Версия для печати темы

Автор: Alex-lab Dec 16 2017, 17:38

Доброго дня!

Есть мостовой преобразователь с повышающим трансформатором. Вход ~220 выход =700В.
Первичная обмотка занимает 1 слой, вторичная - 2 слоя.
Знаю, что в случае понижающего, первичную обмотку принято разделять на два слоя, между которыми располагать вторичную.
Есть ли смысл наматывать II-I-II в случае повышающего трансформатора, или удаление первичной обмотки от сердечника принесет больше вреда, чем пользы от устранения эффекта близости в соседних слоях вторички?

Спасибо.

Автор: Ydaloj Dec 16 2017, 21:05

а ещё можно разбивать на части вторичную обмотку, чередовать слои первичной и вторичной, выполнять Z-намотку и ещё много разных особенностей. И не с первого раза годный трансформатор получается.

Автор: _4afc_ Dec 16 2017, 21:52

В чём проблема намотать несколько вариантов и сравнить?

Проведя множество экспериментов - пришёл к выводу, что важно подобрать индуктивность первички и добиться минимального сопротивления вторички (в понижающих).

Расположение слоёв и их количество на КПД не влияли (не смотря на теорию..)

Автор: Plain Dec 16 2017, 21:58

Нет, гораздо больше вреда от такого малого заполнения окна медью. Ну и, мост мосту рознь, многим топологиям на паразитные ёмкости фиолетово.

Автор: dimka76 Dec 16 2017, 22:18

А в чем вред ?

Автор: Plain Dec 16 2017, 22:43

Потери на сопротивлении.

Автор: Alex-lab Dec 16 2017, 23:28

Эти потери не существенны, провод и так с полуторакратным запасом взят.

Собственно почему возник этот вопрос (см рисунок ниже).
Из-за паразитных эффектов в трансформаторе, появляется нелинейность между шириной импульса ШИМ и выходным напряжением. Делаю линейную развертку, просто последовательно перечисляя коэффициенты заполнения, на выходе в области малых напряжений появляется нелинейность. Ладно бы просто не линейно, так оно еще иногда имеет отрицательный наклон (рост Кз вызывает небольшое снижение Uout).
Когда включаю обратную связь, регулятор начинает беситься в области малых Кз.

Автор: Plain Dec 16 2017, 23:59

В теме о намотке логично было бы увидеть и картинку о ней, а ещё о схеме и о разводке.

Автор: Alex-lab Dec 17 2017, 00:33

Схема примитивная,
http://electronix.ru/redirect.php?http://radikal.ru/fp/kjsl2yj9ey8ve

Сейчас намотано: 1 слой первички, 2 слоя вторички. Вот думаю, есть смысл переделать на 2-1-2...

Почему грешу на трансформатор? Когда шунтирую его обмотки небольшой емкостью, нелинейность уменьшается, но работать так нельзя, ключи начинают греться как печки. Но дело где-то в резонансе самого трансформатора.

Кроме того, чувствительность именно к определенным Кз ШИМа проявляется в одинаковой мере, что на штатных 220 переменки, что на тестовых 36В постоянки входного напряжения.

Автор: Ydaloj Dec 17 2017, 09:18

жуть, а не схема
ккм на 750Вт нет, из-за отсутствия фильтра эми соседи по телевизору смотрят космос
етд59 на 750Вт избыточен, етд59 в дросселе - тем более
да в принципе мост на 750вт избыточен
IGBT, а тем более на 1200В в эту схему избыточны. Тут даже IRFP460 справятся.

Вся задача - для однокаскадки - изолированного ККМ с активным сбросом

а где упомянутая обратная связь?

Автор: Alex-lab Dec 17 2017, 11:16

Вопрос про трансформатор и его намотку. Про обратную связь создавайте отдельную тему.

Автор: Ydaloj Dec 17 2017, 11:24

Alex-lab, простите, погорячился. В дальнейшем мои ответы будут платными.

Автор: Plain Dec 17 2017, 12:31

Очевидно, смутные воспоминания о лени-матушке — чегой-то он подозрительно быстро намотался, в сравнении с прочей мышиной вознёй.

Намотайте слои как указано в учебниках, в один провод.

Автор: Alex-lab Dec 17 2017, 12:37

Что вы имеете ввиду под "В один провод"?
Частота 50кГц, мотаю свивкой первичная 7x0.315, вторичная 3х0.315.
Витки уложены слоями, виток к витку.

Автор: Plain Dec 17 2017, 13:09

Один одножильный эмальпровод.

Автор: Alex-lab Dec 17 2017, 13:16

Мотать то как? I-II-II или II-I-II? и почему?

Автор: _4afc_ Dec 17 2017, 13:45

Можно мотать II-II-I, тогда сопротивление вторички в этом случае будет меньше, а более греющаяся первичка будет снаружи, правда, первичка будет не заэкранирована.

В чём проблема намотать несколько вариантов и поставив трансформаторы на разъём убедиться, что расположение слоёв не влияет на линейность характеристики и начать уже снижать частоту?

