FLY в режиме КЗ, Как это происходит в Ваших блоках? Опции

[vm1]

Хочется обсудить как должен вести себя реальный FLY при КЗ.
(Буду так назавать обмотки : входная (90-220V), выходная (24V 1.8А)
и питания PWM. Режим по току-дисконт. Контроллер 50%.
Одна щель в центре. Обратная связь на оптроне от выхода.
Вобщем схема традиционная)

По простой теории,при КЗ, напряжение
питания контроллера PWM должно снижатся
так как выходная обмотка практически закорочена.
Предполагается что эти обмотки хорошо связаны через транс.
PWM должен выключится, потом перезапуск и т.д.
Но поскольку связанны они не полностью при повышении тока
в выходной обмотке напряжение питания PWM к сожалению растет,
так как растет выброс в начале импульса обратного хода в обмотке PWM.
При КЗ происходит резкое возрастание этого выброса так как большее
количество энергии попадает в несвязное с выходной
обмоткой пространство.
В итоге PWM продолжает получать питание и генерация не прекращается
что приводит к увеличению тепловыделения.
Все конечно работает но если понизить тепло будет надежнее.

У меня такие величины для питания PWM:
при холостом ходе - 11В,
при макс. токе выхода и мин входном напряжении
когда заполнение почти 50% - 20В,
при КЗ до 28В, и это беспокоит.

В некоторых аппликейшинах ставят в обмотку питания PWM
DRC цепи гасящие выбросы , но они убивают режим по
холостому ходу, в нем легальные импульсы короткие.
Индуктивность тоже мешает.

Конечно многое зависит от конструкции и качества намотки
трансформатора, но я пробовал и свои и
буржуйские картина примерно одинаковая.
Сложные конструкции с разделением обмоток на части не пробовал,
они крайне нежелательны так как растет трудоемкость изоляции
особенно если требуется экран.
Пробовал удалять обмотку питания PWM от щели, не помогает.

Что происходит у Вас при КЗ?
Допускаете ли Вы длительное КЗ?
В каком порядке Вы располагаете обмотки в трансе?
Боролись ли Вы с этими проблемами и как?

[Stanislav]

Вот паразитная связь и интересна. Как это? Если индуктивная - так она полезная. Емкостная?
Что-то уважаемый Stanislav говорил о воздушных связях..

P.S. Иначе говоря, вопрос тот же. Какими путями выброс в начале обратного хода попадает во вторичные обмотки, если попадает? На основной обмотке его нет. Все обмотки, с точки зрения природы, равноправны. Откуда у Вас брался на обмотке питания импульс, уровнем больший, чем на основной?
Если заменить конденсатор исправным, импульс (выброс) пропадет. Значит, это, по сути, наводка через взаимоемкость обмоток? Но емкость эта не сильно велика, а от выброса все же питался контроллер..

Похоже, мы с Вами оба были введены в заблуждение: рассуждали о макс. токах первички (я) и об амплитуде первичной пилы (Вы), не подозревая, что vm1 имел в виду ток вторичной цепи, при которой начинается ограничение мощности, что совсем не соотносится с названием темы. Теперь, когда страсти улеглись, отвечу на Ваш (и Lonesome Wolf) вопрос.
Представим себе 2-х обмоточный (N1=N2=N - число витков) Ш - образный трансформатор, находящийся в глубоком насыщении. Для описания динамической картины его поведения предположим, что сердечник удален (это хорошо соотносится с реальностью, пока напряженность маг. поля внутри сердечника велика по сравнению с точкой входа в насыщение). Пусть одна обмотка находится над другой, через внутреннюю w1 (для определенности) пропущен ток I. При этом, если витки катушки намотаны достаточно плотно, магнитный поток через витки обмоток примерно одинаков и равен Ф1 и Ф2=Ф1-Фs для обмоток w1 и w2 соответственно. Здесь Фs - магнитный поток в межобмоточном зазоре, обусловленный замыканием части магнитного поля от торцов обмотки w1 через этот зазор, причем Фs=k*Ф1. При изменении тока через обмотку w1 в ней возникает ЭДС U1=N1*dФ1/dt. В обмотке же w2 ЭДС будет U2 = N2*dФ2/dt = N2*d(Ф1-kФ1)/dt = N2*(1-k)*d(Ф1)/dt. То есть, U2/U1 = N2/N1*(1-k) = 1-k. Но для идеального трансформатора U2/U1 = N2/N1 = 1. Это что касается нарушения "правила отношения витков" в трансе.
Предвижу вопрос: "Ну и что? Окуда все-таки берется выброс в обмотке питания флая, если ток через нее не течет?". Отвечаю: он течет. Так, как обмотка имеет емкость (собственную, на "землю", выходной цепи и др.) и несвязанную индуктивность, обусловленную маг. потоком в межобмоточном зазоре, получается колебательный контур, в котором в начале обратного хода возникают колебания, независимо от напряжения на первичке. Амплитуда этих колебаний в идеале (бесконечная скорость роста напряжения на первичке) примерно равна напряжению на обмотке до начала обратного хода. Другое дело, что нарастание напряжения на первичке происходит не мгновенно, а частота колебаний этого "контура" в большинстве случаев высока, что сильно ослабляет эффект, но дело здесь не в количестве, а в качестве. Иногда их можно увидеть даже после фиксации напряжения на первичке с помощью демпфера.
Рост напряжения на обмотке питания при насыщении транса объяснить куда легче: ток в обмотке резко возрастает, напряжение на демпфере растет, растет и амплитуда "основного" выброса в первичке и в обмотке питания. Но "дополнительный" также иногда нужно учитывать (в частности, если в демпфере стоит стабилитрон, то при входе транса в насыщение пиковое напряжение на питающей обмотке все-таки будет увеличено по сравнению с "нормальным" режимом, хотя на первичке оно останется неизменным).
Есть, конечно, и другие факторы (напр., емкостный выброс), но это уже не имеет отношения к данной теме.

