Требуется создать сетевой источник питания, удовлетворяющий 1-й кривой по ГОСТ 30429-96.
Мощность 2-6кВт.
Какую топологию выбрать?

Компьютерный БП работает с ТВ-тюнерами и радиомодемами - чем не радиоприёмные устройства? Запараллельте несколько шт. по выходу и получите нужную мощность.
P.S. А как Вы будете это измерять? Такие уровни можно увидеть только в экранированной безэховой камере.

Про компьютерные бп это не серьёзно ))
Мерять буду на стенде, для оценки шумов можно и без камеры обойтись.

Вот так выглядит естественный фон при измерении излучаемых радиопомех на открытой испытательной площадке. Узкие "пички" - это сигналы ТВ-передатчиков метрового диапазона. Как Вы на этом фоне собираетесь 20 дБмкВ вылавливать? Это если по ГОСТу измерять. Ну так Вы ж этого и хотите - чтоб оно ГОСТу соответствовало?
А про компьютерный БП - это Вы зря. Там схемотехника хорошо отработана и он действительно мало излучает помех. На уровне естественного фона.

Меня диапазон выше 100МГц не интересует.
Естественный фон при измерениях учитывается.
Измерения шумов с моей стороны носят скорее качественный характер. При необходимости их можно уточнить в лаборатории.
А нельзя ли поподробнее про компьютерные БП, за счёт чего там такой низкий уровень шума? И нет ли у вас случайно измерений кондуктивной составляющей помехи по сетевой стороне такого БП ?

А, ну так Вам не весь ГОСТ нужен, а только кондуктивные помехи? Довольно странно, ну да ладно, заказчику виднее ...

ПМСМ, три фактора:
1) Биполярные транзисторы (более медленные, чем полевые).
2) Экранированный корпус.
3) Двухтактная схема - при правильной разводке п/платы можно минимизировать изменение за период магнитного потока в контурах коммутации.
Данные не записывал. т.к. смотрел чисто из интереса. В принципе, несложно ещё раз посмотреть и записать ... в следующем году.

Это раньше было. Нынче 900-вольтовые полевики.

Аналогично - сейчас массово идут прямоходы с размагничивающей обмоткой.

Не имею возражений. Однако вот тут потерпевший как раз на такие и жалуется:
http://forum.easyelectronics.ru/viewtopic....86&start=25
Помехуют они жестко, так что телевизор нельзя смотреть. Раньше комповые БП делали так, чтобы рядом с ними можно было без помех смотреть телевизор и слушать радиоприёмник. А теперь их сертифицируют по СИСПР 22 класс Б и на претензии потребителей тычут сертификаты - типа у нас всё в порядке.

На демпферах экономят. Если мощный блок нагрузить на 10-15% от номинала, то тоже наблюдаются фокусы - мы на объекте час убили на поиск компа с таким блоком.

Таки да. Но не только это.
Вот, например, как выглядит импульсный преобразователь напряжения для питания радиостанций:
http://www.rmitaly.com/download/manuals/RT...ual_rel_100.pdf
На первичной стороне токи в контурах коммутации печатной платы направлены в одну сторону - против часовой стрелки, а на вторичной - тоже в одну сторону, но по часовой. Это минимизирует суммарное изменение магнитного потока за период коммутации.
В однотактной схеме такой же результат получить проблематично, т.к. на первичной стороне остаётся нескомпенсированный интервал открытого состояния ключа.

Необходимое (но не достаточное) условие создания "малошумящих" импульсных ИП: сразу смириться и настроиться, что удельные массогабаритные и стоимостные характеристики будут далеки от рекордных. Т.е. работать надо на возможно низкой частоте и (это главное) с низкими скоростями изменений изменений токов и потенциалов. Топология (схемотехника) тоже важна, равно как и конструирование ("разводка"), выбор компонентов и т.д. В общем бюджет на разработку желательно тоже иметь не впритык.

