Моделирование импульсных источников, Micro-Cap, OrCad, SwithcCad - попробуем объять необъятное Опции

[haker_fox]

Не думаю, что попаду под наказание от модераторов за поднятие темы 6 летней давности, ведь всё-таки она специфична, и создавать новую такую нет смысла

Итак, я всё-таки решил наконец освоить более серьёзные, чем buck/bust/invert-преобразователи по даташитам. И решил начать с самой незамысловатой топологии - флайбак в режиме прерывистых токов. Изучал книгу Семёнова около трёх недель. Понял в целом как работает флай. Вспомнил немного физику про магнитное поле и катушки индуктивности. Решил сначала помоделировать в spice, чтобы глубже разобраться в процессах, происходящех в преобразователе. Как ни странно, но чтение ещё дополнительных двух книг (Р. Мэк и Г. Браун) не разрешило мои некоторые непонимания.

Вот требования к источнику:
1. Входное напряжение 10 - 15 В.
2. Выходы 1, 2, 3: +5 В, 1.5 А. Гальваноразвязка со входом не нужна.
3. Выход 4: +18 В, 0.15 А. Гальваноразвязка не нужна.

Частоту преобразования выбрал 50 кГц. Т.к. мотать буду на колечке МП-140, коих у меня есть небольшой запас. Среда моделирования - microcap 11. Картинки с изображением схемы, диаграмм токов и выходных напряжений прилагаю. Также в арихве добавлена модель.

Забегая вперёд скажу, что смоделировал флай с UC3843. Но модельку приложу идеальную, т.е. просто ключ, и генератор. Т.к. сути это не меняет.

Какие появились вопросы:
1. Если делать выходы меньше входа, т.е. оставить три выхода по 5 В, то флай работает в модели удовлетворительно. Т.е. выходные напряжения примерно 5 В, расчётную нарузку держат. Но как только добавляешь повышающий выход (18В), как творится что-то странное: ток в обмотке (генерящей 18 В) не прерывается (обведено синим), когда ключ открыт, а ток первички достигает огромных величин (в модели до 57 А). Мне непонятно, то ли это симулятор ошибается,то ли флай с повышающими и понижающими выходами сделать нереально. В книгах об этом ничего не нашёл. Что я не учитываю?
2. Если сделать скажем только выходы меньше входа, но на разные мощности (например 5 В, 1.5 А; 3.3 В, 0.5 А; 7 В, 1 А), то добиться таких напряжений при номинальной нагрузке не получается. Можно получить, к примеру 5В, 4 В и 8.5 В. Это нормально?

Заранее скажу, что знаю современную тенденцию получать каждое напряжение отдельным dc-dc преобрвазотелем. Но я хочу разобраться именно с флаем)))

Спасибо!

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 ideal.rar ( 6.54 килобайт ) Кол-во скачиваний: 11

 

[Plain]

Преобразователь обратноходовый означает, что во вторичной цепи ток на обратном ходу, а у Вас он там на прямом — очевидно потому, что Вы по неизвестной причине поставили безымянные диоды Шоттки, не иначе надеясь, что они по этой причине идеальные и держат хоть гигавольт.

[haker_fox]

не иначе надеясь, что они по этой причине идеальные и держат хоть гигавольт.

Домысливать за меня не надо. Я ни на что не надеюсь. И совершенно не считаю, что компоненты в симуляторе - идеальные. Диоды 1N5822, 40 В, 3 А. Но вы правы - именно сейчас я понял, что на этой "высоковольтной" обмотке, на прямом ходе будет большое обратное напряжение. Я поставил ради интереса Шоттки с обратным 150 В, и прямой ход исчез. Напряжения стали адекватными. Я его (прямой ход) и раньше заметил, но засомневался. Думал, что флай с повышающим напряжением имеет особенности. Собственно поэтому и задал вопрос! Спасибо!!!

Следующий вопрос: на диаграммах токов видно, что ток первички начинается не с нуля, а токи вторичек - не доходят до нуля. Так не должно быть? Или это нормально? С другой стороны режим прерывистых токов выполняется.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Plain]

режим прерывистых токов выполняется

Это режим, когда сумма токов всех обмоток периодически становится нулём, и его сейчас однозначно нет.

[haker_fox]

Это режим, когда сумма токов всех обмоток периодически становится нулём, и его сейчас однозначно нет.

Вот пока этого добиться я и не могу Считаю индуктивности по Р. Мэку, М. Брауну, Семёнову и Д. Макашову (думаю, тут его статью многие знают). Даже сам рассуждениями вывел формулы. Чуть-чуть, но токи остаются ненулевыми...

Я ведь правильно рассуждаю: если закачали X Джоулей в сердечник первичной обмоткой, то X (ну чуть меньше из-за потерь) мы и обязаны потребить вторичными обмотками? А что будет, если не всю энергию потребили? А если запросили больше, чем есть?

[wim]

Чуть-чуть, но токи остаются ненулевыми...

Вам нужно забыть радиолюбительскую мифологию про "ужасный" режим непрерывных токов. Обратноходовые трансформаторы, рассчитанные на режим непрерывных токов, выпускаются серийно огромными тиражами и нормально работают. Сосредоточьтесь лучше на магнитной индукции в сердечнике и потерях в трансформаторе.

[haker_fox]

Вам нужно забыть радиолюбительскую мифологию про "ужасный" режим непрерывных токов. Обратноходовые трансформаторы, рассчитанные на режим непрерывных токов, выпускаются серийно огромными тиражами и нормально работают. Сосредоточьтесь лучше на магнитной индукции в сердечнике и потерях в трансформаторе.

Почему радиолюбительская? Тот же Р. Мэк пишет, что проще. А потом, почему вы рекомендуете режим непрерывных токов?

[wim]

Тот же Р. Мэк пишет, что проще.

На велосипеде ездить проще, чем на автомобиле, но это не означает, что на автомобиле нельзя ездить. Если Вы знакомы с ТОЭ, гуглите "right half plane zero" - это основная причина, почему режим прерывистых токов проще. Радиолюбители в основной своей массе с ТОЭ не знакомы, поэтому теорию подменяют мифологией.

почему вы рекомендуете режим непрерывных токов?

Я рекомендую на старте не зацикливаться на выборе режима. Если нет особых требований к источнику питания, лучше подумать о том, как минимизировать потери. Минимальные потери на вихревые токи в обмотках получаются, когда все обмотки уложены в целое число слоев - иногда при этом режим работы трансформатора оформится "сам собой".
В Вашем случае особые требования как бы есть - это несколько выходов, которые Вы, вероятно, хотите стабилизировать. В режиме непрерывных токов выходные напряжения меньше зависят от распределения нагрузок по выходам. Но это, опять-таки, не строгое требование, потому что неизвестно, какая точность нужна.

[Plain]

сам рассуждениями вывел формулы. Чуть-чуть, но токи остаются ненулевыми

Нам неведомо, что за формулы, но для всех импульсных преобразователей сперва требуется определиться с тактовой частотой, затем с ёмкостью переносчика энергии, после чего можно будет посчитать требуемую скорость передачи этой энергии этому переносчику и обратно, исходя из требуемого режима, то бишь, его полного или неполного опустошения. Энергоёмкость дросселя определяется объёмом его зазора, ну а скорость перемещения энергии — индуктивностью.