Автор: Alex-lab Dec 17 2017, 13:50

Обмотки почти не греются, может 30-40град за несколько часов без движения воздуха.


Хочется понять суть. А намотать я намотаю, но позже, сейчас нет возможности.

Как частота может повлиять? Частоту в целом планирую поднимать, в идеале до 100кгц.

Если сильно удалить первичную обмотку от сердечника может сильно возрасти индуктивность рассеяния, думается это плохо.

Автор: Plain Dec 17 2017, 15:09

Без разницы, В-ПП-ВВ-ПП-В или П-ВВ-ПП-ВВ-П, чтобы набрать приемлемое сечение.

А ещё, Ктр должен быть порядка 4,7, т.е. малость поболее, чем 2,8.

Автор: _4afc_ Dec 17 2017, 15:49

Суть попробовать несколько вариантов намотки - увидеть влияют ли варианты на линейность характеристики. Если нет - искать и в других местах.
У меня есть понижающий трансформатор состоящий из 13 секций. В первых 12 расположена первичка в 7 слоёв, в отдельной секции вторичка в один слой.
По науке 7 слоёв плохо - поток в 7 раз больше, но зато межвитковая емкость меньше. А что важнее - решает практика.


При малой ширине импульса - кроме ширины влияние будет вносить и его форма. Может у вас транзисторы плохо закрываются...


Сильно это на 0.3 или 0.6мм? Наверно индуктивность рассеяния изменится, а как изменится линейность в малых Кз которая вас беспокоит?
http://electronix.ru/redirect.php?https://www.compel.ru/lib/ne/2014/7/4-dopolnitelnoe-napryazhenie-ot-ponizhayushhego-impulsnogo-regulyatora-raschet-drosselya считает, что индуктивность рассеяния влияет при больших значениях Кз:

Автор: Alex-lab Dec 17 2017, 16:13

Да, форма импульса будет влиять, но она не может сделать отрицательный наклон. В любом случае, чем шире импульс, тем выше выходное напряжение.

У роберта там несколько не та топология, и интересующая меня область там не показана.

Тут явно какой-то резонанс, т.к. на затворах все правильно, сдвиг увеличивается. А вот на трансформаторе, ширина импульса не меняется при неблагоприятных значениях Кз.
Схема работает по принципу фазосдвигающего ШИМ. Видно, что на затворах все сдвигается, а на выходе нет.



Вот напряжение на трансформаторе для более широкого набора Кз.

Автор: Yuri7751 Dec 18 2017, 04:34

Индуктивность рассеяния может сильно возрасти, если удалить первичку от вторички. Сердечник же на индуктивность рассеяния, по крайней мере, в первом приближении не влияет. Хоть вообще его удалите.

Автор: Baza Dec 18 2017, 06:39

Сердечник с зазором или нет?

Автор: MikeSchir Dec 18 2017, 08:11

Вопрос про обратную связь далеко не праздный. Обратная связь, конечно же, влияет на работу преобразователя . Если вы, например, используете current mode, то Вы сделали несколько ошибок, среди которых лишние С8, С11, возможно отсутствие дополнительной пилы или её эквивалента (поскольку регулятор цифровой) и, конечно, намотка трансформатора. При этом виноваты почти во всех бедах будут паразитные ёмкости трансформатора: межобмоточная и собственная ёмкость обмоток. С увеличением рабочих напряжений их влияние на режимы ключей растёт. Если Вы не используете current mode, то всё нормально, и Вам почти наплевать на намотку трансформатора (конечно влияние паразитов останется, тут я соглашусь с предложением поэкспериментировать с намоткой), и регулятор будет работать прекрасно.
С тем, что сказал Ydaloj, соглашусь, действительно избыточны IGBT, сердечник избыточен примерно втрое (но это не беда), а уж без ККМ на 1,5кВт в наше время жить трудно.
Определяйтесь - какой у Вас регулятор, и тогда можно поговорить
По "мелочи". Резистор R1. Сколько времени Вы собираетесь заряжать входные конденсаторы? Постоянная времени больше 3-х секунд.

Автор: Alex-lab Dec 18 2017, 11:33

Ну в общем да, то есть располагать первичную между вторичными выглядит логично?


Без зазора


Эффект проявляется без обратной связи.


В конце концов, нагрузка имеет емкостную составляющую, по этому current mode один из основных.


Это лабораторный прибор, нет сомнений, что ККМ нужен, и он обязательно будет, но потом.
Транзисторы "избыточны" т.к. предполагается переходить на питание 380.
Сердечник "избыточен" для уменьшения числа слоев и упрощения намотки. Нет смысла уменьшать его габариты.


Два режима, регулятор тока и напряжения. Резисторы выбраны минимальные что бы не сжигали 5А предохранитель. Да около 3х секунд идет включение.

Спасибо за разъяснения, а что не так с С8, С11?

