Прошу помощи с SEPIC на LM3478, Получился кипятильник Опции

[Xuch]

Коллеги, ну не моя это специализация - источники питания, но начальство требует ИП... Помогите пожалуйста разобраться в чем может быть проблема очень сильно греется полевой транзистор, даже при половинной нагрузке.

Итак,

Vin_min=9V
Vin_max=30V
Vout=12V
Iout=3.5A
Частота: 270кГц (частотозадающий резистор Rfa=62k)
Схема типовая SEPIC из AppNote 1484 "LM3478, LM3488 Designing a SEPIC Converter", fig.5

Расчетами получаем (полный текст расчетов см. во вложенном файле):

Dmax=0.59
IL1_peak=6.04A
IL2_peak=4.2A

L1=L2=12uH

Диод: 12CWQ10FN (включаю параллельно 2 диода); падение на нем 0,95В при токе 10А

Пиковый ток через транзистор:

IQ1_peak=19.243A

Vds_min=42V

Выбрал сначала транзистор IRFR3806, но грелся сильно и я поставил с меньшим Rds_on IRLR3114, но субъективно печка не стала меньше...

Конденсатор SEPIC:
5 параллельно включенных конденсатора 1812 емкостью 2,2мк Х 100В (что было под рукой)

Выходной конденсатор:
5 параллельно соединенных low-esr электролита epcos 33мкХ25В плюс в параллель две керамики 1812 2,2мк Х 100В
Опять же - взял что было под рукой с учетом обеспечения соответствующего ESR
ESR блока выходных конденсаторов получается где-то 24мОм при максимально допустимы расчетных 29мОм

Резистор - датчик тока через транзистор Rsn=0.01Ом (расчетное 0.0127Ом)

Так вот, расчетная рассеиваемая на транзисторе мощность 3,2Вт, но по ощущениям там все 20 рассеиваются...

Привожу осциллограммы. Здесь ch#1 это на затворе транзистора, ch#2 - напряжение на резисторе-датчике тока



Тут ch#1 напряжение на индуктивности Lin, ch#2 - напряжение на индуктивности Lout



А это выходное напряжение 12В:




Помогите пожалуйста кто чем может...

P.S. С индуктивностями отдельная проблема - найти в наличии на складах готовые индуктивности на высокие токи (например, XAL1010-153 и PM2110-470K) я вообще не смог... максимум это 1-2А насыщение, на 6 ничего не удалось найти, кстати если кто знает где можно купить может подскажет?
Пробовал мотать на ферритовом кольце R29.5 Epcos T37, но получается фигня.. я так понимаю, что получается небольшой ток насыщения и нужно кольцо с зазором... Причем по идее если мотать на общем магнитопроводе, то можно уменьшить индуктивность в 2 раза, но видимо все равно в насыщение вываливалась катушка, т.к. на выходе было 7-8 вольт...

Сейчас для экспериментов поставил в качестве Lin катушку коилкрафт снятую с другого ИП, ток насыщения 7,2А индуктивность 6,8мкГн, а в качестве Lout - две последовательно соединенных таких индуктивности. В итоге на выходе 12В, но печка даже при половине нагрузки (автомобильная лампочка OSRAM 12В-21Вт), но при двух лампочках (3,5А нагрузка) получается ну очень хорошая печка.

В общем такие вот проблемы - так и не решена проблема с отсутствием индуктивностей, получается на ETD что ли мотать придется, раз готовые не купить... и плюс вторая проблема сильный нагрев транзистора..

Всем большое спасибо за внимание!!

P.P.S. все измерения при 12В на входе источника питания.

Сообщение отредактировал Xuch - Feb 7 2012, 12:02

Прикрепленные файлы

 _____________________12__SEPIC.rtf ( 219.51 килобайт ) Кол-во скачиваний: 115

 

[stells]

по-моему с индуктивностями Вы ошиблись где-то на порядок

[Xuch]

В расчетах вы имеете в виду?

[andron86]

В расчетах вы имеете в виду?

индуктивности на одном сердечнике?

[Microwatt]

Похоже, затвор ключа не раскачивается. Медленно ключ переключается и на фронтах греется.
А дроссель... такой придется самому мотать, "адназначна"!
Не так уж и сложно, попробуйте сердечники ELP.

[andron86]

Похоже, затвор ключа не раскачивается. Медленно ключ переключается и на фронтах греется.
А дроссель... такой придется самому мотать, "адназначна"!
Не так уж и сложно, попробуйте сердечники ELP.

а DRQ125/127, только у автора индуктивность что-то маловата

[Plain]

С индуктивностями отдельная проблема - найти в наличии на складах готовые индуктивности на высокие токи (например, XAL1010-153 и PM2110-470K) я вообще не смог

Вот неплохой склад.

Нужные номиналы можно набрать — например, по паре DR127 6,8 мкГн последовательно.

На затвор нужен соответствующей амперности буфер на комплементарных биполярниках — например такой.

[Xuch]

Сейчас стоят отдельные индуктивности, а если на одном сердечнике, то я так понимаю делим требуемую индуктивность на два...
По поводу дижикея - спасибо конечно, но это зарубежный склад, т.е. мне даже просто проверить надо ждать месяц пока что-то придет...

Основная идея я так понимаю - необходимо ставить драйвер затвора? Поставлю завтра попробую, не проблема.. вот только я не понимаю зачем тогда Webench выдает схему с транзистором без драйвера, транзистор инфинеон, емкость затвора там почти в 2 раза больше, чем у моего транзистора. Или схема Webench'a это просто наметка и неработоспособна изначально?


