечник. Только с материалом М2000НМ существует одна беда - он предназначен для работы в слабых магнитных полях. Иными словами - поток в сердечнике должен быть около нуля. Т. е. для трансформаторов он подходит, а для дросселей - нет. Хотя попробовать стоит. Может чего и выйдет. Однако серийно выпускать сей девайс нельзя.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 9 2007, 00:00
|
Группа: Новичок
Сообщений: 7
Регистрация: 22-08-07
Пользователь №: 29 961
|
Цитата(Прохожий @ Sep 8 2007, 20:37) Только с материалом М2000НМ существует одна беда - он предназначен для работы в слабых магнитных полях. Иными словами - поток в сердечнике должен быть около нуля. Т. е. для трансформаторов он подходит, а для дросселей - нет.
Хотя попробовать стоит. Может чего и выйдет. Однако серийно выпускать сей девайс нельзя. Обычные ферриты типя МххххНМ,НН и проч. здесь совершенно не подходят. У них почти прямоугольная петля гистерезиса. Это значит, что уже после прохождения второго импульса сердечник войдет в насыщение. Т.е. индуктивность дросселя (и способность накапливать и отдавать энергию) будет почти такой же, как без сердечника. Так что без зазора никак нельзя. Или применить кольца из МП140, МП160. Есть готовые отечественные дроссели серии Д13.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 9 2007, 18:43
|
Cундук
Группа: Участник
Сообщений: 1 478
Регистрация: 13-11-06
Из: Ростов-на-Дону
Пользователь №: 22 269
|
Цитата(ivainc1789 @ Sep 9 2007, 22:03) Интересно, в Питере есть проверенные поставщики ферритов, могущие продавать кольца для power appl в розницу, еще лучше - выслать почтой? СЗЛ и БалтЭлектронКомплект работают только по безналу... Дроссель лучше всего изготовить из материала N87 или близкого к нему, выпускаемому китайцами или индийцами в виде сердечников типа Е или ETD или им подобных, состоящих из двух частей. Кольца пилить в этом случае не надо. А с Mu-пермаллоем типа П140, П150, а тем паче с П250 две основных беды: 1. он очень дорогой, 2. работает только на низких частотах 70 кГц Max для П140, для П250 этот показательеще ниже.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 9 2007, 20:37
|
Знающий
Группа: Свой
Сообщений: 529
Регистрация: 20-02-05
Из: Смоленск
Пользователь №: 2 767
|
Цитата Обычные ферриты типя МххххНМ,НН и проч. здесь совершенно не подходят. У них почти прямоугольная петля гистерезиса. Ну, допустим, M2000НМ1 до прямоугольной петли как до Пекина раком У него Br от Bs отличаются в три раза, в то время как у материалов с ППГ они практически равны.
И в плане "прямоугольности" он почти не отличается от НМС. Если интересно, то петли некоторых отечественных материалов выложил здесь - http://microcap-model.narod.ru/Magnetic/parametr.htm (мерил в 1994-95 годах)
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 9 2007, 22:29
|
Cундук
Группа: Участник
Сообщений: 1 478
Регистрация: 13-11-06
Из: Ростов-на-Дону
Пользователь №: 22 269
|
Цитата(AML @ Sep 10 2007, 00:37) Ну, допустим, M2000НМ1 до прямоугольной петли как до Пекина раком У него Br от Bs отличаются в три раза, в то время как у материалов с ППГ они практически равны.
