Господа, разработчики!

Мучаюсь над сложным вопросом: какие должны быть обязательные защиты в Push Pull
конвертере, чтобы он, Боже упаси, не загорелся синим пламенем при включении и последующей работе.

Как эти защиты правильно реализовать (рассчитать)?

Может есть какие документы, аппноты по данной тематике. Русскоязычные, англоязыяные - без разницы.

Благодарю за помощь!

А то что wim рекомендовал в соседней теме уже прочитали? Там же есть и про защиту по току. О двухтактных с Current mode говорится в Unitrode Application U-97, U-110, U-111, DN-62 и др. Это всё не столько, конкретно, про защиты, сколько про "выживаемость" двухтактников.

Тем эта хорошая топология и плоха, что никаких защит простыми способами не реализуешь.
Потому и применяется она ограниченно, там, где уж другого ничего не применишь из-за низкого входного напряжения..

не нашёл тему от wim'а, если дадите ссылку - обязательно прочту




да уж... плохи дела...

так как быть тогда? отказываться от Push Pull и переходить на Half-Bridge или Full-Bridge, к примеру?
тогда вопрос: как в этих топологиях реализуют всевозможные защиты?

А что там у Вас за входные- выходные данные? По напряжениям, токам, мощностям?
Полумост - не замена пушпулу никогда. Там токи через ключи еще вдвое больше.
Полный мост - да. Там подмагничивание сердечника емкостью убрать можно. Но схема управления сложна и все-таки падение на двух ключах. когда и для одного напряжения маловато.

Входное напряжение: 80 ... 150 В
Выходное напряжение: 140В
Выходной максимальный ток: 5 А
Выходная мощность: 700 Вт

Посмотрите здесь: http://electronix.ru/forum/index.php?showt...125530&st=0 пост #5 и дальше и то что я предлагал то же.


В вашем случае на частоте 100 кГц по потерям, мост и пуш-пул - очень близкий результат будет, но по удобству управления (можно управлять непосредственно с контроллера на затвор) пуш-пул более прост, да и реализация защиты по току тоже проще, но при всём необходимо очень тщательное отношение к изготовлению трансформатора. В полу-мосте есть проблемы с устойчивостью защиты по току.
Если ни разу не работали с двухтактными схемами, то однотактный или косой мост будет проще и быстрее даст результат, хотя и по-габаритнее будет процентов на 20-30.

Не. выбрасывайте пуш-пул смело, все, что угодно, но не это. Пушпул пришлось бы городить при входном 8 вольт и мощности ватт 50.
Однотранзисторный прямоход, косой мост - куда более реалистичный выбор.

странно, а я на просторах интернета откопал 500 Ваттный PushPull.
Схема, вроде бы, не самопальная, от серьёзной фирмы Unitrode.

Млжете полюбоваться. В прикреплённом файле

А мне нравится пуш-пулл. Можно сказать, любимая топология. Наверное, потому, что связан был, по преимуществу с низкими напряжениями. Сетевых источников почти не строил, зато пуш-пуллов... Начиная с автогенераторных. Помнится, в самолётной технике (а бортсеть там, как вы помните, 27В) пуш-пуллов было море. И ничего, вполне надёжно себе работали даже на П4БЭ.


Плавкий предохранитель.

Китайский UPS на 10 кВт внутри себя имеет повышающий пуш-пулл. Тут все зависит от трансформатора и схемы управления. В двухтактных топологиях current mode создает дополнительную проблему в виде дисбаланса вольт-секунд в двух полупериодах. Правда, человечество уже умеет ее решать, но voltage mode эту проблему вообще не создает. Поэтому вот - реинкарнация пуш-пулла с управлением по напряжению.

Да видел я этот файл и очень давно. Скажем так, при 500 Вт иметь тепла ватт 150 - не очень вдохновляет. Элементная база достаточно дорогая. И когда дойдете таки до повторения возникнут вопросы, которые на этой картинке на обороте листа не видны.


