Насыщение сердечника трансформатора., Какой ток, требуется? Опции

[mamadu]

Какой ток нужно дать в 60-витковую обмотку трансформатора на сердечнике EFD15-3F3-S (http://www.epcos.com/inf/80/db/fer_07/efd_15_8_5.pdf) чтобы он начал входить в насыщение?

Точнее - хочется определить пиковый ток в первичке готового серийного трасформатора при использовании его в схеме блокинг генератора.

PS: Сорри, только начинаю вникать в тему. Даже не знаю, корректен ли вопрос.

[Microwatt]

Это сильно зависит от зазора, одних витков тут недостаточно. Измерить зазор готового заклееного трансформатора тоже проблематично.
Определять придется прямыми измерениями. Подать и посмотреть осциллографом.

[тау]

Это сильно зависит от зазора, одних витков тут недостаточно. Измерить зазор готового заклееного трансформатора тоже проблематично.
Определять придется прямыми измерениями. Подать и посмотреть осциллографом.

можно и не расклеивать а только индуктивность померять. без осиллографа.
насыщение можно определить как в ампер- витках так и в вольтсекундах (по Фарадею)
для указанного сердечника вне зависимости от ширины зазора ( в разумных пределах) при 60 витках насыщение будет наступать при 290 вольтах*микросекунду. Или , что то-же самое, при 145 вольтах за 2 микросекунды. Зная индуктивность по формуле dI=dT*U/L можно прикинуть изменение тока до момента насыщения. Для стартера dI = 290e-6/L или 290 поделить на индуктивность в микрогенри

[mamadu]

Это сильно зависит от зазора, одних витков тут недостаточно. Измерить зазор готового заклееного трансформатора тоже проблематично.
Определять придется прямыми измерениями. Подать и посмотреть осциллографом.

По моему без зазора.
Из данных на транс: AL=780 - соответствует ungapped N87 в даташите.
Правда измеренная индуктивность - получилась 1.7mH, мне кажется должно быть 780*(60^2)=2.8mH

PS: кстати, спасибо за дискус о влиянии зазора на инд.рассеяния.
Мне даже как-то неудобно было вас там всех отвлекать))

UPD:

или 290 поделить на индуктивность в микрогенри

Значит ли это, что в случае с блокинг генератором, я имею шанс получить автоматическое закрытие транзистора при достижении тока в первичке не более 0,2А ???

Сообщение отредактировал mamadu - Dec 2 2010, 14:37

[тау]

Значит ли это, что в случае с блокинг генератором, я имею шанс получить автоматическое закрытие транзистора при достижении тока в первичке не более 0,2А ???

не всегда. есть схемы блокингов где закрытие происходит до начала насыщения, а есть неудачные схемы с неудачными номиналами, неудачно рассчитанные, где транс начнет входить в насыщение, ток резко расти до 0,3... 0,4...0,6....100А и только потом транзистор выключится. порог отключения транзистора зависит еще и от схемы, хотя на временной шкале как-то более-менее может привязан к началу насыщения. По крайней мере от бэтты этот ток может зависеть и от времени рассасывания. Или от ограничения тока в цепи питания блокинга. И вообще блокинг - схема с всякими нехорошестями.

[mamadu]

не всегда. есть схемы блокингов где закрытие происходит до начала насыщения,

На модели без учёта насыщения мне пришлось между базой и эмиттером NPNтр-ра воткнуть диод анодом к базе. Тогда рост напряжения на управляющей обмотке выше ~0.7V переставал открывать NPN ток и первичке переставал расти и инициировалость закрытие NPN. Считаете ли Вы корректным такое решение?

а есть неудачные схемы с неудачными номиналами, неудачно рассчитанные, где транс начнет входить в насыщение, ток резко расти до 0,3... 0,4...0,6....100А и только потом транзистор выключится.

Я полагал, что насыщение сердечника в любом случае приведёт к падению напряжения на управляющей обмотке и инициацию закрытия.

порог отключения транзистора зависит еще и от схемы, хотя на временной шкале как-то более-менее может привязан к началу насыщения. По крайней мере от бэтты этот ток может зависеть и от времени рассасывания. Или от ограничения тока в цепи питания блокинга. И вообще блокинг - схема с всякими нехорошестями.

Нет ли хороших ссылок у Вас на варианты схем и методик рассчёта. Поближе к практике и с описанием подводных камней?

[тау]

Нет ли хороших ссылок у Вас на варианты схем и методик рассчёта. Поближе к практике и с описанием подводных камней?

