Прямоход + резонансное перемагничивание? Опции

[vlvl@ukr.net]

Пытаюсь сделать прямоходовой (однотактный) преобразователь с размагничиванием за счет резонанса, параллельно ключу включаю емкость. Величину емкости выбирал исходя из 1\2 частоты ШИМа. Работаю сейчас только на 50% заполнении ( чтобы не разбираться с коррекцией во время экспериментов). Осциллограмма на стоке ключа - колокольчик.
Смущает то что не могу получить КПД более 75-80%. Входное напряжение 15-40В (ДС). Выходная мощность 2...15Вт. При таких же условиях ( те же выходные диоды, имс....мощности) флай выдает мах 83%.
Что я делаю не так, почему такой маленький КПД?

[Herz]

А на чём собран преобразователь? Как контролируется ZVS?

[vlvl@ukr.net]

А на чём собран преобразователь? Как контролируется ZVS?

Собран на LM5020. ZVS - не контролирую, единственное что, так это осциллографом смотрю напряжение на стоке.
Желтый - напряжение на затворе, голубой - на стоке, розовый - ток через ключ.
Рис.1 (слева) - Uout=6,87V___Rloud=5,1 Ohm___Uin=31,25V___Iin=0,391A__КПД=0,76.
Рис.2-(справа) - Uout=8,2V___Rloud=30 Ohm___Uin=31,38V___Iin=0,136A___КПД=0,53.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Microwatt]

Резонансная емкость великовата. Иногда она вовсе не требуется, хватает выходной емкости ключа и паразитных емкостей монтажа.
Показательна картинка тока. Кто-то явно ограничивает линейный рост тока в дросселе.
Где-то либо провод высокоомный (слишком тонкий). Либо ключ плохо открыт, либо входной локальный фильтр отсутствует. Есть собственная паразитная емкость трансформатора (внавал беспорядочно намотано?), датчик тока много отбирает...
просмотрите эти моменты.

[vlvl@ukr.net]

датчик тока - ничего не отбирает, трансформатор PA1005.100NL
входной фильтр - керамика 4,7мкФ х 9шт.
силовой транс - намотан практически в навал на EFD25. . Частота преобразования 370 кГц, обмотки выполнена литцендратом 40 х 0,1мм; w1=6 витков, 44мкГн, - w2=3 витка, 11,4 мкГн. Переделаю аккуратно под EFD20, чуть позже отпишусь.

[vanya.8484]

Смущает то что не могу получить КПД более75-80%.

Пмсм, прежде чем макетик лепить, может быть имеет смысл в симуляторе вашу схемульку "допросить"?
Примерно так:


Сообщение отредактировал vanya.8484 - Jun 25 2011, 07:33

[vlvl@ukr.net]

Пмсм, прежде чем макетик лепить, может быть имеет смысл в симуляторе вашу схемульку "допросить"?
Примерно так:

1) Переделал транс по рекомендации Микровата, в итоге при выходе 2Вт - КПД-0,76, при выходе 9Вт - КПД - 0,83.
2) 2а ключа меня не устраивает, толку от моделирования в подобных ситуациях никакого?

[vanya.8484]

2а ключа меня не устраивает

Я ведь не навязываю вам готового решения, а лишь даю информацию к размышлению.
Переделка транса, пмсм, не есть результат, коль скоро вы завели разговор про резонансное размагничивание сердечника.
А симуль как раз и показывает, как меняется индукция и насколько эффективно размагничивание. Особенно, ежели есть цель расширить нижний диапазон питания не за счёт коэф. трансформации, а за счёт увеличения макс. допустимого Кзап.

Сообщение отредактировал vanya.8484 - Jun 25 2011, 08:50

[vlvl@ukr.net]

А симуль как раз и показывает, как меняется индукция и насколько эффективно размагничивание. Особенно, ежели есть цель расширить нижний диапазон питания не за счёт коэф. трансформации, а за счёт увеличения макс. допустимого Кзап.

ОК, наверно я неправ.

[Plain]

Датчик тока явно включён не в исток, а в первичку, т.к. в нормальном ПХПН ток через ключ на обратном ходу отсутствует. Далее, если бы преобразователь был собран правильно, то датчик в первичке показывал бы на прямом ходу большую амплитуду (ток нагрузки + ток намагничивания), а на обратном маленькую (только ток намагничивания).

