3V -> +-200В, Подскажите топологию преобразователя Опции

[Александр_SI]

Подскажите, плиз, оптимальную топологию преобразователя. Хотелки такие:
- вход - АКБ LI-ION, одна штука
- выход: +200V -200V. Общая мощность порядка 5 ватт, но лучше 10.
- развязка не обязательна
- шутдаун преобразователя.
- минимальные габариты и простота схемы.

Спасибо!

Сообщение отредактировал Александр_SI - Aug 15 2016, 06:21

[Александр_SI]

Что скажете по поводу Flyback на LM3478?

[Plain]

Если заказное моточное для Вас — это простота, тогда да. Обычно всё наоборот.

[Александр_SI]

А какие ещё варианты? Приоритеты такие (по убыванию): размеры, кпд, цена, простота.

[HardEgor]

Каскадировать повышающие преобразователи - первый повышает до 20, второй до +200, третий - инвертор до -200.
Но размеры будут не очень...
Либо применить flyback с трансформатором, тогда можно получить сразу и +200 и -200

[Александр_SI]

По поводу размеров.. DC-DC можно сделать, как я понимаю, на чип-дросселях, повысив частоту преобразования. А флайбек это всё-таки трансформатор.. Калькулятор показывает амплитуду тока 10 ампер при сердечнике RM8. Если сердечник уменьшать, боюсь батарейка не потянет. Хотя не уверен..

[_Sergey_]

По поводу размеров.. DC-DC можно сделать, как я понимаю, на чип-дросселях, повысив частоту преобразования. А флайбек это всё-таки трансформатор.. Калькулятор показывает амплитуду тока 10 ампер при сердечнике RM8. Если сердечник уменьшать, боюсь батарейка не потянет. Хотя не уверен..

Ну вы чего нибудь уже посчитайте..

При низком напряжении концепцию флая портят всяческие паразитные параметры, но в целом его так и используют. Высокое напряжение и низкие токи.

[Александр_SI]

Ок, значит направление всё-таки верное. Спасибо. Наберу в симуляторе, затем соберу на макете

[Егоров]

Вряд ли что-то путное получится с обратноходовым преобразованием. Слишком большой коэффициент трансформации.
Может, стоит посмотреть в сторону резонанса последовательного контура?

[Александр_SI]

Чем помешает коэффициент трансформации? Почему его нельзя неограниченно увеличивать?
По поводу резонанса, если не трудно, можно простую схему для примера?

[wim]

Теоретически на 5 Вт можно попробовать флайбэк на двух PNY-05015.

[_Sergey_]

Ваша задача упирается в низкое напряжение. Как правило, хорошие ключи имеют Vgth более 3в.

[Александр_SI]

Думаю, ключ можно подобрать. На диджикее порядка 2000 результатов с VGth<3B и током стока от 10 ампер..

[wim]

Как правило, хорошие ключи имеют Vgth более 3в.

Контроллер можно питать от дополнительной обмотки или от маломощного boost.

[герд]

можно простую схему для примера?

Можно.

[Plain]

LM3478 однозначно потребуется перевести в режим прерывного тока, добавив блокировку компаратором обратного хода (годится логический элемент), и сделать самоподкачку питания хотя бы до 6 В и переход диодным ИЛИ на неё.

флайбек это всё-таки трансформатор.. Калькулятор показывает амплитуду тока 10 ампер при сердечнике RM8

С калькулятором явно что-то не то — такие компоненты считаются по объёму зазора, и здесь достаточно RM6 или EFD15 — полные комплекты с максимальными зазорами и того и другого в СЗЛ есть.

Если сердечник уменьшать, боюсь батарейка не потянет.

Что ещё за перл? Вы собираетесь тупо брать 10 Вт — ну так открываете паспорт на данный элемент питания и внимательно изучаете требования его производителя, потому как реально имеете дело со взрывным устройством.

[Александр_SI]

LM3478 однозначно потребуется перевести в режим прерывного тока, добавив блокировку компаратором обратного хода (годится логический элемент), и сделать самоподкачку питания хотя бы до 6 В и переход диодным ИЛИ на неё.

Зачем прерывный ток? И зачем самоподкачка? Я в импульсной технике слабоват, поэтому интересуюсь..

С калькулятором явно что-то не то — такие компоненты считаются по объёму зазора, и здесь достаточно RM6 или EFD15 — полные комплекты с максимальными зазорами и того и другого в СЗЛ есть.

Это очень радует. Получается, чем больше зазор, тем лучше?

Что ещё за перл? Вы собираетесь тупо брать 10 Вт — ну так открываете паспорт на данный элемент питания и внимательно изучаете требования его производителя, потому как реально имеете дело со взрывным устройством.

Те батарейки, с которыми я имел дело, имели автоматическое отключение при превышении тока. Его конечно можно варварски выпаять, но я бы делать так не стал бы, не зря же его ввели.. Ограничение наступало, ЕМНИП, на 3.5 амперах.

[HardEgor]

По поводу размеров.. DC-DC можно сделать, как я понимаю, на чип-дросселях, повысив частоту преобразования. А флайбек это всё-таки трансформатор.. Калькулятор показывает амплитуду тока 10 ампер при сердечнике RM8. Если сердечник уменьшать, боюсь батарейка не потянет.

Можно всё. Есть двух- и трёхобмоточные чип-дросселя.
Калькулятор показывает амплитуду. Поставить параллельно конденсатор - усреднит.
Я бы вначале сделал повышающий, хотя-бы в 3-5 раз, а дальше обычный флайбэк.

[Ydaloj]

то есть, в большой сердечник батарейка сможет вдуть 10 ватт, а в мелкий - не сможет?

[Александр_SI]

Если у них одинаковые индуктивности первичных обмоток, то без разницы

[Ydaloj]

а если один сердечник красного цвета, а второй - зелёного, то в первый батарейка сможет вдуть 10 ватт, а во второй - не сможет?

вот блин, а я, дурак, всю жизнь считал, что энергию в дроссель дозирует силовой ключ, а оказалось - сама батарейка...

[герд]

и здесь достаточно RM6

Вполне.

