10-70В > 20В 1А, как лучше. Опции

[MiklPolikov]

Нужно было сделать преобразователь 10-70В > 20В 1А
Сделал обратноходовый, получил КПД 70%

Вопрос : если КПД 70% меня не устраивает, то какой путь был лучше для решения задачи ?
И вообще, использовать в этом случае обратноходовый- правильно ?
Коэффициент трансформации в обратноходовике лучше 1:1 или 1:2 (на первичке 7 витков на вторичке 14) ?
Греется больше всего силовой транзистор PSMN030-150B.118 . Причём судя по осцилограммам и по тому что супрессор холодный не в момент переключения, а когда просто открыт.

Спасибо !

[Plain]

Например, каскадный преобразователь, по типу LM5041 (она не подходит по ТЗ, да и кривовата) — это когда понижающий (в д.с. синхронный, исходя из КПД) стабилизатор питает током (current-fed, т.е. промежуточного конденсатора нет) модулятор трансформатора.

Схема удобна тем, что этот модулятор можно сделать на чём угодно, хоть на автогенераторе, и с перекрытием полупериодов (такой режим есть в той же LM5041), а под синхронный выпрямитель на вторичной стороне годится простой пассивный.

[MiklPolikov]

Как сделать лучше - теперь понятно .

А какие будут советы по оптимизации моего обратноходовика ?
У меня уже сделаны 50 плат, и закуплены комплектующие...

На осциллограммах :
Силовой транзистор PSMN030-150B.118, частота 74КГц , в первичной обмотке 7 витков во вторичной 14 сердечник EFD20 U160 ,
напряжение питания 10В , на выходе 20В.

Смущает больше всего то, что под конец прямого хода на транзисторе падение 0.8В .
Хотя ток потребления 2.8 А , стало быть пиковый через транзистор 2.8 * 4 =11.2 ,
сопротивление транзистора в открытом состоянии 30мОм , и падение тогда должно быть 0.34В
Щуп и земля осциллографа подключены прямо к ногам транзистора, т.е. это падение именно на нём а не на дорожках.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Plain]

сопротивление транзистора в открытом состоянии 30мОм

Это у холодного, а Ваш случай — это клетка с цифрой 0,08 Ом в бумаге на него.

[MiklPolikov]

Это у холодного, а Ваш случай — это клетка с цифрой 0,08 Ом в бумаге на него.

Ну, а если уж основные потери на транзисторе когда он открыт, то чем мне поможет другой тип преобразователя ? Наверно в первую очередь нужно думать о другом транзисторе ?

[Plain]

если уж основные потери на транзисторе

У Вас действительно на нём 5 Вт потерь?

[MikeSchir]

У Вас действительно на нём 5 Вт потерь?

Откуда 5Вт? Даже при сопротивлении канала 0,08 и пиковом токе 12 А больше чем 1,8Вт не вычисляется. Ладно, добавлю ещё пол-ватта на динамику, при входном 10В вряд ли будет больше.

MiklPolikov, КПД может неправильно меряли? или какие-нибудь провода не учли. По картинкам трудно что-либо точно сказать, но замена транзистора не очевидна. Ищите что греется.
И ещё, в сердечнике обе половинки U160, т.е. 80нГн/вит2? Или как положено: одна с зазором, другая без? А то ток 11, 2А в пике по Вашим осциллограммам для 160нГн/вит2 не получается.

Сообщение отредактировал MikeSchir - Aug 23 2012, 09:39

[MiklPolikov]

Откуда 5Вт? Даже при сопротивлении канала 0,08 и пиковом токе 12 А больше чем 1,8Вт не вычисляется. Ладно, добавлю ещё пол-ватта на динамику, при входном 10В вряд ли будет больше.

