Дополнительный выход отрицательного напряжения с SEPIC., Возможно? Опции

[DSIoffe]

Здравствуйте все!
Вот структурная схема преобразователя SEPIC.
Не подскажет ли кто, можно ли со стыка Cs, L2 и D1 через диодно-емкостную цепочку получить дополнительный выход отрицательного напряжения?
Очень извиняюсь, если вопрос дурацкий, в теме разбираюсь слабо.
Заранее признателен.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[rezident]

Если стабильность его не важна, то ИМХО можно. Но скажу честно, что я сам не пробовал

[rod]

..дополнительный выход отрицательного напряжения?

Интуитивно чувствуется, что должно быть что-то типа этого..

В режиме непрерывных токов L1 L2 L3 выходы(+-), по идее, должны быть одинаковыми. При равной нагрузке (+-) просто равны.

[DSIoffe]

Вообще-то я имел в виду вот такое.
Всяческие контроллеры и конвертеры, например, которые мне понравились, требуют каких-то корректирующих цепей. Не нарушит ли такой довесок устойчивость? Или вообще физику работы преобразователя в данном случае.
Такие диодно-емкостные цепочки часто рисуют в datasheet, например, на LM2622. Но не во всех datasheet. Вот и хочу понять, не изучая теорию , где их можно ставить, а где нельзя. Или везде можно?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[DS]

Существенный вопрос в соотношении мощностей, и соотвественно конденсаторов. Если оно большое, т.е. работы схемы мало искажается, то можно всегда. Иначе надо считать в каждом конкретном случае.

[DSIoffe]

Нагрузка симметричная, по плюсу и по минусу одинаковая.
А какие могут быть искажения и за счёт чего?
Речь идёт о выходных конденсаторах? Одинаковые будут.
И не подкинете ссылочек или идей насчёт того, как посчитать?

Сообщение отредактировал DSIoffe - Aug 18 2006, 10:29

[rod]

Нагрузка симметричная, по плюсу и по минусу одинаковая.

Pump даст амплитудное напряжение шим-а, значительно большее, чем |+V|. Без дросселя не получится усреднить шим.

[DSIoffe]

А что будет в режиме прерывистых токов?

[proba]

а какие Vin и Vout ?
V- будет по такои схеме плавать где-то от -Vin до -(Vin+Vout).
схема представленная rod гораздо аккуратнее, особенно если L2 и L3 на одном сердечнике.

[rod]

А что будет в режиме прерывистых токов?

В режиме непрерывных токов выходное напряжение идеального LC фильтра не зависит от нагрузки. В режиме прерывистых - зависит, как от нагрузки, так и от скважности. Смысл в том, что в режиме прерывистых токов энергия поступает в нагрузку "порциями".

[DSIoffe]

Спасибо огромное. Я понял главное: то, что мне нужно, сделать можно. По схеме rod, а не с диодами и емкостями. Кстати, заглянул в datasheet на ADP3050, а там в конце инвертирующий SEPIC. То есть схема rod - это обычный SEPIC плюс инвертирующий? Патентовать можно
Кстати, при таком раскладе все три катушки должны быть одинаковыми, или первая в два раза больше?
to proba
Входное напряжение, если получится, хочу сделать от +4,5 до +12,5. Выходное нужно +-11, ток от плюса до минуса 20..90 мА.
А если L2 и L3 не на одном сердечнике, тогда что? Мне очень не хочется связываться с трансформаторами, очень жёсткие требования по габаритам, осовбенно вертикальному.
to rod
Но если преобразователь охвачен обратной связью, то оно же не должно мешать?

Сообщение отредактировал DSIoffe - Aug 20 2006, 10:02

[rod]

...А если L2 и L3 не на одном сердечнике, тогда что? Мне очень не хочется связываться с трансформаторами.

+ и - включены фактически параллельно. Токи отбирают от входа поровну. Наверное будет правильным взять L2 L3 в два раза больше относительно расчета для одного плеча. Разделительные емкости те же или меньше в два раза.

[DSIoffe]

А где бы взять расчёт? Я нашёл у Maxim AN1051. Может, где есть построже, но не менее понятно?

[wim]

А где бы взять расчёт? Я нашёл у Maxim AN1051. Может, где есть построже, но не менее понятно?

Инвертирующий довесок - это схема Чука (или Кука).
Индуктивности L1, L2 определяют амплитуду пульсаций тока дросселя: delta(IL)=(Vin*D*Ts) /(2*L),
где delta(IL) - амплитуда пульсаций тока дросселя
Vin - входное напряжение
D - коэффициент заполнения импульсов
Ts - период повторения импульсов
L - величина инуктивности дросселя
Если выбрать индуктивности одинаковыми L1=L2=L3, их можно мотать на общем магнитопроводе тройным проводом. Надо только учесть, что ток каждой обмотки увеличивает напряженность магнитного поля, т.е. надо проверить, не войдет ли магнитопровод в насыщение.

[rod]

А где бы взять расчёт? ....

Может это поможет..MIC2141 Micropower Boost Converter

[wim]

А где бы взять расчёт?...

Для расчета силовой части можно посмотреть конспекты лекций американского профессора Эриксона:
http://ece.colorado.edu/~pwrelect/book/sol...ns/solndir.html

[DSIoffe]

Кайф, мужики, спасибо огромное.
Я это дело промоделировал в MicroCap. Будет жить. Осталось схему рассчитать, выбрать детальки... Когда платка заработает, обязуюсь ознакомить общественность с результатами.