[Александр_SI]

Просто если сердечник маленький, то чтобы получить ту же индуктивность, придётся намотать больше витков. Окно у маленького сердечника тоже маленькое, соотв. есть ограничение на индуктивность при той же толщине провода. Потенциально, больший сердечник даст большую индуктивность. При малом сердечнике, чтобы выдержать ту же порцию энергии, придётся вдувать больше тока за такт. Вот тут-то и может быть засада с батарейкой, можно превысить средний ток и она отключится. Я это вижу так.

[HardEgor]

Просто если сердечник маленький, то чтобы получить ту же индуктивность, придётся намотать больше витков.

Как не мотай, но если предположить что КПД системы 100%, напряжение батарейки постоянное и выходное напряжение преобразователя стабилизируется, то согласно закону сохранения энергии средний ток потребляемый от батарейки прямо пропорционален току нагрузки преобразователя.
Т.е. если у вас нагрузка потребляет 10 Вт, то, без учета КПД, при напряжении батарейки 3В средний ток от батарейки будет 10/3=3.3А

[Plain]

Зачем прерывный ток?

Чтобы паразитные ёмкости перезаряжались резонансно сами по себе, а не ключом.

зачем самоподкачка?

Минимальное стандартное напряжение затвора 30-вольтового транзистора — 5 В, лучше 7 В, а при 3 В его КПД вполне может быть 10%.

чем больше зазор, тем лучше?

Нет, лучше середина — энергия прямо пропорциональна объёму зазора, но чем он больше, тем больше она из него выпирает и греет всё, что подвернётся на пути.

батарейки ... имели автоматическое отключение ... на 3.5 а

Помнится, Вы были согласны и на 5-ваттный преобразователь, так что проблем никаких.

[Александр_SI]

Как не мотай, но если предположить что КПД системы 100%, напряжение батарейки постоянное и выходное напряжение преобразователя стабилизируется, то согласно закону сохранения энергии средний ток потребляемый от батарейки прямо пропорционален току нагрузки преобразователя.
Т.е. если у вас нагрузка потребляет 10 Вт, то, без учета КПД, при напряжении батарейки 3В средний ток от батарейки будет 10/3=3.3А

Согласен, про ёмкость-то я забыл..

Появилось несколько вопросов. На lm3478 SPICE модели нету, а без симуляции не хочется.. Смотрю на LTC1772, что про неё скажете? Управляет, правда, P-канальным мосфетом, не станет ли это проблемой?
Если выбрать в качестве ключа, скажем BSC080P03LSG (30В, 16А, 8мОм), так он Logic level, обещает работать при 2.2В. Правильно понимаю, что с ним можно отказаться от подкачки?
Нужно ли эту микросхему переводить в режим прерывистого тока внешними деталями?

Ещё, у этой микросхемы частота 550 кГц. Не высоковата? Какая частота оптимальна?
Сердечник выбирать с самым большим зазором какой есть в наличии? В случае EFD15 это Al=100nH?

Спасибо

[_Sergey_]

Смотрю на LTC1772, что про неё скажете?

StepDown

[HardEgor]

Если выбрать в качестве ключа, скажем BSC080P03LSG (30В, 16А, 8мОм), так он Logic level, обещает работать при 2.2В. Правильно понимаю, что с ним можно отказаться от подкачки?
Нужно ли эту микросхему переводить в режим прерывистого тока внешними деталями?
Ещё, у этой микросхемы частота 550 кГц. Не высоковата? Какая частота оптимальна?

В даташите BSC080P03LSG есть график "Typ. drain-source on resistance" в зависимости от Vgs.
В каком режиме будет работать зависит от расчета вашей схемы.
Чем больше частота - тем меньше индуктивность и емкости, но тем больше динамических потерь на всех элементах.

[Александр_SI]

StepDown

Да нет, там прям в даташите среди схем и флайбек нарисован. Только мосфет P-канальный и тянет трансформатор к питанию, а не к земле. Похоже, это и позволило при step-down архитектуре организовать флайбек.

В даташите BSC080P03LSG есть график "Typ. drain-source on resistance" в зависимости от Vgs.

Нашёл только Id от Vgs. При 3х вольтах уже выше 30 Ампер.

Про частоты - я спрашивал,по отпыту, какие разумно брать для такой схемы? И нет ли ограничений у феррита по частоте?

[_Sergey_]

Полевик тормозной, Fall Time - 162нс. Но поскольку ТЗ нет - пойдет наверное..
Crss = 1800pF, драйвер потянет?

Этот полевичок для управления питанием в ноутбуках, ключик.

[Александр_SI]

А если SI7149?

[HardEgor]

Нашёл только Id от Vgs. При 3х вольтах уже выше 30 Ампер.
Про частоты - я спрашивал,по отпыту, какие разумно брать для такой схемы? И нет ли ограничений у феррита по частоте?

А какая разница сколько нарисовано ампер? Cмотрите на сопротивление канала - отсюда считается статическая рассеиваемая мощность.
Вот в этом даташите график №6

По частоте невозможно просто так сказать - это зависит от ваших знаний, опыта и возможностей, ведь у вас на первом месте стоял размер, соответственно выбрать оптимальное сочетание частоты и потерь при минимальном размере это как-раз ваша работа Начните например с 50 кГц - всё посчитайте, потом для 100 кГц посчитайте и т.д.

[Ydaloj]

Возьмите книжку хорошую какую-нибудь почитайте. У вас вопросы из разряда новичков, тут без книжки никак. Сначала надо в теории подготовиться.

[ADOWWW]

Посмотрите в сторону LT3751 у них и демо-боард есть

[Alex11]

Тут все забыли еще один аспект. При большом количестве витков вторички у нее будет очень большая паразитная емкость (межвитковая). Это приведет в итоге к большим потерям. И именно поэтому плохо делать за один присест преобразователь с 3 на 200.

[Ydaloj]

каким-то образом, буквально на одном транзисторе, в ссср делались повышайки с кроны до 400В для питания счётчиков гейгера в дозиметрах. Там никого не волновали потери, впрочем, как и топикстартера.

[Herz]

Там нужна была мизерная мощность.

