Версия для печати темы

Автор: Enceladi Aug 30 2018, 12:54

Доброго времени суток.

Делаю источник питания на +6В и +18В с использованием преобразователя LT3751 и трансформатора HA3994-AL:

http://electronix.ru/redirect.php?http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/LT3751.pdf
http://electronix.ru/redirect.php?https://www.coilcraft.com/pdfs/ha3994.pdf

Собственно в даташите на LT3751 на странице 30 есть пример схемы (схему приложил). Ее я и использовал, практически без изменений, за исключением того что изменил резостор R9 в цепи обратной связи на 392 Ома, что должно дать напряжение на выходе в 6В вместо 5В. Питание Vcc = +10В, через линейный стабилизатор от +20V_TR1. Две оставшиеся выходные обмотки трансформатора я включил паралельно с целью увеличить выходную мощность по линии +18В.

Вроде все должно быть замечательно, однако по какой-то причине источник не работает. Без нагрузки (за исключением обратной связи) источник при подаче высокого уровня на вход CHARGE происходит накачка до уровня ~4-5В и затем источник питания отключается. При этом сигнал nFAULT высокий а nDONE низкий. Вроде как это нормальный режим работы но при этом на выходе источника 0В. При подключении тяжелой нагрузки в 3 Ома к выходу источник питания не прекращает работу, но при этом напряжение на выходе около 4.4 В и источник потребляет порядка 21 Вт от истичника, что явно много. Я думал, что возможно проблема в паралельном соединении двух оставшихся вторичных обмоток, но в итоге я их полностью отключил. Т.е в текущем варианте работает только выход +6В. Однако проблема осталась.

Принимая во внимание то что посути я использовал референсный дизайн, я в замешательстве. Я понимаю если бы источник просто не мог раскачаться на необходимую мощность, но в данном случае он не включается без подключения нагрузки вообще. При этом неотключаемая нагрузка в виде цепи обратной связи (порядка 500 Ом) остается всегда подключенной. Если кто-нибудь сталкивался с подобной проблемой, или же у вас есть идеи с чем это может быть связано, поделитесь пожалуйста. Благодарю!

Коррекция: на схеме есть неточность, выпрямительные диоды D1,D2 заменены на более мощные (US1M расчитаны на 1А).

Автор: HardEgor Aug 30 2018, 14:51

Начал-концы обмоток не попутаны?
У микросхемы 21 вывод нормально запаялся?
Плата разведена как в даташите?

Автор: Plain Aug 30 2018, 17:02

Похоже, осциллограф недоступен, для начинаний в таких областях знаний это существенный недостаток.

Отражённое 10 В, достаточно было бы 60-вольтового транзистора, а 200-вольтовый сойдёт за отсутствующий демпфер.

Проще, дешевле и быстрее было бы двумя заурядными стабилизаторами сперва сделать 6 В и из них 18.

Автор: Enceladi Aug 30 2018, 21:17

HardEgor, обмотки в норме, 21 вывод припаян. Плата разведена не как в даташите, но близко. Однако есть подозрение, что проблема не в плате. Я понимаю если бы схема работала нестабильно, был бы индуктивный выброс но транзисторе угрожающий его убить. Однако в данном случае схема отказывается раскачивать источник питания при пассивной нагрузке в 500 Ом (обратная связь), при этом не опуская пин nFAULT в низкое состояние.

Plain, Осциллограф доступен. В начальный момент на затворе транзистора появляются импульсы, конденсатор заряжается но затем схема останавливается. Судя по даташиту нормально проходит старт схемы. Транзистор на 200В был выбран исключительно из за ультранизкого сопротивления канала в открытом состоянии - хотел минимизировать нагрев. А что вы имели ввиду под отраженными 10 В?

Автор: Enceladi Sep 1 2018, 08:07

UPD:

Обнаружил что на стоке транзистора большой выброс аж до 200В, что логично ибо нет снаббера. Посчитал, поставил - выброа нет, перерегулировка ~75В что приемлимо. Однако это не исправило проблему, источник питания все также выключается после того как достигает на выходе заданого напряжения.

Автор: HardEgor Sep 1 2018, 08:31

Так может он и должен выключаться по достижении заряда конденсатора? Ведь у вас на DONE выставляется низкий уровень.
Сопротивление на RBG не маловато? Как вы его посчитали?

Автор: Enceladi Sep 1 2018, 08:52

Судя по даташиту при подключении цепи обратной связи FB регулятор работает в режиме преобразователя (стр 12): Low noise voltage regulation can be achieved by adding a resistive divider from the output node to the LT3751 FB pin.
Значение резистора Rbg я взял из примера на странице 30. Собственно я посути немного изменил значение резистора R9 в обратной связи на 392 Ома чтобы увеличить выходное напряжение до 6В.

Автор: HardEgor Sep 1 2018, 15:42

"Tie the FB pin to GND to operate the LT3751 as a capacitor charger." Если 392 в обрыве, то он работает "as a capacitor charger"
Попробуйте заменить 392 на 309 Ом (как в даташите) и получить 5V.
Исходя их того что трансформатор подключен правильно и плата правильная, то ищите неисправный резистор или плохую пайку.

