Подавление ВЧ помехи в fly-back AC-DC преобразователе. Опции

[uq.vintch]

Здравствуйте.

В настоящий момент занят разработкой AC-DC преобразователя, номинальной выходной мощностью в 70W.
Выход: 22В 3А
Вход: 100..240В

За основу взял TOP Switch HX.

В настоящее время проектируется уже вторая версия (первая имела 3 ревижина + 1 прототип) этого блока питания.
И самый тревожный для меня момент - наличие этой проклятой высокочастотной помехи, которая вызывается индуктивностью рассеивания...
Частота затухающих колебаний превышает 20 МГц, амплитуда в отдельных случаях достигала 1В.

На самом деле, нагрузке, впринципе, эта помеха не существенна. Но здесь другая проблема - у меня на БП стоит микроконтроллер, который пока что питается через линейный параметрический стабилизатор. И вот тут то начинается самое интересное.. Помеха имеет очень высокую частоту, изза этого, естесственно, стабилизатор она пролетает без каких-либо изменений. И на линии питания МК имеем 5В и пики в среднем близ 500мВ амплитудой (1В это был совсем страшный случай).

Сейчас начал всё почти с нуля. Собрал макетную печатную плату (она является именно печатной платой, разведена с учётом специфики SMPS, но имеет макетные элементы - тест-поинты, площадки под токовые петли и тому подобное), спаял. Для трансформатора установлен разъём, в который ETD29 вставляется непосредственно. Дополнительно, для начальных тестов сделан переходник под POL-30030 от Premier Magnetics.

Последняя версия трансформатора имела двухсекционную первичную обмотку и односекционную вторичку + экран поверх магнитопровода.
Сравнивая помехи на выходе между моим трансформатором и POL-30030 - разницы почти нет.
Посмотрел на выход у БП MeanWell, 12V 55W - амплитуда меньше раза в 3.

Завтра приступаю к полному расчёту трансформатора и компонент схемы, начну мотать... Пока что в голову лезет только 2 экрана поверх первички и вторички соответственно + экран поверх магнитопровода.
Бусины сегодня уже попробовал поставить, они не дали никакого эффекта. Но здесь оговорюсь. Индуктивность у бусинок близ 7мкГн. Ток насыщения - менее 1А. Поэтому (поправьте меня, если я не прав) по-идеи, при выходном токе в 3А она будет просто по-определению бесполезна...
Дополнительно попробовал взять кольцо М2000НМ, намотать на нём пару витков с большим расстоянием (чтобы минимизировать межвитковую ёмкость), получил индуктивность близ 5мкГн, впаял - разницы совершенно никакой.

И в завершении, все уже полагаю поняли в чём состоит собственно вопрос - господа, пожалуйста, если кто-то сталкивался и нашел удачные решения, прошу, поделитесь опытом. Любые идеи, как минимизировать помеху или скорректировать дизайн, чтобы получить амплитуду этой помехи ну хотябы до 100мВ... Иначе у МК здорово глючит АЦП, да и вообще както всё некрасиво...

Также, дополнительный вопрос. На предыдущих блоках была проблема - сгорали диодные мосты. Причём каждый раз летел только один мост, ну и предохранитель разве что. Вопрос - это может быть как-то связано с этой самой помехой (в высоковольтной части её амплитуда поболее будет), либо причина только в мостах. Мосты, кстати, "таблетки", непонятно чьего производства, чей предельный ток совпадает с потребляемым (упущение разработки...).

Последнее. Следующий этап развития, ещё не утврждённый, но намечаемый - сборка этого же блока, но с выходом 144В 0.35А. Пока не буду сильно затрагивать эту тему, но всёже, кто как считает, здесь будут какие-то проблемы, кроме конструкции обратной связи?

Заранее всем большое спасибо за участие, буду отписываться по мере продвижения. И буду очень признателен за любые ответы, кроме безпочвенной критики

[uq.vintch]

Огоо.. быстро здесь отвечают))

По порядку..

stells

по-моему после дросселя сигнал уже сильно отстает и Вы его никакой ОС не скорректируете - болтанка будет на выходе

Звучит разумно, но ведь сам резисторный делитель всегда стоит после дросселя, а именно он главным образом влияет на обратную связь. Питание же диода оптрона требует просто постоянного напряжения, поэтому в сущности без разницы откуда его заводить, или я что-то упускаю?
Просто далее ещё планируется запуск на 144В и там у меня есть сумрачная идея, запитать оптрон от обмотки 5-10В, а делитель подключить к выходу 144В.

