Нужен прогноз по дросселю - помощь экстрасенсов., CCM Buck LED 36V 2A Опции

[stas00n]

Коллеги, хелп. Собрал протопип изделия - драйвер светодиодного прожектора, параметры следующие: Vi = 48V, Vo = 36V, Io = 2A. Buck CCM на HV9910B. fs = 120 кГц. До этого был собран такой же пред-прототип с дросселем 33 мкГн на куске того что под ногами валялось (EFD20 и проволока ПЭВТЛ2-0.5). В прототип запланировал CDRH127/LDNP-330MC [datasheet]. Решил сначала, что подойдет с запасом (в даташите декларируется Rated Current = 3.9A, а у меня Irms ~= 2.5A, Ipk = 3.5 A). Т.к. ждать образцов долго, перемотал имеющийся CDRH127 и поставил. Наивность моя заключается в том, что я 1 - поверил даташиту; 2 - пренебрег потерями на перемагничивание - CCM у меня довольно-таки "условный". Результат - перегрев дросселя до 105С при tокр = 25С, т.е. на 80C при том что режимы ни по Irms ни по Ipk ни разу не превышены. Такой перегрев неприемлем, посему ищем другой дроссель. Заказал образцы SRP1265A-330MC [datasheet] и SRP1770TA-330M [datasheet]. Все примерно равны по RDC, при этом первый, при сравнимых габаритах имеет вдвое больший "Rated" ток, второй вообще по всем показателям "жирнее", включая поверхность охлаждения и площадь, занимаемую на ПП. Материал сумидовских дросселей - феррит, борнсовских - железо.

Теперь собственно вопрос - крик о помощи. Образцы придут не раньше вторника. Стоит ли надеяться что они спасут ситуацию? Или впадать в отчаяние и искать место на плате под EFD20? Как вообще оценить потери на перемагничивание на железных/ферритовых дросселях на заданных частотах и дельте B? Вроде как дельта B будет значительно меньше Bmax - компенсирует ли это бОльшие потери в железе против феррита? В общем, экстрасенсы велкам!

[wim]

Как вообще оценить потери на перемагничивание на железных/ферритовых дросселях на заданных частотах и дельте B?

И как же Вы собираетесь оценивать "дельта B" в дросселе на гантеле?
Дроссели на гантелях это такая "вещь в себе", характеристики которой знают только производители.

[Рэт]

А как Вы дроссель считали? По исходным данным получается не 33, а 133 мкГн. Думаю, в этом проблема

[Plain]

36 В · (48 В – 36 В) / (48 В · 0,12 МГц · 2 А · 0,3) = 125 мкГн, т.е. требуется никак не меньше параллельно пары CDRH127 220 мкГн Irms=1,16 А.

[vladec]

Да и железо использовать на fs = 120 кГц наверное не стоит.

[stas00n]

И как же Вы собираетесь оценивать "дельта B" в дросселе на гантеле?
Дроссели на гантелях это такая "вещь в себе", характеристики которой знают только производители.

Собственно не нужно мне особо знать DB. Косвенно оценить можно по DI/Isat, зная что Bsat для ферритов примерно 0.3 Т. А так практически и академически было бы интересно иметь зависимость мощности потерь от I, DI и частоты...

А как Вы дроссель считали? По исходным данным получается не 33, а 133 мкГн. Думаю, в этом проблема

36 В · (48 В – 36 В) / (48 В · 0,12 МГц · 2 А · 0,3) = 125 мкГн, т.е. требуется никак не меньше параллельно пары CDRH127 220 мкГн Irms=1,16 А.

Считал на условие неразрывности тока: DI < 2 * Io. L > Vo * toff / DI. DI принял 3А, получается 25мкГн, ближайший больший "ходовой" номинал - 33. Так что да, проблема частично в малой индуктивности - большой размах тока - большие потери на перемагничивание.

[Plain]

Считал на условие неразрывности тока ... L > Vo * toff / DI, DI принял 3А, получается 25мкГн

DI это не нечто отбалдовое, а конкретные пульсации тока, типично 30%, т.е. при Iavg=2 А это 0,6 А, и таким образом получаются никакие не 25 мкГн, а аккурат в 5 раз больше, т.е. всё те же 125 мкГн.

[Ydaloj]

Да и железо использовать на fs = 120 кГц наверное не стоит.