[_gari]

на мой взгляд, в свете того, как поставлена задача, лучший вариант - пуш, что уже давно предложил герд
И даже в случае предварительного повышения напряжения, вторым звеном все одно просится пуш.

[Plain]

Вышепредложенный DCM-обратноходовый на первом попавшемся контроллере, компаратор обратного хода сделан на Q4:


С более-менее современным ключом подкачка (всё, что висит на D6) на деле ничего не дала. Больше всего ожидаемо отъедают демпферы выпрямителей, так что, если их звон непринципиален, КПД вполне может быть 80%.

[Александр_SI]

Спасибо всем ответившим! Буду копать

[GetSmart]

Тут все забыли еще один аспект. При большом количестве витков вторички у нее будет очень большая паразитная емкость (межвитковая). Это приведет в итоге к большим потерям.

Если работать далеко от резонансной частоты. CCFL имеют хороший КПД с коэффициентом трансформации (Vout/Vin) под 100.

Сообщение отредактировал GetSmart - Aug 17 2016, 08:47

[_gari]

Для обратнохода значительный вклад в кпд внесет индуктивность рассеяния.
При необходимых соотношениях витков она будет просто непомерна и соотношение токов все еще более усугубит, так что оценка кпд 80% очень оптимистична.

В схеме представленной Plain L2 составляет менее 3% от L3 для реального же транса там будет в РАЗЫ больше.
Т.е. с этого можно просто начать, намотать пробный транс и убедиться, каково же будет это соотношение.

Сообщение отредактировал _gari - Aug 17 2016, 22:02

[Александр_SI]

Есть рекомендации по уменьшению этой индуктивности? Например, в ламповой технике есть рекомендации перемежать секции первичной и вторичной обмоток..

[Yuri7751]

По опыту (занимаюсь высоковольтными источниками, коэффициент трансформации более 100 не редкость) более продуктивно не бороться с паразитными параметрами (индуктивность рассеяния, ёмкость обмоток), а использовать их в мирных целях. Т.е. строить что-то резонансное\квазирезонансное. Например, как уже несколько раз говорилось, попробовать схему, предложенную гердом (чуть модифицированный инвертор Мазилли).
Можно, конечно, сделать и hard switching, но это если КПД неважен (бывает и так) и на шумы можно забить.

[wim]

Можно, конечно, сделать и hard switching, но это если КПД неважен (бывает и так) и на шумы можно забить.

В открытом доступе нет никаких объективных данных, подтверждающих, что hard switching шумит сильнее, чем soft switching. ПМСМ, это мифология, умело поддерживаемая производителями квази - и прочих резонансных контроллеров.

[Александр_SI]

По опыту (занимаюсь высоковольтными источниками, коэффициент трансформации более 100 не редкость) более продуктивно не бороться с паразитными параметрами (индуктивность рассеяния, ёмкость обмоток), а использовать их в мирных целях. Т.е. строить что-то резонансное\квазирезонансное. Например, как уже несколько раз говорилось, попробовать схему, предложенную гердом (чуть модифицированный инвертор Мазилли).
Можно, конечно, сделать и hard switching, но это если КПД неважен (бывает и так) и на шумы можно забить.

Как у этой схемы с КПД?

[wim]

Как у этой схемы с КПД?

А какой Вам нужен?

[Александр_SI]

Желательно 146% А вообще очень бы хотелось, чтоб не грелось. Ну и не сильно в ущерб размерам

[wim]

очень бы хотелось, чтоб не грелось. Ну и не сильно в ущерб размерам

Т.е. Вы уже прямо сейчас хотите улучшить то, что еще неизвестно. Спаяйте макетик, пощупайте его приборами, тогда самому станет понятно, нужно ли что-то улучшать и в каком направлении.

[Александр_SI]

Просто хочется с самого начала выбрать более перспективное направление, чтоб не провозившись со схемой месяц, потом понять, что топология выбрана неверно изначально. Книжки-книжками, а хочется услышать реальный опыт, что собственно тут и вижу. Смотрю, многие за флайбэк..

[wim]

хочется услышать реальный опыт

Реальный опыт - это самостоятельная намотка трансформаторов.

[thickman]

- или под самостоятельно намотанный "нехороший" трансформатор подобрать подходящую топологию. Опытным путём:

Сообщение отредактировал thickman - Aug 18 2016, 14:37

[Yuri7751]

это мифология, умело поддерживаемая производителями квази - и прочих резонансных контроллеров.

Вы меня заинтриговали прямо. Не подскажете парочку "производителей квази - и прочих резонансных контроллеров". А то всё приходится пользоваться продукцией всяких там TI, ST и прочих Fairchildов. А они гады и "нашим" и "вашим" контроллеры лепят

При чём тут вообще контроллеры кстати? Я ничего о контроллерах не говорил. Надеюсь вы не думаете, что для резонансных (квази) топологий всегда непременно требуется специальный контроллер?

[GetSmart]

Флайбэки на трансе изначально дают средненький КПД. А для большого коэф.трансформации ещё ниже. Грубо можно ожидать 70-75%. CCFL работает двухтактно в области резонанса. Лучше это или хуже обратнохода? Мне просто показалось ТЗ похожим на топологию ССFL. А вот какой можно отжать КПД при двухэтапном бусте, как тут предлагали, - тоже любопытно. Если первый буст будет синхронным грубо до 15-20 вольт, а второй простой до 200. Для -200 ещё что-то понадобится.
146% только для членов клуба весёлых и находчивых.

Сообщение отредактировал GetSmart - Aug 19 2016, 03:31

[Yuri7751]

Грубо можно ожидать 70-75%.

Разве что ну очень грубо. Для обычного флайбека посчитал бы за крупный успех при заданных параметрах
Посмотрел публикации Linear (у них довольно много про CCFL). Для мощностей 10-20Вт с питанием от 12В (но там и выходное за киловольт в рабочем режиме) получают 85-90%. Конечно, чуток съест выпрямитель, но немного.
Везде старый добрый резонансный current fed Royer. На самом деле там тоже двуступенчатая топология - собственно Роер и buck-регулятор. И тем не менее.