MiklPolikov, КПД может неправильно меряли? или какие-нибудь провода не учли. По картинкам трудно что-либо точно сказать, но замена транзистора не очевидна. Ищите что греется.
И ещё, в сердечнике обе половинки U160, т.е. 80нГн/вит2? Или как положено: одна с зазором, другая без? А то ток 11, 2А в пике по Вашим осциллограммам для 160нГн/вит2 не получается.

Больше всего греется транзистор.
В сердечнике обе половинки U160 , и при этом получается 160нГн/вит2 . Это подтверждают измерения RLC метром.

[Andron55]

Больше всего греется транзистор.

Если есть возможность поиграть с трансформатором, то можно рассмотреть альтернативу.
Расчёты проведены для предельного режима, входное напряжение 10В, преобразователь работает на грани между разрывным и непрерывным током в первичной обмотке трансформатора.


Ваш вариант, примерно:

Входное напряжение 10В

Частота преобразования 74кГц

Индуктивность первички 7,18мкГ

Индуктивность вторички 28,77мкГ


Ток первички:
9,41 – пиковый,
3,844А – среднеквадратический

Ток вторички:
4,7 А – пиковый,
1,92 – среднеквадратический

Максимальный коэффициент заполнения 0,5.
Отраженное напряжение 10В.


Вариант для альтернативного рассмотрения
(проще транс, меньше индуктивность рассеяния, чуть меньше RMS тока первички, но больше у вторички:

Входное напряжение 10В

Частота преобразования 74кГц

Индуктивность первички 12,8мкГ

Индуктивность вторички 12,8мкГ

Ток первички:
7,05А – пиковый,
3,324А – среднеквадратический

Ток вторички:
7,05 А – пиковый,
2,353 – среднеквадратический

Максимальный коэффициент заполнения 0,667.
Отраженное напряжение 20В.

[MiklPolikov]

Несколько вопростов :

1)Я правильно понимаю, что если в конце обратного хода на первичке начались вот эти колебания, то
это значит что ток вторички прекратился и сердечник полностью размагничен ?

2)На частоте 80 КГц нагрев обмотки только из-за омического сопротивления ?

3)Правильно ли судить о входе сердечника в насыщение по форме импульсов снятых с последовательного резистора 0.01 Ом ?
Если эти импульсы строго триугольные, вершина не задрана по дуге вверх, то сердечник точно работает как надо ?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[A.W.P.]

Несколько вопростов :

1)Я правильно понимаю, что если в конце обратного хода на первичке начались вот эти колебания, то
это значит что ток вторички прекратился и сердечник полностью размагничен ?

2)На частоте 80 КГц нагрев обмотки только из-за омического сопротивления ?

3)Правильно ли судить о входе сердечника в насыщение по форме импульсов снятых с последовательного резистора 0.01 Ом ?
Если эти импульсы строго триугольные, вершина не задрана по дуге вверх, то сердечник точно работает как надо ?

1) Да. И затем еще колебательно перемагничивается в процессе этих колебаний.
2) Нет, добавочные потери могут быть заметными (значительными). Насколько-зависит от многих факторов.
3) Да. Можно смотреть и по падению напряжения на самом силовом ключе, если это-полевой транзистор. Величина его сопротивления в проводящем состоянии , конечно, не калиброванная, за то НЕСКОЛЬКО десятков миллиом. При насыщении сердечника скорость нарастания тока сильно увеличится. У сердечников из пресспермов это происходит достаточно плавно и можно спокойно поразглядывать картинку.

[MiklPolikov]

2) Нет, добавочные потери могут быть заметными (значительными). Насколько-зависит от многих факторов.

Прочитал про доп. нагрев обмотки связанный с
а) скин-эффектом,
б)эффектом близости витков
в) выпиранием магнитного поля из немагнитного зазора.

Я правильно понимаю, что всё это касается только обратноходовых трансформаторов ? А в прямоходовых в сердечнике магнитного поля почти нет,
и в обмотке значит его то же нет, и тогда этих трёх эффектов там то же нет, все потери чисто омические ?