Автор: rudy_b Dec 18 2017, 12:19

Это неизбежно. У вас всегда есть индуктивность рассеяния и емкость обмотки. Они образуют колебательный контур в котором протекает весьма большой ток. В зависимости от его фазы в момент коммутации энергия, закачиваемая в транс, оказывается разной.

Для того, чтобы избежать этого следует синхронизировать начало импульса с фазой этих колебаний - но тогда частота подачи импульсов начнет гулять.

Попробуйте поиграть частотой при фиксированной длительности импульса закачки и посмотрите на КПД или выходную мощность - все увидите.

Автор: Alex-lab Dec 18 2017, 12:43

rudy_b, Да, примерно так себе и представляю эту систему. Хочется немного уменьшить эти паразитные эффекты, что бы переходная функция стала монотонной, без экстремумов. Дальше регулятор сделает то что нужно.

Автор: MikeSchir Dec 18 2017, 12:43

Ответа нет! Есть режим current mode или нет? Если не понятен смысл, посмотрите в TI или, хоть, в гугле. Ответ должен быть - Да или Нет! По первым осциллограммам видно, что нет стабилизации напряжения. (?)

220В/2,2кОм=0,1А и 5А - рядом не стояли

Разделительные конденсаторы и current mode не совместимы, в жизни привели к появлению "Несимметричного полумоста" см. TI.

Автор: Alex-lab Dec 18 2017, 13:05

Посмотрел. Current mode отсутствует, если я правильно понял. Обратных связей нет совсем. Просто идет линейное перечисление коэффициентов заполнения, без какого-либо учета обратных связей.

По осциллограммам видно, что напряжение на трансформаторе не успевает достичь максимума при временах менее 200 нс. Видимо это связано с тем, о чем упоминал _4afc_


Да, эта часть схемы неправильная, там стоит 75 ом, 20Вт. И предохранитель как раз при 2.2к выбивало, т.к. конденсатор не успевал зарядиться через 2.2к.

Автор: Alex-lab Dec 24 2017, 21:57

Продолжаю изыскания, правда до намотки еще не добрался.

Заметил, что при уменьшении сопротивления активной нагрузки, нелинейность несколько выпрямляется. Первой мыслью было добавить небольшой конденсатор на землю перед выходным дросселем, что бы создать нагрузку в начале импульса.

Желтый - напряжение, Голубой - ток.

Вид исходного сигнала:


Вид сигнала после добавления конденсатора 1нФ перед дросселем:


Результат оказался обратным, видно, что первая ступенька стала еще более резкой и выраженной.
То есть вероятно имеет место какой-то колебательный процесс с участием паразитных емкостей, которые я по сути увеличил дополнительным конденсатором. Если конденсатор что-то увеличивает, то есть шанс уменьшить это с помощью индуктивности, подумал я. И добавил наспех намотанный дроссель (30 витков, N87, R26) последовательно с конденсатором.

Увеличенный вид исходного сигнала (без всего):


А вот сигнал послед подключения LC цепочки:


То есть, некое улучшение, в виде уменьшения нелинейности имеется... И тут вспомнилось, что в стародавние времена у телевизоров, запамятовал какого именно типа, может 3УСЦТ, может УЛПЦТИ или чего-то подобного, в каскадах строчной развертки был специальный насыщающийся дроссель для регулировки линейности скорости развертки. Там запаянный в полиэтилен магнит удалялся или приближался (параллельно) от штыревого сердечника путем вращения в эксцентрике.

У этого элемента есть какое-то специальное название? Что-нибудь почитать бы об этом.

Автор: MikeSchir Dec 25 2017, 08:01

Ток где? В какой точке схемы Вы измеряете ток? Если измеряете ток в резисторе нагрузки, то у Вас всё идеально линейно, поскольку, линеен резистор нагрузки. Все фокусы с осциллографом и манипуляции с изменением Кзап ШИМа показывают, только, что Вы не достигаете установившегося режима работы, точнее достигаете, но только на начальном участке.
Зачем Вы поставили конденсатор перед дросселем? Что изменилось принципиально в свойствах схемы при этом? Вы поняли? У Вас же есть трансформатор тока. Если бы Вы посмотрели на нем, то может быть ужаснулись бы
Вы достигли "высочайших успехов" в управлении микроконтроллером, теперь осталось немножко подучиться электротехнике.
Вспоминается концовка старого "электротехнического" анекдота: "...мне всё понятно в электричестве, как лампочка горит понимаю, как мотор крутится понимаю, только не пойму как керосин по проводам течёт?"

Автор: Alex-lab Dec 25 2017, 13:36

Нет не идеально, ток и напряжения замеряю на нагрузке, т.к. именно он является целевым.

Что вы имеете ввиду под установившимся режимом работы? Это не DC источник. Его конечная цель формировать импульсы произвольной (заданной) формы. И в диаппазоне выше 5% Кзаполнения все работает как надо, небольшое некрасивое искажение импульсов возникает в самом начале на низких Кз из-за неоднозначности передаточной функции выхода от Кзап (наличие нелинейного отрицательного участка). Если задать просто полку, он её конечно будет держать ровно. Но требуются ровные линейные зубья пилы. И они почти есть, кроме самого начала, около нижних 5% диапазона.