[GetSmart]

Посмотрел публикации Linear (у них довольно много про CCFL). Для мощностей 10-20Вт с питанием от 12В (но там и выходное за киловольт в рабочем режиме) получают 85-90%.

Я просто предположил, что однотактный флайбэк даст в два раза хуже КПД, чем двухтактный ССFL.
Но транс по топологии CCFL (если по ней делать) будет свой, т.к. токи для ТС будут намного выше чем у стандартных трансов ССFL, хотя коэф.трансформации почти одинаковый. Либо взять готовый, но в 3-4 раза большей мощности. Бывают вторички из двух одинаковых обмоток.

Сообщение отредактировал GetSmart - Aug 19 2016, 06:42

[Александр_SI]

Реальный опыт - это самостоятельная намотка трансформаторов.

Это меня не пугает.

CCFL поизучаю, спасибо.
PS: я правильно понимаю, что CCFL это Cold-Cathode Fluorescent Lamp ?

PPS: боюсь, по ТЗ придётся опуститься до +-100В

Сообщение отредактировал Александр_SI - Aug 19 2016, 06:58

[wim]

приходится пользоваться продукцией всяких там TI, ST и прочих Fairchildов.

О них и речь. Я уже показывал результаты измерений кондуктивных радиопомех сетевого источника питания с жестким переключением. Вы можете продемонстрировать более лучшие результаты для схем с мягким переключением?

[_gari]

похоже, что флай начал фигурировать в теме по причине

- минимальные габариты и простота схемы.

мощности в 5Вт и отсутствия требований по кпд.

С другой стороны понятно, что требования цитаты находятся в полном противоречии с кпд, т.е. ТС стоит определиться, что же ему дороже в данном случае, т.к. тема начала дрейфовать в сторону усложнения.

[GetSmart]

PS: я правильно понимаю, что CCFL это Cold-Cathode Fluorescent Lamp ?

да

тема начала дрейфовать в сторону усложнения.

CCFL топология простая и компактная, если намотать свой транс под это ТЗ.

Сообщение отредактировал GetSmart - Aug 19 2016, 07:35

[Александр_SI]

С другой стороны понятно, что требования цитаты находятся в полном противоречии с кпд, т.е. ТС стоит определиться, что же ему дороже в данном случае, т.к. тема начала дрейфовать в сторону усложнения.

Определяюсь: мне нужна схема, которая не греется, или греется несильно. При этом чтобы она могла уместиться примерно в габариты спичечного коробка (с учётом SMD компонентов, двухстороннего монтажа и низкопрофильного трансформатора). Т.е. нужно и так и так. Если оба сразу требования удовлетворить невозможно, то высокий КПД в приоритете.

[Yuri7751]

Прикинул тут быстренько в честь тяпницы.
Простой до неприличия сross-coupled LC MOS Oscillator даёт без особых плясок с бубном при 5Вт выхода где-то около 80% кпд (на чём лично я и успокоился бы ). Схема герда несколько получше (потери на включение меньше), но ценой усложнения.
Роер по потерям на ключах раза в два похуже, но я особо с транзисторами не игрался, нужны с с малым напряжением насыщения. Но всё равно будет хуже. Но лучше, ясен пень, простого флайбека.



Кстати (для любопытных) померял индуктивность рассеяния трансформатора типа тех, что использовались для CCFL (EFD1820, плоский. секционированный, идёт в источник 12В\ 50кВ, 4Вт, коэффициент трансформации около 70). Получилось 7,5% от индуктивности намагничивания. Вот так. Конечно, у ТС будет лучше, как он ни намотай Наверное.

[Александр_SI]

о, спасибо! А можно схему покрупнее?

[Yuri7751]

О них и речь. Я уже показывал результаты измерений кондуктивных радиопомех сетевого источника питания с жестким переключением. Вы можете продемонстрировать более лучшие результаты для схем с мягким переключением?

Демонстрировать не буду, т.к. работаю в области, где жёсткое переключение вообще очень ограниченно применимо (высоковольтные источники). Некоторые проекты мы бы вообще не смогли сделать без использования мягкого переключения. Что касается кондуктивных помех, то давайте от LLC вернёмся к нашим баранам. Вряд ли вы станете утверждать, что какой-нибудь Роер (для CCFL того же) при прочих равных шумит сильнее голимого флайбека.
Что касается производителей, то говоря, что они культивируют миф о резонансниках в целях подстегнуть продажи контроллеров, вы ИМХО несколько погорячились. Производители производят то, на что есть спрос. Никакой особой выгоды выпускать именно резонансные контроллеры вместо обычных у упомянутых монстров нет.

о, спасибо! А можно схему покрупнее?

Пардон,щас

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Александр_SI]

Хорошо. Я правильно понимаю, что у вас трансформатор представляют собой L1,L2,L4? L6, L7 - паразитные или реальные элементы? L5, видимо, реальный? Стабилизация просто за счёт порогов открывания транзисторов по амплитуде первички?
Схема Герда, я так понимаю, отличается наличием драйверов, собранных на дискретных элементах? Можно ли применить туда одну микросхему-драйвер?

[Yuri7751]

Хорошо. Я правильно понимаю, что у вас трансформатор представляют собой L1,L2,L4? L6, L7 - паразитные или реальные элементы? L5, видимо, реальный? Стабилизация просто за счёт порогов открывания транзисторов по амплитуде первички?
Схема Герда, я так понимаю, отличается наличием драйверов, собранных на дискретных элементах? Можно ли применить туда одну микросхему-драйвер?

Да, вы всё правильно поняли про индуктивности. L6,L7 - индуктивности рассеяния. Насчёт стабилизации...а вы не заказывали Если она нужна, можно сделать, как в тех же CCFL-источниках - добавить buck-регулятор. Проще перевёрнутый. Т.е. L5 с мосфетом и диодом включается между истоками М1,М2 и землёй, а + питания подаётся непосредственно на среднюю точку транса. Конечно, сколько-то кпд это отъест.
Так сделано в упомянутом источнике 12В\50кВ с контроллером LT1738 и обычным Роером. Но там никто за КПД особо не страдал. Он где-то в районе 45% в итоге.
Насчёт драйверов - как минимум у Diodes есть драйверы в виде комплементарной пары транзисторов в маленьком корпусе (SOT23-6). Милое дело. Ещё у ONSEMI было что-то подобное.