Ну все, Herz, проболтались, теперь я от Вас не отстану.
Бодаюсь как раз с одним пушпулом. Вроде как-то работает, вроде все по фешую делалось, а вопросы остались.
Да, еще Вы правы, в эпоху П4Б их как-то и не возникало этих лишних вопросов по пушпулу.

Несхожесть насчёт капризности — явно разные диалекты, как в соседней теме, потому что пуш-пул пуш-пулу рознь, а именно, есть CFPP и VFPP.

CFPP (current-fed push-pull) — это изолированный вариант повышающего преобразователя, т.е. дроссель находится перед ключом — на первичной стороне перед трансформатором, который, исходя из названия топологии, является трансформатором тока, а ключи работают с перекрытием (overlap) — хороша тем, что потребляет от первичной стороны непрерывный ток, т.е. конденсатор может быть чисто символическим, что критично при низких напряжениях и больших токах, но требует мер по ограничению тока при "холодном" (начальном) заряде выходного конденсатора, как и в любом повышающем преобразователе, а лучше управляемую нагрузку, чтобы подключить её после этого заряда подручными средствами. Ну и, здесь не бывает проблем с перекошенным трансформатором.

VFPP (voltage-fed push-pull) — это изолированный вариант понижающего преобразователя, т.е. дроссель находится после ключа — на вторичной стороне после трансформатора, который уже является трансформатором напряжения, а ключи работают с мёртвым временем — хороша естественной защитой от КЗ, но требования к быстродействию цепи защиты гораздо серьёзнее, потому что в ней только индуктивность рассеяния трансформатора, а не индуктивность основного дросселя, как в варианте выше.

Полагаю, в 27-вольтовых сетях военпрома СССР был классический CFPP, как естественный способ выкрутиться в условиях первобытных конденсаторов и т.п.

Если двухтактник с самовозбуждением и "мертвое" время практически отсутствует, то включение дросселя перед трансформатором существенно все облегчает. Все давится небольшим снаббером.
А если это современный контроллер с минимум 5% паузой, то когда оба транзисторы закрыты энергию входного дросселя нужно куда-то девать. Это очень проблематично, пики напряжения на ключах уже имеют большую энергетику...
Подлинный "токовое питание ","current fed" делается достаточно сложно, там на входе добавляется ключ, управляемый двойной частотой. Делали даже специализированную микросхему, но стать в ряд с TL494 она не смогла.
Чистый "напряженческий" режим - да, дроссель во вторичной цепи как-то ток ограничивает, можно достаточно точно регулировать все ШИМ. НО! Очень аккуратно, медленно. соседние полупериоды не должны сильно отличаться, иначе трансформатор войдет в насыщение. По-другому, схема плохо работает при динамической нагрузке.
Конечно же, общее достоинство топологии - входной фильтр минимален, потребляемый ток почти постоянен, это не однотактник.

Что до "реинкарнации" по WIM - да, статейка достаточно широко известна в узком кругу. Но что там предложено? Что-то принципиально новое?
Не ставить ключи на общий радиатор - и так знали.
Вводить зазор в трансформатор - оно-то хорошо, но как его теперь намотать? Он же вспухает сразу минимум вдвое, начальная индуктивность немедля падает в разы даже при минимально выполнимом конструктивно зазоре.
Есть уже и микросхемы, обеспечивающие симметрию соседних тактов, но пока на каждом углу по рублю они пока не продаются. Думаю, никогда и не будут.

А как это зазор заставляет "раздуваться" трансформатор? Вроде количество витков первичной обмотки зависит только от напряжения, частоты, сечения "железа" и амплитуды индукции в трансформаторе. Зазор не при чём, ведь увеличение тока намагничивания практически не увеличивает действующее значение тока первичной обмотки, т.е. сечение провода.
В статейке конечно теоретизируют о voltage mode, по ходу рисуя мелкие ошибочки, а на рис. 5 рисуют типичный current mode, в котором роль slope compensation выполняет ток намагничивания, созданный зазором. Не знаком с LM5037, но уж очень у неё токовая защита похожа на все UC38... Когда-то, ещё, не зная теории работы current mode при D>0,5 мы поступали именно так.