Автор: Plain Sep 3 2018, 09:30

Если узел "Vout comparator" работает, то это преобразователь с остановкой работы при перенапряжении на выходе — требуется его отключить, подключив Rbg и Rvout к общему проводу.

Автор: Enceladi Sep 3 2018, 13:07

UPD:

Итак все потихоньку проясняется. Действительно проблема в слишком большом напряжении из-за чего микросхема выключается. Напряжение превышает заданое значение из-за индуктивного выброса из трансформатора. Собрал два разных снаббера - посильнее и полайтовее в плане эффективности подавления выброса. Вначале поставил RCD снаббер (https://realstrannik.com/forum/attachment/594 рис 13.11) с большим сопротивлением резистора. Схема заработала, хотя и нестабильно - присутствуют достаточно сильные осцилляции выходного напряжения. Ко всему прочему схема запускается при питании до 18В, при питании от большего напряжения схема не заводится. Также схема не заводится при подключении полной нагрузки (резистор 3 Ома).

Далее я поставил RC снаббер (http://moemesto.ru/v000va/file/13345607/atx-power-supply-schematic-250w1.jpg) с малым сопротивлением резистора. В итоге схема не запускается вхолостую, но при подключении полной нагрузки включается и работает. Из имеющихся данных сделал вывод, что проблема в индуктивном выбросе который необходимо погасить. Планирую поставить супрессор вместо снаббера ибо мощность небольшая, схема позволяет. Сразу вопрос: если напряжение питания 10-24 В, напряжение на выходе 6 В (ток 2 А) или 18 В (ток 1.5 А) и микросхема отключается при превышении значения в 24 В, на какое напряжение стоит выбрать супрессор? Планирую использовать серию P6KE, вопрос в том на какое напряжение.

PS
Обычно проектировал boost и buck конвертеры, это мой первый flyback. Думаю основная проблема из-за изначального косяка который допустил в схемотехнике - перепутал направление намотки первичной обмотки. Из-за этого пришлось кидать навесом провода, что полагаю крайне негативным образом сказалось на индуктивных выбросах из трансформатора. Посыпаю голову пеплом.

Однако к микросхеме у меня тоже есть небольшие притензии. Из-за повышеной умности микросхемы очень сложно отследить ошибку. Более простые конвертеры продолжают работать, пусть и нестабильно, пусть и с опасностью повредить транзистор, но работают. Эта же микросхема отрубается из-за чего отладка схемы становится затруднительной - отключение происходит не на первых импульсах а ближе к полной накачке. Трудно увидеть это на осциллографе. Конечно можно было бы убрать отключение по перенапряжению, но это уже кручение двух ручек сразу. Также по какойто причине микросхема не всегда опускает вывод nFAIL в низкий уровень, хотя должна. Это странно.
http://electronix.ru/redirect.php?https://postimg.cc/image/4nr0e4gvh/

Автор: HardEgor Sep 4 2018, 08:40

какие претензии? Не надо было использовать такую крутую микросхему, почему не взять банальную UC3485(6, 7, 8) ?
А сейчас вам придется разбираться со всеми её фичами и прибабахами.


На напряжение до отключения, т.е. 22В, но вы учтите, что у TVS есть nominal voltage and clamping voltage.

Автор: Enceladi Sep 4 2018, 09:47

Претензии в основном касательно того, что она не всегда сбрасывает вывод nFAULT в ноль, это значительно затруднило поиск причины. Но я с Вами согласен, я сам виноват в своем выборе.

Благодарю за рекомендацию, на всякий случай возьму пару номиналов скажем на 22В и на 28В, попробую оба. Планирую использовать связку быстрого диода US1M и сдвоеный TVS диод SMAJ28CA, оба в корпусе SMA. Источник питания <50 Вт, думаю должны выдержать и даже не греться. Небольшой вопрос: где лучше ставить защитную схему, поближе к трансформатору или же транзистору? Видел оба варианта разводки в интернете, но четких рекомендаций не нашел.

PS
Стоит ли добавлять RC снаббер на выходном выпрямительном диоде, или же на данной мощности это не столь важно?

Автор: HardEgor Sep 4 2018, 10:29

Зачем диод, CA это bi-directional TVS, тогда уж просто SMAJ28A и диод. Я бы взял SMAJ20CA, у него 22.2-24.5 вольта при 1 мА.
Ставить туда где формируются вольты - на трансформатор, он же пытается удержать ток, а для этого увеличивает напряжение.

Если срабатывает компаратор, так может лучше просто делитель ему на вход поставить?


Зачем? Что вы хотите получить от снаббера?

Автор: Enceladi Sep 4 2018, 11:05

Можно, наверное, на всякий случай, если не спасет супрессор. Спасибо за рекомендацию.


Чтобы уменьшить "звон" на выпрямительном диоде (https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-6093.pdf, стр 11). Скорее тут уже перестраховываюсь.