[wim]

Вряд ли вы станете утверждать, что какой-нибудь Роер (для CCFL того же) при прочих равных шумит сильнее голимого флайбека.

Вполне может шуметь сильнее. Хотя бы потому, что на первичной стороне два транзистора создают два контура протекания тока, в отличии от "голимого". Синфазная составляющая кондуктивных помех и электрическая составляющая излучаемых помех имеют одинаковую природу. Низкий уровень помех в верхней части спектра кондуктивных помех как правило хорошо коррелирует с низким уровнем излучаемых помех. Нормы на излучаемые помехи существуют для всех классов устройств, по крайней мере, у нас в России.
Однако, поскольку результатов измерений нет и не предвидится (их вообще нигде нет, ни у одного из "брендовых" производителей), то и обсуждать нечего.

[Александр_SI]

Да, вы всё правильно поняли про индуктивности. L6,L7 - индуктивности рассеяния. Насчёт стабилизации...а вы не заказывали biggrin.gif

Нестабильность в +-5% меня вполне бы устроила.. Ну и желательно чтоб не было большого разброса между положительным и отрицательным плечом. Данная схема может такое обеспечить? Или buck всё равно вводить?
А драйверов у всех полно. Можно найти сразу два low-side драйвера для n-канальных в маленьком корпусе.

Кстати, данная схема это пуш-пулл, верно? Там вроде проблемы с симметрией плеч бывают? Я как-то строил, а вернее повторял конструкцию с пуш-пулом, так она через какое-то время в разнос шла, хотя я старался намотать первичку как можно симметричней.

PS: каков у вас номинал R5? Моя схема не запускается..



Сообщение отредактировал Александр_SI - Aug 19 2016, 11:11

[Yuri7751]

PS: каков у вас номинал R5? Моя схема не запускается..

R5 там чисто для измерения тока в модели, номинал его близок нулю. В реальной схеме не нужен. Уберите его и попробуйте ещё. Давно не работал с LTSpice - будет время, попробую с нём промоделировать.
На практике проблем с симметрией нет. Просто мотаете первичку в два провода. Даже с биполярными транзисторами. Даже с тремя витками в первичке. Ну, если не наглеть с размахом индукции, конечно. У нас на Роерах делают источники мягкого рентгена десятками и сотнями в месяц. Там и высокое, и накал катода сделан по схеме royer+buck. Мощности ватт до десяти. С полевиками должно быть лучше из-за положительного температурного коэффициента Rds.
Со стабилизацией надо подумать. Вообще-то все делают с buckом, это самое простое. Но может что-то придумается с учётом невысоких требований и отсутствия необходимости регулировать в широких пределах.

Сообщение отредактировал Herz - Aug 19 2016, 20:44

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[GetSmart]

Если нагрузка не константна, как у CCFL, а изменяется от 0 до максимума, то приведённая схема неудачная. Может я неточно выражаюсь, но от CCFL имелось ввиду двухтактник, работающий на резонансной частоте транса и диодов. Со схожим КПД. У CCFL частота в районе от 50 до 100 КГц. Обмотками лучше/проще сразу управлять в ключевом режиме (по типу TL494). Размеры трансформатора будут сравнимы с вариантом CCFL той же мощности. Можно влезть в спичечный коробок.

Но если Роер (или какой-то синусоидальный двухтактник) можно сделать управляемый, то это интересно.

Сообщение отредактировал GetSmart - Aug 19 2016, 13:34

[Yuri7751]

Однако, поскольку результатов измерений нет и не предвидится (их вообще нигде нет, ни у одного из "брендовых" производителей), то и обсуждать нечего.

Вообще-то, когда я занимался источниками для LED, мне попадалась куча отчётов с результатами измерений, в т.ч. и излучений на предмет соответствия стандартам. Кажется от ST и\или ONSEMI. Или вам нужен сравнительный тест двух топологий. А оно производителям очень надо? Это надо где-нибудь в диссерах копаться.

[Александр_SI]

Я запутался. CCFL это схема Герда? Она вроде почти идентична схеме Yuri7751

Может я неточно выражаюсь, но от CCFL имелось ввиду двухтактник, работающий на резонансной частоте транса и диодов. Со схожим КПД.

А можно пример такой схемы?

Сообщение отредактировал Александр_SI - Aug 19 2016, 13:37

[Yuri7751]

CCFL -это обычно Роер. См. Linear. Два биполярника и конденсатор, резонирующий с индуктивностью намагничивания (плюс рассеяние). Только нужна ещё одна обмотка.

Про резонирующие диоды товарищ загнул

Сообщение отредактировал Yuri7751 - Aug 19 2016, 13:41

[GetSmart]

А можно пример такой схемы?

Да, у Герда тот самый двухтактник. Внимательно ещё не посмотрел. Нужно чтобы он работал на частоте близкой к резонансу чтобы не было потерь КПД. Сделаете транс, подберёте диоды и определите на какой частоте всё это оптимально будет работать.

Про резонирующие диоды товарищ загнул

Их ёмкость вместе с ёмкостью вторички задаёт частоту. Вобщем сместит.

Сообщение отредактировал GetSmart - Aug 19 2016, 13:49

[wim]

А оно производителям очень надо?

Когда результаты хорошие, как, например, у Power Integtatinos, они их в каждый референс-дизайн пихают. Это такой маркетинговый ход (обычный стиральный порошок и супер-стиральный порошок). А когда результатов нет или они сомнительные, именно, что кто-то где-то что-то видел.

[Александр_SI]

GetSmart, так а чем же предложенная схема плоха? То же самое, только у Герда с драйверами, а тут нет.

[Yuri7751]

Да, у Герда тот самый двухтактник. Внимательно ещё не посмотрел. Нужно чтобы он работал на частоте близкой к резонансу чтобы не было потерь КПД. Сделаете транс, подберёте диоды и определите на какой частоте всё это оптимально будет работать.

Их ёмкость вместе с ёмкостью вторички задаёт частоту. Вобщем сместит.

