расчет индуктивности для SEPIC пребразователя Опции

[VDV]

Пробую рассчитать индуктивности для SEPIC преобразователя.

TI: http://www.ti.com/lit/an/slyt309/slyt309.pdf
Формула 4. В знаменателе 2 для СВЯЗАННЫХ индуктивностей, для несвязанных коэффициент 1.

Maxim Integrated: https://www.maximintegrated.com/en/app-note...dex.mvp/id/5740
Уравнение 30, В знаменателе 2 для НЕСВЯЗАННЫХ индуктивностей.

AD: смотрим документацию, например, LT8330.
Читаем:
Given an operating input voltage range, and having chosen ripple current in the inductor, the inductor value (L1 and L2 are independent) of the SEPIC converter can be determined using the following equation:
L1= L2 = VIN(MIN) * DMAX / (0.5 * dISW * fOSC)

By making L1 = L2, and winding them on the same core, the value of inductance in the preceding equation is replaced by 2L, due to mutual inductance:
L = VIN(MIN) * DMAX / (dISW * fOSC)

Итого для НЕСВЯЗАННЫХ индуктивностей имеем коэффициенты в знаменателе: 0.5, 1, 2.

Кто-нибудь пробовал расчёты на живом железе проверять?
Или может, у кого-нибудь есть отадочная плата, где можно замерить пульсации тока в обмотках, коэффициент заполнения при известных входных/выходных параметрах, чтобы проверить эти формулы? А еще лучше, на микросхемах от разных производителей, а то может, у них просто внутри делитель частоты стоит? Правда, тогда получается, что "рабочая частота" является нечестным параметром и по нему нельзя контроллеры сравнивать.

Сообщение отредактировал VDV - Apr 16 2018, 22:08

[Егоров]

А погонять в симуляторе не поможет?
Я делал SEPIC и со связанными индуктивностями, и с раздельными. Для определенных задач - очень хорошая топология.
Но что-то в расчетах этой топологии плохо получается. А вот симулятор показывает достаточно достоверно.
Дайте исходные данные подробно. Мне кажется, лучше делать на связанных индуктивностях, если мощность более 10-15 ватт.

[VDV]

а кто сказал, что у них в симуляторах всё под их формулы не подкручено?
Если нужны параметры, вот как пример: вход 10В - 14В, выход +12 0.2А.
Посмотрите, одна и таже схема у TI в appnote и в документации на эту микруху имеет индуктивности в 2 раза отличающиеся!
Та же ситуация, у них в симуляторе есть пример схемы, там индуктивность в 2 раза больше, чем в доке.

Сообщение отредактировал VDV - Apr 16 2018, 22:28

[Priest_89]

а кто сказал, что у них в симуляторах всё под их формулы не подкручено?

Почти все симуляторы основаны на давно разработанных и отлаженных алгоритмах (SPICE моделирование), неужели кто то будет подстраивать эти алгоритмы под единственный частный случай в ущерб всему остальному?

[VDV]

В формуле для LT8330, вероятно, помножили dIL на магическое число, типа 50% от границы между непрерывным и разрывным токами.

А ребята из Максим - магическое число 200% ?

Почти все симуляторы основаны на давно разработанных и отлаженных алгоритмах (SPICE моделирование), неужели кто то будет подстраивать эти алгоритмы под единственный частный случай в ущерб всему остальному?

Алгоритм - это формула. "Все" - это никакие.
Не видел в сети, чтобы кто-то моделировал контроллер от TI в программе от LT и наоборот.

Ради интереса можете рассчитать схемы из документации - у меня редкая сходилась, обычно расчет дает в 2-10 раз бОльшее значение, чем приводится в схемах в документации.

Сообщение отредактировал VDV - Apr 17 2018, 07:19

[Priest_89]

Алгоритм - это формула. "Все" - это никакие.
Не видел в сети, чтобы кто-то моделировал контроллер от TI в программе от LT и наоборот.

Так вы помоделируйте и сравните, прежде чем так безапелляционно заявлять. Вообще то есть программы и не "от TI и от LT", а вполне сторонние. И контроллер хоть от TI, хоть от LT, хоть от Воронежского завода только открывает ключ с требуемым КЗ в зависимости от сигнала усилителя ошибки. А процессы происходящие в индуктивностях, конденсаторах, диодах от производителя контроллера не зависят, а подчиняются известным законам.

[VDV]

Так вы помоделируйте и сравните, прежде чем так безапелляционно заявлять. Вообще то есть программы и не "от TI и от LT", а вполне сторонние. И контроллер хоть от TI, хоть от LT, хоть от Воронежского завода только открывает ключ с требуемым КЗ в зависимости от сигнала усилителя ошибки. А процессы происходящие в индуктивностях, конденсаторах, диодах от производителя контроллера не зависят, а подчиняются известным законам.