Да, Вы правы, в токовом трансформаторе творится содомия с дикими колебаниями. Частота этих осцилляций около 2МГц. Короче типичный звон.Путем экспериментов установил, что если убрать выходной дроссель, а нагрузку подключить сразу к выходу трансформатора или после диодного поста, то импульсы становятся ровными, без осцилляций на верху. Подумал о паразитной емкости дросселя, перемотал его разнеся слои обмотки (три слоя) бумажным скотчем на 2мм друг от друга. Существенного эффекта нет.
А вот описанные выше С и LC цепочки сильнейшим образом влияют на эту частоту звона. Конденсатор 1 нФ уменьшает частоту в 2 раза. LC цепь на частоту влияет слабо, но делает задний фронт у коротких импульсов круче.

Буду увеличивать затворные резисторы, посмотрим что получится.

Про керосин не надо, я не программист и не инженер, химик я. Не стреляйте в пианиста, он играет как умеет.

На выходных сел и прочитал темы за последние 10 лет, и обнаружил упоминание этого вопроса:


Хотя и не совсем понятен контекст, т.к. тема была выделена из другой. http://electronix.ru/redirect.php?https://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=132639

То есть намотка через слой, все же имеет смысл для повышающего.

Весь этот ужасный звон проходит и все становится красиво, если трансформатор нагрузить на 25% номинального тока, дополнительно к основной нагрузке. Видимо придется пожертвовать эффективностью. Или может быть есть возможность убрать звон на холостом ходу?

Автор: Alex-lab Dec 25 2017, 17:31

В общем похоже победил я эту напасть.
Оказалось достаточно всего 4% от номинальной нагрузки повесить на вторичную обмотку трансформатора (может быть и меньше, но других резисторов не было), и все встало на свои места.
http://electronix.ru/redirect.php?https://d.radikal.ru/d04/1712/54/8239248c971d.png

Автор: MikeSchir Dec 26 2017, 10:34

После каждого изменения Кзап. ШИМ идёт переходный процесс в контуре выходного LC фильтра, который должен закончится переходом на соответствующий уровень выходного напряжения. Этот переходный процесс зависит от много чего, и это Вам нужно посмотреть в учебниках.

Бросьте Вы про эту нелинейность, может она и есть, но уж не там, где Вы её обнаруживаете. То что вы видите - это тот самый переходный процесс, о котором я выше сказал. Просто переходные процессы остальных ступенек Кзап. не успевают закончиться, и Вы видите монотонную линию. Посмотрите и подумайте, а уж потом "паникуйте" .

Хорошо бы ещё почитать про демпфирование диодов выпрямителя. Не думал Вас пугать, просто хорошо бы Вам смотреть ток в преобразователе после каждого своего действия и заранее знать, как он должен выглядеть. И ещё, прежде чем заниматься формированием импульса хорошо бы "разложить всё по полочкам", т.е. посмотреть в установившемся режиме на каждом уровне Кзап. ШИМа.

Это вообще не буду комментировать, боюсь сорвусь

Хорошо. Про керосин не буду. Убрать "звон" на ХХ можно, но для этого уже нужен анализ схемы управления, её устойчивости, как говорят: "в малом и в большом".

Забыл о керосине и вспомнил дедушку Крылова, его басню, где речь про сапожника и про пирожника



Точно! Нужно обязательно читать про демпфирование диодов и про переходные процессы.

Автор: Alex-lab Dec 26 2017, 14:49

Не соглашусь.
Это было сделано в первую очередь. Нелинейность не зависит ни от временных параметров, ни от напряжения питания.


Вот видд начального участка с шагом ступеньки 2,5 миллисекунды


А вот при шаге уменьшенном в 10 раз. до 250 мкс.


Видно, что поведение Uвых от Кзап подобно.



Спасибо за классику.
Но жизнь несколько сложнее. За время своей работы приходилось контактировать с пятью профессиональными электронщиками (с соответствующим образованием и должностями). Насколько всегда было трудно от них добиться нужного результата, что проще оказалось залезть в эту тему самому. У меня приоритет выходной сигнал. Условия протекания целевого процесса. А у них? То они борятся за температуру транзисторов, то разгружают трансформаторы, то это им не удобно, то другое проще сделать так, что в нагрузке идут 10 кратные токовые спайки, а в итоге на выходе совсем не то, что нужно. При этом, ни КПД ни масса, ни габариты ничем по сути не ограничены. Всё время эти разработки тянулись годами и до финального этапа не доходили, вроде оно работало (выходное напряжение было), но всегда оставалось кучу недоделок, недопустимых компромиссов и т.д.
Я не говорю, что они плохие специалисты, просто у людей близких к электронике другое мировосприятие, которое в нестандартных задачах блокируется перестраховками на каждом шагу. Может оно и не плохо, если бы приводило к нужному результату. А так увы.