Эта схема с самовозбуждением. Как и Роер, она всегда работает на резонансной частоте. Частота вообще-то определяется ёмкостью между стоками (сравнительно большой) и индуктивностью намагничивания. В некоторых режимах могут да, несколько влиять и другие, паразитные ёмкости. Тогда форма напряжения на стоках\коллекторах может отличаться от полусинусоиды. Но включение\выключение происходит всё равно вблизи нуля напряжения. За что мы их и любим.

[GetSmart]

GetSmart, так а чем же предложенная схема плоха? То же самое, только у Герда с драйверами, а тут нет.

У герда многомегабайтная картинка, котрую я ещё не смотрел. Но кажется там есть стабилизация напряжения и соответственно допускается меняющаяся мощность нагрузки. А у схемы Yuri7751 нет. Читаю первыц пост и не вижу, константна ли нагрузка.

[wim]

То же самое, только у Герда с драйверами, а тут нет.

Очередное явление Гиратора народу как бы намекает, что нашло путь к Великой Силе управлению двухтактным резонансником с помощью ШИМ.

[Yuri7751]

У герда многомегабайтная картинка, котрую я ещё не смотрел. Но кажется там есть стабилизация напряжения и соответственно допускается меняющаяся мощность нагрузки. А у схемы Yuri7751 нет. Читаю первыц пост и не вижу, константна ли нагрузка.

Нет там стабилизации, несмотря на многомегабайтность

[GetSmart]

Нет там стабилизации, несмотря на многомегабайтность

Почему нет? Отключается же питание транса при превышении напряжения на выходе. В неком релейном режиме, а не скважностью и не амплитудой в первичке. Неидеально, но у ТС и никаких конкретных требований и не было. Герд стабилизирует сумму напряжений. Лучше ли это стабилизации одного плеча. При таком ТЗ можно как угодно.

Затвор этого мосфета-выключателя Герд не защитил. Паралельно R473 стабилитрон просится. Вольтдобавка красивая.

Как и Роер, она всегда работает на резонансной частоте. Частота вообще-то определяется ёмкостью между стоками (сравнительно большой) и индуктивностью намагничивания. В некоторых режимах могут да, несколько влиять и другие, паразитные ёмкости.

В приведённых автогенераторах резонанс зависит и от характеристик транса и от ёмкости паралельной первичке. А при ШИМ/прямоугольном управлении зависит в основном от (вторички) транса и от диодов на выходе. КПД скорее всего выше синусоидального управления. Вобщем сравнивая с флайбэком двухтактник на оптимальной частоте транса будет нааамного лучше. Приведённые модельки и частоты (250К) скорее сказочные. Указаны мелкие паразитные элементы, а в сто крат более заметная деталь не указана. (ёмкость вторички для повышающих трансов с высоким коэф.трансф.) Которая в сто раз сильнее может нагадить. Но, касательно ёмкости вторички я игрался только с CCFL трансами 2..4W. Для данного ТЗ, если наматывать транс самостоятельно, витков вторички, индуктивность и ёмкость будут меньше и оптимальная частота будет выше, чем у обычных CCFL трансов.

--------
Я не могу ничего сказать, насколько сильно будет излучать двухтактник с ШИМ/ключевым управлением относительно каких-то норм. Но явно не сильнее флайбэка. Синусоидальное управление имеет много меньше излучений. По этому поводу в ТЗ ничего нет.

Бывают трансы для CCFL с двумя вторичками. Если вторички запаралелить, то может и готовый транс подойдёт. По ТЗ нужно всего 15-25 мА во вторичке.

Сообщение отредактировал GetSmart - Aug 20 2016, 07:24

[Yuri7751]

Почему нет? Отключается же питание транса при превышении напряжения на выходе. В неком релейном режиме, а не скважностью и не амплитудой в первичке. Неидеально, но у ТС и никаких конкретных требований и не было. Герд стабилизирует сумму напряжений. Лучше ли это стабилизации одного плеча. При таком ТЗ можно как угодно.

--------
Я не могу ничего сказать, насколько сильно будет излучать двухтактник с ШИМ/ключевым управлением относительно каких-то норм. Но явно не сильнее флайбэка. Синусоидальное управление имеет много меньше излучений. По этому поводу в ТЗ ничего нет.

Понял - я имел в виду схему на первой странице, а вы на второй. На самом деле это вполне себе понижающий buck с релейной, а не ШИМ стабилизацией.

[герд]

Очередное явление Гиратора народу как бы намекает, что нашло путь к Великой Силе управлению двухтактным резонансником с помощью ШИМ.

И вам не хворать, да пребудет с вами Великая Сила!
Что касаемо намёков, то их нет, поскольку на мульке всё предельно ясно нарисовано. Выход, в данном случае, рулится примитивно-релейно по входу, без вмешательство в работу ключей пуша, а двухтактными резонансниками гиратор управляет исключительно посредством ЧИМ.
Однако, параллельным пушевым резонансником оптимальнее, с точки зрения кпд, рулить без использования доп. ключа, который используется в казённых питальниках для энергосберегает посредством заточенного под это дело контроллера и в примитивном варианте реализован в показанной мульке.
Причём, буде нет особых требований к частоте и амплитуде пульсаций на выходе, о чём топикстартер даже не упоминает, равно как и о величине стабильности выходного напряжения, то выход рулится простейшим старт-стопом. Можно использовать и ШИМ-рульку, "доточенную" специально для параллельнорезонансного пуша. Все эти изыски давно обсуждались на закрытом сайте электрофишеров и отдельные энтузиасты даже реализовали кое что в железе. Конечно, питался ПН не от 3 вольт, поскольку рыбакам потребна мощность на выходе на два порядка больше чем у топикстартера, а от 12В. Недостатком параллельного пуша является протекание большого тока в контуре первички и резонансного конденсатора, как под нагрузкой, так и на ХХ, хотя ток ключей меньше, чем в последовательнорезонанссном пуше и имеет приятную прямоугольную форму вкупе с режимом ZVS.
Короче, из резонансного пуша получился как оптимальный высоковольтный питальник-заряжальник, с параметрическим ограничением зарядного тока и тока КЗ, так и двухканальный питальник для автомобильных усилителей, работающий с перекосом номинал-ХХ между каналами и имеющий одну выходную обмотку СТ для получения напряжений двух каналов (канал плюсов и канал минусов ) посредством всё того же удвоения.
Вариант LLC пуша позволяет в разы сократить кол-во витков вторичной обмотки СТ, при заданном выходном напряжении, но имеет, по понятной причине, повышенный ток ХХ, что не всегда приемлемо.
Что касаемо ЭМС, то синусоидальный ток, даже с "гуляющей паузой", будет иметь спектр уже, чем тот заветный треугольник, который так пропагандирует коллега wim . Да и комм. потери на выключение, даже с резонансой демпферной примочкой, у обратнохода будут поболее, как и габариты СТ. Ведь прямая передача энергии, коя имеет место быть в пуше, не требует её накопления в зазоре сердечника СТ и связанных с его наличием "прелестей".