вроде писали уже много раз, что эти иголки есть, даже если ткнуться щупом в землю. т.е. это наводки на щуп, а не реальная помеха

Да, вы правы. В самом деле, имеет место.

vao

1. Измерения. Попробуйте подключить осциллограф от аккумулятор через обычный DC/AC. В этом случае вы полностью исключите влияние питающей сети. Развязывающий транс тоже можно использовать но это не полностью исключает проблему.

Блок питания работает через ЛАТР + изолирующий трансформатор. Последний правда ширпотреб, едва ли не залетает в насыщение, но ближайшими днями приедет торроид 1:1 мощностью 500W.
Тем не менее, идея с аккумулятором - это сильно) подумаю как бы попробовать, меня заинтересовал потенциальный результат

2. Замените диод 8TQ100 на ультобыстрый хотя-бы на тот же FR307 а лучше на MURD530.

Позвольте поинтересоваться, чем мотивируется это предложение? Ведь, 8TQ100 - шоттки диод, а они заведомо весьма шустрые. Да и PI Expert когда-то мне его рекомендовал. Здесь есть ещё ньюансы? В любом случае попробую FR307.

3. Поставьте не большей RC снаббер параллельно вашему снабберу, по первичной сторона.

Да, я писал, что планируется RC + Zener и просто один супрессор стоит временно. Но также я писал, что конфигурация снаббера никак не сказывается на этих иголках, практически никак (едва заметное отклонение амплитуды).

Vokchap

+ организация длинных измерительных контуров с заземлением в нескольких точках, которые дёргают возвратные токи (возможно осцилл в розетке через вилку "землится"). Дизайном платы Вы обеспечили ёмкостным токам смещения транса путь возврата через измерительные цепи, сравнимый с возвратом через проходной конденсатор (который у Вас 2.2нФ). Возможно слишком высокий импеданс участка, где стоит этот конденсатор, возможно чрезмерно большая межобмоточная ёмкость у трансформатора, возможно просто дизайн платы "кривой".

Допустим.. За исключением кривой разводки и высокой ёмкости у обмоток трансформатора (Посмотрите на форму тока по первичке, всплеска тока при открытии ключа практически нет, и это на POL30030; на моих трансформаторах (сейчас мотаю...) этот всплеск ещё меньше).
Но в таком случае не вяжется, почему на форвардах этой помехи, можно сказать, нет вовсе; на заводском флае она меньше в 2-3 раза...
И опять же, я собирал в сумме более 3 версий этого блока, каждый раз с некоторыми коррекциями схемы, трассировки и трансформатора. Проблема всегда эта присутствовала, немного изменялась амплитуда конечно, но всёже оставалась весьма существенной.

Добавлю. Если это наводка на сам щуп, то, очевидно, кто-то виноват в том, что на него она наводится) И этого кого-то нужно пристрелить. Осталось найти...
Также, во время отладки программного обеспечения, я использовал лог. анализатор с импедансом 100кОм - он точно так же регулярно ловил очень узкие импульсы, которые совпадали с иголками. Так что влиянием их очевидно нельзя принебречь. Ещё как-то можно понять щуп с импедансом 10 МОм, но 100кОм это уже не так много.

Herz

А что это за бусины по 7мкГн? Никогда таких не встречал.

В документации на них был указан только импеданс при частоте 25 и 100 МГц.
Индуктивность мерял RLC метром (Е7-22), при частоте тест-сигнала в 1кГц.
Мелкая трехвитковая бусинка, причём походу сигнальная... так что я дважды промахнулся)
Вот здесь: http://kosmodrom.com.ua/table.php?name=fer...ssel&page=0
бусинка FR3.

Microwatt

Если включить ОС после выходного фильтра почти со 100% уверенностью можно ждать автоколебаний с частотою этого фильтра.
Там дроссель всего несколько мкГн, но емкость-то большая. Вы вводите в ОС звено запаздывания. т.е. делаете генератор.

Хм, а во всех дизайнах приведеных PI делитель подключается после дросселя. К тому же, когда я настраивал ОС, колебаний небыло.
В любом случае - учту, попробую до дросселя, посмотрю что выйдет. Настройка ОС следующая за намоткой трансформатора; но это уже не в первый раз

Еще, мелкое замечание. Выходной фильтр обычно делается так, чтобы сразу после диода стояло две трети емкости, после выходного дросселя - одна треть. Это компромисс меж подавлением пульсаций и устойчивостью петли ОС. Не стоит делать фильтр из разнокалиберных электролитических конденсаторов. Да, так иногда делают с керамическими, если необходимо подавить всплески в очень широком спектре, но это в стабилизаторах на частоты в сотни кГц, где фильтр только из керамики.
Возможно, разводка вторичной стороны неоптимальна. Обычно можно обойтись без дополнительного звена с бусиной и даже керамики параллельно электролитам, или только непосредственно у выхода ее поставить.