Автор: Plain Dec 26 2017, 23:09

Действительно, исходя из истории форума, Вы много лет решаете ни разу не озвученную на нём задачу.

Некий лабораторный прибор в единственном экземпляре разработчику любой квалификации логично стремиться сделать из максимально возможного количества готовых частей — уж точно, ККМ и развязка первые на то кандидаты, после чего остаётся собственно неизолированный источник тока с произвольной огибающей, т.е. пара транзисторов, дроссель и компаратор, гальванически изолированную уставку которому можно передавать также посредством соответствующей готовой микросхемы — в общем, всей работы недели на две, если не отказывать дивану.

Автор: Alex-lab Dec 26 2017, 23:36

Много лет я не занимался Решением этой проблемы, больше наблюдал со стороны.
Мой комментарий не стоит остро воспринимать. Я добавил это лишь для того, что бы объяснить MikeSchir зачем пришлось лезть в сапожники. А не что бы принижать профессионализм коллег. Просто иногда задачи бывают таковыми, что проще разобраться как сделать "собственно неизолированный источник тока", чем объяснить (понятные на интуитивном уровне) все нюансы новой во всех отношениях системы человеку из совершенно другой области.
Суммарно это заняло чуть меньше пяти лет (в свободное от основных обязанностей время). Зато теперь я могу сам вносить изменения и адаптировать систему под любые сиюминутные потребности. Иногда возникают непонятные для меня моменты, в конкретных реализациях. Так и тут, изначальный вопрос оказался ошибочным, что однако, не помешало разобраться в обозначенной проблеме.
За что всем Спасибо!

Позволю себе ещё немного оффтопа.
Удивительная вещь. Люди позиционирующие себя как великие профессионалы не могут найти время на объяснение содержательной стороны вопроса. Но при этом всегда готовы выдать на гора пустых слов от высокомерных оценок до прямых оскорблений, не относящихся ни к поставленному вопросу, ни к их профессиональной сфере. Я понимаю, что отвечать это не обязанность, но при этом есть ряд персонажей, которые считают своей обязанностью вылить ушат помоев...
Люди, что вас заставляет вести себя по свински?
Это относится не только и не столько к этому форуму, но прочитав здесь несколько сот тем за день, вопрос остается актуальным.

Автор: MikeSchir Dec 27 2017, 09:29

Опять вспомню концовку известного анекдота: "...муха слышит ногами!"
Даже кирпич на голову просто так не падает (С). Значит всему должны быть причины, а их Вы не смотрите и не видите, а нам их тоже не позволяете профессионально увидеть, например, скрывая всю схему. Дело может быть в любой части схемы, как в силовой, так и в управлении, а Вы пытаетесь ограничить интерес людей, при этом, задавая вопрос: "А как это получается?" Что может увидеть даже опытный разработчик, если ему тупо показывают одну и ту же картинку, ну может быть, с вариациями? Чтобы объяснить явление нужно посмотреть на всё со всех сторон. Разве не так Вы делаете в своей профессии? Если - НЕТ, то говорить не о чем!
Надо не забывать, что даже проходя через простой усилитель, сигнал претерпевает изменения, вопрос только количества этих изменений, который приводит всегда к усложнению устройства, увеличению времени разработки и цены. А как иначе?
Мы не раз делали мощные устройства управляемые аналоговым сигналом из-вне. При этом решали проблемы прохождения управляющего сигнала. Какие то искажения не удавалось убрать до нуля.


О химиках я бы сказал тоже самое но при этом на химические форумах не обсуждаю поведение химиков ни ни, а всегда покупаю готовый продукт.

Автор: Alex-lab Jan 21 2018, 22:00

Проверил различные варианты намотки трансформатора.
Оригинальная намотка, первичка (1), затем два слоя вторички (2).
Результат более чем выразительный. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при 20% активной нагрузке.

Можно ли в теории убрать этот начальный всплеск?

Автор: Yuri7751 Jan 22 2018, 01:52

Нет. В теории. Трансформатор без индуктивности рассеяния и паразитной емкости возможен только при нулевых физических размерах. Подгрузка лишь позволяет быстрее рассеять накопленную в паразитах энергию.

Автор: Oxygen Power Jan 22 2018, 04:03

Чтобы уменьшить паразитный резонанс, необходимо секционировать обмотки. Слой первички, слой вторички. Как только у вас появляется второй слой обмотки, не важно какой, сразу увеличивается её паразитная ёмкость и увеличивается индуктивность рассеяния. Эти паразиты формируют колебательный контур из-за которого появляется колебательный процесс во время паузы на фронтах импульсов. Эти колебания особенно хорошо заметны на повышающих обмотках, где обмотку сложно секционировать. Полностью устранить этот паразитный процесс только методом намотки не получится. Для уменьшения этого эффекта, с некоторой потерей КПД, применяют демпферные цепочки и подгрузки обмотки.