Сообщение отредактировал герд - Aug 19 2016, 19:09

[герд]

Моя схема не запускается..

Может тип транзисторчиков поменять и оно заработает?

Вполне может получится и кпд под 75%. Не так круто как у коллеги Plain, особенно при пуске, но схемулька таки малость попроще и не привязана к навороченному контроллеру.
Однако, если выкинуть зазорчик из СТ и добавить виточков вторичкам, то кпд возрастёт до 85%,

правда без учёта тёплости в сердечнике СТ, который будет не очень холодным, исходя из амплитуды индукции.

Сообщение отредактировал Herz - Aug 21 2016, 19:35

[Александр_SI]

Я-таки запустил схему в LTSpice. Предположил, что он считает всё "идеально", а пуш-пулл в идеале находится в равновесии, и ни один из транзисторов сам собой не переключится. В реальности, конечно, есть неидеальности, не-симметрии и прочие флуктуации, поэтому схема сама собой запускается. Я добавил voltage, который в начале симуляции пинает один из транзисторов, выводит схему из равновесия и далее она работает.
По самой схеме: я собирал схему Герда со второй страницы. Мне понравилось: деталей минимум, напряжение стабилизирует ( нагрузка у меня непостоянна), вольтдобавка лаконичная. И одна вторичка - тоже хорошо, как по мне. Думал добавить внешний крутой драйвер мосфетов вместо биполярников, но оказалось что драйверов, работающих от 3х вольт практически нет. Да и 4 транзистора в SOT-23 корпусе занимают совсем немного места..
Далее буду собирать схему на макете, когда детали приедут.

Вопрос по трансформатору: необходим ли зазор?? Я так полагаю, 100% будет асимметрия по намотке первички, по параметрам транзисторов. По идее, это должно привести к постепенному подмагничиванию сердечника в одну сторону? Вплоть до насыщения трансформатора и срыва генерации.



Сообщение отредактировал Александр_SI - Aug 21 2016, 16:08

[герд]

необходим ли зазор?

Может пора вам и самому прилагать усилия к поиску ответа на свои многия вопросы?
Ну, например, перестать играться со школярской моделью линейного трансформатора и добавить в неё нелинейную модель сердечника с зазором?
Тогда вы сами сможете оценить, что происходит без зазора и с оным.
Хотя, я уже показал вам результаты чуть выше, но, видимо, вы читаете посты выборочно.

[Александр_SI]

Может пора вам и самому прилагать усилия к поиску ответа на свои многия вопросы?

Я прилагаю. Например, здесь push-pull пишут, что зазор нужен. Как раз по этой причине. Кроме того, я писал, что уже повторял пуш-пул, без зазора, мотал на кольце. Опять же наблюдал подобный эффект. Вы же пишете, что зазор можно убрать. Я просто прошу пояснить этот момент. Если, конечно, вам не трудно..

[_gari]

Например, здесь push-pull пишут, что зазор нужен. ...

например там, зачем-то и дроссель после выпрямителя нарисован ...

[герд]

. Я просто прошу пояснить этот момент. Если, конечно, вам не трудно..

Судя по текстам ваших постов, вы очень далеки от темы резонансного пуша, поэтому, пояснять мне вам что-либо трудно.
Пояснялки я выложил в картинках, где очень хорошо видна амплитуда индукция в сердечнике СТ, и если вы ничего из них не поняли, то, как говорит народная мудрость, словами горю не поможешь, уж извините.
Здесь всё же тусовка разработчиков, а не ликбез или радиокружок. Это чисто моё мнение.

Сообщение отредактировал герд - Aug 21 2016, 21:16

[Plain]

схемулька таки малость попроще

Тут история такая, что автор поначалу расставил приоритеты, а затем вскользь явил совокупность доселе неведомых, но подлинно главных — что банка с защитой, и что из этого "добра" он хочет выжимать по полной, из чего следует чуть ли не вторая петля ОС с калиброванным датчиком тока, потому как никакой вменяемый контроллер такой точностью не обладает за ненадобностью.

Для обратнохода значительный вклад в кпд внесет индуктивность рассеяния ... оценка кпд 80% очень оптимистична ... L2 составляет менее 3% от L3 для реального же транса там будет в РАЗЫ больше

"Обратноходовый трансформатор" допилен до нормы lkg=25% намотки средним пальцем левой ноги, включая ёмкости, а также удалены демпферы выпрямителей — в центральном окне расположен получившийся КПД=89%:

[Yuri7751]

И одна вторичка - тоже хорошо, как по мне.

Да... Одна вторичка хорошо.
Почитайте Прессмана что ли.

Сообщение отредактировал Yuri7751 - Aug 22 2016, 06:22

[GetSmart]

"Обратноходовый трансформатор" допилен до нормы lkg=25% намотки средним пальцем левой ноги, включая ёмкости, а также удалены демпферы выпрямителей — в центральном окне расположен получившийся КПД=89%:

Поделитесь Вашим мнением, почему почти все схемы 100-кратных (и более) повышалок делают двухтактными? И какой размер будет у этого транса? Может быть найдётся картинка/чертёж.

