8...12V to 350v DC-DC конвертор для CDI зажигания, Преобразователь для заряда емкости 1,5мкФ до 350В за 5мс Опции

[ZH.VL.UR]

Есть мысль собрать CDI зажигание для авто. Суть устройства: Разряд конденсатора 1,5 мкФ, заряженного до 350В, на катушку зажигния с помощью тиристора за один период колебания (то есть возможен частичный разряд конденсатора). Существующие схемы, как правило, времен великой страны советов, и собраны по соответствующей тем временам схемотехнике. Что в них не устраивает, так это автогенераторный преобразователь 12-350В без обратной связи и с низким кпд. А потому требуется спроектировать устройство заряда конденсатора с параметрами:
- напряжение питания 10...15, а лучше 8...15 Вольт
- напряжение заряда конденсатора 350В +/- 5В
- время заряда конденсатора 5 мс
- желательно гальваническая развязка высоковольтного выхода (нельзя соединять земли, т.к. катушка зажигания коммутируется именно по минусу, но возможны варианты)
- некритичность к длительному КЗ на выходе
- доступность элементной базы (на распространенных копонентах)
- ну и само собой высокая надежнось и живучесть схемы.

Если у кого есть мысли какую топологию выбрать и как реализовать - предлагайте.
К чему пришел на данный момент:
- обратноход на UC384Х, с обратной связью по напряжению. Недостаток - датчик тока с падением 1В, что при питании 12В съест ~10% КПД от итак не самой лучшей в этом плане схемы. Возможно как датчик тока поставить токовый трансформатор, но не уверен.
- двухтактник типа push-pull 12В-200В + флайбэк на той же UC384X, но слишком много деталей и сомнительный выигрыш в кпд.
- двухтактник на IR2153 или любом другом ШИМ + реактивный балласт (индуктивность) по первичке. Из минусов - неоптимальная кривая заряда, в идеале нужен источник тока. Ограничение заряда - компаратор, отключающий преобразователь.
- однотактник прямоход (впринципе можно и двухтактник), пусть даже на 555 таймере в ШИМ режиме, с положительной обратной связью по выходному напряжению. То есть ноль на выходе - ширина импульса минимальна, по мере заряда конденсаора ширина импульса увеличивается, не давая сильно спадать зарядному току. Отключение как и в предыдущем случае отдельным компаратором (для надежности компаратор можно сделать с некоторым гистерезисом). Недостаток - отсутствие непосредсвенной ОС по току, необходимость настройки.
- двухтактник с ОС по току через оптопару, либо по первичке токовый транс с поцикловым ограничением. Для меня самый сложный в реализации, мало опыта с токовыми трансформаторами + двухтактный контроллер с поцикловым ограничением.

[perfect]

Да

Красным - мощность источника, розовым - R3, синим - M2.
Наверное, нужно убрать R3, а при достижении выходного напряжения глушить затворы ключей.

[izia]

Наверное....

...нужно приделать к модельке реальный (нелинейный ) сердечник СТ, поскольку линейные трансформаторы, с микроГенриями вместо витков, "живут" только в виртуальном мире симулятора и не имеют отношения к реальному железу .

[Starichok51]

На том же сердечнике с зазором 0,08 мм, значение индукции 0,24 Тл при 1 витке и 20А. А это уже на пределе. Без зазора вообще выше 5-6 Ампер не получится прогнать через один виток.

как уже было сказано, ТТ делают обязательно на сердечнике без зазора.
первичный ток может быть любым и никак не связан с насыщением сердечника, так как ТТ передает энергию в нагрузку прямоходовым образом.
при этом ток намагничивания и, соответственно, амплитуда индукции зависят только от сечения серденика и рабочей частоты.

[ZH.VL.UR]

Выкладываю к обсуждению свою схему преобразователя 12В в 350В. Поскольку тут была подана идея использовать для коммутации конденсатора на катушку зажигания полумост, то есть не только разряжать конденсатор через катушку, но и заряжать (двойная искра, мощность выше, длительность больше и т.д.), то задача свелась к преобразователю с постоянным напряжением на выходе. Решил поэкспериментировать и нарисовал схему - гибрид прямоходового и step-up преобразователя. Собственно напряжение вторички на прямом ходу около 100В, выходное после step-up 300-400 В в зависимости от настройки ОС.
Хочу выслушать мнение о возможном КПД (есть ли шанс что он будет выше чем у флайбэка?). И нужна ли цепь, выделенная красным? Я ее нарисовал из соображений, что при нулевом напряжении на конденсаторе ток прямого хода может течь в обход датчика тока через диод сразу на конденсатор, и возможна перегрузка трансформатора. С другой стороны ток течет через катушку индуктивности, и не факт, что успеет вырасти до критических значений до момента когда выходной конденсатор зарядится до 1..1,5В. Вобщем скажите умных мыслей, может я все проблемы сам себе придумал.
Если что, печатную плату уже развел и почти спаял, в течение недели планирую дособирать. Если есть ошибки прошу ткнуть носом.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Starichok51]