Пара случайно вспомнившихся примеров "для иллюстрации":
1) где-то году в 1991 "Хьюлетт" рекламировал новую серию лабораторных ИП мощностью как раз несколько киловатт (впервые применили импульсные взамен линейных): они прямо указывали, что жестко ограничивали скорости коммутаций и частоту взяли низкую (около 20 кГц); и, конечно, LC- фильтры многозвенные (5...8 порядков) и для синфазной, и для дифференциальной помехи (по входу и выходу); утверждали, что по сравнению с "обычными" импульсными ИП помехи уменьшены на полтора ...два порядка и сопоставимы с линейными ИП (КПД был, помнится, относительно не высоким, а цена впечатляла);
2) из собственной практики: бортовой ПН по,казалось бы, самой плохой (с точки зрения генерации помех) топологии-ОХК (т.е. флайбек) мощностью 2 канала по 50 ватт питал в т.ч. УКВ-радиостанцию (диапазон около 160 МГц); помехи собственно ПН не измерялись, но были проведены сравнительные опыты измерения чувствительности приемника радиостанции (около 0,2 мкВ в полосе несколько килогерц-точных цифр просто уже не помню) при питании от ПН и от АБ (ПН исключался из комплекта аппаратуры) и разница оказалась в пределах погрешности измерений. А ведь СТК ПН коммутировал токи до 30 ампер! Я не призываю использовать в Вашем случае однотактную топологию, тем более флайбек, но не топологией единой.

Флайбек - не самая плохая топология с точки зрения помех. Потому что на первичной стороне ток течёт в одном интервале коммутации, а на вторичной стороне - в другом. При правильной разводке печатной платы их также можно скомпенсировать. Если посмотреть референс-дизайны Power Integrations, там на всех п/платах токи на первичной и вторичной стороне направлены в одну сторону. Как раз для минимизации помех.
А в однотактном прямоходовом преобразователе токи на вторичной стороне текут в обоих интервалах коммутации, а на первичной - только в одном интервале. В этом-то и проблема.

Мне тут что-то не понятно. Как можно скомпенсировать поля от контуров, токи в которых текут почерёдно? Интегратор ЭМИ какой-то применяется?

По опыту - прежде всего продумыванием топологии этих контуров, обнулением площадей, дипольных моментов и т.п. Например, равномерная тороидальная обмотка имеет поле, как один виток по оси тора. Подведя к ней провода обратно по окружности, обнулим дипольный момент. Проведя провода с двух сторон симметрично - момент более высокого порядка. Ну и т.п. По плате быстро коммутируемые токи можно пускать по широким плоскостям одинаковой формы в разных слоях. Много можно придумать разных ухищрений.

В первом контуре магнитный поток меняется от 0 до Ф1. Во втором, если ток в контуре направлен в ту же сторону, - от 0 до Ф2, если в противоположную - от 0 до -Ф2. Поскольку контура расположены близко друг к другу, в дальней зоне это выглядит как один контур с изменением магнитного потока в первом случае от Ф1 до Ф2, т.е. на величину Ф2-Ф1, а во втором - от Ф1 до -Ф2, т.е. на величину Ф1+Ф2. Поэтому в первом случае напряжённость электромагнитной волны, измеряемая в дальней зоне будет меньше, а во втором - больше.

Резонансные источники, при аналогичном изготовлении, имеют на 15-25 дБ/мкВ меньший уровень излучений и повышенную надёжность, но на 15-20 процентов хуже малогабаритно и требуют глубокого понимания процессов при расчёте.

О таком преимуществе производители резонансных контроллеров должны были бы трубить на каждом углу. Казалось бы, чего проще - взяли "обычный" преобразователь с жёстким переключением и резонансный той же мощности. Измерили уровни ЭМП и выложили результаты. Как, к примеру, Power Integrations выкладывает результаты измерений кондуктивных помех для контроллеров с джиттером и без джиттера.
По резонансным я ничего подобного в доступных источниках информации не встречал. Мелешину на семинаре тоже задавали вопрос насчёт помех от несимметричного полумостового преобразователя - и тоже без ответа. Если у Вас есть объективные данные, подтверждающие низкий уровень помех от резонансных преобразователей, было бы интересно их посмотреть.