Насчет ELP спасибо, гляну. Вопрос только - если мотать самому, то ясно дело надо мотать на одном сердечнике 2 катушки сразу и тут начинаются непонятки с индуктивностью - все-таки ее больше надо делать или меньше; у меня на одном сердечнике что-то вообще ничего не пошло.. И еще Webench почему-то выдает катушки разной индуктивности - входная на 15мкГн, а выходная на 47мкГн, хотя в расчетных соотношениях указан расчет для случая одинаковых индуктивностей. Короче ничего не понятно тут - одни вопросы. Если кто-то прояснит буду безмерно благодарен!

P.S. То что творится со всплесками на резисторе-датчике тока - это нормальная ситуация или у меня что-то опять не так?

[Plain]

но это зарубежный склад, т.е. мне даже просто проверить надо ждать месяц пока что-то придет...

Мысль, чтобы набрать нужное из подножного корма, выше уже озвучена — в чём до сих пор проблема? Например, поставить параллельно 4 таких на позицию.

мотать на одном сердечнике 2 катушки сразу и тут начинаются непонятки с индуктивностью - все-таки ее больше надо делать или меньше;

Сдвоенный нужен в 2 раза меньше, т.е. 6 мкГн и средний ток 9 А.

[Microwatt]

Сейчас стоят отдельные индуктивности, а если на одном сердечнике, то я так понимаю делим требуемую индуктивность на два...

Насчет ELP спасибо, гляну. Вопрос только - если мотать самому, то ясно дело надо мотать на одном сердечнике 2 катушки сразу и тут начинаются непонятки с индуктивностью - все-таки ее больше надо делать или меньше;
P.S. То что творится со всплесками на резисторе-датчике тока - это нормальная ситуация или у меня что-то опять не так?

Достаточно технологично мотать на ELP в два провода, две обмотки сразу. Напряжение у Вас небольшое, межобмоточная изоляция не нужна.
Да, если на одном магнитопроводе, то индуктивности достаточно половинные. Но осциллограммы токов с интегральной индуктивностью и раздельными заметно отличаются (в самих индуктивностях).

Вообще-то, осциллограмма тока мне не понравилась. Я списал это пока просто на методику измерения, неудачно точки подключения, щуп осциллографа звенит может быть. Как правило, SEPIC - очень спокойная топология. Минимум всяких иголок и выбросов, все почти как в теоретической картинке
Если этот дребезг тока реально существует, то где-то есть мощные паразитные резонансные контура. Скорее всего, уберется оптимальной разводкой или более аккуратной намоткой дросселей. Может, диод не успевает закрываться на такой частоте.
Это тот этап, когда начинаются танцы с бубном. Режутся дорожки или дублируются толстым проводом и тыкается снаббер ом20-50 и 1000пФ везде. Как только увидим качественное изменение картинки - вот тут и копаться дальше нужно. Определять конкретные меры борьбы уже с расчетами или хоть как-то более осознанно, найдена причина.

Посмотрите еще внимательно: все ли в порядке с компенсацией наклона (слоп-компенсация)? Часто источник греется из-за хаотичных переключений при заполнении более 0.5.

[stells]

а статья DSIoffe читалась?:
 SEPIC.doc ( 264 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1296

[andron86]

Основная идея я так понимаю - необходимо ставить драйвер затвора? Поставлю завтра попробую, не проблема.. вот только я не понимаю зачем тогда Webench выдает схему с транзистором без драйвера, транзистор инфинеон, емкость затвора там почти в 2 раза больше, чем у моего транзистора. Или схема Webench'a это просто наметка и неработоспособна изначально?

Да не нужен там драйвер

[IGK]

С дросселем на 270 КГц ошиблись. У меня такой работает от 2 LiPo, выдает 14В, ток чуть поменее. Степ-ап, правда. И частота повыше. Ничего не греется... Собственно, два таких - один 8.4->14В, второй 8.4->50В. Оба тёплые, но не горячие... Дроссели Эпкос. Раньше там стоял сепик и два выпрямителя, 14В и 28В. Тоже всё работало...

[DSIoffe]

Вот я посмотрел на напряжение на входной катушке. Получается, что на стоке открытого транзистора примерно 2В? Жёлтенький график? Вот она и печка, при таких-то токах... Такое впечатление, что транзистор не до конца открывается, и переключается недостаточно быстро. Может, что-то с выходом контроллера? Или с контактом в цепи затвора? Для проверки можно воткнуть какой попало драйвер. Впрочем, я работал только с совсем маленькими источниками, могу и ошибаться.

[Microwatt]

Вот я посмотрел на напряжение на входной катушке. Получается, что на стоке открытого транзистора примерно 2В?

Да, хорошее наблюдение.

[DSIoffe]

Или совсем неудачная, в насыщении, катушка? Она-то греется? Есть возможность поэкспериментировать с двумя катушками на отдельных сердечниках?

[vao]

У вас ОДНОЗНАЧНО динамические потери в транзисторе большие. Это-же видно из осциллограммы. Ищите транзистор не с низким сопротивлением в открытом состоянии, а с низким зарядом затвора(емкостью). А так же посмотрите на затворную цепь, вы может там резистор на 100 Ом воткнули ? Вообще IRовские транзисторы не очень по динамике. посмотрите у Vishay или TI.

[W^W]

Вообще IRовские транзисторы не очень по динамике. посмотрите у Vishay или TI.

Прям таки. У ИР есть любые. Vishay - это нечто другое от ИРа?