ошибки есть.
схема не будет работать вообще.
не правильно фазировка обмотки размагничивания и не правильно полярность диода размагничивания.
синхронный ключ должен быть открыт на обратном ходе, а не на прямом.
соответственно, датчик тока должен измерять ток на прямом ходе, а не на обратном. поэтому датчик тока должен быть последовательно с конденсатором, а не с синхронным ключом.
красная цепь не нужна.

[Plain]

При подключении к бортсети испарится T1, в начале работы сдохнут C5, C8, VD1, VT1, VT2, IC1, IC2.

[ZH.VL.UR]

ошибки есть.
схема не будет работать вообще.
не правильно фазировка обмотки размагничивания и не правильно полярность диода размагничивания.
синхронный ключ должен быть открыт на обратном ходе, а не на прямом.

По фазировке обмотки размагничивания - проглядел.. Впрочем, перефазировать это дело недолгое. А вот почему работать не будет и зачем ключ на обратном ходу закрывать - тоже не понял. Я подразумеваю следующий принцип работы: на прямом ходу ток вторичной обмотки течет через диод VD5, катушку индуктивности L2 и далее через открытый VT3, при этом измеряется ток через транзистор (ток вторичной обмотки, он же ток через катушку). При закрытии VT2 и VT3, напряжение на вторичной обмотке становится противоположным по знаку - происходит размагничивание трансформатора. UC3845 подразумевает заполнение не более 50%, что гарантирует размагничивание при равном числе первичной обмотки и размагничивающей. В катушке L2 ток по всем законам физики не может мгновенно измениться и течет по тому же направлению уже через диоды VD6 и VD8, заряжая выходной конденсатор. VD5 закрыт обратным напряжением вторички, и трансформатор размагничивается через доп. обмотку (с правильной фазировкой конечно, схему подправлю).
Я прав или я несколько туп и что-то непонял?

Сообщение отредактировал ZH.VL.UR - Jan 27 2014, 07:25

[Herz]

При подключении к бортсети испарится T1,

Это очевидно, а здесь Вы бы пояснили:

в начале работы сдохнут C5, C8, VD1, VT1, VT2, IC1, IC2.

[Plain]

Конденсаторы от переполюсовки и перенапряжения, остальное — от того, что VT1 PNP.

[Starichok51]

сразу не все разглядел в схеме.
про VT1 прозевал. и про VT3 посмотрел невнимательно, подумал, что это синхронных ключ...
ага, стало быть, ток пусть идет через VT3, а в конденсатор ему совсем попадать совсем необязательно?..

[ZH.VL.UR]

про VT1 прозевал. и про VT3 посмотрел невнимательно, подумал, что это синхронных ключ...
ага, стало быть, ток пусть идет через VT3, а в конденсатор ему совсем попадать совсем необязательно?..

Почему же в конденсатор необязательно, как раз во время размагничивания трансформатора ключ VT3 закрыт, и ток индуктивности L2 течет в конденсатор через VD8.

[_gari]

При закрытии VT2 и VT3, ..... В катушке L2 ток по всем законам физики не может мгновенно измениться и течет по тому же направлению уже через диоды VD6 и VD8, заряжая выходной конденсатор.

только в чем смысл этой кухни по сравнению с дросселем с отводом, меньший ток датчика тока?

Сообщение отредактировал _gari - Jan 27 2014, 09:30

[Starichok51]

спасибо.
опять я, торопыжка, не проанализировал схему в полном объеме...

[ZH.VL.UR]

Модель схемы в SwCAD (LT Spice). Вместо UC3845 использован аналогичный шим-контроллер. Моделька конечно упрощенная, но смысл передает. Кому интеренсо можно поиграться, файл модели в архиве (для работы нужна расширенная библиотека extra, легко находится на просторах интернета).

Сообщение отредактировал ZH.VL.UR - Jan 31 2014, 06:11

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 DC_DC_12to300.rar ( 73.98 килобайт ) Кол-во скачиваний: 11

 

[_gari]

это пока игрушка, без моделей сердечников