это карбонильное железо, для высокочастотных применений. Вишей такие дроссели делает, пишет аж до двух мегагерц (IHLP***)

[stas00n]

DI это не нечто отбалдовое, а конкретные пульсации тока, типично 30%, т.е. при Iavg=2 А это 0,6 А, и таким образом получаются никакие не 25 мкГн, а аккурат в 5 раз больше, т.е. всё те же 125 мкГн.

Все так, только 30% - видимо отбалдово-практически испытанное годное значение. Но яже всех умнее и решил размахнуть током "на всю катушку" с целью минимизировать индуктивность и габарит. За что и поплатился перегревом.

[MikeSchir]

И как же Вы собираетесь оценивать "дельта B" в дросселе на гантеле?

Если предположить, что весь поток походит через сердечник соленоида (при большой проницаемости феррита погрешность будет вряд ли больше 20%), то точно так же как в любом трансформаторе, зная число витков, напряжение на обмотке и частоту (или длительности приложения напряжения).
Да, не точно! Ну оценить то можно, и я думаю не с очень большой погрешностью .
А вот индуктивность можно посчитать только по эмпирическим коэффициентам.
Да а граница разрывных токов в дросселе (пользуясь формулой приведенной Plain) будет при индуктивности ~19 мкГн.

Сообщение отредактировал MikeSchir - Mar 2 2018, 07:55

[wim]

Если предположить, что весь поток походит через сердечник соленоида (при большой проницаемости феррита погрешность будет вряд ли больше 20%), то точно так же как в любом трансформаторе, зная число витков, напряжение на обмотке и частоту (или длительности приложения напряжения).

Это не трансформатор, это дроссель, намотанный на гантеле. Для расчета амплитуды переменной составляющей индукции нужно знать магнитную проницаемость сердечника с зазором. Т.е. вопрос очень простой - чему равна длина немагнитного зазора ферритового сердечника в виде гантели? Если Вы знаете как эту величину измерить/рассчитать/оценить, поделитесь с народом - это многим будет интересно.

[stas00n]

Это не трансформатор, это дроссель, намотанный на гантеле. Для расчета амплитуды переменной составляющей индукции нужно знать магнитную проницаемость сердечника с зазором. Т.е. вопрос очень простой - чему равна длина немагнитного зазора ферритового сердечника в виде гантели? Если Вы знаете как эту величину измерить/рассчитать/оценить, поделитесь с народом - это многим будет интересно.

А в чем практическая польза расчета этого "зазора"? Например, есть заводская катушка на гантели L = 100 мкГн Isat = 1A; катушка эта имеет число витков N, например, 100. Индуктивность пропорциональна квадрату числа витков, а ток насыщения обратно пропорционален числу витков. Т.е чтобы получить 200 мкГн на той же геометрии, надо 141 виток, Isat при этом будет 0,71 А.

Кстати, моя катушка (CDRH127) - "гантель в трубе", и там при должном желании у упорстве вполне можно измерить зазор и площадь поперечного сечения штангенциркулем. Вопрос практической ценности таких измерений?

[wim]

при должном желании у упорстве вполне можно измерить зазор и площадь поперечного сечения штангенциркулем. Вопрос практической ценности таких измерений?

Я же сказал уже - для дросселя на гантеле никакой ценности. Для сердечников с небольшим зазором относительная магнитная проницаемость примерно равна отношению средней длины магнитной линии к длине зазора. Таким образом, зная длину зазора, можно примерно рассчитать постоянную составляющую и амплитуду переменной составляющей индукции в дросселе. Для гантелей эта простая формула не работает, потому что длина зазора соизмерима с длиной магнитной линии. А для расчета потерь нужно еще знать удельные потери в феррите и объем сердечника. Простым штангенциркулем не обойтись.

[Ydaloj]

аннет, верно всё

[Plain]

с целью минимизировать индуктивность и габарит

Это можно сделать только повышением частоты, все другие хотелки самообман. Да и вообще, БП на 72 Вт на какой-то одной фитюльке — элементарной здравый смысл должен был включить сомнения.

[stas00n]

Это можно сделать только повышением частоты, все другие хотелки самообман. Да и вообще, БП на 72 Вт на какой-то одной фитюльке — элементарной здравый смысл должен был включить сомнения.

