Доброго времени суток.
Изучаю учебники на тему данной топологии.

1. Каким образом происходит включение ключей при нуле напряжения полностью понятно, а вот с выключением ключей и связан вопрос. Правильно ли я понимаю, что выключение ничем не отличается от классического моста с жестким переключением? И соответственно динамические потери ключей (при выключении только) в обоих топологиях равны (ну или очень близки)? Подозреваю, что ответ будет: "Да, все верно". Отсюда возникает следующий вопрос: если в данной топологии выигрыш в КПД достигается за счет только исключения динамических потерь при включении ключей, то неужели этого достаточно, чтобы значительно увеличить этот самый КПД? И еще одно: если в классическом мосте динамические потери взять за 100%, то сколько процентов приходится на выключение и сколько на включение? Ясно что многое будет зависить от схемы управления ключами и массы других параметров, но предполагаю некоторая тенденция соотношения потерь имеется...

2. Задача 12VDC => 36VDC, 15А. Реально ли реализовать по топологии Phase-Shifted мост? Встречал схемы и описания со входным напряжением только от 36 до 400 вольт. Возможно низкое напряжение и входной ток порядка 40-50 ампер исключают возможность реализации источника по такой топологии? Понятно что надо считать, процедуры есть у многих производителей чипов и т.д. однако сначала хотелось бы получить комментарии и советы.

Спасибо!

В классическом жёстком мосте нет возможности параллельно ключам поставить снабберные ёмкости (при включении будут огромные потери).
Именно эти ёмкости в фазнике в момент выключения создают мягкий режим (выключение при нулевом напряжении) и снижают потери. Преимущество фазника(низковольтного) будет ещё и в том , что обратные токи будут течь через открытые ключи, а не через диоды.
В Вашей задаче пмсм лучше использовать фазник.

Спасибо за пояснение относительно потери при выключении ключей.

Что за обратные токи?
Лучше использовать фазник, чем что? Классический мост?

В жёстком мосте после выключения ключей(диагонали моста) , индуктивность рассеяния первички трансформатора будет разряжатьсяв в источник питания через обратные диоды ключей другой диагонали. Нажмите для просмотра прикрепленного файла
В фазнике будут в паузе течь токи циркуляции (в одном ключе в прямом направлении , в другом - в обратном).
Если в Вашей задаче нет больших требований к стабильности выходного (36В) напряжения, то можно применить электронный трансформатор. Своего рода фазник с максимальным заполнением. В этом случае КПД будет максимальный.

Спасибо за модельку!
Стабилизация необходима, изменения выхода от входного напр. и нагрузки недопустима. Точнее в пределах разумного: 1-2%.
Вход может меняться от 9 до 15 вольт.

Правильно ли я понимаю, что можно садится и считать параметры фазника, т.е. реально ли сделать фазник под приведенные требования по входу и выходу?

Идея была делать печатный транс с одним витком первички, каррент даблер с синхронным выпрямлением... Очень хочу КПД 97-98%. Поэтому и кашусь в сторону фазника. Есть шанс добиться?

Сейчас решаю задачу пушем с Шотками на выходе. Неустраивает трудоемкость моточных и КПД порядка 90-92%.

Не в тему фазника: какую литературу почитать по печатным трансам? Никогда не сталкивался...

Примерно так (пока без обратных связей) Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Вызывает сомнение индуктивность рассеяния 0.3мкГн.
Нужна ли гальваническая развязка? Мне кажется на на обычной повышалке получилось бы проще.

Индуктивность рассеивания можно делать внешнюю отдельным дросселем... это если не хватает. В пуше чередованием обмоток мне удалось добиться инд. рассеивания порядка 30нГн. Да-да именно 30нГн. В чем сомнение на счет 0.3мкГн? Слишком мало?
Развязка необходима. Напряжение изоляции 500В будет более чем достаточно.

98% видел у модуля 2кВт, 100В выход (фсу мост с синхронным выпрямителем). с вашими 12 в 36В сомневаюсь, что получится даже 97%.

При полной нагрузке получите кпд без проблем.
А вот на холостом ходу как?

На холостом ходу ,естественно, КПД будет ноль.


А в чём Вы видите проблему?

и каким прибором, образом были намеряны эти 30 нГн?

1. С выключением: нет, в фазнике, в отличие от просто моста, при выключении рвется не вся диагональ, а один из ключей, соответственно, ток в обмотке не разрывается, а продолжает течь в нагрузку (за счет индуктивности рассеяния), одновременно перезаряжая емкости в ключах и подготавливая их к последующему мягкому включению.