Так неприятность для меня в токе намагничивания.
Чтобы иметь приемлемый ток холостого хода нужно иметь определенную индуктивность первичной обмотки. Если витки рассчитать только исходя из предельной индукции, то сердечнику-то ничего не будет, но преобразователь излишне потреблять будет на хх. Часто это весьма важно, например, дежурная работа от батареи.
С введением зазора начальная индуктивность падает, это значит, что витков нужно больше. Больше, чем по стандартному расчету индукции. А индукция - да, напряжение, частота, сечение стали, ничего больше.
Вот как было бы хорошо, если бы заблуждался в данном случае. Но прямые измерения вроде говорят - все так, к сожалению.

Вообще, здесь достаточно одной UC3843, а сигналы с перекрытием делаются довешиванием к ней триггера и пары логических элементов, если далее два отдельных драйвера затвора, или же триггера, пары NMOS и пары диодов, если есть причины работать от встроенного драйвера.


Нет, который с тремя ключами — это уже не CFPP, а каскадный преобразователь — из понижающего стабилизатора и электронного трансформатора тока, buck-dcl (DC-link) — при этом второй каскад (DCL) может быть пуш-пулом с перекрытием, полным мостом с перекрытием и т.п., т.е. любым, гарантирующим непрерывное потребление тока от первого каскада.

Такая топология как раз для новичков, поскольку разбивает задачу на примитивные простые этапы — понижающим относительно плюса питания преобразователем на той же UC3843 делается источник тока, которым питать автономный нерегулируемый электронный трансформатор на пуш-пуле с генератором на логике.

Также, автору уже посоветовали "косой мост", или по-научному, однотактный двухключевой прямоходовый — тоже как раз по силам для новичка, даже на коленках заработает.

А, так - да, но куда уже с 10 вольт понижать? Это же токи растут, которые уже и так по печати непросто разводить. Ну и сложно же все-таки. Дело не в том. что не могу из одной UC38хх соорудить через триггеры и драйверы рассыпонй контроллер. Компонентов, паек, проверок много.
Пытаюсь SG3525 одной отбояриться.
А стартеру - косой мост в самый раз, похоже. В принципе, вполне подъемно даже при небольшом общем опыте.

Определяющим в PushPull будет не входное напряжение, а колличество витков в первичке и чем их там меньше тем лучше. В Unitrode их ????? (предположим 6), много это или мало, это вопрос симметрирования этих обмоток и технологичности их намотки (печати, штамповки). Очевидно что 6 витков в параллель мотать проще чем 50 ( это по поводу величины входного напряжения 40V - 6витков, 200V - 30 витков).

Вот её выбросите лучше сразу, жалко время тратить. Это ошибка природы, ИМХО.

Да их 300 штук уже на складе. Жаба проглотит с пуговицами вместе

колличество витков в первичке и чем их там меньше тем лучше.
Очень верно, индуктивность рассеяния трансформатора пропорциональна квадрату числа витков.

Вообще, здесь достаточно одной UC3843, а сигналы с перекрытием делаются довешиванием к ней триггера и пары логических элементов, если далее два отдельных драйвера затвора, или же триггера, пары NMOS и пары диодов, если есть причины работать от встроенного драйвера.

Мне кажется, что не очень умно будет не воспользоваться специальными микросхемами. UC3825 не очень хороша, У нее проблемы при малой длительности импульсов и защита кривая. В MC34025 ошибка в защите исправлена и при малых длительностях работает устойчивее.
А в принципе, при мощности до 500 Вт и сетевом питании нормально работает в CM.

А есть микросхемы ШИМ-контроллеров на базе которых можно создать управляемый преобразователь?
Задумка какая: сопрячь ШИМ-контроллер с микроконтроллером.
Подавая на МК сигнал 0...10В (или 0 ... 20 мА, к примеру), изменять напряжение на выходе DC-DC преобразователя
от Umin ... U max, скажем от 100 до 150В.