На досуге поигрался с самым мощным трансом, который у себя нашёл - 5 вт 1005TG из инвертора CIU11-T0040. КПД в двухтактном режиме скромнее. Может потому, что низкопрофильный. Или что-то не учитываю. От текущего ТЗ транс отличается тем, что из 15 В делает 2 кВ (1+1) с удвоителями на выходе, как несколько приведённых схем в этой ветке. А по объёму этот 5-ватник 1/3 спичечного коробка. По площади печатной платы будет ~3/5.

Сообщение отредактировал GetSmart - Aug 24 2016, 04:36

[герд]

Тяжеловато будет батарейке, да и амплитуда треугольного тока через ключик впечатляет, как и величина ёмкости по питанию.

Однако, народная мудрость говорит, что дарёному коню прикус не рассматривают.

Сообщение отредактировал герд - Aug 23 2016, 18:38

[Plain]

почему почти все схемы 100-кратных (и более) повышалок делают двухтактными?

Вовсе нет — в античные времена транзисторы были золотыми, а потому, например, для создания в тогдашних телевизорах анодного обходились однотактным, ещё и совмещая его с отклонением.

И какой размер будет у этого транса? Может быть найдётся картинка/чертёж.

В теме уже указывалось — RM6 или EFD15. Если на последнем, то стандартный зазор 0,34 мм и 4:54:54 витков.

впечатляет, как и величина ёмкости по питанию

Это только чтобы КПД посчитать, потребовалось усреднить потребляемый ток.

[герд]

потребовалось усреднить потребляемый ток.

Программульная усреднялка и без этого усредняет. Ведь импульсная мощность в ключиках может быть ну очень импульсной, а средняя-вполне себе ничего.
Однако, при попытки втулить мелкий дросселёк по питанию, вкупе с мелкой же емкостиной, имел место быть "гудёж".

Сообщение отредактировал герд - Aug 23 2016, 20:20

[_gari]

Вовсе нет — в античные времена транзисторы были золотыми, а потому, например, для создания в тогдашних телевизорах анодного обходились однотактным, ещё и совмещая его с отклонением.

"а потому" .... это же просто прелесть какая-то
Plain, Вы хороший человек и грамотный специалист, но это уже за гранью разумного ....

Хрень эта именовалась- генератор строчной развертки, т.е. в первую очередь служил для развертки эл. луча кинескопа по строке, за счет создания пилообразного тока в отклоняющих катушках, что занимало 52мкс времени, строчный же гасящий 12мкс и в него требовалось уложить время обратного хода луча, т.е. накопленную в трансе энергию нашли куда удачно утилизировать, отправив ее на формирование высокого анодного напряжения.

Исходно генераторы, еще до золотых транзисторов, строились на лампах, причем по совершенно той же самой схеме. кто-то и сейчас еще может помнить 6П36С или 6П45С

Сообщение отредактировал _gari - Aug 23 2016, 23:03

[Yuri7751]

почему почти все схемы 100-кратных (и более) повышалок делают двухтактными?

Главная причина - в паразитных индуктивности и ёмкости трансформатора. Его же обычно мотают секционированно. Так что с индуктивностью рассеяния ничего не поделаешь. При однотактной топологии, чтобы с этим как-то справиться приходится усложнять схему настолько, что главное её преимущество - цена, сходит на нет. А размеры трансформатора (и соответственно всей платы) в двухтактной топологии естественно меньше.

Правда я не уверен, что так уж и "почти все". Большая часть выпускаемых в мире источников с высоким коэффициентом повышения напряжения стоят в лазерных принтерах и копировальных машинах. В цветном лазерном принтере до 16 высоковольтных источников с напряжениями от 1 до 5 кВ. Я довольно долго работал в компании, выпускавшей высоковольтные платы для таких устройств (сам, правда, занимался более интересными проектами). Цена платы где-то 8-15 долларов. Так что решающее значение имеет не КПД, а цена. Самой популярной топологией был ringing coil converter. Самовозбуждающийся преобразователь на одном транзисторе, момент переключения определяется насыщением транзистора по току базы, поэтому управлять напряжением (а в принтере все напряжения программно управляются в широких пределах) можно этим током.
Выглядит это так:



Вместо V13 - выход операционника. Дешевле в природе ничего нет . Размер трансформатора от Е1313 до URS1620. КПД побоку (хотя с небольшими манипуляциями и кпд можно улучшить). Мощности невелики и входное напряжения, как правило 24В.
У других фирм схема преобразователя могла чуток отличаться, но всё равно быда однотактной обычно.

Что же касается CCFL не раз упомянутых, то там выход принципиально переменный , так что и вариантов-то нет

[герд]

Так что с индуктивностью рассеяния ничего не поделаешь.

Ну да, только в обратноходах с ней борются всеми силами, а в резонансных пушах-утилизируют, используя как для ограничения тока заряда вых. емкости и тока кз, так и для уменьшения выходного сопротивления источника, поскольку на частоте резонанса остаётся лишь актиная составляющая выходного импеданса.
Кстати, в мульке от Plain выходные обмотки имеют связь =адын, чего в реале не бывает, и при изменении тока нагрузки по каналам, именно индуктивность рассеяния, коя максимальна во вторичках в силу кол-ва витков, будет определять разброс напряжений, особенно при ШИМ-рулении.

[GetSmart]

Что же касается CCFL не раз упомянутых, то там выход принципиально переменный , так что и вариантов-то нет

Если взглянуть на фото ПП указанного мной инвертора, то видно, что CCFL питается без диодов на выходе транса. Там у этого транса будет выше КПД чем я намерил. И управляется он от моста, а не полумоста. В моих с ним экспериментах, КПД повышался при понижении рабочей частоты до 20 и ниже кГц. Хотя ниже 20 уже очень слабо.
-----
Подумалось, а не подойдёт ли для последней схемы от Plain транс обычного сетевого флая 220-5V, например 10..15W. Чисто для проверки КПД. Мотать транс нет желания.
-----
Золотые транзисторы работают лучше когда они золотые снаружи или внутри? ))

Сообщение отредактировал GetSmart - Aug 24 2016, 10:11

[Александр_SI]

Чисто для проверки, я планирую собрать две схемы вживую: от Plain и от Герда. Когда детали приедут. О результатах могу отчитаться здесь, если интересно..