Вопрос по преобразователям SEPIC Опции

[KESTVVV]

Здравствуйте форумчане.
Задача следующего характера - максимально возможный КПД для преобразователя SEPIC. Передаваемая мощность 100-200 ватт. вход 20-100в выход 40-60в - частота и выходное напряжение задаются контроллером.
Частота будет задаваться в диапазоне 50-250кГц.
Есть следующие вопросы:
- какой сердечник лучше всего подходит для данной топологии
- насколько может быть удалены витки от сердечника в плане эффективности и целесообразности
- сколько жильным проводом желательно мотать , а так же насколько критична емкость между витками
- какая скважность наиболее оптимальна для максимального КПД

Изначально делал на снятых с одного прибора кольцах диаметром 45мм

Сообщение отредактировал KESTVVV - Nov 6 2013, 19:29

[Егоров]

-не очень понятно зачем переменная частота обязательно. Это какой же контроллер намерены применить?
-сердечник никогда не выбирают по топологии, его выбирают по мощности.
-скважность (коэффициент заполнения) никак не связана с КПД, она определяется отношением входного и выходного напряжения, точнее, их значениями, не просто отношением.
- отношение по входу 5 и по выходу 1.5. Общее 7.5 крат. Многовато и вообще и , особенно, натощак, когда нет опыта проектирования импульсных стабилизаторов никакого. Неплохо 2-4 было бы.
-во сколько жил мотать расчетом определяется. Когда будут понятны максимальные токи и частоты.
- емкости межвитковые - я никогда во внимание не принимал. Может, кто-то поправит.
- "кольцо 45мм, найденное в придорожной канаве" - слишком малоинформативно. Можно, конечно, надеяться что это сендаст, но чаще чугун или глина.
- максимально возможный КПД - 100% на идеальных компонентах. На реальных -90 сделаете - уже очень хорошо.
- удалять витки от зазоров иногда немного помогает. Но если нет понимания когда, где и насколько удалить, то лучше не делать этого.
Выход , кажется, один - почитать что-нибудь про SEPIC

[Ydaloj]

1. для удобства моделирования лучше разборный Е. В дальнейшем конструктив дросселя (или дросселей, как сделаете) также зависит от конструктива всего узла.
2. Вы, надеюсь, не на стержнях мотать собрались? А на замкнутых сердечниках за пределы окна магнитопровода не выйти.
3. Скин-эффект несущественен до 50кГц. Дальше число жил определяется частотой, удобством намотки, крепкостью каркаса и чем только не ещё, хоть наличием провода
4. Скважность определяется не коэффициентом полезного действия, а соотношением вход/выход

[KESTVVV]

Вопрос был по выбору типа сердечника - кольцо ,броневой или ш образный сердечники.
Контроллер - AVR так как алгоритм определения скважности относительно сложный. И просьба - не кидать помидорами, выбор этот сделан не случайно.
В большинстве случаев будет только максимум повышение напряжения в 2 раза.
Сердечник , который использовался, судя по всему MnZn .
Сейчас достигнуто 86% КПД на большем диапазоне преобразований напряжений при примерно 50W мощности. Потери на транзисторах и на диоде восномном .
Я имел ввиду удалены - в смысле на каком расстоянии. Так как чем ближе к магнитопроводу - тем они эффективней я так понял.


Еще хотел бы узнать насколько существенно заполнение катушкой магнитной цепи?
Точнее - на какой часть этой цепи находится катушка, и как это связанно с эффективностью такого дросселя.

[Егоров]

Вопрос был по выбору типа сердечника - кольцо ,броневой или ш образный сердечники.
Контроллер - AVR так как алгоритм определения скважности относительно сложный. И просьба - не кидать помидорами, выбор этот сделан не случайно.
В большинстве случаев будет только максимум повышение напряжения в 2 раза.

Это с каких пор скважность AVRами определяют? (ищет помидор.... берет сразу три)
Вы саму задачу в состоянии озвучить сразу? Вот вдруг выясняется. что повышать нужно в два раза максимум. А понижать?
В источниках- не бывает "в большинстве случаев". Если хоть раз нужно повысить втрое, то на три и рассчитываем как статический режим.
Максимум что можно делать AVRом - задавать выходное напряжение (ЦАП). Дальше источник должен сам все делать - повышать-понижать, стабилизировать, защищаться от кз и перегрузок.
Броневой тут имеется в виду "горшок"?. Очень непопулярный магнитопровод. Удельные параметры так себе, а греется медь сильно, закрыта.
Хороши PQ , ELP с точки зения минимума меди. Можно и простой Ш. Кольца - не те напряжения, заморитесь мотать много витков на большие и дорогие сердечники. Там "вата" внутри, а не ферромагнетик.
С расстояниями витков пока не грустите авансом. Скелетную схему продумывать нужно, рассчитывать.

[KESTVVV]

Защита от перегрева , кз , а так же превышения тока через ключ реализовано аппаратно и имеет приоритет относительно контроллера. Напряжение и ток измеряются как по входу, так и по выходу. Вариант с созданием PWM посредством компаратора - нестабилен на больших токах , а также невозможностью сделать кратчайшие дорожки от измерительного шунта.
Вход - ветряк. Выход - инвертор с функцией реверса (это когда отдавать энергию в 220)
Напряжение на входе меняется медленно. Напряжение на выходе зависит от мощности на входе. В зависимости от напряжения на входе нужно снимать с него определенную мощность ни больше , ни меньше. Выходная нагрузка изменяется линейно относительно напряжения.
Для таких токов и частот не такое уж и большое количество витков.