[DSIoffe]

rod, а почему вторая и третья индуктивности должны быть в два раза больше первой? Я промоделировал: когда все три индуктивности одинаковые, в схеме возникают низкочастотные автоколебания. Если левая в два раза меньше, то они вскоре после запуска успокаиваются. Но почему? Это интуиция или есть какие-то соображения?

[proba]

я SEPICom не занимался, но в общем отношение L1 : (L2;L3) зависит от отношения Uin / Uout и скважности управляющего ключевои FET сигнала. если регулятор имеет ограничение на 50:50 то это надо брать за основу для самого низкого Uin. если Uin= 4,5V и Uout = 11 , то в том сучае отношение индуктивности 4,5:11 >> 1:2,4 .
если L2 и L3 на одном сердечнике, то Uout- автоматическии стабилизируется на основе Uout+.
L1 обязательно отделныи индуктивность.

[wim]

я SEPICom не занимался, но в общем отношение L1 : (L2;L3) зависит от отношения Uin / Uout и скважности управляющего ключевои FET сигнала. если регулятор имеет ограничение на 50:50 то это надо брать за основу для самого низкого Uin. если Uin= 4,5V и Uout = 11 , то в том сучае отношение индуктивности 4,5:11 >> 1:2,4 .
если L2 и L3 на одном сердечнике, то Uout- автоматическии стабилизируется на основе Uout+.
L1 обязательно отделныи индуктивность.

Если выходные напряжения Vo(+) и Vo(-) примерно одинаковы по абсолютной величине, тогда можно мотать все три дросселя на одном сердечнике. Принцип работы очень простой: в первом интервале, когда ключ замкнут, к L1 приложено напряжение Vin, к L2 - напряжение на проходном конденсаторе, которое тоже равно Vin (с незначительными пульсациями), к левому по схеме выводу L3 -(Vin+Vo(-)), к правому выводу L3 -Vo(-), т.е., к L3 также приложено напряжение Vin. Если все три дросселя имеют одинаковую индуктивность, пульсации тока в них будут одинаковы, что и позволяет мотать их на общем сердечнике.
Стабилизировать выход (-) желательно через обратную связь вместе с выходом (+), поскольку средние токи в дросселях L2, L3 могут существенно отличаться друг от друга (при одинаковых пульсациях).
Выходное нпаряжение определяется для SEPIC Vo/Vin=D/(1-D), для Cuk Vo/Vin=-D/(1-D). Если преобразователь должен работать как с понижением, так и с повышением входного напряжения, ШИМ-контроллер должен обеспечивать коэффициент заполнения >50%

[rod]

rod, а почему вторая и третья индуктивности должны быть в два раза больше первой? Я промоделировал: когда все три индуктивности одинаковые, в схеме возникают низкочастотные автоколебания. Если левая в два раза меньше, то они вскоре после запуска успокаиваются. Но почему? Это интуиция или есть какие-то соображения?

На счет автоколебаний не знаю, врать не буду. По идее, обратная связь все должна давить. А соображение на счет индуктивностей простое - сумма токов на выходе при одном плече и при двух (+-) должна быть одинакова, чтобы система "не почувствовала" разницу. Две параллельные (по переменному току) индуктивности в два раза большей величины как раз это и обеспечивают. О своих впечатлениях, когда "игрался", могу сказать, что проблемы появлялись, когда напряжение на разделительной емкости значительно менялось за время коммутации. Т.е., когда частота L1-Cразд. "подбиралась" к частоте коммутации. Представить себе качественно работу довольно просто. Достаточно принять разделительную емкость очень большой. Переменная составляющая на всех дросселях одинаковая. Постояная у дросселей с обоих концов ==. Вольт-секундный баланс на дросселе V1*T1=V2*T2.

[DSIoffe]

Люди добрые, я тут статью написал для журнала "Компоненты и технологии" про SEPIC. Если кому не лень будет - гляньте, пожалуйста, нет ли там какой-нибудь глупости.
А автоколебания ушли, когда я в моделях к идеальным индуктивностям добавил их реальные сопротивления.
Ещё раз всем большое спасибо.

Сообщение отредактировал DSIoffe - Aug 28 2006, 06:59

[rvk]

""

Сообщение отредактировал rvk - Aug 28 2006, 07:50

[Vokchap]