[vm1]

Я с самого начала говорил о трех
точках работы FLY:
1.Холостой ход
2.максимальный ток блока, или точка начала перегрузки,
или точка перехода в режим ограничения мощности, где D=0.5
3.режим КЗ.
Каждый раз в объявляя в топике состояние о котором идет речь.

Единственный прокол, когда случайно совпал ток выхода
с пиковым током первички, но с первой непоняткм я догадался
и исправил ситуацию (топик 79), извините если что не так.

Поскольку мы пришли к выводу что завышение токов
в режимах КЗ и перегрузки в сильной степени связанно
с быстродействием токовой отсечки, и зарядом
транзистора.
Я хочу показать табличку транзисторов
которую составил когда их подбирал.
Может кому полезно будет.
Обратите внимание что заряд гейта и емкость у некоторых
фирм имеют различное соотношение.
Митсубиси вообще не дает заряда,
инфенион конечно лучший,
Фуджи дает диаграму в которой я пока не разобрался.
То есть формальный выбор не прост.


Добавил табличку, прошлый раз она не попала в архив.

Сообщение отредактировал vm1 - Oct 19 2005, 21:31

Прикрепленные файлы

 mosfet.rar ( 72.07 килобайт ) Кол-во скачиваний: 30

 

[vm1]

В первом топике я говорил что завышение питания PWM при КЗ
вижу на обоих трансформаторах,
Обманулся я только с буржуйским, так как был готов к этому явлению.
Вернулся к самопальному трансу, и наблюдаю объективно
завышение питания при КЗ.
Хочу показать экран глухого КЗ на котором вверху напряжение обмотки
питания а внизу датчик тока.

Сетка экрана:
время, сетка: 500нс
внизу: сетка 500мВ - датчик тока 0.32ом, заложено ограничение на 700мВ
вверху: сетка 20В - обмотка питания номиналом 14В

Наблюдается мощный выброс 300нс до 42В.
При подключении к питанию дополнительной нагрузки 470ом
выброс снижается всего до 38В
Видимо это связано с тем что транс имеет металический экран,
и обмотка питания близка к первичной и далека от вторичной.
Обмотка питания имеет различную степень связи с первичкой и выходной.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Stanislav]

В первом топике я говорил что завышение питания PWM при КЗ
вижу на обоих трансформаторах,
Сетка экрана:
время, сетка: 500нс
внизу: сетка 500мВ - датчик тока 0.32ом, заложено ограничение на 700мВ
вверху: сетка 20В - обмотка питания номиналом 14В

Наблюдается мощный выброс 300нс до 42В.
При подключении к питанию дополнительной нагрузки 470ом
выброс снижается всего до 38В
Видимо это связано с тем что транс имеет металический экран,
и обмотка питания близка к первичной и далека от вторичной.
Обмотка питания имеет различную степень связи с первичкой и выходной.

А на дэмпфере у Вас что? И вообще, на вторичке, первичке и входе токовой защиты PWM контроллера, с той же синхронизацией. Еще бы ток вторички померять, но нужен датчик.
Почему такой пролет уставки тока в первичке? По осцилограмме видно, что драйвер ПТ начинает его выключать при токе 1500мВ/0,32Ом=4,7А(!). Нужны параметры транса, а также входное напряжение БП для данных осциллограмм.
Ага. Очевиден континус. Форма тока - криволинейная. Скорость роста очень велика. Похоже на насыщение транса.
Еще похоже, что форма тока во вторичке носит колебательный характер, но это надо проверять.
Если можно, включите фильтрацию "мусора", но не очень сильно.