В смысле "вата" внутри?

Сообщение отредактировал KESTVVV - Nov 6 2013, 21:28

[Oxygen Power]

Да уж... Строить на AVR-е ШИМ контроллер это похоже на чудо. Дело в том, что у микроконтроллера существует некое время выполнения одной команды и оно довольно ощутимое, а этих команд будет как минимум с десяток. Также необходимо учитывать время преобразования АЦП, время реакции на прерывание. Для формирования рабочего импульса и ОС по напряжению с некоторой натяжкой пойдет, а что делать, когда возникла ситуация перегрузки по току? Надо принимать экстренное решение о защите силовых компонентов, а контроллер еще не пытается это сделать. Он шагает по коду своей программы честно выполняя инструкции... Последствия могут быть непоправимыми. В таком случае, чем хуже сделан трансформатор и больше в нем паразитной индуктивности рассеяния, тем будет лучше для ключей и выпрямительных диодов.

Сообщение отредактировал Oxygen Power - Nov 7 2013, 02:54

[Bear_ku]

Эм-м-м, может я ошибаюсь, но скорее всего вы знаете о МК только по наслышке. О каком времени выполнения команды в МК вы говорите? даже при тактовой 16Мгц одна команда выполняется примерно за 60нс, вы считаете что это много? ШИМ на современных контроллерах вообще не требует участия процессора. Время реации на прерывание тоже сотни нс - ерунда.
И почему коэффициент заполнения не связан с КПД, если от него зависят потери в реактивных/полупроводниковых элементах?

[Oxygen Power]

Эм-м-м, может я ошибаюсь, но скорее всего вы знаете о МК только по наслышке. О каком времени выполнения команды в МК вы говорите? даже при тактовой 16Мгц одна команда выполняется примерно за 60нс, вы считаете что это много? ШИМ на современных контроллерах вообще не требует участия процессора. Время реации на прерывание тоже сотни нс - ерунда.

Я вас не пытаюсь переубедить. Это мое мнение, основанное на личном опыте.

Сообщение отредактировал Oxygen Power - Nov 7 2013, 03:13

[domowoj]

максимально возможный КПД для преобразователя SEPIC.

А почему именно SEPIC, почему не пуш-пул.
И зачем менять частоту?

[Ydaloj]

Строить источник питания, которым управляет микроконтроллер - это как организм человека, в котором сердцем управляет мозг.

Опрос портов - один такт
Распределение входных сигналов по переменным - десяток тактов
Решение на вывод команд - десяток тактов
Вывод команд - ещё такт

И представьте, с ОС пришёл сигнал в МК, и когда тот выдаст результат? Что успеет поменяться за это время? Как вы говорите, 60нс туда, 60нс - сюда, а транзистор ждать не будет, прям щас ему сгореть или потерпеть ещё чуток. И вообще, 60нс - огромное время. Аварийная ситуация приводит к отказу за гораздо меньшее время.
Конечно, можно и на 100-мегагерцовом DSP замутить схему ШИМ-контроллера, а надо? Если есть готовые крохотные интегральные решения.

[MikeSchir]

И представьте, с ОС пришёл сигнал в МК, и когда тот выдаст результат? Что успеет поменяться за это время? Как вы говорите, 60нс туда, 60нс - сюда, а транзистор ждать не будет, прям щас ему сгореть или потерпеть ещё чуток. И вообще, 60нс - огромное время. Аварийная ситуация приводит к отказу за гораздо меньшее время.

Так у современных ШИМ-контроллеров реакция ШИМ-компаратора колеблется от 50 до 150 нс, а у старых 3842, вообще, до 300 нс, а все мы делаем преобразователи на 100-200 кГц. И ничего страшного не происходит. Дело видимо не в наносекундах

Конечно, можно и на 100-мегагерцовом DSP замутить схему ШИМ-контроллера, а надо? Если есть готовые крохотные интегральные решения.

Если нужно, то можно
To ТС Да, поддерживаю вопрос про переменную частоту. Зачем?

Сообщение отредактировал MikeSchir - Nov 7 2013, 10:09

[Bear_ku]

Полно схем на специализированных микросхемах без ОС, без встроенной защиты от КЗ и т.п. Чем же МК хуже?

[Oxygen Power]

Хотите сказать, что на AVR микроконтроллере вы сможете обеспечить реакцию на управляющий сигнал в 300 нс?

[KESTVVV]

Контролер работает на 20MHz . Формирование PWM происходит не програмным путем, а аппаратным. Соответственно пока формируется PWM у контроллера полно времени на измерение параметров и корректировку PWM .
Вопрос кому нужна реакция даже 1мкс если входная емкость и выходная достаточно большая (470uF 200V) чтобы за такой промежуток времени сильно изменился потенциал . Тем более если вы внимательно читали нагрузка не может резко меняться , по параметрам она схожа с сопротивлением.
У прибора допустимы пульсации выходного напряжения до 5%.
Работаю я на ассемблере, поэтому скорости я думаю будет вполне хватать. И еще раз повторюсь при зависании контроллера - ничего не произойдет, так как это SEPIC. А время реакции на перегрузку на ключе - порядка 60нс(путь от измерителя тока до затвора транзиторов).