Повышение частоты тоже поиск компромисса - увеличиваются потери в ключах и потери в меди многослойных катушек из-за поверхностного/близостного эффекта. Перемагничивание опять же чаще - тоже увеличение потерь в железе, причем зависимость от частоты там в степени больше двойки... Сначала думал этот блок на 200-250 кГц, запустил - грелся ключ сильно, пришлось убавить частоту. Ну а дроссель, соответственно понадобится следующего габарита.

[pokos]

Думается, принципиальная ошибка здесь в том, что дроссель с разрывным током будет лучше, чем с неразрывным.
Энергия, запасённая в дросселе, ведь пропорциональна квадрату тока, а потери почти линейно зависят от дельта Бэ.
Таким образом, оптимальным будет, как раз, старый добрый дроссель с неразрывным током и пульсациями около 30%. как учили нас деды, как учили отцы!

[wim]

оптимальным будет, как раз, старый добрый дроссель с неразрывным током и пульсациями около 30%

В общем это так, но для дросселей на гантелях это не совсем так. Потому что есть еще потери в обмотке, которые складываются из омических потерь и потерь на вихревые токи. Имеет значение чем и как намотана обмотка. Я разламывал дроссели разных производителей одного типоразмера и номинала. Китайцы мотают без затей одним толстым проводом. CDRH127/LDNP-560MC был намотан в четыре провода и унутре у него получалось как бы две обмотки соединенные параллельно. По нагреву Sumida выглядел чуток получше китайцев, но опять-таки непонятно - то ли из-за хитрой намотки, то ли феррит с меньшими потерями.

[stas00n]

... Китайцы мотают без затей одним толстым проводом...

И правильно делают. Если нет возможности (экономически/технически) применить литцендрат с достаточно тонкими жилами (менее 0,1 мм), лучше всего мотать именно одножильным проводом. Если то же сечение набрать в несколько недостаточно тонких проводов, потери на ВЧ взлетают космически. Проверено. Происходит это из-за эффекта близости [Proximity effect]. При намотке в несколько проводов эквивалентная "слойность" обмотки пропорционально возрастает, а от кол-ва слоев proximity потери растут показательно! В несколько проводов приходится мотать, если толстый провод невозможно нормально уложить по механическим причинам.

[MikeSchir]

Это не трансформатор, это дроссель, намотанный на гантеле. Для расчета амплитуды переменной составляющей индукции нужно знать магнитную проницаемость сердечника с зазором. Т.е. вопрос очень простой - чему равна длина немагнитного зазора ферритового сердечника в виде гантели? Если Вы знаете как эту величину измерить/рассчитать/оценить, поделитесь с народом - это многим будет интересно.

wim, Уйдите Вы от условностей - дроссель, трансформатор, магнитная проницаемость У Вас есть поток почти полностью собранный в сердечнике катушки и есть закон электромагнитной индукции для этой катушки: d(B*s*w)/dt =u где: u - напряжение на катушке; B - индукция в сердечнике; s - сечение, охватываемое катушкой (с небольшой погрешностью - сечение сердечника); w - число витков. Заметьте, ни где нет упоминания о: дросселе или трансформаторе и тем более о магнитной проницаемости Если Вам не нравится такая форма записи, найдите другую, но там, точно так же, не будет приведённых Вами понятий. А про индуктивность в своём посте я тоже сказал, что в связи с трудностью определения точного зазора она рассчитывается по эмпирическим коэффициентам и к индукции поля почти ( ) никакого отношения не имеет.
Что Вам ещё рассказать? Я готов.

Сообщение отредактировал MikeSchir - Mar 3 2018, 06:25

[pokos]

В общем это так, но для дросселей на гантелях это не совсем так.

Это совсем так для любого дросселя. При разрывном токе ВЧ равны 100%, а при неразрывном - только 30%. В обмотках ВЧ потери в три раза меньше. При неразрывном токе больше только динамические потери в ключах, а статические потери тоже меньше.
Именно поэтому разрывные токи применяют при достаточно больших напряжениях на ключах, когда динамические потери многократно превышают статические. При малых напругах никакого смысла в разрывных токах нету.
Мало того, дроссель для разрывных токов должен уметь работать на максимальном токе раза в полтора большем, чем для неразрывных.