2. Красивая работа фазника получается при приблизительном равенстве энергии в рассеянии трансформатора и в емкостях ключей. У меня в случае 27В - 27В 200Вт, разница между этими энергиями получилась около двух порядков (ибо I^2 большое, а U^2 -маленькое). При 15В входного все будет еще хуже. Короче, я пришел в выводу, что для низкого входного - это не лучшая схема. Придется добавлять большие емкости к ключам, что приведет к проблемам на малых нагрузках.

3. Проблема полезной утилизации энергии из индуктивности рассеяния, да и в целом мягкого переключения в мощных DC/DC преобразователях с низким (12...27В) входом - для меня лично остается открытой.

1.Проблема в фазнике с "утилизацией энергии из индуктивности рассеяния" никогда не стояла.
2.Проблема может быть только в случае нехватки этой энергии для перезаряда снабберных емкостей.
3.При правильном проектировании , в фазнике при любом режиме обеспечивается мягкая коммутация.

не то, чтобы проблему. просто опираясь на свой опыт, некоторые разработки, рефдизайны, я предположил, что такого кпд достичь не удастся.
просто те разработчики, которые сделали 2квт модуль очень старались увеличить кпд, я доверяю их опыту. те считаю, что они сделали максимум. а при напряжениях, меньших чем 100В, и соответственно больших токах, чето подумал, что кпд будет меньше. впрочем, это лишь имхо.

А кто сказал, что это было намеряно и прибором?
Величина расчетная... Точность конечно сомнительная, но думаю все же не хуже +- 15-20%, у меня нет прибора который может сделать это лучше

Расчет проводил двумя способами. Привожу один из них, не могу вспомнить второй, надо поднять записи. Как я мог забыть....

Первый способ:
Режим работы - неразрывной ток дросселя, величина нагрузки значения не имеет, скажем порядка 50% от макс. чтобы было легче работать с осциллограммой. Итак, если вы посмотрите на осциллограмму тока сразу после перехода ключа в открытое состояние (развертка порядка 50-100нс на деление), то увидите, что ток не мгновенно возрастает до значения которое определяется как ток дросселя на умноженный/деленный на коэффициент трансформации... Вы увидете очень быстрый, почти вертикальный по сравнению с основной полкой рост. Это рост тока определяется суммой индуктивностей, в основном состоящей из: инд рассеивания транса, инд рассеивания транс. тока, инд. выводов ключей (IRF приводит инд на расстоянии 6 мм по моему), дорожки на плате и др. И НЕ определяется инд. намагничивания трансформатора либо инд. дросселя на выходе.
U=L * (di/dt) это всем известно. Величина di/dt видна на осциллографе, можно считать, что это константа. А вот распределение нашего общего (можно сказать входного) напряжения U, распределиться на каждой паразитной индуктивности пропорционально значениям этих самых индуктивностей ( А-ля закон Ома )! Измеряя двумя щупами падение на трансе расчитываем инд. рассеивания...
Если очень надо, могу поднять фото осциллограммок и записи по второму методу расчета.


Всем большое спасибо за пояснения по работе фазника. Делаю вывод, что следует сесть и посчитать.

Так и не получил ни одного комментария по печатным трансформаторам. Какие буквари посоветуете? На поиск хороших источников информации всегда уходит масса времени, которго так не хватает . Буду признателен за советы.

Печатные трансы обладают очень малой индуктивностью рассеяния. Видел их в сетевых блоках питания на viper22(10ВТ). Обмотки были сделаны на многослойной печатной плате.
Если планируется крупная серия изделия, то , возможно , планарный транс и имеет смысл делать.
Но для фазника (пмсм) индуктивность рассеяния 30нГн будет явно мала.

Требуется хороший документ по данной теме. Начну с семинаров Юнитрода, но думается что есть еще литература такого же уровня.
Естественно многослойная, толстая медь.
О серии речь не идет 20-30 источников для начала, не думаю, что это серия. Смысл планарного транса это сокращение ручного труда. Примерно на 30%! Повторюсь стоиомость на последнем месте.
30нГН при токе 50 ампер... ну и прибавить еще 30нГн от ТТ... может и ок?

Начну я все же считать.