не могу назвать блокинг генератор хорошим схемным решением . Видимо я их боюсь и практически не использую.
но ссылку пожалста:
Основы импульсной и цифровой техники. Учебное пособие для вузов. //[текст] - Москва.-изд. Советское радио.-1975.-440 с. -
http://narod.ru/disk/9025450000/book001_part.djvu.html

[Microwatt]

Блокинг-генератор достаточно популярный узел. Но это только в очень маломощных схемах, где важна не энергетика, а , скорее, сама генерация в широких пределах. Уже при нескольких ваттах нужно принимать меры по ограничению роста тока.
Обратноходовой преобоазователь по сути - мощный блокинг-генератор, но там поломали голову, чтобы уйти от насыщения сердечника.
Тау предложил способ аналитического определения, способ сам вроде сомнений не вызывает, но удастся ли Вам это на практике использовать?
Это разовая задачка или Вы прикупили 500 трансформаторов и не знаете как их дальше применить?

[mamadu]

Спасибо за ссылку.
Задачка - разовая.)) Разработка источнчника питания.
Три фазы 380V без нуля -> в 5V или 3.3V 100mA с гальванической изоляцией за абсолютный минимум себестоимости.
За каждую новую позицию комплектующих на складе - нас сношают. А транс - типа уже есть. Изготавливается под нас и покупается тысячами. Цена - соответствующая. (Используется как повышающий из 5V в 24V и раскачивается с помощью MAX253.)
Вот и хочется его применить.

[Пушкарев Михаил]

Спасибо за ссылку.
Задачка - разовая.)) Разработка источнчника питания.
Три фазы 380V без нуля -> в 5V или 3.3V 100mA с гальванической изоляцией за абсолютный минимум себестоимости.
За каждую новую позицию комплектующих на складе - нас сношают. А транс - типа уже есть. Изготавливается под нас и покупается тысячами. Цена - соответствующая. (Используется как повышающий из 5V в 24V и раскачивается с помощью MAX253.)
Вот и хочется его применить.

Предполагается рабочая частота преобразователя мегагерца два, а то и более? Электрическая прочность изоляции трансформатора соответствует применению в сетевом источнике?

[mamadu]

Предполагается рабочая частота преобразователя мегагерца два, а то и более? Электрическая прочность изоляции трансформатора соответствует применению в сетевом источнике?

Изоляция - соответствует. Поэтому и хочется.
Насколько я помню - сам по себе транс - хреновый. Связь между обмотками плохая. Именно из-за изоляции.
Чем это грозит кроме выбросов на коллекторе при закрытии транзистора - не понимаю ещё.

Насчет частоты - тоже пока в прострации.
Вы намекаете, что транзистор может не обеспечить требуемую скорость закрытия?

Говорите как есть. Что думаете, без недомолвок и про подводные камни - тоже.
Я такими вещами - не занимался никогда, поэтому все отвечающие заранее признаны авторитетами и опытными разработчиками.
Открыл рот и слушаю внимательно.

Длительность открытия предполагается - как получится. Лишь бы отрубалось при насыщении.
Если будет закрываться при 0,2A, я так понимаю средняя потребляемая за время импульса мощность, при будет порядка 40-60 Ватт.
Т.е. при требуемых на выходе 0.5W достаточно шлёпать импульсы со скважностью 100.
Время между импульсами, я намерен обеспечивать этим самым конденсатором, заряжаемым для открытия ключа.
Если конечно этим номиналом можно рулить достаточно свободно и такой режим вообще приемлем при работе блокинг генератора.

Или например поставить между базой и эмиттером ключа - транзистор открывающийся при токе через ключ скажем 2mА. Насколько я понимаю, отсутствие роста тока в первичке инициирует закрытие.

В общем тема для меня новая, и я ещё не совсем понимаю, стоит ли копать в этом направлении вообще.
Т.е. цель создания темы - сугубо утилитарная: узнать получится или нет, куда смотреть, чего опасаться.

[Microwatt]

Так если трансформатор покупной, серийный, то нельзя ли просто посмотреть на него документацию?
Под такой источник -на 300 мВт - даже березовое полено или прессованый чернозем сгодятся
А индуктивность 1.7мГн маловата под такую мощность и входное напряжение. Нужно 5-8мГн хотя бы для частоты 100-120кГц. Выше на таком напряжении фронты ключа будут брать больше чем сам источник.

[AlexeyW]

Есть не сердечник, а вообщеготовый транс?
Какие там витки и коэффициент трансформации?

А индуктивность 1.7мГн маловата под такую мощность и входное напряжение. Нужно 5-8мГн хотя бы для частоты 100-120кГц. Выше на таком напряжении фронты ключа будут брать больше чем сам источник.

Предположим коэффициент заполнения прямого хода 1/10 (кажется примерно таким из приведенных выше цифр). Макс. ток = 10*2*0,3Вт/200В = 0,03А.
При 1,7мГн это дает время прямого хода = 1700мкГн*0,03А/200В = 0,26 мкс - действительно, очень мало, хотелось бы больше хоть раза в 4-5. Хотя, притакой мощности допустим очень низкий КПД, а время переключения транзисторов не более 50нс.
Возможен такой вариант: соединить первичные обмотки нескольких трансов последовательно, а выходные обмотки - параллельно (только параллелить нужно уже за выходными диодами).
Все сказанное относится к обратноходовому.