[Xuch]

Коллеги, всем большое спасибо за такое активное участие! К сожалению сегодня не мог этим заниматься, сейчас все изучу что вы написали

[SmartRed]

...
Но для маломощных схем существует более простое решение — применение преобразователя с топологией SEPIC (single-ended primary inductance converter, преобразователь с несимметрично нагруженной первичной индуктивностью).
...

Давно хотел спросить: про "несимметрично нагруженную первичную индуктивность" ваш креатифф ?

[DSIoffe]

Давно хотел спросить: про "несимметрично нагруженную первичную индуктивность" ваш креатифф ?

Нет, списал где-то. Знаете лучше?

[Plain]

списал где-то. Знаете лучше?

По смыслу аббревиатуры получается "ПИОПН" — полуизолированный обратноходовый преобразователь напряжения, т.к. они просто говорят, что "есть один общий провод", однако в оригинале ни обратноходовость, ни принцип связанности первички и вторички никак не отражён, разве что, с большим натягом, косвенно (в виде "inductance"). Фактически, слово "SEPIC" является синонимом частного случая "non-dissipative non-isolated flyback".

Если уж нужно по-русски, правильнее было бы назвать эту топологию "СОПН" (связанный обратноходовый преобразователь напряжения), т.е. что первичка и вторичка связаны балансной ёмкостью, а общий провод вытекает из этого факта сам собой.

Соответственно, Zeta по-русски будет "СППН" (связанный прямоходовый преобразователь напряжения), а Cuk — "СПИПН" (связанный прямоходовый инвертирующий преобразователь напряжения).

[Алфизик]

Многое зависит еще и от разводки платы. Если затворы далеко от контроллера, то ни один драйвер не поможет.
Было бы неплохо глянуть на разводку

Сообщение отредактировал Алфизик - Feb 9 2012, 11:30

[Xuch]

Или совсем неудачная, в насыщении, катушка? Она-то греется? Есть возможность поэкспериментировать с двумя катушками на отдельных сердечниках?

Я же написал, что сейчас как раз с отдельными катушками экспериментирую. Катушки совсем не греются... На затворе действительно получается по сути половину импульса он не полностью открыт наверное отсюда и нагрев..

Многое зависит еще и от разводки платы. Если затворы далеко от контроллера, то ни один драйвер не поможет.
Было бы неплохо глянуть на разводку

От контроллера до затвора где-то 3-5мм, разводку постараюсь сегодня попозже кинуть.

Сообщение отредактировал Xuch - Feb 10 2012, 14:03

[DSIoffe]

Там (на затворе) вольт 10 надо бы для спокойствия душевного.

[Xuch]

Хотел драйвер поставить поковырялся а в закромах есть только MCP1401 и MCP1416, а там максимальное напряжение на входе 18В.. а у меня по заданию до 30В вход. Вот думаю мож туда ключик на IRLML2803/6302 впендюрить (они просто есть в избытке в закромах)

Сейчас просто под рукой компьютера нет, пишу с телефона

У вас ОДНОЗНАЧНО динамические потери в транзисторе большие. Это-же видно из осциллограммы. Ищите транзистор не с низким сопротивлением в открытом состоянии, а с низким зарядом затвора(емкостью). А так же посмотрите на затворную цепь, вы может там резистор на 100 Ом воткнули ? Вообще IRовские транзисторы не очень по динамике. посмотрите у Vishay или TI.

Ну мой транзистор имеет сопротивление в открытом состоянии 5мОм, куда уж меньше-то? Он тогда как космическая станция будет стоить... Емкость тоже у него почти в 2 раза меньше, чем одноклассников, рекомендуемых якобы для этой схемы и этих мощностей... А насчет IR - вообще всегда считал что они лидеры в этой области, у них основная специализация всегда была HiRel-элементы, неужто Vishay их обогнал в ширпотреб-транзисторах? Надо глянуть...

[Plain]

Хотел драйвер поставить

Вообще-то, речь шла не о драйвере, а всего лишь о буфере — это такая пара NPN и PNP, у которой, как тоже сказано выше, в наличии соответствующая амперность, т.е. чтобы при 5 амперах Uнас у них было меньше 1 В, ну и вольтаж NPN должен быть соответствующий, больше 40 В.

[Xuch]

Вообще-то, речь шла не о драйвере, а всего лишь о буфере — это такая пара NPN и PNP, у которой, как тоже сказано выше, в наличии соответствующая амперность, т.е. чтобы при 5 амперах Uнас у них было меньше 1 В, ну и вольтаж NPN должен быть соответствующий, больше 40 В.

Честно говоря всегда считал, что "буфер" с описанными свойствами и называется по сути драйвером...

[W^W]

А насчет IR - вообще всегда считал что они лидеры в этой области, у них основная специализация всегда была HiRel-элементы, неужто Vishay их обогнал в ширпотреб-транзисторах? Надо глянуть...

Все правильно считаете! vao ляпнул неподумавши, он не в курсе.
IR просто продал Vishay часть бизнеса (технологии) на некоторый тип полупроводников.

Сообщение отредактировал W^W - Feb 11 2012, 08:55

[Xuch]

Итак, поставил драйвер, на затворе все стало хорошо, но печка не уменьшилась. Греется как и раньше..
Напрягает опять же то, что творится на резисторе-датчике тока..

Вот осциллограмма напряжения на затворе с драйвером:



Коллеги, есть какие-нибудь мысли?
Судя по всему затвор транзистора с природой этого нагрева никак на связан...

[Herz]

Так вот, расчетная рассеиваемая на транзисторе мощность 3,2Вт, но по ощущениям там все 20 рассеиваются...