Так что, по сигналам выходит, что на вторичке отсутствует второй диод выпрямителя. Соответственно, первый диод всё время открыт, и дроссель на обратном ходу замыкается через него, вторичку, первичку и всё прочее на ней, что ему подвернётся на этой дороге.

И не понятен вообще смысл всего этого предприятия. Если нужен КПД, в первую очередь ставят синхронные выпрямители.

Сообщение отредактировал Plain - Jun 25 2011, 11:44

[vlvl@ukr.net]

И не понятен вообще смысл всего этого предприятия. Если нужен КПД, в первую очередь ставят синхронные выпрямители.

Смысл прост, один первичный ключ, одна обмотка по первичке, можно сказать что снижение уровня помех. Если КПД без синхронников выше 80, то с синхронниками и подавно лучше.

Датчик тока явно включён не в исток, а в первичку, т.к.

Какая разница, кроме увеличения индуктивности рассеяния в Вашем случае.

[Microwatt]

Для Ваших выходных напряжений и токов можно ждать 0.85-0.87 при диодном выпрямителе на Шоттки. КПД измеряется на максимальной нагрузке, при малой он, естественно, падает.
Несколько широковат входной диапазон. Прямоходы не вытягивают такой широкий как у флая. Связываться со слоп-компенсацией при заполнении более 0.47 очень нежелательно.
Возможно, рассмотрение схемы бы что-то дало. Еще раз проанализируйте всю прервичную цепь. Осциллограмма тока показывает, что форма определяется не индуктивностью, а в значительной степени каким-то активным сопротивлением. Там и потери.
Возможно, они и не в трансформаторной части, а в дросселе, но изогнутая вершина трапеции на форме тока об этом говорит.
Еще бы посмотреть ТТ датчика. Может, он плохо согласован и искажает картинку? Посмотрите форму тока на активном сопротивлении. Если нет миллиомов, то удается иногда увидеть просто на длине медной дорожки.

И с чего Вас на 200-300 кгц потянуло? EFD20 мощность 15 ватт вытянет и на 70кГц, наверное. Без литцендрата. С ростом частоты увеличиваются потери в динамике, частота всегда связана с потерей КПД при незначительном уменьшении размеров.

[vanya.8484]

Какая разница, кроме увеличения индуктивности рассеяния в Вашем случае.

Осциллки без схемульки-это все равно, что брачная ночь без невесты. Может быть имеет смысл начертать таки схемулю ваших резонансноперемагнитных изысканий?
З.Ы. Предполагаю, что у потерпевшего примерно такая фантазия:


Сообщение отредактировал vanya.8484 - Jun 25 2011, 15:15

[Plain]

vlvl@ukr.net, как бы Вам ни хотелось, здесь не будет никакого ZVS, и этот класс схем называется совсем по-другому. Почитайте литературу по теме, например эту.

Там отчётливо видно, что "ноль" колокола всегда равен входному напряжению — когда ключ выключается, "обратный" ток выходного дросселя, через всё ещё открытый основной диод выпрямителя, вторичку и первичку, практически мгновенно (потому что это пик тока нагрузки, во многие разы превосходящий пик тока намагничивания) поднимает напряжение на стоке от нуля до уровня входного напряжения.

Далее, в правильном прямоходе, открывается диод подхвата, закрывая основной диод выпрямителя и замыкая цепь дросселя на землю вторички. Вот только с этого момента вторичка отключается от нагрузки, и в трансформаторе остаётся только ток намагничивания, который в идеале нужно вернуть обратно во вход — обычно это делают парной обмоткой и диодом, а в данном случае, при помощи резонансной цепи.

Про второй диод Вы так ничего и не сказали, но сейчас Вы, однозначно, просто гоняете энергию туда-сюда между первичкой и вторичкой, рассеивая её под дороге на всех деталях этой цепи.

Сообщение отредактировал Plain - Jun 25 2011, 15:33

[Microwatt]

да. начинаю подозревать, что сама схема не совсем в порядке.
Схема нужна для дальнейшего анализа.

[vlvl@ukr.net]

Вроде со схемой все в порядке. Сегодня заменил ключ IRFB17N20 на IRF6662, правда в этом случае С2 отсутствует и получил КПД 80...86% (2...10 Вт). За счет замены транзистора выигрыш около 4-5%.

И с чего Вас на 200-300 кгц потянуло? EFD20 мощность 15 ватт вытянет и на 70кГц, наверное. Без литцендрата. С ростом частоты увеличиваются потери в динамике, частота всегда связана с потерей КПД при незначительном уменьшении размеров.