Да, есть.
Все (любые).
Народ умеет управлять даже неуправляемой IR2153.
Управляется абсолютно всё - выходное напряжение, ток, частота, число работающих фаз, просто вкл-выкл, и т.д.

например?

как программно управлять частотой работы микросхемы ШИМ (изменять частоту работы от fmin до fmax)?

Вход генератора ШИМ-контроллера подключить к выходу ШИМ МК.
Интересуюсь спросить - кому и зачем это нужно?

да просто человеку лень открыть даташит и прочитать

Кому - заказчику, разумеется.

Зачем - не готов ответить.

Мне кажется, что это формально верно, но из этого легко сделать неверные практические выводы.
1. Индуктивность рассеивания с ростом количества витков, конечно, растет, но не витки этому причиной, а общая конструкция, размещение обмоток. Абсолютное значение индуктивности расеивания мало о чем говорит. Важно как мала она по сравнению с основной индуктивностью. Именно это в значительной степени влияет КПД трансформатора. Конструктивно как раз трансформатор с двумя одновитковыми обмотками будет иметь наибольшую относительную индуктивность рассеивания.
2. С точки зрения КПД наоборот, увеличивать количество витков нужно, меньше будет ток намагничивания. Но увлекаться этим - обострять противоречие с потерями в меди и технологичностью намотки.
Короче, ремесло конструирование трансформатора все еще сохраняет признаки искусства. Умения на основе опыта и интуиции найти компромисс.

а как осуществить проще всего регулирование(задание) скважности выходных импульсов ШИМ?

ШИМ-контроллером, который уже изначально этому обучен.

а таковые есть? может назовёта пару-тройку таких микросхем?

Не понял - Вы вообще о чем? Все ШИМ-контроллеры для импульсных источников питания умеют регулировать выходное напряжение изменением скважности - они для этого и предназначены. Только обычно говорят не о скважности, а о коэффициенте заполнения.

Прежде всего не нужно пытаться задавать какой-то ШИМ. Специализированный контроллер сам это сделает оптимальным образом.
Задача лишь правильно завести на него цепь обратной связи.
Внутри контроллера в общем-то несложное устройство порядка двух операционников. Можно легко при желании разобрать как оно ШИМ реализует. Но собирать это же не дискретных компонентах просто громоздко и нетехнологично.

Наименьшей инд.рассеяния получается на однослойных обмотках, Индукция зависит от числа виткоа, как следствие - надо правильно выбирать сечение транса.

человек вас троллит, причём не стесняясь

Так а как его правильно выбрать? На два размера больше оптимального по габаритам?
10-ваттный обратноходовой получается на ЕЕ16. В один слой там 110-130 витков не разместить. Однако, индуктивность рассеивания можно получить приемлемую, применяя слоеную обмотку с чередованием первичной-вторичной.
Непременно в один слой? Ладно, возьмем ЕЕ25. там первичка в один слой поместится. Но вторичка для 5 вольт получится либо редкой, либо узкой и в обоих случаях "пухлой", мотается она проводом значительно толще. В результате, индуктивность рассеивания получится намного больше и потери на перемагничивание излишне большого сердечника - тоже.
Да, если я делал источник с коэффициентом трансформации 1:1, то две одинаковых однослойных обмотки дали отличный результат по индуктивности рассеивания. Но это - частный случай.
В общем случае многослойная намотка вроде бы хрестоматийна.
Или я что-то не так понимаю?

Все правильно.
Надо смириться с индуктивностью рассеяния. Это конструктивный параметр. Индуктивность рассеяния даже полезна. При кз в нагрузке она не дает мгновенному нарастанию тока на ключе. Гораздо неприятнее паразитная межобмоточная емкость, которая при коммутации дает ощутимый бросок тока на ключе.

Вы совершенно правы. Я хотел сказать, что обмотка должна быть от "щечки до щечки", даже мотая несколько "полуобмоток". Если не получается, ставим 2 провода в параллель, чтобы всеравно получить однослойную обмотку (полуобмотку).


