Step-Up из 4 вольт в 12, методика расчета Опции

[ivainc1789]

Сегодня в 3 ночи я совсем запутался с этой простой схемой. Несколько методик расчета никак не дают хотя бы похожие результаты...
Входное напряжение: 2...5 вольт. Номинальное входное 4 вольта. На выходе хотелось бы иметь 12 вольт при токе нагрузки до 300 мА и максимальном КПД. Расчет производился для частоты коммутации 33 кГц. Задача состоит в том, чтобы полностью определить параметры дросселя: не только индуктивность, но и конструкцию. Предполагается намотка на кольце.
В результате расчета получилась индуктивность дросселя (минимально допустимая) 929 мкГн для кольца К12*5*5 4000НМ 18 витков. Что-то мне кажется слишком уж большая индуктивность...
Пока попробовал намотать на этом кольце 7 витков (150 мкГн) - и вот осциллограмма на стоке (2V/del, 10us/del)...

[Krys]

Нда... плохо, когда формулы даны без объяснений их вывода...
Попробуйте ознакомиться вот с этим: http://www.platan.ru/shem/pdf/batt02.pdf
и http://www.platan.ru/shem/pdf/trans.pdf
Тут вроде всё с объяснениями приведено.

"Если нужен зазор, то как вы объясните эту осциллограмму? Ток нагрузки 35 мА. Скорее всего феррит дросселя не входит в насыщение из-за небольшого тока нагрузки?"

Чтобы узнать, входит в насыщение или нет, желательно ещё и осциллограмму тока наблюдать, а не только напряжения.

[ivainc1789]

Попробуйте ознакомиться вот с этим: http://www.platan.ru/shem/pdf/batt02.pdf
и http://www.platan.ru/shem/pdf/trans.pdf
Тут вроде всё с объяснениями приведено.

Статья Кузнецова общеизвестна, не раз предлагалась к ознакомлению как и аппнота AN920D по MC34063, где также расписана метода расчета.
По Кузнецову пробую рассчитать максимальную индукцию в кольце К12*5*5 4000НМ 18витков для протекающего тока 1.88А при макс нагрузке. Какова эффективная магнитная проницаемость кольца для постановки в формулу B = u0*ue*I*N/le ? Если эфф. проницаемость кольца принять 4000, то B=6372 мТл при токе 1.88А. А это недопустимо...
А вот другая формула для расчета: B = sqrt(2)*Umax/(2*3.14*Fmin*N*Ae) где Umax- пиковое напряжение на обмотке, дает в нашем случае B = 0.118 мТл.
Где ошибаюсь?

На первый взгляд все правильно в формулах. А расчитываете Вы по ним значение индуктивности для критического режима, поэтому такая большая. Вы поставили меньше, поэтому наблюдаете режим прерывистого тока дросселя (видно из диаграммы). Т.е. методика расчета заключается в определении индуктивности для критического режима (для худшего случая) как опорной точки, относительно которой Вы выбирает уже реальную индуктивность.

Насколько я понимаю, наихудший режим это при минимальном входном напряжении и МАКСИМАЛЬНОМ токе нагрузки? Тогда в формуле из учебника должна фигурировать МАКСИМАЛЬНАЯ величина тока нагрузки. Тогда Lкр = 92 мкГн для данных условий задачи. И это более похоже на правду...

[jackBU]

Насколько я понимаю, наихудший режим это при минимальном входном напряжении и МАКСИМАЛЬНОМ токе нагрузки? Тогда в формуле из учебника должна фигурировать МАКСИМАЛЬНАЯ величина тока нагрузки. Тогда Lкр = 92 мкГн для данных условий задачи. И это более похоже на правду...

Наихудший режим (с точки зрения методики расчета) - режим для которого чтобы обеспечить непрерывность тока нужна максимальная индуктивность. Этот режим наблюдается при МИНИМАЛЬНОМ токе нагрузки (или по другому Rн.max=Uвых/Iн.min, как в формуле). Что касается коэффициента заполнения, то худший случай будет при d=1/3, или d=d_min, если у Вас весь диапазон изменения коэффициента заполнения лежит справа от 1/3.