Просмотрел статью "по диагонали", в целом нормально для ознакомления. Если подойти критически, то можно и доработать. Вскольз указана едва ли не самая основная область применения SEPIC - коррекция коэффициента мощности. Читателю будет полезно знать, что схема позволяет "тянуть" от сети киловатные синусы с коэффициентом 0.96-0.99 и суммарными гармоническими искажениями <5%. Потом наличие или отсутствие трансформатора определяется нагрузкой: если развязка не нужна, то и трансформатор не нужен, если надо развязаться, то L2 мотаем двумя проводами. Неплохо бы поподробнее указать разницу при намотке L1 и L2 магнитосвязанными или каждая отдельно. Цитата: "На один сердечник можно намотать две обмотки с одинаковым числом витков, и, следовательно, с одинаковой индуктивностью. В противном случае напряжения на обмотках будут отличаться и разница будет замыкаться через Cp" - таким полезным свойством пользуются в корректорах для уменьшения пульсаций сетевого тока за счет энергии в Ср, т.е. при совместной намотке L1 мотают с большим рассеянием относительно сердечника, чем L2 (либо если есть готовый дроссель с одинаковыми обмотками, то L1 искуственно увеличивают).
Далее "Схема Чука" для русского уха забавно звучит, чаще говорят "Кука", хотя буржуи иногда поясняют: Cuk pronounced "chook", as in book.
ИМХО паразитные элементы в схеме можно было не отображать, они только путают неподготовленного читателя.
Ну и чисто косметика - качество (графическое) схем очень низкое, формулы желательно наклонным шрифтом сделать и отцентровать, нумерацию формул в крайнее правое положение сместить. Между главами увеличить интервалы.
Спасибо за статью. Ждем результатов Ваших экспериментов для отрицательного выхода.

[DSIoffe]

to Vokchap
Огромное спасибо. Я даже ещё успею добавить ваши поправки в статью.
А он таки Чук. Слободан Чук, видимо, югослав по происхождению. В оригинале у первой буквы его фамилии должны быть такие маленькие рожкм, но, видимо, у американских наборщиков с этим трудности.

[DSIoffe]

Люди добрые, а не подскажет ли кто, как определить, может ли конкретный boost работать как SEPIC? Часто пишут, что любой может, но вот цитата от TI:
http://www-k.ext.ti.com/srvs/cgi-bin/webcg...,case=32300,new
------------------------
Problem:
Can I use the TPS61120 as a SEPIC converter?
Solution:
No, the TPS61120 can not be used a SEPIC converter. Although the TPS61120 and TPS61130 datasheets are similar, the TPS61120 will not operate in a SEPIC topology due to the internal startup sequencing of the IC. If a SEPIC topology is required, use the TPS61130, which is specifically designed to operate in this configuration.
------------------------
Заранее признателен.

[wim]

Люди добрые, а не подскажет ли кто, как определить, может ли конкретный boost работать как SEPIC? Часто пишут, что любой может, но вот цитата от TI:
http://www-k.ext.ti.com/srvs/cgi-bin/webcg...,case=32300,new
------------------------
Problem:
Can I use the TPS61120 as a SEPIC converter?
Solution:
No, the TPS61120 can not be used a SEPIC converter. Although the TPS61120 and TPS61130 datasheets are similar, the TPS61120 will not operate in a SEPIC topology due to the internal startup sequencing of the IC. If a SEPIC topology is required, use the TPS61130, which is specifically designed to operate in this configuration.
------------------------
Заранее признателен.

Это связано с алгоритмом начального старта TPS61120. Открывают выходной ключ (в обычной, несинхронной схеме там стоит диод) и ждут, пока напряжение на выходе не поднимется до входного. В топологии SEPIC нет прямого пути прохождения постоянного тока со входа на выход, соответственно, выходной конденсатор таким способом никогда не зарядится. А так принципиальных ограничений нет.

[DSIoffe]

Люди добрые, если кому интересно: вот здесь я положил окончательный текст статьи.
http://www.dsioffe.narod.ru/articles/SEPIC.doc
Она намного больше исходного варианта, рецензент попросил конкретный пример разработки.

[rod]

...окончательный текст статьи.

[DSIoffe]

Большое спасибо. Попробую заменить в вёрстке, если успею.

[Чип]

Люди добрые, если кому интересно: вот здесь я положил окончательный текст статьи.
http://www.dsioffe.narod.ru/articles/SEPIC.doc

Да, интересно, спасибо. Но вот цитата из статьи:

Очевидно, что бросок тока более 2А после включения схемы будет в реальности сглажен схемами плавного старта и ограничения тока, встроенными в микросхему LM3488MM.

наводит на грустное: в лоб применить эту разработку для питания от USB невозможно? А так хочется. Может где по месту напильником доработать?

[DSIoffe]

А почему невозможно-то? Как раз запросто. Другое дело, что там это не очень нужно: USB выдаёт строго 5В, не надо бороться с изменением входного напряжения. Можно взять другую схему, обойдясь меньшим числом катушек.

[Чип]

А почему невозможно-то?

Бросок тока при включении даже до 1а вырубит питание USB. Во всяком случае должен.

[wim]

Бросок тока при включении даже до 1а вырубит питание USB. Во всяком случае должен.

Чип, если Вы обратили внимание, у SEPICa входной ток непрерывный, в отличие, скажем, от flyback. Т.е, SEPIC для источника питания (USB в данном случае) выглядит как резистор. Единственная проблема - это начальный запуск, но это не связано с топологией преобразователя. "В лоб" к USB даже просто конденсатор нельзя подключать, может вырубить.

[DSIoffe]

Бросок тока при включении даже до 1а вырубит питание USB. Во всяком случае должен.

Там же у меня написано, что бросок тока будет сглажен контроллером, Вы и сами цитируете это Сейчас плавный старт есть, по-моему, у любого современного контроллера или конвертера, кроме самых простеньких. Специально для таких задач. Почитайте в datasheet про soft start.