У меня сейчас прототип - флай на ELP22 рабочая 410 кГц, +/- 7В, 20Вт. Хочу заменить его форвардом, обязательное условие - сохранение сердечника ELP22, или меньшее, а EFD20 взял исключительно для макета.

1) Переделал транс по рекомендации Микровата, в итоге при выходе 2Вт - КПД-0,76, при выходе 9Вт - КПД - 0,83.

на старом трансе индуктивност 44мкгн, на новом получилась 270 мкГн. Разница по КПД на 2Вт нагрузки около 20% получилась, на 10Вт, около 10%.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Herz]

на старом трансе индуктивност 44мкгн, на новом получилась 270 мкГн. Разница по КПД на 2Вт нагрузки около 20% получилась, на 10Вт, около 10%.

Так в чём же рекомендации, если не тайна?

[vlvl@ukr.net]

Так в чём же рекомендации, если не тайна?

нет, не тайна. На старом трансе было намотано 6 и 3 витка в навал, беспорядочно, на новом 15 и 16 витков каждая обмотка в один слой.

[Microwatt]

Вроде со схемой все в порядке. Сегодня заменил ключ IRFB17N20 на IRF6662, правда в этом случае С2 отсутствует и получил КПД 80...86% (2...10 Вт). За счет замены транзистора выигрыш около 4-5%.

У меня сейчас прототип - флай на ELP22 рабочая 410 кГц, .... обязательное условие - сохранение сердечника ELP22, или меньшее, а EFD20 взял исключительно для макета.

на старом трансе индуктивност 44мкгн, на новом получилась 270 мкГн. Разница по КПД на 2Вт нагрузки около 20% получилась, на 10Вт, около 10%.

Не, ну так же не делают источники.
Вы взяли под 3 ампера и 30 вольт 200-вольтовый ключ с большим сопротивлением. IRFB17N20 как корабельная пушка для стрельбы по дроздам. Тут Dpak или SOIC8 справиться должны.
ELP22 и EFD20 похожи по названию, но совершенно не по параметрам.
Разница меж 44 и 270 мкГн подсказывает, что Вы индуктивность и витки просто не считали. С дросселем бы тоже понять, на схеме параметров нет.
Со схемой, говорите, порядок? Я что-то не совсем пойму как там должны работать синхронные выпрямители? С затворами замкнутыми на исток. Как обычные плохие диоды?
Боюсь, наугад сделанное, не заработает никогда.
Рискну приложить фото резонансного однотактника приблизительно Вашего калибра.
В разных конфигурациях на 3...15 вольт выходного и 10-14 ватт выходной мощности это работает достаточно хорошо. Ключ в DIP4, трансформатор на колечке 12мм, было и на 10мм. частота 125....150кГц. входное 36-56В
С некоторыми конструктивными изменениями и ТТ на 6мм колечке это же работает при входном 9-14вольт, но в составе большой платы, фото отдельной компоновки нет.

Прикрепленные изображения

 

[vlvl@ukr.net]

Я что-то не совсем пойму как там должны работать синхронные выпрямители? С затворами замкнутыми на исток. Как обычные плохие диоды?

Их там и нету - это просто диоды, после макетирования запущу синхронники. Диоды в таком исполнении оказались выгоднее чем 30BQ100.

Разница меж 44 и 270 мкГн подсказывает, что Вы индуктивность и витки просто не считали. С дросселем бы тоже понять, на схеме параметров нет.

Только индукцию от частоты, приблизительно на 30...40 мТл. Дроссель считал, нужен 40мкГн, был подходящий по току SRR1208 на 30 мкГн.

ELP22 и EFD20 похожи по названию, но совершенно не по параметрам.

да согласен, поєтому изначально и взял EFD25, чтобы хоть как то по площади приблизится.

[vanya.8484]

Вроде со схемой все в порядке.

В таком случае можно проверить, как работает ваша фантазия и резонансный однотакт на предмет ЗыВыСы.

З.Ы. Забыл про демпфер-рекуператор


Сообщение отредактировал vanya.8484 - Jun 26 2011, 09:00

[vlvl@ukr.net]

vanya.8484, в каком симуляторе вы моделировали? У меня МС9 умирает на расчетах именно на этой схеме.

[vanya.8484]

в каком симуляторе вы моделировали?

MC-8. В MC-9 тоже моделируется без проблем.

Сообщение отредактировал vanya.8484 - Jun 29 2011, 15:36