Не так. Всё зависит от параметров и формул модели. Что там написали, такой результат и получили.
Что касаемо моделирования: попробовал смоделировать в TINA-TI, получил останов расчета из-за несходимости, сидеть и разбираться пока времени нет.
Расчёт конвертора - лишь маленькая часть текущей задачи.

Ток нагрузки должен быть больше половины размаха пульсаций тока дросселя.

Ага, то есть получается, надо иметь минимальную нагрузку активную, так?

Пульсации правильно понимаю, что
Iripple = Vin * DC / F / L

И минимальное сопротивление нагрузки будет
Rmin = 2 * Vout / Iripple

Только вопрос - какое значение индуктивности?
для связанных так понимаю это L, для несвязанных равных это 2L, а для несвязанных разных это L1, подключенная к VIN?

Именно так.

Все-таки что-то не сходится.
Пробовал рассчитать эту схему. Получил, что DC выходит за допустимые рамки, связался с AD, мне ответили, что схема работает в DCM, поэтому формулы для CCM не применимы. Формул для DCM от них добиться не удалось.
Однако, получается, что можно всё-таки на этапе начальной оценки выбрать режим?
Ведь в данном случае показателем этого стал слишком большой DC при начальном расчете.

В контроллерах с управлением по пиковому току наклон дополнительной "пилы" должен быть не менее половины обратного наклона тока дросселя. Отсюда ограничение на минимальную величину индуктивности (фактически на скорость изменения тока дросселя).

то есть коэффициент 0.56 - это "нечто чуть больше 0.5"?
и в общем на практике это примерно 0.51 - 0.6 ?

Сообщение отредактировал VDV - Apr 18 2018, 09:25

[Plain]

для связанных так понимаю это L, для несвязанных равных это 2L, а для несвязанных разных это L1, подключенная к VIN?

Сперва считается входной ток, затем он либо весь принадлежит единственному дросселю, либо делится в пропорции между двумя дросселями, т.е. обратно пропорционально их индуктивностям.

[VDV]

Сперва считается входной ток, затем он либо весь принадлежит единственному дросселю, либо делится в пропорции между двумя дросселями, т.е. обратно пропорционально их индуктивностям.

Чудесно, т.к. это SEPIC, то дросселя 2, в каком случае он принадлежит одному дросселю?

Хм... так что же вас все-таки интересует: разработать практическую схему или разобраться в формулах?
Обязательно трудоустроить первый попавшийся контроллер или сделать нечто простое и надежное, недорого решающее для вас проблему с питанием аппаратуры ?

а как можно не разобравшись "сделать нечто простое и надежное"?
и как собственно понять это "первый попавшийся" или наилучший?
Если можете: напиши как выбрать/посчитать, сохраните всем, кто это прочитает, кучу времени.
У меня и проблемы возникли после того, как просто перед тем, как рассчитать свой конвертер по формулам в доке, решил проверить расчет на схемах из той же доки.
Ни одна не сошлась! В разы! От техподдержек уже 3ю неделю пытаюсь что-то добиться.
Очень удачно видимо микрухи выбрал, потому что до этого с другими проверочные расчеты срабатывали перед финальным.
Вот и пришлось теперь сидеть и разбираться.

Сообщение отредактировал VDV - Apr 18 2018, 10:53

[Plain]

SEPIC, то дросселя 2, в каком случае он принадлежит одному дросселю?

Извините, думал про другое и сказал не то.

Средний ток первого дросселя равен входному току схемы, средний ток второго дросселя равен выходному току схемы, в случае двухобмоточного дросселя его суммарный ток соответственно равен этой сумме, а насчёт разных номиналов индуктивностей, то это влияет только на размах пульсаций тока в каждой из них.

[VDV]

а насчёт разных номиналов индуктивностей, то это влияет только на размах пульсаций тока в каждой из них.

Вернемся к расчету минимальной нагрузки.
Размах каких пульсаций брать для расчета минимальной нагрузки?
По каким формулам считать?

Сообщение отредактировал VDV - Apr 18 2018, 12:28

[Егоров]

Вернемся к расчету минимальной нагрузки.
Размах каких пульсаций брать для расчета минимальной нагрузки?
По каким формулам считать?

А зачем это считать? Сами собою какие-то пульсации на холостом ходу установятся... Источник и моточные компоненты рассчитывается на максимум нагрузки.

[VDV]

А зачем это считать? Сами собою какие-то пульсации на холостом ходу установятся... Источник и моточные компоненты рассчитывается на максимум нагрузки.

Видимо, у вас никогда дорогие микросхемы на плате не горели, раз такие вопросы задаете.