[Чип]

Там же у меня написано, что бросок тока будет сглажен контроллером, Вы и сами цитируете это Сейчас плавный старт есть, по-моему, у любого современного контроллера или конвертера, кроме самых простеньких. Специально для таких задач.

"Сглажено" не является количественной характеристикой , а в спецификации USB все конкретно. На форуме повторялось неоднократно - не более 100 ма при конфигурации.

Почитайте в datasheet про soft start.

Пробежал по диагонали даташит используемой микросхемы, количественных характеристик работы soft-start не нашел, за исключением времени действия - 4 мсек. То обстоятельство что в Микрокапе использовалась искусственно созданная модель, а не родная от авторов программы для этой микросхемы (которой, к сожалению, нет), является для меня ограничивающим фактором. Можно ли из имеющихся в Микрокапе моделей подобрать замену LM3448MM?

[DSIoffe]

Ага, про 100 мА я не знал, извиняюсь - не занимался этим. Вряд ли soft start может работать с такой точностью. Там есть ещё резистор для ограничения тока, но потом же явно понадобится больше 100 мА, так?
Наверняка же будет какой-то контроллер, питающийся прямо от USB, пусть лучше он занимается общением с шиной и включает преобразователь в тот момент, когда уже можно потреблять больше 100 мА?

[Чип]

Ага, про 100 мА я не знал, извиняюсь - не занимался этим. Вряд ли soft start может работать с такой точностью. Там есть ещё резистор для ограничения тока, но потом же явно понадобится больше 100 мА, так?

Вот это и обидно, что не понадобится. Даже 50ma с запасом хватит.

Наверняка же будет какой-то контроллер, питающийся прямо от USB, пусть лучше он занимается общением с шиной и включает преобразователь в тот момент, когда уже можно потреблять больше 100 мА?

Нет, мозгов не предусмотрено, рулить некому.

[DSIoffe]

А тогда, может, ограничить стартовый ток разными способами:
1) токоограничивающий резистор в контроллере посчитать
2) фильтрующие ёмкости на выходе преобразователя уменьшить как только можно
3) ещё чего-нибудь придумать

[san822]

Вопрос - можно ли с дополнительного отвода получать напряжение в 2-3 раза отличное от основного без дополнительных стабилизаторов и преобразователей ?
Например, основное - (+ 36 Вольт), дополнительное - (-12 Вольт) ?


Ну, и заодно ещё вопросик - можно ли сместить верхнюю планку
входного напряжения LM3488 с 40 Вольт до 50 ?

В даташите дают такой диапазон:

Wide supply voltage range of 2.97V to 40V

И максимальное входное 45 Вольт:

Absolute Maximum Ratings
Input Voltage 45V

Я вот, опираясь от даташита, пока для себя отвечаю на эти вопросы "нельзя", хотя может есть способы ?

[rezident]

Я вот, опираясь от даташита, пока для себя отвечаю на эти вопросы "нельзя", хотя может есть способы ?

Может просто с помощью параметрического стабилизатора ограничить напряжение Vin на уровне 30-35В? Только после стабилизатора конденсатор достаточной емкости поставить не забудьте. Сама-то м/с потребляет мало (Isupply(max)=2,6мА), а вот импульсный ток управления внешним MOSFET может до 7,2В/16Ом=0,45А достигать.

[DSIoffe]

Здравствуйте все!
Схема, о которой здесь говорили, работает себе. Но вот такой вопрос. Нагрузка импульсная, периодическая: примерно 4 мс до 400 мА, остальные 20 мс периода около 15 мА. При импульсном увеличении нагрузки выходное напряжение источника сильно просаживается, при спаде нагрузки, соответственно, подскакивает.
Посоветуйте, пожалуйста: как сократить до минимума эти переходные процессы?
Заранее признателен.
Схему прилагаю.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[wim]

... как сократить до минимума эти переходные процессы? ...

А емкость на выходе увеличить пробовали?

[rezident]

При импульсном увеличении нагрузки выходное напряжение источника сильно просаживается, при спаде нагрузки, соответственно, подскакивает.

"Сильно" это сколько? В Вольтах или процентах.

Посоветуйте, пожалуйста: как сократить до минимума эти переходные процессы?

Как мне кажется, нужно рассмотреть два варианта. Для начала попробовать ввести фазовую коррекцию в цепь ООС. Зачем у вас C10 там впараллель R7 стоит? Логичнее было бы его впараллель R2 включать. Может при этом номинал его чуть уменьшить. Если это не поможет, то придется пересчитать параметры DC/DC на более высокий максимальный ток. Иначе получается, что при импульсном характере нагрузки "скорость накачки" данного SEPIC значительно ниже, чем скорость изменения выходного напряжения. Т.е. в переводе на житейскую аналогию "пьют бидонами, а наполняют стаканами". В крайнем случае видимо придется увеличить номиналы выходных конденсаторов и поставить на выходы по LDO, чтобы скомпенсировать переходный процесс при изменении тока нагрузки..

[AML]

примерно 4 мс до 400 мА, остальные 20 мс периода около 15 мА.

Какие пути существуют для улучшения динамических характеристик, думаю, понятно: увеличивать выходную емкость и увеличивать быстродействие цепи ОС.

А емкость на выходе увеличить пробовали?