Сообщение отредактировал pokos - Mar 3 2018, 06:12

[MikeSchir]

А для расчета потерь нужно еще знать удельные потери в феррите и объем сердечника. Простым штангенциркулем не обойтись.

Может помочь закон Архимеда

[Gorby]

Между тем решение существует. Есть такая фирма Wurth Elektronik we-online.com
У ней есть доступный после несложной регистрации программный инструмент название с ходу не вспомню, но связано с красным цветом. Туда задаете частоту, напряжение, ток и топологию источника питания, а софт рассчитывает базовые показатели. Индуктивность и токи дросселя среди них. А также статические и динамические потери, а также превышение температуры в градусах и ваттах— и это всё сведено в таблицу для двух десятков разных дросселей. В чем подвох? В списке только их Wutrh дроссели.

[Plain]

на 200-250 кГц, запустил - грелся ключ сильно

Потому что у HV9910 выход слабый, да и что за ключ вообще, но усилить выход будет дешевле, чем ставить дроссель крупнее.

Кстати, бумажка ну очень скудная, даже предельная частота не указана, у клонов пишут 300 кГц.

[wim]

При разрывном токе ВЧ равны 100%, а при неразрывном - только 30%.

Я где-то говорил про режим разрывных токов? При чем тут потери в ключах? Режим непрерывных токов будет и при 10%, и при 50%. Правило "30%" - это эмпирическое правило, оптимизирующее дроссель по цене, никакого отношения к потерям в дросселе не имеющее.
В заказном дросселе, намотанном на сердечнике с известными параметрами, можно минимизировать суммарные потери "в меди" и "в железе", в т.ч. выбирая относительную величину пульсаций тока. Покупной дроссель на гантеле приходится подбирать экспериментально.
P.S. Выяснил, что такое "напруга":

Напруга (U) на ділянці електричного кола — це різниця потенціалів між двома точками електричного поля та чисельно дорівнює відношенню роботи, яку необхідно виконати для переміщення заряду з однієї точки поля в іншу точку, до величини цього заряду.

Что Вам ещё рассказать? Я готов.

Сеанс неслыханной щедрости. Чему равна площадь сечения сердечника CDRH127/LDNP? Мы ведь хотим узнать амлитуду индукции (для расчета потерь). А для этого нужно величину магнитного потока разделить на площадь сечения сердечника.

[MikeSchir]

Сеанс неслыханной щедрости. Чему равна площадь сечения сердечника CDRH127/LDNP? Мы ведь хотим узнать амлитуду индукции (для расчета потерь). А для этого нужно величину магнитного потока разделить на площадь сечения сердечника.

Мне думается это уже не наши проблемы. Читал, что ТС перематывал один из выбранных дросселей, он может и измерить его с помощью того же штангеля, и рассчитать. К сожалению изготовители таких изделий, как дроссели и трансформаторы не дают полной информации, необходимой разработчику, поэтому нужно проявить некоторую инициативу, а советы "посторонних" это только проценты в его работе, а остальное - свои мозги/знания/опыт.

Сообщение отредактировал MikeSchir - Mar 3 2018, 19:19

[Plain]

Для приблизительной оценки условно стандартных гантельных дросселей есть весьма удобная бумажка:

http://www.cooperindustries.com/content/da..._DRA_Series.pdf

[Baza]

проще будет подобрать дроссель не на феррите, а из HiFlux или Kool_Mu с распределённым зазором.
делает тот-же вьюрт и вишай.

в одном подобном дизайне вместо CDRH124 прекрасно встал дроссель 6х6х4 мм при лучшем кпд и в разы меньшем нагреве.

[pokos]

Я где-то говорил про режим разрывных токов?

Дык, товарищ Рэт провёл проверочный рощот, и оказалось, что для 30% пульсаций тока надо дроссель 133, а не 33. Откудова я осмелился сделать вывод, что при 33 ток будет разрывным.

[stas00n]

Пришли дроссели, как и ожидалось, чуда не произошло. 33 даже пробовать не стал, поставил 47. Греется слегка поменьше, но спасает только больший размер. На фото в нижнем драйвере SRP1265A-470M, в верхнем SRP1770TA-470M. Буду как и советовали - увеличивать индуктивность - 1770 на 100 мкГн.

Потому что у HV9910 выход слабый, да и что за ключ вообще, но усилить выход будет дешевле, чем ставить дроссель крупнее.

