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]

Пока делают плату PFC, вновь вернулся к блоку.
Рассчитал трансформатор на 150В выхода при токе 350мА.

Сделал каким образом: одна обмотка на 13В, одна на 150В.
Обмотка на 13В будет использоваться для питания МК, и она же используется для снабжения током диода оптрона обратной связи.
со 150В взято напряжение через делитель и заведено на Vref TL431.
Выход 150В нагружен на 5мА.

Запускаю - пускается с первого раза, работает. На нагрузке временно не могу протестировать - жду пока приедет электронная нагрузка, обещают в скором времени. Пока что не хочу из резисторов городить нагрузку.

Но когда я взглянул на форму тока при старте, ужаснулся..
Желтый - напряжение выхода.
Синий - ток стока.
Собственно, вот:


Индуктивность первичной обмотки - 1мГн. Расчётный размах тока при максимальной нагрузке - 1А.

Обмотка BIAS расчитана на 30В и заведена на ТОР через параметрический стабилизатор на 15В. Сделано это исходя из двух соображений:
1. У меня от неё будет питаться PFC контроллер
2. Так как блок питания в будущем станет источником тока, выходное напряжение может снижаться до 70В. Чтобы напряжение на BIAS не упало ниже 12-14В пришлось сделать на 30В, ну и чтобы ничего не сжечь - стабилизатор.

Собственно, вопрос. Опять же, не в тему, но не хочу стартовать новый топик...
В какую сторону копать, чтоб поправить подобный старт-ап?

Если рассматривать детально, то первый (саамый первый) импульс проходит нормально, со второго наблюдается вход в режим неразрывных токов, и уже с третьего в начале импульса видна сильная токовая иголка, а рампа похоже заканчивается насыщением (что не удивительно, ведь расчётный ток насыщения составляет приблизительно 1.7А). Когда же напряжение доходит до номинального, блок возвращается в режим разрывных токов и работает в штатном режиме. Хотя меня и смущает очень тот факт, что при практически отсутствующей нагрузке ток первички всёравно достигает 1А

Убрал компенсацию обратной связи - ничего не изменилось. Уменьшил номинал токоограничивающего резистора диода оптрона - так же без результатов. Что-т я совсем запутался... Первоначально ожидал, что в этом месте проблем не будет существенных, ну а вышло как всегда

Измерение тока производится токовым щупом Agilent N2782A c ихним же блоком питания Agilent N2779A. Измеряемый ток AC/DC 0..30A, полоса 50 MHz, отклик 7ns.
Отображение тока: 1В = 1А
Сам токовый щуп на шум от БП не реагирует, в штатном режиме рампа ровная и красивая, никаких иголок, помех, ничего.
Напряжение обычным щупом с делителем 10:1
Ток измеряется непосредственно на линии, идущей к стоку ключа.

И в завершении. Вставил заводской трансформатор, всё тот же POL-30030. Настроил ОС на 14В (первый попавшийся резистор...). Запустил. Идеальный запуск, ток не выходит за пределы 1А; старт продолжается длительной пачкой, после чего переходит "пакетный" режим - с большим интервалом формирует 4-6 импульса. Всё стабильно, всё красиво (по-прежнему работа без нагрузки).

Для стабильной работы на POL30030 пришлось отключить стабилизатор на BIAS. Но для верности попробовал пустить со своим трансформатором так же без этого стабилизатора - картина запуска не изменилась.

Пожалуйста, подскажите, где я налажал - с трансформатором, с обратной связью, ещё где-то..
Осмелюсь предположить, что я не первый с такой проблемой.

Сообщение отредактировал uq.vintch - Jun 12 2011, 13:36