Во всех резонансных топологиях в работе участвуют боди-диоды полевых транзисторов. Поэтому чтобы избежать бабаха из-за сквозных токов, нужны полевые транзисторы с низкими значениями Qrr, trr боди-диодов. Но даже это не гарантирует от бабаха, а всего лишь сводит его вероятность к коммерчески приемлемому минимуму. ПМСМ самая надёжная топология - косой полумост, именно потому, что боди-диоды там не работают.

При проверке на балласте фазников(5КВт), радиоприёмник работает нормально(в СВ диапазоне).
При такой же проверке косых мостов и разделённо- разнесённика помеха забивает приёмник.

Практически любая статья по резонансникам начинается с перечисления их достоинств.
В частности - низкий уровень помех.
Моя практика это подтверждает. Графики не строил.
Но обычный УКВ приемник, стоящий в 3-х метрах от стола,
полностью забивался помехами при включении и отладке на столе флайбека,
и вел себя совершенно нормально при отладке резонансника.
В обоих случаях не было никакой фильтрации по входу-выходу, кроме обычных конденсаторов.
Частота была примерно одинакова, мощность резонансника в три раза выше (150ватт).
Такое вот наблюдение
На самом деле, в окончательном изделии все еще зависит от входных-выходных фильтров,
экранирования, разводки и еще много чего, но мое впечатление от резонансников - уровень
помех удивительно низкий.
Про боди-диоды и сквозные токи - не берите в голову. Там нет особых проблем.

В любом случае, намного проще не создать помеху, чем ее потом подавить (попробуй задави 100МГц).

Также частично-резонансные решения вполне уместны в виде соответствующих демпферов в различных других схемах.

100МГц - это гораздо проще, чем 100Гц...

Мы исследовали китайские UPS на 1, 3 и 7 кВт. По излучаемым помехам, т.е. в метровом диапазоне ТВ, все прошли с большим запасом. По кондуктивным - только 1 кВт прошёл, и то "впритык". Собс-но, это был ожидаемый результат, потому что в диапазонах ДВ и СВ помехи распространяются преимущественно кондуктивным путём и лечатся синфазными фильтрами.
Проблема в том, что на большие токи и фильтры нужны солидные. Китайцы либо не смогли найти готовые фильтры, либо просто сэкономили.
ПМСМ проблема с помехами гораздо серьёзнее в диапазоне десятков-сотен МГц, т.е. там, где одними только фильтрами уже не отделаешься.
Для примера можно в ветке про ЭМС посмотреть, как товарищ борется с помехой в районе 30 МГц.


Я предпочитаю оценивать помехи по изображению на экране ТВ. Потому что, во-первых, канал изображения более чувствителен к помехам, чем канал звука (как и вообще любой радиоприёмник с ЧМ) и, во-вторых, первый поддиапазон излучаемых помех (30 -230 Мгц) почти совпадает с метровым диапазоном ТВ. Китайские UPS тоже проверили насчёт помех ТВ и оные помехи оказались на удивление очень низкими. Несмотря на жёсткопереключательность UPS.
И опять-таки, возвращаясь к компьютерным БП – они ведь не создают помех ни радио, ни ТВ, не так ли?
P.S. Флайбек мощностью 50 Вт, создающий такую мощную помеху – это нонсенс. Без обид.

Производители MOSFET, похоже, не в курсе, что проблем нет и продолжают изобретать MOSFET с низкими Qrr, trr боди-диодов:
http://www.digikey.com/Web%20Export/Suppli...emi_APT9804.pdf
http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-9067.pdf
http://www.eettaiwan.com/STATIC/PDF/200904...OURCES=DOWNLOAD
http://www.powerguru.org/unifett

Если мы говорим о снижении помехоэмиссии импульсного источника питания, то 100 МГц это очень не просто. Фильтры на Mn-Zn ферритах на таких частотах работают плохо. Некоторый эффект дают кольца из Ni-Zn ферритов.