Кстати, на всякий случай чтобы не совершить опять ошибку, у трансформатора 2 выходные обмотки на 15В (https://www.coilcraft.com/pdfs/ha3994.pdf). Если мне нужны только положительные 15В, могу ли я соединить выходные обмотки в парралель (выводы 6+8 и 7+5) дабы увеличить выходной ток? Благодарю!

Автор: Plain Sep 4 2018, 14:55

Таблицу на стр.30 паспорта ещё раз прочтите, и сноску под ней тоже.

Автор: Егоров Sep 4 2018, 22:13

Совершенно с вами ага!

Автор: Enceladi Sep 4 2018, 23:50

Там указаны параметры для конкретно этой схемы. В даташите на трансформатор указано, что по линиям +-15В он может выдать до 1.2А. (https://www.coilcraft.com/pdfs/ha3994.pdf)




Я тоже с Вами соглашусь
Основная причина в том что я использовал эту микросхему для источника питания на 300В, который как ни странно работает как часы и выдает расчетную мощность 50Вт. Чтобы не раздувать номенклатуру компонентов решил использовать ее же для низковольтного источника, благо фактиччески необходимая схема была уже дана в даташите. Однако на более низких напряжениях и болльших токах столкнулся с описанными проблемами. С другой стороны, получил много опыта

Автор: Enceladi Sep 23 2018, 09:58

Небольшой апдейт.

Переделал схему, добавил снабберы (и супрессор) плюс пересчитал значения резисторов:
http://electronix.ru/redirect.php?https://postimg.cc/JHxTkQkY

Схема запустилась с первого раза и работает довольно неплохо. Единственно, что не дает полностью удовлетвориться это довольно большие колебания выходного напряжения по линии 6В, в районе +-200мВ. В приложении осциллограммы в различных точках в холостом и полностью нагруженом режимах.

Пытаюсь понять, что может вызвать столь большие колебания. Убрал конденсатор С20 - безрезультатно. Пробовал временно убрать снабберы на выходных диодах С1-R1, C8-R3: немного падает эффективность источника питания (больше потребление тока при той же выходной мощности), но колебания на выходе остаются.

Автор: HardEgor Sep 23 2018, 10:22

Вы наверное специально картинки делали с разной разверткой, чтобы было ничего не понятно.
Выглядит как релейный регулятор, т.е. стабилизация напряжения по компараторам.

Автор: Enceladi Sep 23 2018, 10:44

Развертка разная только на первых двух скриншотах, ибо частота колебаний сильно различается при полной нагрузке и без нее. Изменил чтобы было лучше видно.

Судя по блок схеме регуляция действительно происходит через компараторы (http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/LT3751.pdf), однако +-200 мВ довольно много даже для них.

Автор: HardEgor Sep 23 2018, 11:28

Не заметил. Тогда сами смотрите четыре импульса на выходном напряжении видимо соответствуют импульсам на стоке, у меня такое впечатление что управление рассчитано на большую нагрузку, а на такой, даже максимальной, он начинает пропускать импульсы(PFM) и Кзап=0.5, хотя должна работать обратная связь и регулировать ШИМ(PWM).
Предполагаю что так и было задумано, ведь микросхема предназначена только для зарядки конденсатора, и пульсации там никого не должны волновать.

Автор: wim Sep 24 2018, 07:16

Ничего подобного. В даташите ясно сказано - при максимальной нагрузке он работает как обычный ШИМ-контроллер с управлением по пиковому току. Соответственно, никаких колебаний ниже частоты коммутации там не должно быть. Если по факту они есть, значит преобразователь работает неустойчиво.


Эффективные менеджеры рекомендуют выпаивать по одной детальке из схемы и, если все работает, значит эта деталь лишняя.
А для инженеров, вообще-то, есть моделька на сайте.

Автор: Enceladi Sep 25 2018, 11:06

Согласен, был невнимателен.



И здесь согласен, симуляции действительно дают понять примерную работу схемы в процессе проектирования. В pspice симуляторе, указанном на сайте, я проводил расчет схемы медленного старта высоковольтного источника на этой микросхеме. Работает. Однако расчет снаббера базируется на индуктивности утечки трансформатора. К сожалению данное значение сильно варьируется от компонента к компоненту. Так же сама разводка печатной платы вносит свою лепту, по-этому симуляции (с индуктивностью утечки указанной в даташите) могут сильно расходиться с реальностью. Решил проверить влияние схемы простейшим способом - временно ее отключить.


Итак, пробовал увеличить емкость на выходе источника, но не помогло, что было ожидаемо т.к на частоте преобразования 100кГц, конденсаторов общей емкости на 220 мкФ должно хватить.

Также увеличил токовый резистор на истоке транзистора до 25мОм, ибо были подозрения на слишком большой ток через первичную обмотку трансформатора. Надо сказать, что это отчасти помогло. Во первых прилично возрас КПД источника - потребление от лабораторного источника упало с 0.88 А до 0.8 А. Также уменьшились колебания выходного напряжения, хоть и не исчезли полностью.

Автор: _gari Sep 27 2018, 18:54

какой там на выходе ток и какие конкретно электролиты (тип)