И, как уже говорилось, что Вас смущает в прерывистом режиме?

Первая формула для Вашего случая правильная, а вторая нет.

[ivainc1789]

Наихудший режим (с точки зрения методики расчета) - режим для которого чтобы обеспечить непрерывность тока нужна максимальная индуктивность. Этот режим наблюдается при МИНИМАЛЬНОМ токе нагрузки (или по другому Rн.max=Uвых/Iн.min, как в формуле).
И, как уже говорилось, что Вас смущает в прерывистом режиме?
Первая формула для Вашего случая правильная, а вторая нет.

Что-то я не догоняю все равно... Еще раз: у мну устройство на ATmega16, в спячке ток потребления - микроамперы. Если подставить в формулу Lкр из учебника к рис. 5.1(б), индуктивность получится неадекватно большая. Как рассчитать индуктивность по методике из данного учебника для схемы рис. 5.1(б)??? И, извините, какая "первая" и "вторая" формулы? Какие формулы вы имеете ввиду?
В прерывистом режиме меня ничего не смущает!!! Я не пойму как рассчитать индуктивность дросселя по данной книжке и для моей предельно конкретной задачи!!!

Что касается конструкции самой катушки, проблему осознал. В том числе и с зазором теперь вроде понятно. И все же хочу использовать кольца, малогабаритных РАЗЪЕМНЫХ магнитопроводов под рукой нет пока. Есть только кольца из 50ВН и 2000НМ. Про характеристики первого материала что-то вообще мало известно. Можно ли пробовать его использовать для данной задачи? Каковы его характеристики?
Если все же попытаться делать зазор на кольце 2000НМ: есть ли какая проверенная технология? Проверил - лобзиком пилится плохо!

[Rst7]

Если все же попытаться делать зазор на кольце 2000НМ: есть ли какая проверенная технология? Проверил - лобзиком пилится плохо!

Отлично изготавливается зазор пропиливанием алмазным диском для бормашины (в стоматологии такими пользовались, как сейчас - не знаю, но думаю, можно найти чтото подходящее из их пыточного арсенала ) и при помощи той же бормашины. На вид диск толщиной где-то 0.3 и диаметром 15-20мм.

Но по нынешним временам мне кажется что это пустая трата времени. Проще купить нужный сердечник.

[Прохожий]

Отлично изготавливается зазор пропиливанием алмазным диском для бормашины (в стоматологии такими пользовались, как сейчас - не знаю, но думаю, можно найти чтото подходящее из их пыточного арсенала ) и при помощи той же бормашины. На вид диск толщиной где-то 0.3 и диаметром 15-20мм.

Но по нынешним временам мне кажется что это пустая трата времени. Проще купить нужный сердечник.

Только с материалом М2000НМ существует одна беда - он предназначен для работы в слабых магнитных полях. Иными словами - поток в сердечнике должен быть около нуля. Т. е. для трансформаторов он подходит, а для дросселей - нет.
Хотя попробовать стоит. Может чего и выйдет. Однако серийно выпускать сей девайс нельзя.

[ashestak]

Только с материалом М2000НМ существует одна беда - он предназначен для работы в слабых магнитных полях. Иными словами - поток в сердечнике должен быть около нуля. Т. е. для трансформаторов он подходит, а для дросселей - нет.
Хотя попробовать стоит. Может чего и выйдет. Однако серийно выпускать сей девайс нельзя.

Обычные ферриты типя МххххНМ,НН и проч. здесь совершенно не подходят. У них почти прямоугольная петля гистерезиса. Это значит, что уже после прохождения второго импульса сердечник войдет в насыщение. Т.е. индуктивность дросселя (и способность накапливать и отдавать энергию) будет почти такой же, как без сердечника. Так что без зазора никак нельзя. Или применить кольца из МП140, МП160. Есть готовые отечественные дроссели серии Д13.

[ivainc1789]

Или применить кольца из МП140, МП160

Интересно, в Питере есть проверенные поставщики ферритов, могущие продавать кольца для power appl в розницу, еще лучше - выслать почтой? СЗЛ и БалтЭлектронКомплект работают только по безналу...