ну так зачастую ничего не мешает поставить отдельный диод шотки ли какой-нить ультрафаст

У меня кабельное - так что никаких помех не видел.
Да и вообще - помехи специально не измерял.
Просто недалеко стоял приемник..., и далее по тексту.


И про это я писал. Многое зависит от обвзяки, фильтров по входу и выходу, экранировки и т.д.
Все это есть в компьютерных блоках.
Вообще, не вижу смысла спорить о том, что резонансники дают очень низкий уровень помех.
Это общее место.


Думаю, разгадка в том, что производители MOSFET знают и о других применениях полевиков,
кроме резонансных преобразователей. Где-то это может быть действительно критично.

Всех с Новым Годом!

Абсолютно согласен – это действительно общее место. Как Волга, которая не впадает в Каспийское море.
Однако, по поводу низкой помехоэмиссии резонасников - ключи там должны переключаться быстро, за время порядка десятков нс. В итоге имеем цепи с большим dV/dt, генерирующими помеху так же, как и в жёсткопереключательных преобразователях. Вы этого не видите, потому что помехи не измеряете, а я их смотрю почти каждый день (кроме праздников и выходных ).


Симметрично.

Тогда остаются фазники и подобные им схемы с ограниченным dV/dt.

Видимо так, если однозвенный ИП, если может быть несколько звеньев. то резонанснник вначале предпочтителнее, ИМХО.

Всех с Праздником!


100Гц не сложно, а скорее, объемно. А что 100МГц проще - что-то не уверен. Если Вы изначально не разработали топологию именно для их подавления. потом ряж ли чего возможно сделать. Буде они возникли, просачиваются уже через все.


Может, ошибаюсь, но разве не в резонансниках основная черта - переключение при нулевом токе и/или напряжении?

да, только вот за счет чего обеспечитьь регулирование при этом?

Да, это верно..

Если габариты позволяют, то можно и без ферритов.

Собс-но - вот. Это компьютерный БП с евонным системным блоком. Полная мощность, потребляемая от сети 240 ВА, активная, думаю, ватт 150. Предельные линии соответствуют СИСПР 22, класс Б. Оранжевая - детектор среднего значения, голубая - квазипикового. Здесь показан диапазон 150 кГц - 1 Мгц. Остальную часть диапазона до 30 МГц просмотрел по-быстрому детектором пикового значения с полосой 9 кГц - там примерно всё то же самое, дБ на 20 ниже предельного уровня.


Именно так. Но при этом напряжение на ключиках имеет прямоугольную форму с крутыми фронтами. Эти фронты влияют на спектр помехи - до 1/pi*tr спектральные составляющие снижаются на 20 дБ/дек, а после - на 40 дБ/дек. Поэтому для снижения помех выгодно фронты слегка завалить, чтобы точку, где помеха более резко идёт вниз, сдвинуть в область более низких частот. Вот только в резонансниках фронты заваливать никак нельзя, а иногда и просто невозможно.

Да, конечно, всегда для помех выгоднее фронты завалить. Правда, с помехами от фронтов напряжений бороться попроще, чем от токов (электростатическое экранирование проще магнитного, где-то и сплошной земли на плате уже достаточно). Но я очень мало знаю про резонансники, поэтому мне непонятно, почему переключение при нулевом напряжении все же требует фронтов напряжения.

В качестве иллюстрации резонансного процесса я бы привел схему флая с демпфером, как вот тут
Временную раскладку процессов я рисовал тут - транзистор открывается при нулевых и токе, и напряжении, поэтому фронтов на нем при открытии вообще нет.

Не имею возражений. Однако, если мы говорим, к примеру о полумостовом LLC, там верхний и нижний ключи переключаются с небольшой задержкой Td. А напряжение сток-исток должно меняться от нуля до максимума и обратно за время меньше Td - это и есть фронт dV/dt.
На самом деле всё проверяется экспериментально. Вот один из немногих документов, где приведены реальные характеристики LLC:
http://www.ti.com/lit/ug/slou293c/slou293c.pdf
Для сравнения - кондуктивные помехи прямоходового преобразователя на TOPSwitch. Я не вижу, чем эти два спектра принципиально отличаются.