Несложно посчитать величину емкости, которая "держит" напряжение в заданных пределах при заданном токе и времени импульса нагрузки - C=I*dt/dU
Для того, чтобы напряжение на емкости за 4мС при токе 0.4А изменилось не более, чем на 0.2В, емкость должна быть 8000 мкФ.
Если устраивает по масса-габаритам, то это самое простое решение. Если нет - тогда надо оптимизировать (убыстрять) обратную связь.
Но учитывать, что ОС чаще всего отрабатывает выходное напряжение не быстрее 15-20 периодов тактовой частоты. Если частота 500 кГц (из схемы не понял, какая она), время реакции вряд ли будет быстрее 20-50 мкС. Это значит, что выходная емкость должна быть не менее 80-100 мкФ. А имеющихся в схеме 10 мкФ для импульсной нагрузки явно недостаточно.
Так, что для начала нужно увеличить емкость до 100 мкФ, а потом уже смотреть, что можно сделать с ОС.

[wim]

Какие пути существуют для улучшения динамических характеристик, думаю, понятно: увеличивать выходную емкость и увеличивать быстродействие цепи ОС.

Несложно посчитать величину емкости, которая "держит" напряжение в заданных пределах при заданном токе и времени импульса нагрузки - C=I*dt/dU
Для того, чтобы напряжение на емкости за 4мС при токе 0.4А изменилось не более, чем на 0.2В, емкость должна быть 8000 мкФ.
Если устраивает по масса-габаритам, то это самое простое решение. Если нет - тогда надо оптимизировать (убыстрять) обратную связь.
Но учитывать, что ОС чаще всего отрабатывает выходное напряжение не быстрее 15-20 периодов тактовой частоты. Если частота 500 кГц (из схемы не понял, какая она), время реакции вряд ли будет быстрее 20-50 мкС. Это значит, что выходная емкость должна быть не менее 80-100 мкФ. А имеющихся в схеме 10 мкФ для импульсной нагрузки явно недостаточно.
Так, что для начала нужно увеличить емкость до 100 мкФ, а потом уже смотреть, что можно сделать с ОС.

Для SEPICа в режиме непрерывных токов убыстрения ОС не получится. По сравнению, например, с флаем, у него две индуктивности, две емкости - система четвертого порядка. И еще нуль в правой полуплоскости, который сильно мешает жить. За удовольствие обойтись двумя дросселями вместо одного трансформатора надо платить, вот он и расплачивается быстродействием.

[AML]

Тогда возможным решением будет установка быстродействующих линейных стабилизаторов по выходу. Средний ток, ведь, сравнительно небольшой.

[DSIoffe]

Большое спасибо всем. Пошёл ковырять. 100 мкФ там есть, только они около нагрузки, поэтому на этот рисунок не попали, извиняюсь.

[AnatolyT]

Какой уровень пульсаций был реально в схеме из вашей статьи при керамическом конденсаторе выходного фильтра на постоянной номинальной нагрузке?

Сообщение отредактировал AnatolyT - Feb 15 2013, 09:52

[Plain]

Можно ли в этой схеме с дополнительным отрицательным напряжением в качестве L1 ставить две катушки типонаминала L2 включенные последовательно, чтобы использовать только один типономинал катушек

Во-первых, такие схемы считаются не по "типономиналам", а во-вторых, дроссели должны быть двух- и более обмоточные, иначе лучше поставить два стабилизатора.

[AnatolyT]

Во-первых, такие схемы считаются не по "типономиналам", а во-вторых, дроссели должны быть двух- и более обмоточные, иначе лучше поставить два стабилизатора.

Я понял свои заблуждения, в схеме индуктивность L2 больше в два раза чем L1. То есть вы считаете что L1 и L2 должны быть на одном магнитопроводе и лучше для этого использовать дроссель с двумя обмотками? Можете обосновать.

[Plain]

Получить несколько стабилизированных напряжений одним стабилизатором можно только трансформаторной связью.

[AnatolyT]

Возможно ли в данной топологии каким либо способом несколько увеличить напряжение на отрицательном выходе, скажем изменяя номиналы индуктивностей и т.п., чтобы затем стабилизировать отрицательное напряжение с помощью LDO?

[stells]

Возможно ли в данной топологии каким либо способом несколько увеличить напряжение на отрицательном выходе, скажем изменяя номиналы индуктивностей и т.п.

нет, вольт-секунды останутся те же, изменятся только пульсации тока в дросселе

[SyncLair]

Вечер добрый
Хочу поигратся с данным типом ИП БП -- но делать, доставать компоненты самому лень. Интересно бывают ли дешёвые китайские БП с данной топологией ? И где его можно обнаружить в каких устройствах?

[Ydaloj]

делать, доставать компоненты самому лень

Какой смысл в игре, в которую лень играть?

[stells]

Какой смысл в игре, в которую лень играть?

более того, в чем же заключается тогда "игра"? осциллоскопом потыкать?