Автор: Alex-lab Jan 22 2018, 09:11

Дело в том, что этот пик "очень мощный", то есть подгрузка меньше 30% особо на него не влияет.
Пробовал ставить TVS диоды, импульс сжирают отлично, но при этом плавятся как свечки.
Пробовал тошибовские ферриты с ППГ. В целом тоже работают, импульс сжирают, но опять нагрев... До конца еще не разобрался с магнетизмом. Если увеличить объем сердечника при том же сечении, будет ли он меньше греться? Вроде если потокосцепление тоже, то нагрев должен только возрасти?

Автор: Oxygen Power Jan 22 2018, 10:08

Оптимальным вариантом станет завалить задний фронт импульса, на сколько это возможно, без заметных потерь.

Автор: Alex-lab Jan 22 2018, 17:24

Oxygen Power, честно не понял, про какой задний фронт вы говорите? Ведь проблемы на переднем.

Автор: Oxygen Power Jan 22 2018, 17:58

Когда транзистор закрывается, тогда и происходит этот выброс. Поэтому на картинке фронт передний, у транзистора задний.

Автор: Alex-lab Jan 22 2018, 21:30

Так это напряжения на вторичной обмотке трансформатора (одна из полуволн). На транзисторах все ровно, куда ему выше питания скакнуть.

Автор: Yuri7751 Jan 23 2018, 02:00

Как всё запущено...

Автор: _gari Jan 27 2018, 12:27

Вообще-то, существуют вполне определенные критерии оптимизации трансформатора.

зы. почитал тему дальше и увидел, что вы вполне успешно подтвердили теорию.

на счет потерь в сердечнике от размера.
Потери считаются как масса сердечника умноженная на коэф. потерь, но масса обычно растет быстрее, чем растет площадь охлаждения сердечника. Проблема размеров-обЪема восходит еще к Колоссу Родосскому

Автор: Alex-lab Jan 27 2018, 12:38

После финальной "оптимизации" паразитных емкостей оказалось, что необходимо 5 слоев обмоток (2-1-2-1-2), плюс изоляция. Из-за этого всё окно занято на 90%. Уменьшать его точно некуда.
Не ясно, что может улучшится в результате оптимизации.

Автор: _gari Jan 27 2018, 13:04

коэф заполнения окна медью это Sок/S меди обмоток, для круглого провода он не может быть больше 0,45, обычно хороший результат 0,4
Но в общем понятно, что вы хотели сказать.


вы же ее провели и из картинок видно, что весьма существенно уменьшили индуктивность рассеяния.

Пик выброса на фронте как раз и определяется энергией запасенной в индуктивности рассеяния, а частота колебаний характеризует резонансный контур инд. рассеяние - емкость.

Автор: Alex-lab Jan 27 2018, 14:41

Это сигнал не на ключах, это сигнал на вторичной обмотке (под нагрузкой). То есть в начале отпирания ключа, а не при запирании.
Выброс этот возникает из-за паразитной емкости, а индуктивность рассеяния его гасит. Особенно хорошо гасит дроссель на сердечнике с ППГ, включенный последовательно первички. Вот пример осциллограммы того же места, только с дросселем.

Автор: Plain Jan 27 2018, 16:36

Не похоже на то, потому как непонятный разбор не пойми чего продолжается. Вам же сказали — источник огибающей и тока, и напряжения одинаково реализуется одними и теми же парой транзисторов и дросселем, при этом ни на какие самодельные мосты, калиброванные трансформаторы и прочую любительщину смысла тратить время никакого, попросту потому, что задачу всё это не решит.

Автор: Alex-lab Jan 27 2018, 16:41

Plain, спасибо за мнение. Но ход ваших мыслей мне не доступен. Какие два транзистора и дроссель? Какие калиброванные трансформаторы? Вы точно в ту тему написали?

Автор: Plain Jan 27 2018, 17:49

Ну это собственно то, о чём эта тема и о чём Вы всё ещё мечтаете, тогда как Вам давно было сказано, что идеальных компонентов не существует, но недостатки существующих прекрасно устраняются искусством схемотехники, но никак не слесарными работами.

Автор: _gari Jan 27 2018, 17:51

Alex-lab, уточните, как мотали трансформатор 2-1-2-1-2,
был каждый слой полностью заполнен проводом или там было как-то по другому ?

Автор: Alex-lab Jan 27 2018, 18:08

_gari, в том то и "фишка", что провод наматывал с зазором. Это сильно повлияло на межвитковую емкость, и как следствие убрало большую часть осцилляций на переднем фронте. Спэйсеры для зазора в форме маленьких гребенок печатал на 3Д принтере

Автор: _gari Jan 27 2018, 18:29

как-то более осязаемо "сильно" можно описать: в 2 раз, 3 раза ..... 10 раз ?

да, и точно межвитковую тут самое главное?