[vm1]

А на дэмпфере у Вас что? И вообще, на вторичке, первичке и входе токовой защиты PWM контроллера, с той же синхронизацией. Еще бы ток вторички померять, но нужен датчик.
Почему такой пролет уставки тока в первичке? По осцилограмме видно, что драйвер ПТ начинает его выключать при токе 1500мВ/0,32Ом=4,7А(!). Нужны  параметры транса, а также входное напряжение БП для данных осциллограмм.
Ага. Очевиден континус. Форма тока - криволинейная. Скорость роста очень велика. Похоже на насыщение транса.
Еще похоже, что форма тока во вторичке носит колебательный характер, но это надо проверять.
Если можно, включите фильтрацию "мусора", но не очень сильно.

Очевидно демпфер для режима КЗ слабый,
Прицепил схему старого блока в том виде как была на скопе.
Дорисовал виртуальную паразитную индуктивность,
Думаю из за нее этот выброс.
Причем солидной мощности.
Если посмотреть внимательней в графике тока 3 линии:
первая вертикальная -континиус, потом наклонная -заряд паразита,
а уже потом длинная кривая наклонная-черт знает что.
Провальчик перед концом -видимо ток драйвера
в гейте при закрытии транзистора.
Очевидно калебательный характер,
даже видно сдвиг фаз между током и напряжением.

Входное напряжение около +220В.
Параметры транса на работе.
Фильтация 20мГц включена другой нет
Форма напряжения на обмотке первички аналогична.
Ее шабер заряжается до 200-240В, при норме около 130
В трансе по виткам отраженное 100 или 110В, данные на работе.
Конструкция транса:
два слоя первички, потом питание PWM,
потом заземленный экран, потом два слоя вторички.
сердечник Epcos ETD29 ферит N67

Прикрепленные файлы

 pwiold.pdf ( 11.51 килобайт ) Кол-во скачиваний: 78

 

[Stanislav]

Если посмотреть внимательней в графике тока 3 линии:
первая вертикальная -континиус, потом наклонная -заряд паразита,
а уже потом длинная кривая наклонная-черт знает что.

Вы совершенно не правы.
Первая вертикальная - ток драйвера через емкость ЗИ.
Наклонная - нарастание тока в ПТ, активный режим.
Локальный максимум - суммарный ток драйвера и канала ПТ.
Локальный минимум - конец заряда затвора, прекращение тока драйвера.
Дальше идет небольшой участок с малым нарастанием - до насыщения.
Далее - насыщение. Из-за конструктивных особенностей Ш-образного сердечника оно возникает не во всем объёме сердечника сразу - это видно по нарастающей "параболической" форме тока.
Через 800 нс после начала цикла драйвер начинает выдавать запирающий ток.
Еще через 200нс начинается активный режим "тормозного" ПТ.
Полное запирание ПТ поисходит еще через 150-200 нс.
Дальнейшие колебания тока носят емкостный характер через емкость СИ.

[vm1]

Да, с кривой тока согласен.
Количество периодов колебания напряжения определяется цепью R1C1.
(вместо N47 по схеме, на самом деле N22)
При ее отключении количество периодов резко
возрастает и частота увеличивается.

В первичке 40витков 2х0.4мм
питание 7виков 0.4мм
основная изоляция
экран фольга медная 0.25мм
вторичка 12витков 2х0.7мм
каркас ETD29 феррит N67
индуктивность 600мкГ

Паразит которого я нарисовал, находится не там,
он на первичной стороне и он двойной,
а я ошибочно подумал что приведу его к вторичке.
Это две индуктивности, одна в обмотке питания другая в первичке,
имеют взаимодействие через несвязную с вторичкой область феррита,
и взаимодействуют как обмотки трансформатора.
Когда в первичке идет выброс тока, через паразитную часть
транса 40:7, он приводится к большему току в обмотке питания.

При шунтировании 20В TVS диодом с датчиком тока 1ом виден ток 1А.
Я так понял что все из за транса, его конструкции,
а именно из за того что вторичная обмотка расположена
далеко от близко расположенных обмоток первички и питания.
У становил тиристор так как это было в предидущем pdf.
Очень хорошо работает при завышении до 24В.
4мс перегрузка при КЗ потом 4 секунды пауза.
Начальный старт без проблем.

[SmartRed]

Да, с кривой тока согласен.
Количество периодов колебания напряжения определяется цепью R1C1.
(вместо N47 по схеме, на самом деле N22)
При ее отключении количество периодов резко
возрастает  и частота увеличивается.