Сообщение отредактировал AlexeyW - Dec 3 2010, 20:07

[тау]

За каждую новую позицию комплектующих на складе - нас сношают.

в сугубо массовом (чиста производстве) ...... это правильно, при условии что у вас в ведомости замен штук 10 производителей на одну позицию.

А транс - типа уже есть. Изготавливается под нас и покупается тысячами. Цена - соответствующая. (Используется как повышающий из 5V в 24V и раскачивается с помощью MAX253.)
Вот и хочется его применить.

а вот это ,простите, не понЯл.... Махim и массовка несовместимы .
Кто применяет максим имеет право на любые буйные фантазии. Или\или . без вариантов.

Если у вас потребности более 1000 в месяц то можете всегда найти выход на поставщика трансов по полбакса. При желании.

[Microwatt]

Возможен такой вариант: соединить первичные обмотки нескольких трансов последовательно, а выходные обмотки - параллельно (только параллелить нужно уже за выходными диодами).
Все сказанное относится к обратноходовому.

Да можно исхитриться по-всякому.
Но у меня всегда оказывалось, что лучше сделать или купить нормальный трансформатор, соответствующий поставленной задачке, чем лепить скворечники из всяких "легкодоступных" неликвидов. В итоге получится и проще и дешевле. Главное - работать будет.
Тут еще куча разных вариантов не просмотрено. Что мы все в обратноходовик вцепились? Источник-то - никакой по мощности. Вполне возможно, что допустимо погасить часть напряжения на резисторе, стабилизировать стабилитроном и сделать преобразователь попроще.

[Пушкарев Михаил]

Да можно исхитриться по-всякому.
Источник-то - никакой по мощности. Вполне возможно, что допустимо погасить часть напряжения на резисторе, стабилизировать стабилитроном и сделать преобразователь попроще.

А самый реальный вариант - емкостной балласт, стабилитрон и имеющийся преобразователь.

[Microwatt]

А самый реальный вариант - емкостной балласт, стабилитрон и имеющийся преобразователь.

Знать бы еще как его в трехфазную сеть умостить....

[Serg SP]

Знать бы еще как его в трехфазную сеть умостить....

Давно использую для ПСН (преобразователя собственных нужд) следующее решение (см. вложение). После него на выходе имеем напряжение, которое задаётся стабилитронами в цепи управления тиристором. Два стабилитрона в схеме стоят для точного подгона нужного напряжения. После такого преобразователя - для гальваноразвязки - хоть пуш-пул ставь - ток не превысит расчётного, задаваемого конденсатором С1. Подключать вход такого преобразователя можно и между двумя фазами, нужно только применять тиристор с соответствующим обратным напряжением и пересчитать ёмкость С1. Использую такой преобразователь до 10Вт.

[sera_os]

Знать бы еще как его в трехфазную сеть умостить....

Делал так, в каждую сеть свой конденсатор с диодным мостом, стабилизатор общий. Правда, громоздко получилось.

[Пушкарев Михаил]

Делал так, в каждую сеть свой конденсатор с диодным мостом, стабилизатор общий. Правда, громоздко получилось.

А смысл. При такой мощности перекоса фаз не будет, если запитаться от двух фазных проводов, если соединение треугольником, или от фазы и нуля - если звездой.

[sera_os]

А смысл. При такой мощности перекоса фаз не будет, если запитаться от двух фазных проводов, если соединение треугольником, или от фазы и нуля - если звездой.

На тот момент смысл был в том, что бы сохранить работоспособность от любой фазы, в случае пропадания любых двух фаз.

[mamadu]

Всё правильно вы говорите.
Схема с конденсатором по входу - рабочая и простая.
Здесь - 24V - потом TRACO для гальванической развязки и окончательного преобразования:

Всё нарядно.
Но в расчёте на минимум входного Vac, 70%КПД-TRACO и максимальные 100mA в нагрузке, -
при максимальном Vac и без нагрузки - полевик приходится ставить на радиатор.
Мощность, конечно, смешная для трёхфазной сети, но схему решили пока отложить.
Решили чёго-нибудь ещё подумать. Нашли хреновенький транс в складской базе. Задумались о блокинг-генераторе. Потому как нужен абсолютный минимум в цене.

UPD: Правда, чёт я уже думаю, что при этом трансе - ключ будет греться не слабже - от частоты.
И транс - мягко говоря - не очень. Т.е. снабберы ещё какие-нибудь.
Боюсь получится шило-на ещё большее шило. Только схема блокинга - сложнее в разработке и принципиально нестабильная, как я понимаю.
Если кто-то согласен и уверен, что так и есть - пишите.