Автор: Alex-lab Jan 27 2018, 18:32

Моталось все одним и тем же проводом. Видно, что когда перешел от 2-1-2 (Рис.2. сверху. все слои битком вплотную) к разреженной намотке 2-1-2-1-2 (Рис.3. тот же провод, только мотал свободно), то колебательный процесс в начале импульса сильно снизился.

Продублирую картинку.
Не надо. (Модератор)

Абсолютное значение емкости меня не интересовало. Но видно, что и частота возрасла, и количество энергии в этом контуре изменилось в меньшую сторону.

Автор: _gari Jan 27 2018, 19:15

это верно, но ваш изощренный вариант мотки не позволяет однозначно предположить, что и насколько изменилось по сравнению с предыдущими вариантами.

Автор: Alex-lab Jan 27 2018, 19:43

Чем же она изощрена? Это даже не Z-намотка. Вот там да, надо поизвращаться. А тут все мотается последовательно, никакой мороки с этим нет.

Автор: _gari Jan 27 2018, 22:44

когда писал первый раз о вашей оптимизации у меня была фраза о снижении межобмоточной емкости, но потом я ее выкинул, еще раз посмотрев на порядок обмоток,
т.к. скажем, в классическом варианте, снижения емкости было бы не получить.
Ваш вариант исполнения снижает габаритную мощность, увеличивает нагрев за счет увеличения омического сопротивления и ухудшения условий охлаждения обмоток.
В общем, пришлось задать вам уточняющий вопрос, чтобы убедиться, что дела обстоят так, как они обстоят.

Сейчас вы решили частную задачу на малой мощности, возможно, запаса по габариту и условиям охлаждения вам хватит, чтобы девай с работал и на полной мощности,
но вот для обычных задач разработки многократные запасы просто непозволительная роскошь.
Поэтому нормальный подход, как вам уже писал Plain, это поиск оптимального пути решения задачи.


зы. интересно, сколько народа после этой темы возьмет себе на вооружение 3-д принтер, солид воркс или какой-то там иной пакет проектирования для разработки трансформаторов со спейсерами.

Жаль конечно, что нет количественных характеристик озвученных в теме вариантов трансов. Разговор пока так и остался "на пальцах", не измерения, а допущения.

Автор: Alex-lab Jan 27 2018, 23:21

Если подскажите как это можно просто измерить и я попробую это сделать, все трансформаторы в наличии. Кроме самого первого, где 1-2-2. Есть осциллограф.

Мой вариант не ухудшает никаких параметров, кроме габарита и веса. Все эти потери в меди компенсируются утолщенными обмотками (которые и так взяты с двукратным запасом от расчетных). Да, этот транс сверх избыточен и я этому чрезвычайно рад, как человек, которому потом на нем еще работать.

А вообще в оптимизацию стоит включать не только тактические параметры, но и стратегические. Например уменьшив сердечник в притык, сложность (длительность) разработки возросла бы в несколько раз, соответственно и цена. Элементная база сейчас очень дешевая, если речь не идёт о массовом производстве или очень специфических областях. В цене простого лабораторного, настольного прибора смысла экономить на ЭРЭ нету. Лучше переплатить 100 рублей за больший сердечник, облегчив работу схемы и повысив надежность. А эти гонки в вылизывании "схемотехники" часто оборачиваются потерями и не только финансовыми, но и репутационными.

Мне как потребителю этих устройств надежность гораздо выше любых светлых идеалов оптимизации. Я никого не учу, просто решаю задачи на результат, а не на процесс.

Для интересующихся как это выглядит, вот фото. Слева внизу гребенки.

Автор: _4afc_ Jan 28 2018, 15:34

Попробуйте секции 2-1-2-1-2 разместить друг над другом в шахматном порядке.
Т.е. гребенки должны быть минимум 2 типов.

Автор: Alex-lab Jan 29 2018, 14:34

Я наверное не точно описал конструкцию. Слои вторичной обмотки содержат по 20 витков. Слои первичной обмотки содержат по 12 витков. Ну и изоляция 4 слоя бумажного скотча плюс полиамидный. Шахматного порядка тут не получится...

Автор: _gari Jan 30 2018, 00:06

так попробуйте измерить межобмоточную емкость, индуктивности обмоток и индуктивности рассеяния.
Последние измеряются при закорачивании другой, не измеряемой, обмотки.

насколько понял, _4afc_, предложил сделать импровизированный вариант секционирования,
когда каждая обмотка мотается виток к витку но со своей стороны каркаса и с разделением по слоям.
Тогда перекрытие обмоток теоретически должно быть минимальным.
Вряд ли это толково можно реализовать на деле, т.к. потребует какого-то доп наполнителя, чтобы обмотки укладывались ровно.
И конечно в этом случае обычное секционирование выглядит предпочтительнее.

Собственно в том все и дело, что вариантов намотки можно напридумывать хз сколько, особенно для Ш- образных сердечников,
там же еще и зазоры можно вводить, да еще и не под каждым керном ....... в общем простора тут .....

