Расчет транса импульсного преобразователя., Хелп! Опции

[Валентиныч]

Требуется помощь в оптимизации схемотехники выходного ключевого каскада преобразователя напряжения 6 - 350 вольт с внешним возбуждением, и в выборе типа импульсного транса (точнее - накопительного дросселя).
Задача не тривиальна из-за чисто емкостного характера нагрузки (активная компонента практически отсутствует), что не позволяет применить известные методики расчета. Преобразователь должен заряжать конденсатор до определенного напряжения, и "вырубаться" до момента импульсного же разряда накопительной емкости. Время, отведенное для цикла заряда - не более 1,5-2 мс. Преобразователь управляется микроконтроллером (программную часть не обсуждаем, требуется просто задать параметры управляющих импульсов). Cредняя мощность преобразователя <= 10 Ватт. Дополнительные требования: минимальные массо-габаритные параметры.
Попытки реализации импульсного транса на броне и кольце пока не обеспечивают достаточного КПД устройства.

Конкретнее:
Источник питания - аккумулятор 6-8 вольт, преобразователь (однотактный, обратноходовый) нужен для того, чтобы за 1,5-2,0 мс "закачать" в емкость порцию энергии ~ 30-35 мДж (для емкости порядка 0,47 мкф это соответствует напряжению ~ 360 вольт. Затем следует пауза от 2-х до 60-ти мс, импульсный разряд емкости "на коротыш", и очередной цикл заряда. Режим работы - длительный.
В принципе - все работает, но не удается добиться максимального КПД устройства. Сейчаc КПД не выше 60%, хотелось бы не менее 90%. И проблема именно в трансформаторе - не хочет он нормально работать на реактивную нагрузку... Замена емкости на нагрузочный резистр это подтверждает - КПД возрастает практически до требуемого значения.

Буду рад любым подсказкам, советам и рекомендациям.
Буду вдвойне рад готовому решению.

P.S. С месяц назад оставлял подобное сообщение, но сейчас найти эту тему не удается...

Сообщение отредактировал Валентиныч - Mar 15 2006, 05:38

[AML]

Увы, готовое решение подсказать не могу. Могу только дать банальный совет - посмотреть схемотехнику фотовспышек - условия для проектирования практически одинаковые. Только там емкость побольше (400- 1600мкФ) и зарядается соответственно 3-5 сек.

По поводу достижимости КПД 90% - ИМХО, непростая задача в данном случае. 2 Вт потерь во всей схеме - достижимо, но при очень тщательной оптимизации. Достижимо ди это при постоянном коэффициенте заполнения - не уверен.
По поводу импортных ферритов - путь правильный, потери в них существенно меньше.

[Валентиныч]

По поводу достижимости КПД 90% - ИМХО, непростая задача в данном случае. 2 Вт потерь во всей схеме - достижимо, но при очень тщательной оптимизации. Достижимо ди это при постоянном коэффициенте заполнения - не уверен.
По поводу импортных ферритов - путь правильный, потери в них существенно меньше.

Простая задача не вызвала бы столько жарких споров!
2 Вт потерь - непозволительная роскошь, к сожалению... Потребляемая мощность, в пересчете на "чистую" запасаемую энергию реально лежит в диапазоне от 0,9 до 8,9 Вт, в зависимости от длительности паузы между циклами заряда емкости.
Сами понимаете, терять 2 Вт при этом... не только жаба не позволяет...

По поводу фотовспышек - там автогенератор, низкие требования к КПД, по сути - неограниченное время заряда, и никаких требований по величине запасаемой энергии. Кроме того, масса и габариты девайса там не принципиальны.
У меня задача - "уложиться" в спичечный коробок.
И это с учетом разрядной цепи, о которой здесь речь не идет (TO-220 или D2PAC тиристор, и еще кое-какие мелочи).

Кто нибудь встречал данные на материал N48?

Сообщение отредактировал Валентиныч - Mar 16 2006, 08:43

Эскизы прикрепленных изображений

 

[=AK=]

Простая задача не вызвала бы столько жарких споров!

Задача-то простая. Она ничем в сущности не отличается от процесса старта любого импульсного преобразователя, и, особенно - работающего без нагрузки или с малой нагрузкой. Единственное отличие состоит в наличии требований ко времени старта, габаритов и к КПД в этом конкретном режиме.

Чтобы увеличить КПД, надо определить источник потерь. При тупом запуске 50% импульсами самый очевидный (и наиболее вероятный, судя по комментариям) источник потерь - насыщение транса, и все с этим связанное.

Чтобы уменьшить время старта можно, конечно, поднять частоту, чтобы на том же сердечнике перекачивать больше мощи. Однако это самый глупый путь, т.к. при тех же 50% импульсах потери тоже возрастут. Разумнее обеспечить 100% использование сердечника подходящих габаритов на минимально возможной частоте. Для этого надо чтобы он все время работал, надо не давать ему простаивать, что совершенно неизбежно происходит при выбранном способе управления меандром.

Вернее так. При управлении меандром в широком диапазоне вых. напряжений:

-- Если нет простоев (т.е. ток все время вкачивается в дроссель или выкачивается из него, даже при макс. вых. напряжении) - значит, или гарантированно есть насыщение дросселя (что случится при малых. вых. напряжениях, т.к. ток "не успеет уйти" из дросселя к моменту начала нового цикла), или же дроссель "недогружен", взят с чрезмерным запасом по току и, соответственно, имеет большие габариты.
-- Если же обеспечено полное выкачивание энергии из дросселя при малых вых. напряжениях, значит, при высоких он переходит в прерывистый режим, и значительную часть времени простаивает зря.

Кто нибудь встречал данные на материал N48?

Epcos, материал для фильтров. Раньше вместо него был N26.

По поводу ШИМ-а в АВР-ах, если не хотите читать доку, читайте хотя бы аппликуху http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_do...nts/doc2542.pdf
Increasing the base frequency beyond this frequency will be at the expense of
reduced resolution, since fewer steps are then available from 0% to 100% duty cycle.