Ощущения - вещь незаменимая, но КПД померить не доходили руки? Чтобы как-то в цифры облечь претензии.

Напрягает опять же то, что творится на резисторе-датчике тока..

Мы не видели Вашего монтажа, но есть подозрение, что он неважнецкий. И снимайте сигнал с датчика тока максимально коротким щупом.

[Xuch]

Ну как же не доходили, померял конечно сразу же..

3,37А потребление нагрузки, при этом общее потребление 4,11А, соответственно 740мА падает на SEPIC'е


Во вложении файл со схемой и топологией слоев Top и Bottom. На нижнем слое сплошной Ground Plane, не считая двух дорожек

P.S. На номиналы на схеме не смотрим, читаем первый пост - там расписано что и каких номиналов установлено на данный момент в опытном образце.

Сообщение отредактировал Xuch - Feb 14 2012, 10:06

Прикрепленные файлы

 12V_Stabilizer.PDF ( 167.33 килобайт ) Кол-во скачиваний: 337

 

[Herz]

Если это по 12В входного и выходного, то КПД>80%. Уже не так страшен черт. А разводка - так себе, ИМХО. Мне, например, совсем не нравится, как у Вас расположен выходной конденсатор С7 (особенно относительно L2). Между "земляными" выводами - обширные контура больших токов, охватывающие всю плату. И линия ОС излишне длинная. Вот и "звенит" всё.

[Xuch]

Если это по 12В входного и выходного, то КПД>80%. Уже не так страшен черт. А разводка - так себе, ИМХО. Мне, например, совсем не нравится, как у Вас расположен выходной конденсатор С7 (особенно относительно L2). Между "земляными" выводами - обширные контура больших токов, охватывающие всю плату. И линия ОС излишне длинная. Вот и "звенит" всё.

Не знаю как черт, но транзистор греется самым страшным образом.. Через 10 секунд после старта уже 80 градусов. Получается что работа нормальна и тут просто нужно городить радиатор? Или все-таки продолжать копать причины перегрева?

С7 подвину поближе к L2, не проблема, а вот с ОС что-то ума не приложу как ее сделать кардинально короче...

[Herz]

Не знаю как черт, но транзистор греется самым страшным образом.. Через 10 секунд после старта уже 80 градусов. Получается что работа нормальна и тут просто нужно городить радиатор? Или все-таки продолжать копать причины перегрева?

С7 подвину поближе к L2, не проблема, а вот с ОС что-то ума не приложу как ее сделать кардинально короче...

Нет, побороться ещё стоит. Уверен, что где-то вдвое потери можно снизить. А линию ОС нужно провести так, чтобы ни на одном её участке до самого конденсатора фильтра не было больших токов. То есть, можно оставить её на месте, если конденсатор правильно передвинуть.

[Xuch]

Hertz, спасибо большое! Конденсатор сейчас подвину и попробую что получится..
А бороться с тепловыделением в каком направлении, не подскажете?

[Herz]

Чтобы определить направление, необходимо найти причину. Похоже, она связана с динамическими потерями. Пробовали ли Вы увеличивать индуктивности? Уменьшать частоту?

[Xuch]

Удалось локализовать место нагрева - это оказался выпрямительный диод, а не транзистор...
Там стоит 12CWQ10FN (сдвоенный диод), два диода соединены параллельно..

[prototype]

Согласно аппликейшену на диод обратное напряжение > Uвх + Uвых (то есть >32вольт) и на средний ток равный току нагрузки >3.5А. Я бы на вашем месте попробовал использовать что нибудь типа SB560 - может оказаться, что греться он будет заметно меньше.
Но корень проблем все таки не в диоде - как мне кажется надо все-таки посчитать аккуратней дроссель и развязывающую емкость. Нагрев диода скорее связан с тем, что из-за хреновости расчета реактивностей ваш диод остается открыт часть активной фазы транзистора. ИМХО.

[Xuch]

Спасибо за участие.. но что значит посчитать аккуратней? Формула есть формула, подставил - получил результат..

Сообщение отредактировал Xuch - Mar 12 2012, 03:17

[stells]

Формула есть формула, подставил - получил результат..

да, только почему-то DSIoffe в своей статье ставит дроссели 68мкГн при частоте 750кГц, а Вы 12мкГн при частоте 270кГц, при этом в нагрузку он отдает только 0,2А, а Вы хотите 3,5А

[andron86]

Спасибо за участие.. но что значит посчитать аккуратней? Формула есть формула, подставил - получил результат..

​Считаете 12, а ставите 7.... при пульсациях тока 40%

[Xuch]

Да не 7, уже стоит 3 параллельно по 47мкГн в качестве L1 и одна 47мкГн в качестве L2
Индуктивности на 47мкГн с током насыщения 5,7А

По расчетам - даже не знаю чему больше верить - статье уважаемого Дмитрия Иоффе или Workbench'у и официальной методике расчета в AppNote для LM3478?

Сообщение отредактировал Xuch - Mar 12 2012, 05:44

[Plain]

не знаю чему больше верить

Почему бы не собственным глазам, 3+1 по 47 мкГн — это почти нормально (L2 немного перегрет, паспортная дельта 25°С для 3,4 А среднего, а на нём 3,5 А плюс порядка 0,3 Вт потерь переключения).

Проблем с теплом, насколько теперь видно, не осталось, кроме 3,5 Вт на выпрямителе. Здесь можно поиграться с синхронным, на PMOS.