[AnatolyT]

Преобразователь sepic с дополнительным отрицательным выходом (преобразователь sepic-cuk) имеет преимущества для обеспечения биполярного питания, меньшие шумы по сравнению с flyback, не надо трансформатор, миниатюризация и др. В разных источниках имеется несколько вариантов расчетов преобразователя с одним выходом, которые несколько противоречат друг другу, в частности по выбору номинала и тока индуктивностей. Кроме этого, в сети нет какого либо документа с подробным анализом работы преобразователя sepic-cuk , кроме статьи автора темы и еще appnote an-1106 с катушками, расположенными на одном сердечнике, которые заказать в небольшой партии у нас практически не возможно, поэтому приходится ориентироваться на отдельные индуктивности.
Вопрос собственно состоит в следующем, как правильно рассчитать индуктивности? Если произвести расчет индуктивности по методике из спецификации lm3488, а затем удвоить номинал L2 и L3, не будет ли это избыточным? Может быть использовать при расчете номинала L1 суммарный выходной ток двух выходов, тем самым уменьшив номинал L1 в два раза, удвоить в L1 пиковый ток и не изменять номинал L2 и L3? Делая простую оценку энергетики(L*I*I/2), не учитывая коэффициента заполнения, удваивая ток в L1 и уменьшая индуктивность в два раза, увеличивается в два раза запасаемая энергия, ровным счетом как раз для питания двух выходов.
Или если рассчитать два отдельных преобразователя Sepic и Cuk при одном входном напряжении с одинаковыми выходными параметрами за исключением полярности, и формально соединить их по схеме, используя один общий ключ, тем самым соединив L1 в параллель, вместо которых можно использовать одну индуктивность в половину номинала и с удвоенным предельным током, что тоже вполне логично.
Возможно здесь где то ошибка, поэтому прошу имеющих опыт применения преобразователя с дополнительным выходом разъяснить эту ситуацию, или указать источник где это можно изучить.

[Plain]

как правильно рассчитать индуктивности?

Они считаются по среднему току — входная по входному, выходная(ые) по выходному. Про удвоения по поводу и без повода забудьте.

Наиболее правильные и понятные бумаги по SEPIC:

LTC1871

LT3759

[AnatolyT]

В преобразователе с одним выходом все понятно, как рассчитать индуктивность в левой части преобразователя с двумя выходами, с положительным и отрицательным? Или каким выходным током задаться чтобы посчитать L1, суммарным от двух выходов или нет? По всей видимости суммарным, ведь индуктивности в правой части преобразователя берут ток от L1 в одно и тоже время, при выключении ключа. Или нет?

[Plain]

Могу только добавить забыть и про задаться каким-либо токами.

[wim]

каким выходным током задаться чтобы посчитать L1

В режиме непрерывных токов от индуктивности дросселя зависит только величина пульсаций тока. А чтобы посчитать средний ток дросселя, надо разрисовать токи в двух интервалах коммутации и применить правило баланса заряда. Тут дела-то на полчаса и то, если красиво рисовать.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[elcker]

Тут дела-то на полчаса

В симуляторе и за пять минут можно управиться. А заодно и посмотреть провал при сбросе нагрузки по каналу с ОС.

[Plain]

elcker, обсуждается вариант с тремя отдельными дросселями.

[elcker]

elcker, обсуждается вариант с тремя отдельными дросселями.

Пмсм, это отнюдь не означает, что вариант с тремя моточными является единственно возможным и другие варианты запрещены к обсуждению.
Топикстартер может просто не знать о том, что можно обойтись одним дросселем с тремя обмотками.
А потом,-лично вы тестили трёхдроссельный вариант на предмет устойчивости с замкнутой цепью ОС?
Если да, то, не сочтите за труд и покажите пожалуйста результат.

Сообщение отредактировал elcker - Jul 7 2013, 14:24

[Plain]

Трёхдроссельный не делал ни в каком виде.

Если бы была аналогичная задача, решил бы её одним двухобмоточным дросселем. На первой обмотке — инвертирующий, на любом подходящем понижающем (buck) стабилизаторе, а на второй обмотке — обратноходовый (flyback), т.е. на диоде и конденсаторе.

[DSIoffe]

Топикстартер может просто не знать о том, что можно обойтись одним дросселем с тремя обмотками.
А потом,-лично вы тестили трёхдроссельный вариант на предмет устойчивости с замкнутой цепью ОС?

А вот знаю
Три катушки с нужными параметрами найти и купить несопоставимо проще, чем три дросселя на одном сердечнике. Это для меня было определяющим соображением.
Трёхдроссельный вариант работал в малой серии устойчиво, проблем не было. К сожалению, сейчас у меня нет ни одного устройства, чтобы снять осциллограммы или что-нибудь реально измерить.

[elcker]

Трёхдроссельный вариант работал в малой серии устойчиво, проблем не было.

Congratulations, но тогда как понять это:

Не подскажет ли кто, можно ли со стыка Cs, L2 и D1 через диодно-емкостную цепочку получить дополнительный выход отрицательного напряжения?
Очень извиняюсь, если вопрос дурацкий, в теме разбираюсь слабо.

[Herz]

Congratulations, но тогда как понять это:

Так, что вопрос относился к двухдроссельной схеме. Или однодроссельно-двухобмоточной.

[DSIoffe]

Congratulations, но тогда как понять это

Так вопрос был задан _до_ начала работы. Потом меня добрые люди здесь научили И теперь душу греет такой текст:

в сети нет какого либо документа с подробным анализом работы преобразователя sepic-cuk , кроме статьи автора темы и еще appnote an-1106

[elcker]

И теперь душу греет

Да уж.

[DSIoffe]

А что плохо? Оно стартовало за 1 мс, я бы был доволен. Процесс апериодический, можно предположить, что на резких скачках нагрузки переходные процессы вполне пристойные.