Автор: Alex-lab Mar 18 2018, 19:10

В продолжении темы.
В целом, после всех ухищрений удалось существенно улучшить выходную кривую, однако при детальном рассмотрении в условиях натурхы испытаний выяснилось, что небольшой огрех все же остался. Проявляется он в маленькой ступеньке примерно между 25 и 50В. ПИД регулятор вытягивает нужную линейную характеристику, кроме вот этого участка:


Стал углубляться в суть явления. Отчего возникает этот скачек. Обнаружил, что импульсы вторичного напряжения изменяются не только по длительности, но и по величине, причем скачком (быстрым изменением). То есть вначале от КЗ=0 амплитуда напряжения равна лишь половине, хотя и изменяется по ширине. После чего происходит скачек до номинала и дальнейшая нормальная работа.
От чего возникает такой эффект?
Рассматривал в деталях кривые включения транзисторов, ничего похожего не заметил. Менял IGBT на полевики, думал может слишком медленные, но разницы Нет.

Снял ролик как это выглядит в натуре:
http://electronix.ru/redirect.php?https://youtu.be/2myK5BmUlD8

Автор: _4afc_ Mar 19 2018, 06:31

Я предложил 28.01.2018

заменить на



вариант

мне не понравился - регулировался плохо.

Автор: Егоров Jun 18 2018, 03:52

А сама проблема не избыточна?
Если я правильно понимаю, вы добиваетесь линейной зависимости выходного напряжения от ШИМ. Ну, и зачем это нужно?
Вам в итоге линейный усилитель ШИМ прямого регулирования или просто стабилизированный источник с ОС нужен?
Ну, будет ШИМ иметь ступеньку или полный набор кривулек, кому от этого плохо? Ведь обратная связь все это скомпенсирует.

Автор: Alex-lab Jun 18 2018, 07:47

Важность этого была в том, что на отдельных участках значений Кзап ШИМ был отрицательный угол выходной характеристики. При попадании в эти области, ПИД регулятор работал не правильно, появлялись осцилляции и т.д., из-за локальной положительной обратной связи.
Это именно "усилитель", точнее генератор. Только нагрузка не линейная, имеющая частично емкостный харакетр.
Сейчас, по мимо оптимизированной намотки, сделал дополнительную нагрузку из ламп накаливания прямо на вторичную обмотку. Пока для экспериментов хватает.
В принципе не плохо показал себя избыточный трансформатор из трех колец R50x30x20 N87 (около 6кВт Ргаб). На такую трубку хорошо входят обмотки по одному слою каждая. Размер лишь немного отличается от ЕТД59.

Автор: VNS Jun 19 2018, 04:33

Посмотрел общую схему. Питание драйверов от +12 и -12 Вольт. Всего получается 24 Вольта или 12 Вольт? Непонятно... В одном из сообщений Вы писали, что транзисторы грелись - верный признак неправильного питания драйверов HCNW3120-500E. Рекомендую применить схему питания по Figure 26 +18 Вольт, Общая шина, -5 Вольт.
http://electronix.ru/redirect.php?http://www.farnell.com/datasheets/652282.pdf
Напряжение питания каждого драйвера верхнего плеча, а лучше и нижнего плеча тоже, должны быть независимы и галванически развязаны между собой. В Вашей схеме транзисторы открываются уровнем +12 (+24) Вольта, а запираются нулевым уровнем напряжения.
Средняя точка уровней +18 Вольт и -5 Вольт должна быть подсоединена в соответствии со схемой Figure 26, что гарантирует уровень -5 Вольт на затворе закрытого транзистора, а не нулевой как показано...

Автор: Alex-lab Jun 19 2018, 07:29

Спасибо, вы абсолютно правы. 12 было в самом начале, но оказалось, что этого не достаточно для разрешения работы драйвера, он стартует только с 12.5 из-за UVLO. По этому пришлось поднять до 15, а затем и до +14/-4В. Но если честно, то особой разницы между этими режимами не заметил, ни по теплу, ни по надежности. Сами по себе транзисторы ни разу не стреляли, только из-за ошибок в прошивке (пару раз переполнялись переменные). Выше 55 град радиатор не нагревался даже при ~130% мощности (2,2кВт). Работал без нареканий, воду быстро правда нагревал.
Обозначения может не очень корректные. -12 значит минус БП 12V. Все источники изолированные, иначе бы не работало.
Прошерстил не мало информации, и находил упоминание, что если у транзистора порог отпирания 3В, то 0В прнципиально от -5В ничем не отличается. Хотя сам сделал именно с подтяжкой.

Автор: monos Jul 26 2018, 01:37

Порог отпирания снижается с повышением температуры кристалла. С увеличением напряжения на затворе уменьшается сопротивление перехода. Это все отражено на графиках в ДШ транзистора. Отрицательное смещение предотвращает заряд затворной емкости одного транзистора, вследствие эффекта Миллера, при переключении другого транзистора в стойке.