В первичке 40витков 2х0.4мм
питание 7виков 0.4мм
основная изоляция
экран фольга медная 0.25мм
вторичка 12витков 2х0.7мм
каркас ETD29 феррит N67
индуктивность 600мкГ

Паразит которого я нарисовал, находится не там,
он на первичной стороне и он двойной,
а я ошибочно подумал что приведу его к вторичке.
Это две индуктивности, одна в обмотке питания другая в первичке,
имеют взаимодействие через несвязную с вторичкой область феррита,
и взаимодействуют  как обмотки трансформатора.
Когда в первичке идет выброс тока, через паразитную часть
транса  40:7, он приводится к большему току в обмотке питания.

При шунтировании 20В TVS диодом с датчиком тока 1ом виден ток 1А.
Я так понял что все из за транса, его конструкции,
а именно из за того что вторичная обмотка расположена
далеко от близко расположенных обмоток первички и питания.
У становил тиристор так как это было в предидущем pdf.
Очень хорошо работает при завышении до 24В.
4мс перегрузка при КЗ потом 4 секунды пауза.
Начальный старт без проблем.

Да, с конструкцией транса бардак.

Вы увеличили рассеяние внедрив между первичкой и вторичкой обмотку питания.
В результате связь между первичкой и вторичкой упала, а между первичкой и питанием возрасла.

Оптимальный вариант первый слой первички, вторичка в один слой, второй слой первички, обмотка питания.

Или при невозможности секционирования хотябы перетащить обмотку питания наверх поверх вторички.

Провод во вторичке у вас довольно толстый и похоже намотав вторичку в один слой и в один провод потери упадут( надо аккуратно посчитать), а заодно и рассеивание уменьшится.

Объясните мне пожалуйста популярно откуда у вас берется требование к обязательному наличию экрана между первичкой и вторичкой.
У вас БП второго класса ? Но тогда лучше подумать о двойной изоляции.
В природе я слышал есть специальные провода для этих целей.

Да, похоже Stanislav прав. Транс у вас насыщается. Я сейчас в FMDT прикинул
ваш случай. При 600uH, 40вит, 0.22мм 10% снижение индуктивности происходит при токе 1.25А, а при 2А уже 35%.

[vm1]

Да, с конструкцией транса бардак.

Вы увеличили рассеяние внедрив между первичкой и вторичкой обмотку питания.
В результате связь между первичкой и вторичкой упала, а между первичкой и питанием возрасла.

Оптимальный вариант первый слой первички, вторичка в один слой, второй слой первички, обмотка питания.

Или при невозможности секционирования хотябы перетащить обмотку питания наверх поверх вторички.

Провод во вторичке у вас довольно толстый и похоже намотав вторичку в один слой и в один провод потери упадут( надо аккуратно посчитать), а заодно и рассеивание уменьшится.

Объясните мне пожалуйста популярно откуда у вас берется требование к обязательному наличию экрана между первичкой и вторичкой.
У вас БП второго класса ?  Но тогда лучше подумать о двойной изоляции.
В природе я слышал есть специальные провода для этих целей.

Да, похоже Stanislav прав. Транс у вас насыщается. Я сейчас в FMDT прикинул
ваш случай. При 600uH, 40вит, 0.22мм 10% снижение индуктивности происходит при токе 1.25А, а при 2А уже 35%.

Я вынужден ставить экран. Отсюда все проблемы.
Экраном должны разделятся первичка и питание от выходной обмотки.
Если перенести питание поверх вторички нужно делать еще второй экран.
С ухудшением связи приходится смирится, более того можно использовать ее
для останова преобразования при КЗ.

Блок максисмально оптимизирован по теплу.
Поэтому толшина завышена, да и в один слой все равно не поместить.

По ГОСТ Р 51330.10-99 стр. 28 допускаются три варианта трансформатора,
1.с твердой изоляцией толщиной 1мм для для U до 375В,
2.экран из фольги толшиной 0.3мм для предохранителя 5А и 0.25мм для 3А.
с двумя отводами заземления расчитаными на ток предохранителя *1.7.
3.или двойной проволочный экран с диаметром 1.4мм для 5А или 1.12мм для 3А.
видимо подразумевается что 1.- II-класс 2.3. - I-класс.

Да, транс сейчас оптимизируем.
У нас два блока обычный, пойдет с буржуйским трансом.
И искробезопасный с самопальным, там нужен экран.
Попытка вытащить 1.5А на блоке с экраном была вызвана
желанием их унифицировать.
Реально для исробезопасного блока достаточно иметь 1,15А.

А что у Вас 0.22мм, это щель или диаметр проводников.
А что такое FMDT? Я бы тоже хотел посчитать.

P.S. Спасибо mov, я уже начал побаиваться что нас обругают за эти разборки.