[Xuch]

Проблема-то есть.. на выпрямителе намного больше 3,5Вт рассеивается..
Кроме того, если убрать драйвер затвора транзистора, то еще ватт 10 на нем начинает рассеиваться. Хотел избавиться от драйвера и удешевить конструкцию - не получилось((

Плюс ко всему меня очень напрягает эпюра напряжения на резисторе-датчике тока - никак не могу улучшить с этим ситуацию и не понимаю откуда такие всплески, конденсатор и диод отодвинул подальше, да собственно над дорожкой с датчика тока и нет ничего особо шумящего - сверху полигон GND, снизу вокруг дорожки - тоже...

[andron86]

Плюс ко всему меня очень напрягает эпюра напряжения на резисторе-датчике тока - никак не могу улучшить с этим ситуацию и не понимаю откуда такие всплески, конденсатор и диод отодвинул подальше, да собственно над дорожкой с датчика тока и нет ничего особо шумящего - сверху полигон GND, снизу вокруг дорожки - тоже...

Конденсатор компенсации наклона, должен быть параллельно к датчику тока подключен, а не через R4...

Сообщение отредактировал andron86 - Mar 12 2012, 07:05

[Plain]

на выпрямителе намного больше 3,5Вт рассеивается

Скорее всего, это просто ощущения, потому что любые 3,5 Вт, отданные плате, в общем случае проблема.

[Xuch]

Я почему-то всегда считал, что 1Вт это примерно 1 градус дополнительного нагрева..
По ощущениям там где-то 85 градусов уже через минуту после включения нагрузки и держится примерно так, за счет того, что на нижней стороне большой полигон "земли" и он служит неплохим радиатором. После отключения нагрузки остывает буквально за 4-5 секунд.

"поиграться с синхронным, на PMOS" - не подскажете где посмотреть на эту тему, и насколько этот вариант более эффективен будет здесь вместо диода Шоттки?

[DSIoffe]

Никому нельзя верить (С)
Имхо, лучше смоделировать силовую часть для заданного режима (входное и выходное напряжение, ток, скважность).

[Xuch]

Никому нельзя верить (С)
Имхо, лучше смоделировать силовую часть для заданного режима (входное и выходное напряжение, ток, скважность).

Смоделировать в какой среде?

[DSIoffe]

Да в какой удобнее. Я в Micro-Cap моделировал. Отдельно силовую часть, без контроллера, не заводя обратную связь.

[Plain]

"поиграться с синхронным, на PMOS" - не подскажете где посмотреть на эту тему, и насколько этот вариант более эффективен будет здесь вместо диода Шоттки?

Например, одна из топологий называется «"self-driven" synchronous rectifier» — в данном случае, т.е. поскольку затворы уже сфазированы в нужную сторону, они просто соединяются по переменному току (конденсатором), и у ведомого транзистора к затвору ставится ограничитель уровней (пара диодов — один об исток, другой об TVS), фиксирующий постоянную составляющую на этом конденсаторе приблизительно на уровне Uвых.

Минус данной схемы в том, что она логично работает только на непрерывном токе, т.е. когда нагрузки мало, дроссели выходят на прерывный режим, преобразователь становится обратимым и PMOS начинает гонять немного энергии обратно в источник, КПД немного снижается.

Эффективность синхронных выпрямителей в целом определяется применяемыми ключами. В данном случае нужен PMOS с сопротивлением порядка 40 мОм и меньше, но затворы у таких весьма тяжёлые, т.е. КПД не вырастет так, как хотелось бы.

Вообще, если Вам нужен был КПД и защита от выгораний, то имело смысл рассмотреть другие топологии.

[Xuch]

Да нет, КПД не регламентирован, главное чтобы радиаторы не пришлось городить - вот единственное требование - естественное охлаждение.

Самое интересное, что при половинной нагрузке не греется вообще ничего, или по крайней мере если и греется, то наощупь не определяется.
Кстати при полной нагрузке напряжение падает с 12В до 11,5-11,7В и соответственно нагревается.. может тут где-то проблема зарыта..

[Plain]

при полной нагрузке напряжение падает с 12В до 11,5-11,7В и соответственно нагревается.. может тут где-то проблема зарыта

Может просто входит в ограничение по мощности?

А ещё, что при этом с пульсациями? Конденсатор на выходе у Вас сомнительный, "low-esr электролита epcos 33мкХ25В" — это что такое? EPCOS вообще не спец по электролитам. А 5 мкФ керамики вообще не в счёт.

Нужно или порядка 100 мкФ керамики, или два-три полимерных <10 мОм и >50 мкФ — например, наковырять из дохлой материнки.

[Xuch]

пять штук по 33 плюс две керамики по 2,2 - итого 169,4мкФ получается
Стоят спецовые танталы Epcos, как они их позиционируют с low-esr

Сообщение отредактировал Xuch - Mar 13 2012, 08:01

[Xuch]

Пульсации на выходе где-то около 1В, короткие всплески

Конденсатор компенсации наклона, должен быть параллельно к датчику тока подключен, а не через R4...

Если вместо R4 ставлю перемычку - источник вообще не запускается, на затворе всегда 0В...


Чуть уменьшил сопротивление резистора-датчика тока (запаял в параллель резистор 0,1 Ом) - теперь форма сигнала на датчике тока стала менее треугольной - наклон стал совсем небольшой.. что бы это могло значить?

Коллеги! Кто-нибудь может примерно ответить что такое по ощущениям 5Вт рассеиваемой тепловой энергии на плате без радиатора? Какой ориентировочно будет перегрев прибора, рассеивающего 5Вт тепла?

