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

[Валентиныч]

Ну вот, кажется медленно, но верно, начинаем сворачивать на рельсы делового разговора.
И это искренне радует.

Все написанное в двух предыдущих постах имеет место быть. В общем - это классика. Хочу добавить, что форма нарастания напряжения на емкости при запитке ее от индуктивного накопителя мало чем отличается от формы нарастания напряжения при запитке кондея от генератора тока (обычная RC цепь, и ее тау). Именно об этой постоянной я и говорил в самом начале.
В своих рассуждениях я исходил из того, что выходное активное сопротивление преобразователя довольно низкое, реактивность индуктивности вторичной обмотки я отбрасывал (мо-быть здесь и порыта собака?), а время перекачки энергии в емкость "растягивал", искусственно увеличивая тау зарядной цепи дополнительным резистором. Не уверен, что делал это оптимально. Проверю.
Теперь что касается скважности. Мне кажется, что если подобрать частоту меандра (или индуктивность дросселя) так, чтобы обеспечить непрерывность токов на прямом и обратном ходах для режима начала заряда емкости (емкость - "пустая"), то некоторые "простои" дросселя в последующих тактах заряда можно просто не принимать во внимание - на КПД они не должны отражаться. Просто временнАя эффективность заряда будет уменьшаться по мере заряда емкости, но это - не страшно.
Выбор меандра обусловлен лишь одним: таймер камня постоянно молотит сам по себе в режиме генерации меандра, не отвлекая ресурсы ALU, которое и без того занято решением основной задачи в ресльном времени. Поэтому я просто при инициализации камня задаю режим таймера, для генерации требуемого периода меандра, а количество энергии, в зависимости от напряжения аккумулятора, регулирую временем в течение которого выходной порт транслирует состояние таймера на силовой ключ. Есс-но, синхронизирую порт с состоянием таймера, не позволяя включать силовой транзистор "не в такт".
По моим расчетам получается следующее:

Uакку = 6 В, С = 0,47 мкф, Uc(max) = 370 В, P = 32,17 мДж.
Транс: броник Б18 с зазором 0,3 мм, (вариант на кольце дает аналогичные результаты) при f=100 кГц:
L1 = 2,71 мкГн, 5,75 витка, пиковый ток ключа = 5,7 А, средний ток = 2,76 А.
Тогда требуемый К транса равен 64, вторичка = 366 витков (индуктивность не считал).
Эквивалент активного сопротивления цепи заряда ~ 1 кОм (с учетом сопротивления вторичной обмотки, но без учета ее реактивного сопротивления).
Учитывая довольно длинные паузы между циклами разряд/заряд емкости (от 2 до 64 мс), расчетная средняя мощность преобразователя должна изменяеться от 0,85 Вт до 8,3 Вт.
Но фактически - почти в два раза выше. Вот это и смущает...

Сообщение отредактировал Валентиныч - Mar 16 2006, 14:22