Сообщение отредактировал mamadu - Dec 7 2010, 07:44

[Microwatt]

Всё правильно вы говорите.
Схема с конденсатором по входу - рабочая и простая.
Здесь - 24V - потом TRACO для гальванической развязки и окончательного преобразования:
Всё нарядно.
Но в расчёте на минимум входного Vac, 70%КПД-TRACO и максимальные 100mA в нагрузке, -
при максимальном Vac и без нагрузки - полевик приходится ставить на радиатор.

При расчете не пришлось бы радиатор ставить. Емкость 0.47мкФ уменьшайте до необходимой.
Тут и полевик вообще-то, не нужен. Можно обойтись мощным стабилитроном. Тем более, если дальше - вторичный стабилизатор.
Если есть возможность применить вторичный стабилизатор с более высоким входным напряжением - постарайтесь это сделать, насколько возможно. Габариты сократятся заметно.

[mamadu]

0.47u при 20% разбросе даёт минимум 0.37u
При 380VAC-20% = 304V на модели у меня получается около 30mA через конденсатор и напряжение зависящее от нагрузки.
при нагрузке 800R получается около 24V на выходе и практически закрытый полевик.
30mАx24V на TRACO даёт 100mA на выходе - по экспериментальным данным.
Итого - притык.

При 0.47*1.2=0.57uF и при 380+15%=437V
имеем около 65mA и мощность более 1.5W которую при отключении нагрузки требуется рассеять.

+ к этому: Амплитудное максимальное VAC = 620V. Т.е. конденсатора MKT 630VDC-400VAC - вроде как мало.
А два последовательно по 0.9uF - не бывает.
Так что боюсь получится 1+1=0.5µF и радиатор.

Но мне эта схема всё-равно импонирует больше чем блокинг.

[Microwatt]

Так полевик-то зачем?
Сыграйте на том, что ТРАКО чи еще какой-нибудь стабилизатор может принять по входу нестабилизированное напряжение.
Замените полевик на стабилитрон с резистором. Посеете не на активном приборе, а на резисторе часть мощности.
Я не проверял расчет, но помнится, что от сети 220 вольт получается уверенно 1 ватт на микрофараду. Потому показалось, что для 380 вольт нужно значительно меньше.
Вообще, эта простая и редкая схема еще ждет своего серьезного исследователя
Например, можно поставить не только последовательную емкость, но и емкостной делитель...

[mamadu]

Так полевик-то зачем?
Сыграйте на том, что ТРАКО чи еще какой-нибудь стабилизатор может принять по входу нестабилизированное напряжение.
Замените полевик на стабилитрон с резистором. Посеете не на активном приборе, а на резисторе часть мощности.
...
Вообще, эта простая и редкая схема еще ждет своего серьезного исследователя
Например, можно поставить не только последовательную емкость, но и емкостной делитель...

Так это и есть стабилитрон. Просто за неимением достаточно мощного - усилил тем, что попалось в крупном корпусе.
Роль балласта выполняет реактивный конденсатор. При известных 50Гц - действующее значение тока через него - известно.
Конднасатор - выбрал так, чтобы требуемые 30mA на входе Траки сажали выпрямленное и сглаженное напряжение до 24В.

Высоковольтная номенклатура кондёров - E6. Поэтому я использовал пассивные резисторы сразу за мостом для подгонки тока под закрытие стабилитрона при 30mA в нагрузке(просто с рисунка удалил, чтоб не запутывать)

Без нагрузки напряжение естественно сажает стабилитрон (усиленный стабилитрон) и выделяет, естес-но.
Если бы входное VAC было константой, при отключении нагрузки на стабилитроне выделялось бы ровно 3,3V*0.1A/КПДtraco.
Реально - кондёр приходится увеличивать в рассчёте на пониженное VAC и разброс номиналов. И тогда при повышенном VAC и "плохом" номинале - получается приличная мощность.
________________________________________

Но давайте лучше блокинг обсудим.
Потому что тема с конденсатором - наверно обсосана до основания.
Правда насчёт делителя я не понял. Что Вы имеете ввиду. Что должно получиться за счёт чего и чем лучше?

PS: Про блокинг. Не могли бы Вы прокомментировать [UPD: от mamadu, Дата 07.12.2010, 10:32]

Сообщение отредактировал mamadu - Dec 8 2010, 06:46

[yakub_EZ]

Такой тип балласта не рассматривали?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[mamadu]

Всем спасибо.
Блокинг благополучно похерен.
Ключ - не успевает. Греется.
Схема с ограничителем тока - рабочая.
Т.е. ток, вдуваемый в первичку можно ограничивать раньше насыщения сердечника - вот так: