Есть некоторое бытовое устройство, внутри которого находится автогенераторный обратноходовой источник питания. Основная мощность снимается с канала 5В с током до 1.5А.
Проблема в том что устройство в основном находится в дежурном режиме, потребляя около 100мА, при этом источник питания пищит или жужжит, что раздражает и очень хорошо слышно ночью.
Форма платы источника довольно нестандартная, места мало, что не позволяет купить за 100 рублей готовый БП для какого-нибудь DVD, сделанный на VIPer22 к примеру, и забыть о проблеме. Осциллограф показывает, что преобразователь работает в старт-стопном режиме, выдавая короткие пачки импульсов с частотой в несколько десятков Гц. (Без нагрузки вообще 1Гц.) Чтобы он заработал в режиме ШИМ-ЧИМ, нужен ток нагрузки не менее 400мА. Так что тупо нагрузить выход резистором нельзя, тогда при переходе в рабочий режим ток будет почти 2А и скорее всего источник сгорит.
Схему первичной части не срисовывал, она достаточно стандартная для таких источников. Транзисторы MJE13007, 2SC945, и немного мелкой рассыпухи.
Обратная связь со вторичной стороны такая как на приложенной картинке.

Есть ли достаточно простые и дубовые способы решения проблемы?
Мне уже больше это нужно из спортивного интереса.
Например, в одном источнике видел, что светодиод оптрона зашунтирован эл.конденсатором в 22мкФ. Но там не предполагается резкое изменение нагрузки.

Больше всего удивило, что источник без нагрузки выдает короткие пачки импульсов раз в секунду. Интересно, каким элементом это определяется? Учитывая, что пороговых элементов в ОС с большой крутизной (как TL431) в схеме нет. Не определяется ли это эл.конденсатором 47мкФ*16В, который предназначен для накопления отрицательного потенциала, которым когда нужно запирается силовой транзистор?

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Звукоизоляция. Для простейших автогенераторов практически любая модификация в этом направлении ведет к ухудшению параметров. В одном из приборов вторая пара контактов реле шунтировала балластный конденсатор - при понижении входного напряжения частота пачек уходит в УЗ диапазон.

halfdoom,
не особо понимаю, о каком конденсаторе речь. Источник что ли в сеть подключался последовательно с конденсатором?

Ухудшение параметров - смотря в какой мере и что ухудшится. Может быть и приемлемо. Реле не годится, т. к. негде взять управляющий сигнал, и вообще это громоздко и как-то противоестественно.
Устройство это - дешевый маленький DVD плеер. Если его изнутри звукоизолировать, то перегреется и сдохнет.

Непонятно почему разработчики использовали схему, с которой БП шумит. Есть же схемы, которые не шумят даже при очень малой нагрузке. Ниже приведу одну такую схему, требущую нагрузку всего 0.3Вт. Источник по этой схеме работает в режиме ШИМ, в некоторой степени ЧИМ проявляется, но никаких пачек импульсов.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла


Р. S. Было такое с "дежурками" в компьютерных блоках питания в начале 2000-х, большинство работало пачками, частота которых 15-20кГц, а внутри них 120кГц. От такой формы регулирования очень быстро выходили из строя выходные электролиты, поэтому китайцы напрягли мозги и сделали схемы с непрерывной генерацией.

Именно так, часть сетевого напряжения гасилась на конденсаторе. А что за фирма, что экономит на NCP1* или LNK* ?

Неа, наука пока ещё работает в этом направлении:
http://www.deltartp.com/dpel/dpeltechjourn...nics%20Hubi.pdf

Так у вашего источника минимальная мощность нагрузки даже меньше - 0,2 Вт.

NCP1030 тоже пищит на 10% нагрузки вовсю. Вылечилось только применением планарного трансформатора.

Понятно......
Получается, что источники такого типа, не шумящие вообще, инженерам удается сделать как бы случайно, интуитивно. Но удается. Потому что у меня их несколько таких есть. Один от какого-то бытового DVD рекордера, два канала, +5В и +3.3В, оба на 2А. Силовой ключ BU1508AX без теплоотвода и греется он не сильно.


Тот который упоминается в первом посте требует 0.4А*5В=2Вт.



Однажды нам надо было поставить заказчику 100 шт. приборов и подобрать к ним блоки питания. Я остановился на Robiton (5V, 0.5A) - разобрал его и прочитал даташит на контроллер, к сожалению забыл какой, это 7 лет назад было. Там говорилось о технологии в этом чипе, устраняющей акустический шум при малой нагрузке. Я этому поверил, источники купили 100 шт., но на нужной нагрузке все они противно жужжали. По требованию заказчика пришлось заменить на другие.

P. S. Является ли обсуждаемое явление неустойчивостью петли обратной связи?

Явление очень простое - если рассматривать управление flyback как петлю САР, то как петлевое усиление, так и эквалентные постоянные времени АФЧХ этой петли являются функцией как входного напряжения, так и нагрузки. Уменьшение нагрузки приводит к увеличению и петлевого усиления, и постоянных времени (замедляется разряд накопительных емкостей). Отсюда - потеря устойчивости (переход в "икающий"режим). Лечится усложнением управления и введением принудительного "сброса" энергии трансформатора-дросселя обратно в источнике питания.

В ШИМ-контроллерах это в общем-то не проблема - там частота коммутации постоянна, а интегрирующее звено не даёт коэффициенту заполнения скакать в больших пределах. Соответственно и максимальное значение индукции в сердечнике остаётся более-менее постоянным.

Ой, правда, не доглядел.

Релейный регулятор по принципу работы - автогенератор, поэтому говорить о его устойчивости в классическом смысле не имеет смысла. Можно говорить об устойчивости траекторий в пространстве состояний, но науке эта тема неинтересна.


АФЧХ - малосигнальные функции, для релейной системы, как у потерпевшего, они неприменимы. Для релейных систем придумали аналог частотных характеристик под названием описывающие функции, но пользы от них в данном случае никакой.

Кстати, такой икающий режим полезен для КПД и надежности БП. Вот шумит только.
Ну, в общем, можно сделать специальный подгружатель, который будет тянуть нужный ток, когда нагрузка берет мало. Я как-то прикидывал такую штуку, но так и не делал.
Простейший имхо вариант такой штуки - это или использовать ОУ с шунтом, который будет отслеживать ток нагрузки и добавлять потребления для получения нужных 0,4 А. Или ввести в цепь оптопары(надеюсь, она там есть) PNP транзистор с резистором, который будет открываться при меньшем токе ОС, чем оптопара, и тож. включать доп. нагрузку. А нагрузка - резистор, ессно. Т. о., доп. нагрузка будет всегда, пока ток осн. нагрузки не дойдет до предельного. И тогда доп. нагрузка постепенно отдаст свой ток основной.

Burner, Вы уверены, что для НАДЕЖНОСТИ такой режим полезен?
Мне всегда казалось, что вреден. По следующей причине. Действующее значение тока через выходной диод и конденсатор будет больше, чем при обычной ШИМ. Также, когда генератор запустился после паузы, его частота обычно намного выше, чем при ШИМ. Примерно 80-120кГц против 25-35кГц. а заставлять мощный биполярный ключ типа MJE13009 работать на частоте 120 кГц - это издевательство над ним.

Это всё справедливо в том контексте, что автогенераторные обратноходы делают с целью снижения стоимости. Значит там все компоненты дешевые и частота 120кГц для них не очень подходящая. В том числе качество и способ намотки трансформатора.

Я что-то пропустил? А где в схеме у ТС релейный регулятор? Вроде бы обратная связь по среднему и пульсаций чувствовать не должна, тем более - это обратноходовик.
Есть, конечно, минимальная возможная длительность открытия ключа, которая и виновата, в дополнение к тому, что с уменьшением нагрузки частота автогенератора растёт, и получить малый Кзап. - проблема. Регуляторы с ШИМ, благодаря постоянной частоте, должны иметь порог перехода в "пачки" по нагрузке значительно ниже. Например регуляторы с UC3842, несмотря на их минимальное время открытого состояния до ~300 нс, но ведь есть и поновее. Правда, такие регуляторы имеют "видимость" более дорогих, но "скупой платит дважды"

Так он её нарисовал только для выходной части. Пишет, что работает в старт-стопном режиме, пачками импульсов. А схема, которая полностью нарисована - та нормальная, не жужжит.

Выходная осталась такая же, просто, целиком нарисовал. Ну когда пачками - это даже не релейник, а какая-то... Но это только при малых нагрузках.

Раз уж возник интерес на форуме, то я выну плату источника питания из этого дивидюка и срисую схему полностью. Но смогу сделать это лишь через неделю. Пока сделаем небольшую паузу.

Могу добавить касательно писка источников с настоящим ШИМ контроллером. Был у меня аппарат с питателем на VIPer22. Основное потребление по +5В, около 2А. И там стоял электролитический конденсатор общего назначения 1000мкФ*10В. Естественно что довольно скоро его вспучило. При попытке заменить как на low esr, так и на обычную дешевку (перепробовал много вариантов) БП пищал, если нагрузкой были только предусмотренные на плате резисторы. Удалось от этого избавиться только заменой в RCD снаббере керамического конденсатора на пленочный. Я не сам до этого додумался, а увидел пленочный конденсатор в этом месте в источнике, произведенным весьма уважаемой фирмой.

При нормальной нагрузке он работает как обычный контроллер ZCD:
http://www.deltartp.com/dpel/dpelconferencepapers/S19P6.pdf
http://www.deltartp.com/dpel/dpelconferencepapers/S23P1.pdf
А потерпевший жалуется как раз на режим малой нагрузки, который науке не интересен.


ПМСМ это было устранение симптомов, т.к. акустические шумы являются следствием неустойчивости ОС, а снабберный конденсатор в петлю ОС не входит. Емкость электролитического конденсатора и его ESR создают нуль в передаточной характеристики, замена на Low ESR приводит к тому, что частота нуля уходит вверх. Если этот нуль участвует в работе ОС, надо цепи частотной коррекции подшаманить. Помогает, например, то что в PI называют phase-shift - это RC-цепь параллельно резистору оптрона.

Да, согласен.
Эти статьи были бы очень актуальны в конце 70-х, когда в каждом телевизоре (Там) был такой блок питания. В 2003-м уже интерес к таким источникам значительно упал. Хотя. ведь, делают для каких то применений.

Я думаю другого не бывает Добавил бы: и в "Малом", и в "Большом"

Ничего страшного, сейчас симтоматическое лечение в моде


Если поизучать потроха различной бытовой аппаратуры, то складывается впечатление, что делать такие источники с хорошими потребительскими свойствами научились несколько позже 2003 г. Под этими свойствами я подразумеваю к примеру возможность питать любую нагрузку от нуля до максимума, сохраняя нормальное напряжение на выходе, выдерживать (кратковременно) короткое замыкание, работать в широком диапазоне входного напряжения.
А что касается телевизоров так я в этом году купил на дачу кинескопный с источником питания такого типа, и он никогда не потребляет меньше 10Вт, причем в дежурном режиме вся эта мощность рассеивается на ключевом транзисторе, и он очень горячий. Схема где-то у меня была, ничего там даже не пытались улучшить по сравнению с источниками 30-летней давности. Если интересно, схему могу найти.

По ходу, не очень. Все-таки ИМС контроллеры повышают управляемость и поэтому рулят.
В этих питальниках - да. На ХХ у них задирается частота, и транзистор греется, перекачивая ток через паразитную емкость. В общем, эти самозбудные питальники - нуего..