Да, конечно - в полумостовом так. Но там, как понимаю, и невозможно говорить о "переключении при нудевом напряжении".

Спасибо! Интересные документы.

В LLC как раз и реализовано переключение при нулевом напряжении (ZVS):
http://www.ti.com/lit/ml/slup263/slup263.pdf
https://www.fairchildsemi.com/applications/...tor/pdp-tv.html
http://www.st.com/internet/com/TECHNICAL_R.../CD00174208.pdf

Большое спасибо! Очень полезно для начального въезжания.
Если я правильно понял на первый взгляд - отпирания ключей происходят при обратном токе через собственный диод и нулевом напряжении, но запирания - со всеми прелестями (ну и помехи от быстрого запирания - соответственно). Т.е. ситуация ровно такая, как в приведенном мной примере флая. Если я не прав, то Вы на меня не тратьте больше время, я пока более внимательно почитаю.

Все правильно, запирание "жестокое" ( по отношению к ключу), по сравнению с флаем надо сказать оно немного "мягче" нет отраженного напряжения и всяких иголок индуктивности рассеяния ну и ток при этом не пиковое значение имеет.
К слову сказать в фазном мосте примерно те же самые процессы, но как-то так хитро пишется что переключение идет по ZVS хотя один ключ только мягко открывается а другой тяжко закрывается.
В этом плане более честные являются резонансные Single-Enhed конверторы, там включение(ZCS) , а выключение ZVS. Странно что они не получили такого распространения... видно там свои проблемы есть (( ... а может просто мировым производителям надо деньги отбить на уже выпускающихся микросхемах и проплаченых разработках, вот и давит маркетингом

Именно так. А в плане помех даже хуже, потому что LLC, вообще говоря, нужен ККМ в качестве предстабилизатора. Т.е. получаем уже два импульсных преобразователя вместо одного. Ну и общий кпд будет есс-но поменьше.
На тему борьбы с помехами от ККМ выложу ещё раз ссылку:
http://www.dei.unipd.it/~pel/Articoli/1998...c/Intelec98.pdf

В стандартный диапазон сетевого напряжения LLC-преобразователь укладывается неплохо, с точки зрения эффективности. Из за вялой динамики ККМ, стабилизатору LLC приходится отдуваться по полной программе. Wim, какая может быть необходимость в тормозной ККМ предстабилизации?

По формулам - да, но реальные устройства, даже на уровне референс-дизайнов почти все с ККМ.
Есть, правда, вот такой вариант:
http://www.irf.com/technical-info/refdesig...c27951-220w.pdf
ККМ на входе нет. Дальше смотрим диапазон входных напряжений - 280VAC or 400V DC. Ну, 400VDC - это понятно, что такое. А 280VAC - это что? Это его от чего питать-то - от феррорезонасного стабилизатора?
Так что по-прежнему хочу увидеть результаты истытаний серийного LLC без ККМ.

ПМСМ, диапазон входных напряжений ограничивают для того, чтобы расширить диапазон регулировки по току нагрузки. А тормознутость ККМ не имеет значения, поелику выход ККМ это источник постоянного напряжения, последовательно с которым включен источник переменного напряженния. Переменное напряжение следующий за ККМ преобразователь должен задавить до приемлемого уровня НЧ пульсаций. Тут всё вполне традиционно.

Позволю себе не согласиться с "тяжким запиранмем" в фазном мосте.Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Наличие снабберных конденсаторов весьма облегчает жизнь ключикам. Конечно, закрытие жёстче чем открытие, но всравнении с жёстким мостиком раз в десять легче.