Сообщение отредактировал VDV - Apr 18 2018, 14:51

[Егоров]

Видимо, у вас никогда дорогие микросхемы на плате не горели, раз такие вопросы задаете.

Я не вопрос задал. Я вам объяснил суть проблемы.
Микросхем горелых за спиной, наверное, пару ведер накопил. Но не из-за режима холостого хода.
Дорогие микросхемы , как правило, намного превосходят остальные по цене. Источник же от этого получается заметно дороже но не намного лучше .
Похоже, вы как-то слишком усложняете разработку массой второстепенных и вовсе несущественных деталей.

[VDV]

Похоже, вы как-то слишком усложняете разработку массой второстепенных и вовсе несущественных деталей.

работать должно надежно, а не потому что вдруг заработало

еще один вопрос, расчет разделительного конденсатора. Везде используется формула:
Cdc = Iout.max * DCmax / (dV * Vout * F)

Однако, встретил в документации LM3478 p.26, (53):
Cdc >= L1 * I^2 / (Vin - Vq)^2

В некоторых режимах вторая даёт в несколько раз меньшее значение.
При этом не понимаю, почему не используется расчёт который просто задаёт желаемое реактивное сопротивление емкости на частоте работы конвертора?

Встретилась дока по расчёту SEPIC в DCM режиме, может, кому понадобится
http://www.bookyourproject.com/eee/15PE13.pdf

Сообщение отредактировал VDV - Apr 18 2018, 17:38

[wim]

почему не используется расчёт который просто задаёт желаемое реактивное сопротивление емкости на частоте работы конвертора?

Разделительный конденсатор выбирается, прежде всего, исходя из рабочего напряжения и допустимого тока пульсаций.

Встретилась дока по расчёту SEPIC в DCM режиме

Это не наш SEPIC, это какой-то "модифицированный".

[VDV]

Разделительный конденсатор выбирается, прежде всего, исходя из рабочего напряжения и допустимого тока пульсаций.

LM3478 p.26, (53):
Cdc >= L1 * I^2 / (Vin - Vq)^2

Понял так, что L1 - индуктивность для несвязанной индуктивности.
Рассчитанное минимиальное значение ставим в симулятор.
На не связанных индуктивностях модель работает как ожидается
На связанных всё выглядит странно.
Увеличиваем его номинал в 2 раза в схеме со связанным.
Всё начинает выглядеть более правильно, но всё равно токи сильно не такие и пульсации больше, чем в схеме на несвязанных.

Отсюда вопросы:
Как рассчитывать разделительный конденсатор?
Если исходя из пульсаций, то как их выбрать?
Часто встречал значение ок. 0.5В. Допустим, нужен конвертер 3.3 В в 0.5В, какое значение выбрать? Для 110В в 220В какие?
Может, где-то ошибка в схеме/подходе к моделированию?
Прилагаются модели для idealCircut, описание в readme

Сообщение отредактировал VDV - Apr 24 2018, 11:31

Прикрепленные файлы

 idealCircuit_5_10.zip ( 3.32 килобайт ) Кол-во скачиваний: 2

 

[Plain]

Как рассчитывать разделительный конденсатор? Если исходя из пульсаций, то как их выбрать?

LTC1871 почитайте.

[VDV]

LTC1871 почитайте.

см. стр. 29 и 30.
формула среднего тока для разделительного и выходного конденсатора одна и та же.
Они в примере выбирают при этом 10мкФ для разделительного и 47мкФ для выходного.
Исходят, видимо, из соображения, что пульсации на выходе нужны меньшие.
Но тем не менее критерий до конца непонятен.

Потому что на связанных может получиться паразитный колебательный контур:
https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1278582
Об этом еще в прошлом веке писАли:
http://www.ti.com/lit/ml/slup103/slup103.pdf
Демпфировать надо однако. Ну прочтите же уже хоть что-нибудь по теме, кроме даташитов.

Его не рассчитывают, а выбирают в ближайшем китайском ларьке исходя из рабочего напряжения, которое равно входному напряжению и рассчитанного/смоделированного/измеренного действующего значения пульсаций тока.

Спасибо.
Аппноты одно краше другого, не знаешь что читать и чему верить.
Всё прочитать и отделить зёрна от плевел жизни не хватит.
Читаем, например, в указанной статье в eetimes:
A more prudent approach is to INCREASE the leakage inductance, which is easily done when specifying a custom magnetic component.
Interestingly, few vendors have recognized this fact and many have produced inductors with LOW-LEAKAGE inductance for SEPIC applications.

Не на глаз же выбирают и не по цвету?

Если исходить из того, что L2 отдаёт ток либо на выход, либо на землю через разделительный, то возможно, есть какое-то соотношение баланса?

Сообщение отредактировал VDV - Apr 24 2018, 13:32