Считайте. Ток в нагрузке 15А , соотношение напряжений 4 (худшее)- 9В входное , 36В выходное. Получаем ток первички 60А(без запаса).
Если первичка 1 виток, то коэффициент трансформации надо брать 5. Получаем ток первички 75А. К нему ещё добавится ток намагничивания . Итого 85А.

Коэффициент трнсформации строго - 4. Вход все же от 10вольт, прошу прощения за не точную инф.
Ток намагничивания - 10 ампер????

Если в холостом режиме нужно мягкое переключение, то нужен и ток. Если использовать адаптивное мёртвое время, можно ток в холостом режиме сильно уменьшить.
Чем больше думаю над этой задачей, тем больше кажется что фазник тут не нужен. Входное напряжение очень низкое, потери переключения маленькие, нет смысла за них бороться. Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Думаю классические пуш и мост будут не сильно отличаться по динамическим потерям... Так вот в пуше у меня динамические потери огромные, ключи приходится ставить на весьма большие радиаторы. Статику все же можно оценить расчетным путем и потери связанные с ней невелики, а вот с динамикой проблема. Рачеты по учебникам дают обнадеживающий результат, но реальный источник на столе расставляет все точки над И. По управлению проблем нет: мощные интегральные драйвера, минимальные петли на плате. Так же опробовал доп средства для быстрого откр/закр., изменений нет... По моим оценкам динамика в ключах съедает порядка 2-3% КПД.
Если избавитться от динамики в ключах и прикрутить синхронник на выходе, то думаю можно приблизиться к требуемым 97-98% КПД.
С синхронниками опыт есть, все отлично работает.
Так что не знаю я ничего про низкие напряжения.

Не знаю как 30 нГн, а вот 300 нГн на планарах вполне получается- измеренные.
Во вложении такой трансформатор на 2-х ELP32. В разобранном виде, обмотки - не все слои. Медь - 150мкм, изолятор - полиимидка -25мкм.

Сколько витков первичка?

Есть такая штука - Current-Fed Push-Pull называется. Самое то для низких напряжений. И синхронник к нему легко прикрутите.

Погуглите, например, "Current fed push-pull topology with self driven synchronous rectification applied to low voltage"

Вот есть такая штука - суперфиксер ("цукерписер") вот тут ей самое место.

2*8 - первичка и 10 - вторичка.

Так. Появились еще два варинта топологий. Интересно. Пойду гуглить.

Неужели планарный транс это на столько сложная железка, что никто не хочет этим делиться?

Неуловимый Джо - потому и неуловимый, что он никому не нужен.

Пока изучаются топологии, посмотрим фазнический фазник пока только с ограничением тока. Нажмите для просмотра прикрепленного файла

к сожалению до второй страницы так и не понял, то ли изучается топология на данном примере, то ли таки надо решить задачу - 12VDC => 36VDC, 15А ?

Попробую еще раз:

Задача 12VDC => 36VDC, 15А давно решена. Однако решение имеет недостатки:
1. Низкий КПД, всего 90-92% (в диапазоне нагрузки примерно от 40 до 100%)
2. Трудоемкость процесса намотки трансформатора - тор.
3. Трудоемкость намотки вых дросселя. Готового не нашел.

Моточные под заказ в таких объемах и под мои требования никто делать не будет. Не выгодно.

Поэтому появились мысли сделать мост-фазник с планарным печатным трансом (работы 0). Ну и синхронник на выходе, с ним вопросов нет, погоняю на макете, по расчетам все получается очень даже здорово. Найти дроссель на 80-100мкГн и ток порядка 10 ампер представляется реальным (хочу использовать current doubler).

С фазником никогда не сталкивался вот и спросил: за счет чего высокий КПД? (ответили), можно ли сделать фазник со входом 12 вольт (вроде можно) и посоветуйте литературу по планарным печатным трансам (скинули кое-что в личку).

Собственно пошел считать и ваять макетик.

В партии 20 шт. такой трансформатор будет около 1000 рублей.

Тут два варианта, или не знаете с кем об этом говорить, или хотите купить на грош пятаков.



Вам откровенно повезло, что нищеброд нашел время ответить.

Устраивает.



По цене не проблема. Если подскажете кто будет делать 20 трансов буду лагодарен.

Нищеброду - поклон.

скиньте расчет транса в личку, посмотрим что можно сделать (речь об обычных, не планар)

Было время, спаял в симуляторе. Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Конечно , транзисторы можно найти и получше, но получить КПД=98% будет непросто. Думаю и задавака будет потреблять несколько Вт.