Тоже не исключено, чтобы ответить, глубоко туда рыть надо



При наличии демпферов, конечно, это в любой схеме так - просто при быстром спаде тока четко ограничена скорость нарастания напряжения. Другой вопрос, бесплатно ли это, не рассеивается ли где-нибудь та мощность, что идет через дополнительные емкости. С виду вроде нет при ZVS, но я не так хорошо понимаю процессы тут. Во флае для того, чтобы эта мощность не терялась, нужны изощрения, просто емкость не прокатит.

Как говорит мой коллега, палки с одним концом не бывает. Энергия, накопленная в паразитных L и C, есс-но не исчезает - она либо рассеивается в виде тепла при жестком переключении, либо сбрасывается во входной источники или нагрузку при мягком. Но ведь токи-то при этом продолжают циркулировать по печатной плате! Т.е. если мы говорим о помехах, надо смотреть, по каким контурам они циркулируют, потому что от площади контура зависит магнитный поток, а от него - напряжённость поля, создаваемого помехой. Это ведь только для кпд токи перезаряда паразитных емкостей полезны, а касаемо помех абсолютно все переменные токи, протекающие в схеме, вредны.
Очевидно, что в случае RC и RCD снабберов площади контуров, по которым протекают "паразитные" токи можно сделать меньше по сравнению с мягкопереключательными схемами, где они гуляют от трансформтора до входного или выходного конденсаторов и обратно. Этим имхо объясняется то, что жесткопереключательный TOPSwitch демонстрирует примерно такой же уровень помех, как и мягкопереключательный LLC.

При включении ключа в режиме HardSwitch имеется импульс тока малой длительности и большой амплитуды с весьма широким спектром - которого нет в режиме SoftSwitch. А насчет контуров токов - при одинаковой топологии силовой (например, LLC и полумост с жестким переключением) они одинаковы. Единственное, в схеме с мягким переключением могут циркулировать бОльшие токи (реактивные - обеспечивающие перезаряд L и С).

Так учит нас теория. Теперь посмотрим ещё раз спектры кондуктивных помех при низком и высоком напряжении в сети. Слева - LLC, справа - однотактный прямоходовый преобразователь (EPR-31 с сайта PI). У прямохода уровень помех практически одинаковый и при низком, и при высоком напряжении питания. У LLC при 230В квазипиковое значение подскочило на 10 дБ на участке между 20 и 30 МГц. Меня терзают смутные сомнения, что это как раз тот самый импульс, которого не должно быть при SoftSwitch.


Если мы говорим о помехах, являющихся следствием коммутационных процессов, то разница есть. В преобразователе с мягким переключением перезаряд конденсатора резонансной цепи происходит через блокировочный конденсатор по питанию и один из ключей. Образовавшийся при этом контур тока будет иметь бОльшую площадь, чем у снабберов в схемах с жестким переключением. ИМХО

Давайте определимся с терминологией. (мягкое и жёсткое переключение) Если в схеме есть снаббер, то почему она с жёстким переключением?

Снаббер отправляет наиболее ВЧ составляющие по короткому пути. Если говорить про снаббер, то мягкость/жесткость - вопрос количественный, величина емкости снаббера. А чисто мягкий режим - когда переключение при нулевых токе и напряжении - т.е. переключения как бы и нет.


Да, конечно. Я бы, наверное, только упомянул два нюанса: один - это то, что большие контура можно постараться очень грамотно развести, почти обнулив их площадь (совокупность некоторого числа приемов, типа возвратные токи по разным сторонам платы, подвод к трансам симметричный с компенсацией витка - в общем, все, что можно выдумать из физических соображений).
Контура снабберов могут быть исходно предельно малы (я обычно старался ставить емкость прямо под транзистор, если СМД монтаж и т.п.) - но плохо то, что ВЧ еще и пролезает разными емкостными путями, а не только излучается магнитно из порождающего контура.

.... через паразитную ёмкость на подстилающую поверхность и создаёт синфазную помеху. В флайбеке помогает второй Y-конденсатор. Для него нужно экспериментально найти точки подключения между сетевой частью и выходом для наилучшего эффекта. Ёмкость каждого Y-конденсатора можно при этом уменьшить вдвое для сохранения того же значения тока утечки.