Действительно, выход слабоват, посмотрел сейчас, расстроился Почему-то был уверен что +-0,5А хотя бы дает - попутал по памяти с другой м/с, даташит повторить поленился что-то.. Ключ STP30NF10.

Дык, товарищ Рэт провёл проверочный рощот, и оказалось, что для 30% пульсаций тока надо дроссель 133, а не 33. Откудова я осмелился сделать вывод, что при 33 ток будет разрывным.

При 33 неразрывный, но близко к разрывному. Разрывный при 19 мкГн: DI = 200% Io;

Эскизы прикрепленных изображений

 

[serglg]

Пришли дроссели, как и ожидалось, чуда не произошло. 33 даже пробовать не стал, поставил 47. Греется слегка поменьше, но спасает только больший размер. На фото в нижнем драйвере SRP1265A-470M, в верхнем SRP1770TA-470M. Буду как и советовали - увеличивать индуктивность - 1770 на 100 мкГн.

Действительно, выход слабоват, посмотрел сейчас, расстроился Почему-то был уверен что +-0,5А хотя бы дает - попутал по памяти с другой м/с, даташит повторить поленился что-то.. Ключ STP30NF10.



При 33 неразрывный, но близко к разрывному. Разрывный при 19 мкГн: DI = 200% Io;

Не по теме вопрос, но мне неграмотному интересно - чем картинки тепла так можно сделать?

[Baza]

Не по теме вопрос, но мне неграмотному интересно - чем картинки тепла так можно сделать?

тепловизором.

есть много разных втч, приставки к телефону на юсб и нормальные проф и полупроф аппараты.
китайцы тоже подтянулись.

например из бюджетного http://www.flir.se/home/

[stas00n]

Не по теме вопрос, но мне неграмотному интересно - чем картинки тепла так можно сделать?

тепловизионная приставка к телефону. У меня Seek Thermal Compact XR

[MikeSchir]

тепловизионная приставка к телефону. У меня Seek Thermal Compact XR

С одноименным софтом работает нормально? Не виснет? С каким смартфоном? Прошу прощенья за офтоп.

Сообщение отредактировал MikeSchir - Mar 6 2018, 10:47

[stas00n]

С одноименным софтом работает нормально? Не виснет? С каким смартфоном? Прошу прощенья за офтоп.

С оригинальным софтом и работает, который с маркета. Другой софт не пробовал, а что, так можно? . Не виснет, только напрягает щелкание шторки постоянное. но от этого никуда не денешься - так и должно быть. Смартфон на андроиде - xiaomi 4x. У шефа самсунг - тоже работает. По моему главное чтобы USB OTG поддерживался смартфоном, на новых-то наверное сейчас везде это есть.


PS Сейчас посмотрел - у меня Compact Pro, с красным объективом - больше пикселей и кадров в секунду по сравнению с моделью XR. Но и цена тоже.. Шеф выбирал, хотел максимальное разрешение. А так XR тоже должно быть нормально, поменьше разрешение, но оно особо на работу не влияет. главное фокус чтобы регулировался.

[serglg]

спасибо за информацию по тепловизору.
А то у меня вроде как греется всё, а локализовать главного не получается. :-)

[Baza]

спасибо за информацию по тепловизору.
А то у меня вроде как греется всё, а локализовать главного не получается. :-)

только не забываем вводить поправочные коэффициенты для разных материалов и разных поверхностей.
ну или можно задуть из баллончика плату черной матовой краской

[stas00n]

только не забываем вводить поправочные коэффициенты для разных материалов и разных поверхностей.
ну или можно задуть из баллончика плату черной матовой краской

Как показала практика, достаточно не смотреть на металлы и стекло. Пластики, из которых в основном состоят поверхности деталей и платы, весьма близки к АЧТ, разница показаний пару-тройку градусов. Если надо "посмотреть" металл - я наклеиваю кусочек липкой бумажной ленты. Насчет краски идея интересная, но думаю будет грязновато.

Сообщение отредактировал stas00n - Mar 7 2018, 12:36

[rudy_b]

Сейчас еще такой предлагают за 11тыр. Но не пробовал, только приглядываюсь.

[Ydaloj]

с таким только пятно разглядывать, а не детали
у первого всёж матрица поприличнее разрешением была.