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]

1. Заведите обратную связь прямо с выпрямителя, не за выходным маленьким дросселем, если он у Вас есть.
2. Почти наверняка - корреция АЧХ ТЛ431 неудачна или ее рабочая точка. Гасить ее питание стабилитроном - ничего хорошего. Ни надежности, ни стабильности.
3. я в итоге выбросил в источнике с выходом 110вольт ТЛ и поставил дедовскую схему регулятора на транзисторе с опорным стабилитроном в эмиттере. Намного легче стало с переходными процессами и позвякиванием в определенном диапазоне нагрузок.
Хотя, каскад этот нужно грамотно термокомпенсировать, иначе, погрешность от температуры будет много хуже, чем у ТЛ431.

Вы не могли бы показать схему с транзистором?

Пробовал заводить и до, и после дросселя. В данном случае разницы в результате нет; дроссель 10мкГн.

Я сейчас уже кажется начинаю понимать в чём может быть проблема.. Попробую проверить. А подумываю я на Frequency Jitter. Очень неплохая фенечка у TOP Switch, но она же насколько я понимаю требует достаточно быстрого отклика ОС, чтобы корректировать ширину импульса, при коррекции частоты. А если ОС достаточно инертна, то вот мне и осцилляция на выходе, причём я замерял её на частоте 260 Гц, частота Freq. Jitter - 250 Гц.
В случае же питания оптрона от вспомогательной обмотки, у меня выходит, что оптрон питается постоянно стабильным напряжением, а вся реакция осуществляется TL431. Отсюда и осцилляция похоже..непонятно правда почему на частотах близ 10кГц.
В общем похоже суть проблемы для меня начинает более менее проясняться, но способы её решения по-прежнему не вижу...

p.s. Что касается вспомогательной обмотки. Объясню зачем она мне. Если вы помните, блок питания проектируется для светодиодного освещения. Соответственно, выходное напряжение может меняться в диапазоне от 70 до 150В. Поэтому, если я просто поставлю резистор по питанию оптрона, то я получу сильно плавающий коэффициент усиления, это для начала. Второе - при падении в 150В и токе несколько миллиампер уже будет рассеиваться не мало тепла. Ну и наконец - рабочее напряжние TL431. Его верхняя граница лежит намного ниже 70В. Всё это в сумме и толкнуло меня на то, чтобы запитать оптрон от отдельной низковольтной обмотки, а сигнал на Reference TL431 взять с делителя, стоящего на основной выходной обмотке. Токовую обратную связь я буду прикручивать позже. Делал это на макете ещё в начале лета, вполне уверенно работает. Суть идеи - операционник с опорным напряжением и компенсацией втыкается через резистор на Reference TL431 стоящей в ОС по напряжению. Получается двухконтурная схема с двумя источниками ЭДС и двумя резисторами. По законам кирхгофа расчитываем резисторы и получаем нужный диапазон регуляции. Но главным образом мне вся эта заморочка нужна потому, что на плате будет стоять МК, который могут запрограммировать на любой выходной ток (он будет задавать опорку тому самому операционнику), более того - в отдельных случаях он может быть запрограммирован вообще на постоянное напряжение.

Не осилил все страницы, по поводу помехи ( слету, как правило):

1. Как соединены полуобмотки первички, правильно Z оразно.
2. Начала всех обмоток должны быть с одной и той же стороны каркаса.
2. Зазор нужно делать в центральном стержне.
4. Разводка платы.
5. Зашунтируйте выходной диод снабером, иногда ставять 2а диода Шотки последовательно.
6. Можно поставить снабер параллельно вторичке ( 470пФ, 20 Ом - корректируется по месту)
7. Начало первички должно идти от ключа.
8. Экран КЗ вокруг транса, материал выбрать таким чтобы потери в нем были МАХ.

По поводу ОС, для начала заведите ее от отдельной обмотки без оптопары и добейтесь нормальной работы в такой схеме ( на коэф. стабилизации не обращайте внимания, хотя он может Вас устроить). Когда разберетесь с источником в таком режиме, переходите к схеме с оптопарой.

Благодарю вас за советы, но с помехой уже разобрались на самом деле Я просто чтобы не создавать новую тему отписался сюда о проблеме с ОС. Несколько оффтопом. Виноват.

1. да, Z-образно
2. верно для, отдельно, первичной и вторичной стороны.
3. зазор заводской. да, на центральном стержне.
4. разводка не идеальная, но достаточно хорошо удовлетворяет соответствующим рекомендациям. Ещё будет дорабатываться. Сейчас в ней сознательно имеются некоторые некрасивые моменты, но они необходимы для отладки.
5. есть. Диод ultrafast. и снаббер здоровски помог! правда у меня на нём сейчас не менее 700мВт рассеивается, но если меньше - заметно звенит при восстановлении.
6. не пробовал..
7. эм. Вы про расположение на плате или про подключение? Ну, впрочем, и то, и другое сделано именно так.
8. медная фольга. есть.

И что касается обратной связи. Каким образом мне её запустить без оптрона то? Это же собирать совсем другую цепь на транзисторах, настраивать её, потом снова собирать с оптроном и настраивать её заново. В чём смысл таких манёвров?

[vlvl@ukr.net]

И что касается обратной связи. Каким образом мне её запустить без оптрона то? Это же собирать совсем другую цепь на транзисторах, настраивать её, потом снова собирать с оптроном и настраивать её заново. В чём смысл таких манёвров?

Убираете оптрон и с этой обмотки заводите ОС через токоограничительный резистор на на вход С. Полистайте апликейшены на ТОПсвич (AN-32 например), они приводят такие схемки. Смысл в том, чтобы увидеть на сколько хорошо отлажена силовая часть. В принципе ничего дополнительного собирать не надо, только подобрать резистор в цепи ОС. Вот когда все в таком включении заработает правильно, тогда можно вводить ОС на TL431 b и заниматься отладкой только цепи обратной связи.