[bloody-wolf]

Вопрос для ТС первый - нафига использовать 270 кГц, если ЛМ-ина может работать до мегагерца, ну подними ты частоту хотя бы до 500кГц.

вопрос второй, нафига использовать индуктивность 12мкГн на 270 кГц, если достаточно уже 5мкГн для неразрывных токов при граничных условиях (9..30 Вольт)
едем далее, на схеме R1 либо выкинуть впечь, либо все емкости (С1 С2) поставить ПОСЛЕ него, т.к микруля твоя имеет в себе драйвер для мосфета, который любит импульсный ток (вкачивать к затвор), поэтому то, что в даташите написано 0,1мкФ по входу - туфта, как минимум 4,7, а то и 10мкФ надо ставить, причем желательно керамику, типа X7R X5R, можно и на 50V , не обязательно 100V, как у тебя.

Еще несколько смутила цепь компенсатора, C3 C4 R3, как то из личного опыта подмечено, что если есть такая вот цепочка, то С3 и С4 как правило отличаются на порядок ну и резистор мелковат все-таки. я бы поставил номиналы R3 от 4 до 10к, С4 взял бы порядка 1000...10000 пик, а С3 в 10 раз меньше выбранного С4, т.е. от 100 до 1000 нФ, Например 4,64к, 4,7нФ, 470пФ.

Соответственно частоту бы поднял до 400-500кГц, и индуктивности поставил бы например из диапазона 3-5мкГн на ток насыщения 6-8Ампер. Обязательно на одном сердечнике, т.е. так называемая Coupled Inductor, например от койлкрафта типа MSD1260 Series или похожую от кого другого, сумида, копербуссман, бёрнс и тп.

Ключ выбирал бы такой, чтобы емкость затвора не превышала 20 нанокулон, при этом сопротивление канала по сути может быть любым, в пределах разумного, например до 100 мОм в корпусе TO220, при этом Емкость затвора является главной! последнее время соскочил с ключей IRF на Вишей и файрчайлд.


Кондей С6, который сепик, я бы поставил в районе 10мкФ, хотя наверно можно оставить и 4,7мкФ. опять же ТОЛЬКО керамика, ибо он импульсный.

Выходной диод у тебя выбран конечно солидный , оставляй его, 3-5 ампер для него - нормально.


вот как то так.

[andron86]

едем далее, на схеме R1 либо выкинуть впечь, либо все емкости (С1 С2) поставить ПОСЛЕ него, т.к микруля твоя имеет в себе драйвер для мосфета, который любит импульсный ток (вкачивать к затвор), поэтому то, что в даташите написано 0,1мкФ по входу - туфта, как минимум 4,7, а то и 10мкФ надо ставить, причем желательно керамику, типа X7R X5R, можно и на 50V , не обязательно 100V, как у тебя.

Гы, только сейчас заметил R1 у ТС :-)

[Xuch]

Всем большое спасибо за помощь! Сейчас буду пробовать все предложенное.

Единственное сразу что могу сказать - нет возможности использовать сдвоенную индкутивность на одном сердечнике, т.к. я просто не смог нигде у дистрибьюторов найти такие индуктивности с реальными сроками поставки, поэтому очень хотелось бы обойтись раздельными индуктивностями.

По поводу транзистора - может быть лучше в корпусе D2PAK - мне кажется он лучше плате будет отдавать тепло, чем ТО-220, а внешний радиатор у меня не планируется. Транзистор надо смотреть, может и этот устроит...

По поводу R1 - так было в Workbench'e и референсной схеме...поэтому и поставил. Если я его убираю, то получается не один конденсатор 0,1мк керамика, а два. Второй - С1 тантал 4,7мк, но собстевнно могу поставить керамику 10мкХ50В, это не проблема..

Сообщение отредактировал Xuch - Mar 14 2012, 06:24

[bloody-wolf]

Всем большое спасибо за помощь! Сейчас буду пробовать все предложенное.

Единственное сразу что могу сказать - нет возможности использовать сдвоенную индуктивность на одном сердечнике, т.к. я просто не смог нигде у дистрибьюторов найти такие индуктивности с реальными сроками поставки, поэтому очень хотелось бы обойтись раздельными индуктивностями.


По поводу R1 - так было в Workbench'e и референсной схеме...поэтому и поставил. Если я его убираю, то получается не один конденсатор 0,1мк керамика, а два. Второй - С1 тантал 4,7мк, но собстевнно могу поставить керамику 10мкХ50В, это не проблема..

Вот тогда с этого и надо было начинать! Без такой индуктивности толку от сепика ровно процентов на 70-80 а то и хуже, а с такой индуктивностью можно и 90-95 кпд выжать, если постараться.

По поводу транзистора - глянул сейчас даташит твоего irfr3806 - в принципе неплохая коняка, я бы его оставил, параметры у него нормальные для частот до мегагерца в принципе. так что он греться особо не может, даже в худшем случае на нем будет сеяться где то в районе полватта, это не та мощность, которая сильно греет компонент в таком корпусе. его греет что то другое скорее всего это твоя индуктивность раздельная.