Верно, но емкость опасна в повышающем и для борьбы с ней обмотку также разбиваот на однослойные и включают последовательно "Z" и фазируют одинаково.

Ну, не то чтобы смириться, махнуть на нее рукой и мотать абы как. В определенной степени ее можно конструктивными мерами минимизировать.
Но устранить полностью невозможно и связывать только с количеством витков - тоже ошибка, как мне кажется.
Емкость... тут, похоже,из двух зол придется выбирать оба, но ориентироваться на общее снижение потерь.
Намотать на торе первичку и вторичку на отдельных участках сердечника - получить минимальную емкость, но большое рассеивание. Намотать четко одно поверх другого или даже одновременно - связь индуктивная будет отличной, но емкость велика.
Вот в практическом примере у меня сейчас оказалось, что емкость - не самое страшное, связь важнее. Возможно, потому что напряжения низкие. А было бы это высоковольтное устройство - любая емкость, межвитковая в том числе. приводила бы к потерям значительным.

Так чтобы вышла 1 обмотка, или 2е полуобмотки. Вторичка легла в 1слой поверх первички, или в 1слой между 2я полуоботками первички (11-2-12), или 11-21-12-22.

Ну так это: " скажу по секрету: Волга впадает в Каспийское море". Рецепты классические вроде.
Так - вполне согласен.

Push-pull похож на два однотранзисторных прямохода. Если его так и делать, - как-бы два трансформатора со своими первичками и вторичками, но на одном сердечнике типа UI. То в чём тут может оказаться проблема? Вроде как связь лучше со своей обмоткой. Ну, то что и ёмкость то тоже

Нарисовал мультивибратор с перекосом
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Чтобы уменьшить длительность a - нужно коротить RA. Чтобы уменьшить длительность b - нужно коротить RB. Аж до полного выключения плеча.
Чтобы регулировать весь источник нужно что? Думаю, регулировать порог превышения тока плеч как у current mode контроллеров.
Но токи плеч надо измерять отдельно и коротить свой соответствующий RA, RB.

Ну, или чтобы уровень точки S дрейфовал от перекоса намагничивания, а как это сделать пока не представляю.

Да, как свинья на коня. Тоже четыре ноги, два уха, только хвост немного не такой.
Хвост же - в принципах контроля тока. Пушпульные схемы , как правило, контролируют косвенно лишь некую усредненную величину. А для исключения насыщения магнитопровода нужен контроль потактовый, мгновенный.
И даже не в отдельном значении тока проблема, ее решить было бы возможно относительно просто, а в полной симметрии соседних полутактов.

Ну, есть же операционные усилители, где нужно выставлять балланс. Может и тут сгодится выставлять один раз. Или придумывать как чтобы оно себе само выставляло находу.

а если взять 2 независимых контроллера, каждый на свой ключ, по типу 494, у которой есть вход DT с управлением от 0 до +2,5В

и сделать некую схему на ОУ двухвыходную, у которой при полной симметрии будет по нулям на выходах, а при перекосе на соответствующем выходе будет увеличиваться напряжение, что будет приводить к сокращению длительности импульса у соответствующего контроллера.

100% баланс на ходу

впрочем, это можно и на одной 494 сделать.

Там как и у SG3525 тоже два ОУ, но их выходы вместе и к тому ещё лишний flip-flop и прочая лишняя логика

Что нарисовали? По-моему, эта картинка о другом...

Замашка типа на ШИМ конроллер

Или мне уже начинать обижаться на свою бестолковость?

Да нет, это не бестолковость , это просто неосведомленность в конкретной области.
Вы сегодня не замените самодельным мультивибратором контроллеры, выпускающиеся годами миллионными тиражами.
Они как-то оптимизированы по функциональности и компактны, их о отрабатывали долго и тщательно люди достаточно хорошо понимающие все тонкости проблемы и критичные места схемы.