И в плане "прямоугольности" он почти не отличается от НМС. Если интересно, то петли некоторых отечественных материалов выложил здесь - http://microcap-model.narod.ru/Magnetic/parametr.htm (мерил в 1994-95 годах) Видимо имелась в виду не сама прямоугольность петли, а наличие ярко выраженной точки перегиба кривой намагничивания, характерной для ферритов. К стати, у Вас на графике опечатка. По оси Х первое число в положительную сторону от нуля должно быть 50, а нарисовано 30. А сами материалы на сайте достаточно интересны.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 9 2007, 23:19
|
Знающий
Группа: Свой
Сообщений: 529
Регистрация: 20-02-05
Из: Смоленск
Пользователь №: 2 767
|
Цитата Видимо имелась в виду не сама прямоугольность петли, а наличие ярко выраженной точки перегиба кривой намагничивания, характерной для ферритов. Тогда непоследовательной выглядит ваша рекомендация Цитата Дроссель лучше всего изготовить из материала N87 Ведь если мне не извеняет память, у N87 тоже ярко выраженная точка перегиба (петли весьма похожи на наш НМС2). Другое дело, что у него потери в сильных полях существенно меньше, чем у НМ. А линеаризация петли - это как раз и достигается зазором (совместно с увеличением рабочих значений H) Цитата Кстати, у Вас на графике опечатка. И правда. Только "30" - правильно, а вот "-50" - ошибка (надо -30). Завтра поправлю.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 10 2007, 17:49
|
Cундук
Группа: Участник
Сообщений: 1 478
Регистрация: 13-11-06
Из: Ростов-на-Дону
Пользователь №: 22 269
|
Цитата(AML @ Sep 10 2007, 03:19) Тогда непоследовательной выглядит ваша рекомендация Рекомендация, полученная чисто из опыта, не более того. Тем более, что речь в посте о прямоугольной петле шла о насыщении сердечника. Цитата(AML @ Sep 10 2007, 03:19) Ведь если мне не извеняет память, у N87 тоже ярко выраженная точка перегиба (петли весьма похожи на наш НМС2). Другое дело, что у него потери в сильных полях существенно меньше, чем у НМ. А линеаризация петли - это как раз и достигается зазором (совместно с увеличением рабочих значений H) Более того она расположена несколько ниже, чем у М2000НМ, т. е. реальная индукция насыщения у N87 несколько ниже. Цитата(AML @ Sep 10 2007, 03:19) И правда. Только "30" - правильно, а вот "-50" - ошибка (надо -30). Завтра поправлю. Вы правы. Цитата(ivainc1789 @ Sep 10 2007, 13:12) Дело в том, что прибор может быть батарейным/носимым. Места как всегда не хватает. Этот step-up будет включаться приодически. И соответственно, самая большая деталь в нем - дроссель. Поэтому все эти E, ETD..... которых действительно можно в той же Микронике прикупить не подходят по габаритам. Нужно сэкономить в площади на плате за счет "крутизны" материала. Хотелось бы найти розничного продавца Kool Mu колец, но не могу никак... Выкладываю известный обзор сердечников т СЗЛ. Никто не покупал у них в розницу? Или есть потайные возможности?  Я покупал Мо-пермаллоевые кольца в Альянсе. По-моему К10-5-4.5 по 19 руб. Совет от KiV тоже хорош. Одно но, желаемый номинал можно приобрести исключительно от 50 штук.
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 10 2007, 19:00
|
Профессионал
Группа: Свой
Сообщений: 1 175
Регистрация: 5-01-05
Пользователь №: 1 807
|
Цитата(KiV @ Sep 10 2007, 16:35) А почему не использовать готовые дроссели от Sumida (CDR, CDRH...), Bourns (SDR, SRR ...), Coiltronics? Габариты будут 10x10 мм максимум. Или аналоги от друзей китайцев? Плюс какой-нибудь LM2731 от National Instruments в корпусе SOT-23-5? Добавитиь диод Шоттки, пару планарных резисторов/конденсаторов 0805 и получить источник с хорошими параметрами и с минимальной занимаемой площадью? Все это так, только в корневом посте я описал часть задачи. На самом деле, в реальном устройстве вопросами подготовки питания и заряда аккумуляторов по совместительству занимается ATtiny461. Оказалось дешевле и проще поставить несколько доп элементов, чем городить огород из микросхем. Но как видим, все оказалось не так-то просто. Сознаюсь, исключительную роль зазора я раньше недооценивал...
|
|
|
|
|
|
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|