[elcker]

я бы был доволен.

Ну и ладушки.

[wim]

А что плохо?

А это очередная реинкарнация гиратора пугает нас им же выдуманными страшилками - задавил усиление UC3843 до 14 дБ и демонстрирует большую погрешность выходного напряжения.

[elcker]

пугает нас

А зачем реинкарнации гиратора "вас" пугать?
Он всего лишь показал, что виртуальный кукосептик с одним трёхобмоточным дросселем (индуктивности на схеме модельки связаны посредством сердечника К1 ) и другими примочками позволяет заметно уменьшить ёмкость разделительных конденсаторов при меньшей индуктивности обмоток и при этом избежать тех колебаний при переходных процессах, заметно уменьшив их время, кои присущи классическому сепику. Однако, в однодроссельном варианте увеличивается разброс между каналами при сбросе нагрузки в том, что охвачен цепью ОС. Тем не менее, в 5% таки "влезает". Что касаемо децибел, то их вполне достаточно для большинства применений. А буде кому не хватает коэфф-та стабилизации, то оный фигурант может показать работу своего собссного варианта с желаемыми децибелами.
Кстати, топикстартер в своей статье почему-то не стал показывать работу модели с замкнутой цепью ОС, а ограничился, извиняюсь, школярским вариантом силовой части.

Сообщение отредактировал Herz - Jul 10 2013, 07:14

[wim]

с одним трёхобмоточным дросселем

... есть кое-какие неприятности:
Beware of circulating currents in a SEPIC coupled-inductor
И в серийном производстве, если мотать на кольце, он некузявый.

показать работу своего собссного варианта с желаемыми децибелами

... это можно. АФЧХ сепика с разомкнутой петлей ОС. В отличие от некоторых фигурантов, демонстрирую как теоретицкие, так и экспериментальные кривые. Частота единичного усиления примерно 150 Гц, т.е. очень низкая. Но выше ее поднять нельзя, потому что выше мы наблюдаем процесс - наклон АЧХ уменьшается, т.е. усиление увеличивается и запаздывание по фазе тоже увеличивается. Это результат влияния нуля в правой полуплоскости, который как раз и создает колебательность переходного процесса. По этой причине (уже докладывал неоднократно, в т.ч. предыдущим реинкарнациям гиратора) в сепике и ему подобным системам четвертого порядка чтобы получить желаемый переходный процесс надо чем-то жертвовать. Реинкарнации гиратора обычно жертвуют усилением в петле и получают 5% статической погрешности. Я предпочитаю жертвовать временем установления (голубая линия выходное напряжение, желтая - входной ток, 1А на клетку).

Эскизы прикрепленных изображений

 

[halfdoom]

Дополню тему ссылкой на статью в EETimes от февраля 1999 года, в которой инженеры National Semiconductors описывают способы получения напряжения отрицательной полярности от различных топологий, включая SEPIC. Показанная ими конфигурация полностью совпадает с той, что предложил rod.

http://www.eetasia.com/ARTICLES/1999FEB/19...OURCES=DOWNLOAD

[wim]

Дополню тему ссылкой

А здесь по той же теме можно скачать модельку для LTSpice.

[Plain]

Упомянутый ранее двуполярный преобразователь на связке инвертирующего и ZETA на двух обычных дросселях:



0...500 мкс — оба выхода нагружены номиналом;

500...600 мкс — положительный без нагрузки;

600...700 мкс — отрицательный без нагрузки;

700...800 мкс — оба без нагрузки;

800...900 мкс — оба нагружены номиналом;

900...1200 мкс — замыкание положительного;

1200...1400 мкс — оба нагружены номиналом;

1400...1700 мкс — замыкание отрицательного;

1700...2000 мкс — оба нагружены номиналом.

P.S. Как видно, опорник у взятой для примера микросхемы раскочегаривается за те же 2 мс, поэтому напряжения так плывут.

[Barmaley000]

Не хочется создавать новую тему, тем более, что вопрос очень близок к этой.
Недавно собрал вариант схемы Чука на MC34063. До это именно с инверторами-преобразователями дела не имел, есть только опыт настройки обычного СЕПИК-а.
Понадобилось собрать драйвер светодиода от аккумулятора: Uin=5..6.5V, Uout=6.0..6.65V, Iout=0.1..0.7A
Схема:

Из приведенных точек, обозначенных цифрами в кружочках я позже выложу осциллограммы.
C2 - по схеме установлен, RsCs-цепочка пока не установлена. L1-L2 - менял синхронно от 50 до 120 МКГн. Вместо светодиода на выходе подключил пока велолампочку 6В 0.75А.
Времена коммутации полевика (IRL5602S) лежат в пределах: открытие (L1-Cкл.1 с истока прижимает к земле):40-30нс; закрытие: 70-90нс. Т.е. времена вроде вполне приличные.
Полевик исправно коммутирует катушку с кондером-Скл1. на землю - по осциллограммам - напряжение между L1 и Cкл.1 скачет от нуля до 6В. В точке 3. - между Скл. и L2 напряжение меняется с заданной частотой примерно от -4.5В до 0.4-0.5В.
Частота при Ct = 100p примерно 85кГц (че-то маловато, на таком же сепике с n-ch-полевиком, было 145КГц)
Так вот, при включении, схема исправно запускается, начинает ключевать полевик IRL5602S, на выходе появляется около -1.1В, вместо ожидаемых 6-7V через несколько секунд полевик начинает ощутимо греться и я выключаю схему. На входном датчике Rsc=0.2(Ом) явно видно, что токи на пределе - напряжение в каждом такте исправно зашкаливает за 0.36В. Скважность импульсов с вывода-1 (SW.C) 34063 - примерно 1/5 или даже меньше, т.е. явно срабатывает встроенная защита от перегруза по току. Операционник LM358 при таком низком напряжении/токе на выходе вообще пока отдыхает и на 5-выв. никак не влияет.
Никак не могу понять, почему на выходе ничего, а полевик перегревается от перегруза.
1) Каким образом энергия ключевого конденсатора передается на выход? Через нагрузку - бред, она ведь ее жрет, а не передает. Я не вижу пути прохождения (накопления) энергии на выход, чтобы потом отдать ее обратно в нагрузку.
Т.е., возможно, вместо дросселей надо применить трансформатор - тогда, по идее, ток будет прыгать из входной обмотки в выходную... Или как?

[Ydaloj]

надо выбросить всё и взять специализированный LED-контроллер и не тратить мозг

[Barmaley000]

ну, я с этого начинал, но не смог найти схем стабилизаторов тока (!), способных работать в повышающе-понижающем режиме по напряжению, так, как сепик.

[pokos]

Никак не могу понять, почему на выходе ничего, а полевик перегревается от перегруза.

Чо тут непонятного, братан? У тебя микросхема запитана через жопу.
Пока напруга на выходе не вырастет, полевик в линейном режиме работает. А она и не вырастает, потому что полевик в линейном режиме работает.
Перемудрил ты.

[Plain]

не смог найти схем

Ну так надо было этот вопрос и задавать на форуме — отдельной темой и в соответствующем разделе.

Задача решается, к примеру, инвертирующим преобразователем на любом понижающем стабилизаторе с ключом на 2 А и более — ST1S10, TPS562200, TPS563200 и т.п.

Для уменьшения потерь на датчике тока (резисторе ОС) можно довесить к этой цепи смещение парой резисторов от какого-либо стабильного напряжения, например, 2,5 В на TL431. К этой же точке, посредством ещё одного резистора, подмешивается сигнал управления яркостью.

Но с яркостью вообще есть одна известная проблема, что для восприятия человеком её изменения, как линейного, регулировка должна быть логарифмической, т.е. в децибеллах, как регулируют звук, поэтому получить такой сигнал можно, например, посредством какого-нибудь цифрового регулятора громкости же.

[Ydaloj]

ну, я с этого начинал, но не смог найти схем стабилизаторов тока (!), способных работать в повышающе-понижающем режиме по напряжению, так, как сепик.

любой повышающий LED-контроллер будет работать в сепике

даже если и нет, то обычный dc-dc буст обвязать ОСью по току - даже доп. ОУ не требуется

а вообще, сейчас - не иметь лед-контроллеров - дурной тон для производителей полупроводников

Для уменьшения потерь на датчике тока (резисторе ОС)

можно выбрать контроллер с низким опорным напряжением, порядка 0,2-0,3В, например, NCV887104

[Barmaley000]

У тебя микросхема запитана через жопу.
Пока напруга на выходе не вырастет, полевик в линейном режиме работает. А она и не вырастает, потому что полевик в линейном режиме работает.

Ну, схему подключения я взял из даташита:

Правда, там электролит на "тыщу", и выход всего 100мА.
За наводки на контроллеры - спасибо, буду их прорабатывать.
А насчет "ОСи по току" - простую сделать, боюсь, не получится, нужен именно регулируемый стабилизатор, если не с плавной регулировкой, то как минимум на несколько позиций, скажем, три.

[pokos]

Ну, схему подключения я взял из даташита:

Шо ж ты так плохо взял-то? В даташите биполярный транзистор ключа, а у тебя полевой. Да и схемы совсем другие. Правда, не видишь разницы?
Переделай, от греха, на n-канальный ключ, и будет тебе щастье.

[Barmaley000]

Сегодня постараюсь снять осциллограммы, чтоб было понятнее и про "линейный режим", и прочее. Завтра выложу.

В даташите биполярный транзистор ключа, а у тебя полевой. Да и схемы совсем другие. Правда, не видишь разницы?

Блин, честно, пока не доганяю. Я ж в начале написал: Транзистор Q1 (КТ503) - абсолютно холодный, микруха адекватно управляет полевиком - на затворе красивые, крутые импульсы размахом в 6В, а ему достаточно хотя бы 0.7-1В... А мож он наоборот - "недозакрывается" из-за слишком уж низкого порога открытия?... Обязательно проверим!

[pokos]

...а ему достаточно хотя бы 0.7-1В...

На хорошем токе ему достаточно 1,5..2 В напруги ЗАТВОР-ИСТОК. С твоей схемой такое может быть токо в линейном режиме.

[Barmaley000]

Да, как же это я... Слона и не заметил. Блин, и разбирал же такое не раз. Переделал на н-кан. полевик, заработало на ура.

[pokos]

...Переделал на н-кан. полевик, заработало на ура.

Халлилуйя!