Для тестов можешь R1 закоротить, или поставь ПОСЛЕ него максимально близко к ноге Vin микросхемы, емкости что нить типа твоего тантала (можно и электролит обычный) только я бы взял на 10-20мкФ плюс к нему керамику дополнительно на 0,1...1мкФ

Да, чуть не забыл, и не забывай, что это емкость скажем так для самой микрули, а еще по входу у тебя должна емкость стоять уже как бы для самого конвертора, максимально близко к первой половинке катушки, я бы поставил алюм. на 40-100мкФ и керамику на 1-4,7мкФ

ОФФ
К слову, делал сепик на микросхеме LT3756, катушка сдвоенная LPD5030 от койлкрафта. частота работы 600кГц, катушка в районе 6,8мкГн, ток на выходе 1А, напряжение на выходе 28В, входное напряжение 12-35В, так вот всё это добро перегревается на макс.нагрузке всего на 25-30 градусов, т.е. до 50 градусов температура компонентов становится при комнатной. плата 25мм х 25мм.
До этого делал тоже самое, только на раздельных катушках, с дуру... перегрев бы под 50 градусов уже на половинной нагрузке.
Я уж не говорю о том, что раздельные катушки не хило так "фонят", и если делать тесты по ЭМС - то на таком девайсе сразу можно ставить крест.

Автор! Давайте-ка по русски, без "катух", "микрулей" и прочих "ща" и "гы". Уважайте Правила Форума. И, по возможности, хорошего тона - здесь принято обращение к собеседнику на "Вы".

Сообщение отредактировал Herz - Mar 14 2012, 14:41

Причина редактирования: Нарушение п. 2.1в Правил.

[Xuch]

Ну может не надо так радикально? Если бы с раздельными катушками было бы все так плохо - думаю нигде в литературе и тем более в AppNote не рассматривались бы такие варианты..

По эксперименту - резистор R1 у меня сразу оказывается стоял на 0 Ом.
R4 100 Ом
Помимо C5 такой же конденсатор на 1200пФ поставил в параллель с R5 в непосредственной близости от него.
Частоту поднял до 400кГц - как результат греться стало в 2 раза сильнее...

[DSIoffe]

Частоту поднял до 400кГц - как результат греться стало в 2 раза сильнее...

Ага, значит, динамические потери.

[Xuch]

Да..однозначно

Снизил частоту до 65кГц - греется только диод, на датчике тока практически идеальный треугольный сигнал, всплесков нет..
Напряжение 11,95 на выходе, пульсации 1В

В принципе все устраивает, кроме довольно сильного нагрева выпрямительного диода.

Ну и собственно вопрос к аудитории - получается то ли индуктивности у меня не соответствуют расчетной частоте 270кГц, что на 65кГц КПД выше, то ли топология платы настолько бездарна, то ли все вместе одновременно? И что собственно в итоге посоветуете? Бороться до достижения результата на высокой частоте или оставить как есть на 65 кГц?

Индуктивности, напомню, в качестве L1 - три параллельно соединенных по 47мкГн; в качестве L2 - одна 47мкГн

[muravei]

кроме довольно сильного нагрева выпрямительного диода.

Типа, счас глупость ляпну -думать лень. Может полевик слишком медленно открывается-закрывается . и какой -нить левый ток течет через диод. "Такой сильный неприязнь испытываю к этот " IR полевику. Было дело, файрчайлд прохладный, а на этих рука не терпит.

[Xuch]

Я так понимаю если сдвоенную катушку делать на ферритовом кольце, то только на кольце с зазором?
Еще в закромах откопал комплект для трансформатора Epcos RM8 с ферритом N87 - можно из этого что-нибудь соорудить для этого источника питания?

Сообщение отредактировал Xuch - Mar 15 2012, 03:13

[Airt]

А сейчас не принято в затворы полевиков резисторы устанавливать? Или этот полевик гарантированно не звенит?

[Xuch]

Хм.. затвор без драйвера и так не раскачивается, какой уж тут резистор..?

[Herz]

Хм.. затвор без драйвера и так не раскачивается, какой уж тут резистор..?

Резистор в 10 - 15 Ом. Или ферритовая бусинка. Стандартный приём. Часто полезен.

 Paralleling_MOSFET.pdf ( 303.45 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1299

[MTh]

Можно я свои идиотские 5 копеек спрошу? С сепиками дела не имел... потому прошу не запинывать сразу
1. Судя по осциллограммам с датчика тока индуктивности не уходят в насыщение, значит дело не в них
2. Нагрев диода связан либо с большим током либо с плохим теплоотводом - 6 Ампер (ток нагрузки помноженный на 2 - чтобы с запасом), при падении 0.8 Вольт - 6*0,8=4,8 Вт... платой должно оттащить это тепло....
3. Динамические потери транзистора - в микре стоит драйвер затвора, должен тягать любой транзистор на ура. Зачем стоит резистор на 20 Ом в цепи питания микросхемы? Не, я понимаю - чтобы не сгорела... но вроде диапазон ее питающих напряжений входит в ТЗ. Сможет ли микра отдать необходимый ток в затвор транзистора при таком резисторе по питанию?

[Xuch]

Mth, спасибо за участие!

Про резистор народ уже указал на эту оплошность, я его убрал..
Встроенный драйвер плохо раскачивает затвор - посмотрите осциллограмму на первой странице поста - треть положительного импульса транзистор открыт не полностью, а с внешним драйвером ситуация лучше (см. осциллограмму на стр. 2 внизу)..

На диоде 12CWQ при токе нагрузки 5А уже падает больше вольта.. и соотв. при дальнейшем росте тока падает еще больше

[MTh]

Mth, спасибо за участие!

Да ну какое участие - куча глупых вопросов при очень неполном понимании темы ))

Про резистор народ уже указал на эту оплошность, я его убрал..

Видать пропустил я когда читал... сорри

Встроенный драйвер плохо раскачивает затвор - посмотрите осциллограмму на первой странице поста - треть положительного импульса транзистор открыт не полностью, а с внешним драйвером ситуация лучше (см. осциллограмму на стр. 2 внизу)..