Да, у меня ведь так и сделано - 2 штуки 680 перед дроссеем, 1 штука 680 - после. Бусинку добавил, можно сказать, методом тыка - результата ноль. Её я уберу.

Возможно, разводка вторичной стороны неоптимальна.

Вполне возмможно, но тогда немного непонятна статистика - проблема присутствовала на всех блоках, немного в разной степени. А разводка менялась от раза к разу. Разводка выполнена максимально короткой, "жирными" полигонами.

И еще. Если это уличный светильник, то можно было бы ожидать стабилизатор тока, а не напряжения. Что питаем, светодиоды?

Токовый стабилизатор будет. Но только после того, как я поправлю помеху. При стабилизации по напряжению просто проще тестировать/отлаживать.

тау

RCD снаббер в первичку. DCR клэмпер в первичку. ( Zener фтопку .) RC снаббер во вторичку.

Пишу в третьий раз, будет RCD + Zener. Супрессор только для защиты, если вдруг снаббер "промажет", чтобы сгладить всплеск.
И в очередной раз повторюсь, на выходном сигнале практически не сказывается.

Синфазный дроссель помехи с малой проходной емкостью (индуктивностью 1-2mH) - в сеть.

Стоит 12мГн. Пробовал 15, никакой разницы. Подозреваю она будет только на анализаторе спектра, когда будем пытаться попасть в IEC стандарт по шуму.

До выпрямителя - SQP резистор 5-10 Вт на 4,7 Ома , для снижения броска тока при втыкании и для защиты диодов.

Стоит и будет стоять NTC 10 Ом. Правда в предыдущих версиях небыло ни его, ни синфазого дросселя нормального - стоят на 4.7мГн.

Осциллограф с платой - на общий металлический лист, осциллограф заземлить на лист коротким жирным проводом при измерении вашей помехи.

Хм, попробую из интереса наверное, но не очень скоро, металлический лист найти нужно ещё. В любом случае, снова - на других блоках эта проблема не столь остро выражена, следовательно любые уловки подобного рода - смажут результат и скроют его с глаз... А мне то не для галочки помехи поправить нужно







Ох хренасе я написал сколько...
Спасибо всем за ответы, пойду считать/мотать. Только проснулся...
Попробую последователь некоторым рекомендациям, отпишусь что получится.

Сообщение отредактировал uq.vintch - May 26 2011, 09:41

[Microwatt]

Да, я писал, что планируется RC + Zener и просто один супрессор стоит временно.
Microwatt


Хм, а во всех дизайнах приведеных PI делитель подключается после дросселя. К тому же, когда я настраивал ОС, колебаний небыло.
В любом случае - учту, попробую до дросселя, посмотрю что выйдет. Настройка ОС следующая за намоткой трансформатора; но это уже не в первый раз

Если есть оптимальная RC-цепочка, то стабилитрон там вовсе ни к чему. Не промажет, не беспокойтесь.

Знаете, был и у меня этап копирования типовых схем от PI и приблизительно те же сложности, что и у Вас. Позже у меня возникло ощущение, что большинство схем из апнотов PI ни разу не собирал в железе или же проверял это поверхностно. Общее итоговое впечатление от продукции этой конторы - негативное, кроме маломощных TNY, LINK. Обратная связь после выходного дросселя ОБЯЗАТЕЛЬНО даст автоколебания. Если не постоянные, то в диапазоне нагрузок где-то они возникнут.
Питать светодиод, ТЛку Вы можете и после фильтра, но делитель обратной связи должен быть ДО.

Что касаемо выхода на 144 вольта, то можно погасить лишнее питание ТЛ431 стабилитроном, это плоховатый способ. Лучше - дедовский узел ОС на одном транзисторе со стабилитроном в эмиттере . Есть маломощные транзисторы ММТВ на 150 и даже 300 вольт.
Правильно подобранный ТКН почти идеально компенсирует температурный дрейф, не хуже ТЛ. А устойчивость такой ОС - как у кубометра бетона. Проверено в серийном источнике 110 вольт выхода.