Да, действительно...

На диоде 12CWQ при токе нагрузки 5А уже падает больше вольта.. и соотв. при дальнейшем росте тока падает еще больше

А судя по данным даташита не должно столько падать, должно быть в районе 0,75 В максимум...

Ну хорошо, допустим дело в динамике - на транзисторе падает много вольт в момент открытия/закрытия, но драйвер данную ситуацию вроде поправил... и динамические потери должны были уйти.... или хотя бы сильно уменьшится? У Вас этого не случилось.

Еще вопрос - если я правильно понимаю, индуктивности работают с накоплением магнитной энергии? А в индуктивностях есть зазоры? Может есть смысл попробовать колечко (например на везде добываемом HH2000), сделать в нем пропил, взять несколько проводников диаметром 0.2-0.3 мм (сколько штук - считаем по нагрузке и пиковым токам) и намотать требуемую индуктивность?

[Xuch]

Да, с вольтом я переборщил, но тем не менее:



Собственно я пришел пока к мысли оставить в качестве рабочей частоту 65кГц. На этой частоте затвор нормально раскачивается, транзистор практически не греется, внешний драйвер не нужен. В цепь затвора ставлю чип-бусину.

Ну и последняя проблема, которую решаю - отвод тепла от диода, т.к. теперь только он сильно греется, все остальное - в норме.

Сначала тоже думал про кольцо, к тому же есть в продаже уже с зазором, но тут такая ситуация, что нужна маленькая партия этих источников (100шт.) и больше они никогда не понадобятся.. Как всегда при возможной минимизации стоимости.. Поэтому и смотрел сразу в сторону готовых индуктивностей, чтобы не мотать самим.

Сообщение отредактировал Xuch - Mar 20 2012, 05:09

[MTh]

Сначала тоже думал про кольцо, к тому же есть в продаже уже с зазором, но тут такая ситуация, что нужна маленькая партия этих источников (100шт.) и больше они никогда не понадобятся.. Как всегда при возможной минимизации стоимости.. Поэтому и смотрел сразу в сторону готовых индуктивностей, чтобы не мотать самим.

Ну в общем случае намотка, например у ферроприбора, недорогая. Если использовать аналоги эпкоса, так вообще выйдет по стоимости намотанный феррит = стоимости комплекта эпкоса. Еще не забывайте, что перегрев не есть гут. И отказы могут быть.
Мы же говорим о намотке ради проверки работы, возможно получения более высокого КПД...

[Xuch]

Так с индуктивностями сейчас нормально - их хватает, в насыщение не входят. Греется диод, рассеивая как раз 4-5Вт тепла.

Другой вопрос в том, почему он рассеивает 4Вт, когда по расчетам должен рассеивать 1,75Вт?

[stells]

а что на диоде происходит? была осциллограммка?

собственно еще в первом сообщении виден звон на выходном напряжении... может снаббер нужен на диод?

Сообщение отредактировал stells - Mar 20 2012, 05:41

[Xuch]

На диоде вот что:

[Xuch]

Что есть снаббер и применяется ли он в ИП с топологией SEPIC?

[MTh]

Снаббер - цепочка которая призвана давить выбросы напряжения, обычно выше положенного. Очень часто применяется в обратноходовой топологии - flyback.

[stells]

Что есть снаббер и применяется ли он в ИП с топологией SEPIC?

[MTh]

Мне кажется звон не настолько силен чтобы его давить?

[Xuch]

А, так это просто RC-цепочка.. Понятно
А как тут оценить мощность резистора? Это же не цепочка для подавления маломощных ВЧ-всплесков - тут всплески наверняка имеют гораздо бОльшую мощность?

[MTh]

да не такая она большая, в Вашем случае думаю поставить 0.25 Вт на резисторе - не ошибетесь. ))

[Herz]

На диоде вот что:

Что-то непонятно. Можете прокомментировать картинку? 0В по середине экрана? Щуп двумя концами на выводах диода?

[Xuch]

Нет, это относительно "земли"..

Вот обоими щупами на диоде

[stells]

попробовать иногда проще, чем анализировать... параметры снаббера обычно 100-1000пФ/10-47Ом, поставьте что-нибудь среднее

[Plain]

Что-то непонятно.

Вас пила смущает? Это разряд разделительного конденсатора.

[Herz]

Нет, это относительно "земли"..

Вот обоими щупами на диоде

Теперь понятно.

Вас пила смущает? Это разряд разделительного конденсатора.

Нет, пила не смущает, хотелось понять, что там с диодом.

Другой вопрос в том, почему он рассеивает 4Вт, когда по расчетам должен рассеивать 1,75Вт?

Вопрос в том, как Вы определяете, что он рассеивает 4 ватта?
И как меняется нагрев диода при изменении частоты? Есть заметная разница? Греется ли он в той же степени при пропускании через него постоянного тока соответствующей средней величины? Интересная картинка в даташите: с ростом температуры прямое падение уменьшается. Уменьшается нагрев. Саморегуляция, однако. Если бы ещё обратный ток с ростом температуры не увеличивался...

[Xuch]

Температура нагрева диода очень мало зависит от частоты..

[Herz]

Температура нагрева диода очень мало зависит от частоты..

Тогда я поставил бы небольшой радиатор в виде П-образной медной/латунной пластинки для надёжности и забыл.

[Xuch]

Понятно.. Спасибо, так наверное и сделаю и попутно наверное заменю диод на MBRB2060 - у него падение меньше и корпус D2PAK все-таки помощнее