Здравствуйте. Поставлена задача сделать прибор питающийся от сети 220В, 50ГЦ с потребляемой мощностью 350-400Вт. На входе импульсный источник питания. И надо к нему разработать ККМ. Прибор предназначен для работы в лабораториях и на производстве (то есть не для бытовых целей). Собственно вопрос, какой нормативный документ на данный момент регламентирует требования к коэффициенту мощности устройств с такими характеристиками? И нужен ли он (ККМ) вообще в данном случае?

Например этот.

уж если 350-400Вт, то однозначно с ККМ
а если в лабораториях - то тем более

Читайте ГОСТ - до 600 Вт ККМ не нужен.

Wim, спасибо за ссылку, изучаю.

Прочитал ГОСТ 30804.3.2-2013 Эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе). Нормы и методы испытаний.
По классификации мой прибор вроде бы подпадает под Класс А. Однако есть ещё оговорки про методы управления (раздел 6.1 ГОСТа). Я не очень понимаю что имеется в виду под термином "Метод управления" в данном ГОСТе. Был бы благодарен если бы кто-нибудь разъяснил на пальцах или ткнул в соответствующий документ.

по ГОСТу не нужен
а из практических и конструкционных соображений потребность в ККМ начинается примерно со ста ватт

Wim, Ydaloi. Я не увидел в ГОСТе что ККМ не нужен. Ткните пожалуйста в пункт.

ГОСТ не регламентирует обязательность ККМ. Но требуется уложиться в заданный уровень гармоник.
для источника без ККМ, с электролитическим конденсатором после диодного моста, третья гармоника будет порядка 80%, пятая - 60% от основной. Для класса А это и получается примерно до 600Вт, таблицы по гармоникам в приложении в ГОСТе.

так не всё так очевидно, усложнение за счёт ккм может упростить остальную часть схемы, и наоборот

Ydaloi, спасибо. Ваш последний пост привёл в порядок мои мысли по этому вопросу))))
Ещё вопрос по теме ККМ. А почему выходное напряжение ККМ во многих случаях принимается равным или близко к 400В? Исходя из каких соображений?

повышающий ККМ даёт выход больше, чем макс.выпрямленная сеть
инвертирующий ККМ даст напряжение ниже
изолированный ККМ даст любое

ПМСМ, на таких мощностях от ККМ больше вреда, чем пользы. Уровень радиопомех однозначно выше. КПД ККМ, умноженный на КПД резонансного преобразователя, дает выигрыш 1-2 % по сравнению с хорошим прямоходом.
А самое главное - заплатив двойную цену за источник питания с ККМ, россияне все равно платят не потребленную, а за полную мощность, т.е. оплачивают сверхприбыль тех же толстопузов, которые лоббируют ККМы.

ккм как бы не обязывает последующую (за ним) топологию ? хотите - ставьте хороший прямоход, всё равно будет более оптимальное использование ресурсов компонентов
про проценты не скажу, один там или два, однако если предположить 5%, то за несколько лет эксплуатации экономия составит сумму равную цене блока питания


т.е. в т.ч. толстопузов-электронщиков ?



это максимальное амплитудное значение напряжение в сети - выше делать - сложнее, нет причин, ниже - не получится

ККМ с переменной частотой даёт размазанный спектр на сети без чётко выраженных кратных гармоник, т.е. электромагнитная обстановка лучше, чем у преобразователя с фиксированной частотой. В отличие, кстати, от фикс.частоты, у которой спектр заполнен кратными гармониками вплоть до 30МГц.
А вот питать последующий каскад напрямую от сети, без предККМ - это, во-первых, делать широкий вход 176-264, а во-вторых, бедный bulk, который должен сочетать в себе умение питать источник с увеличивающимся током между полупериодами, и более-менее скромные габариты.

Здесь приведены измеренные спектры кондуктивных помех.
Покажите, пожалуйста, где Вы видите размазывание спектра? Я вижу только то, что спектры помех фазного и нейтрального проводов существенно отличаются, что характерно для всех ККМ (хоть и небольшая, но все-таки проблема).

Это говорит о том, что ККМ на самом деле не нужен. Нужен предстабилизатор, чтобы ужать расширенный диапазон сети до нескольких процентов, в пределах которых могут работать LLC и AHB.

Вот у меня два компьютерных БП - один с ККМ, другой без оного. Абсолютно одинаковые габариты. Потому что "уменьшение" габаритов, если они заранее заданы конструктивом, это на самом деле такая же мифология, как и высокий КПД LLC.

это да, но что ему мешает при этом быть ккмом ?

а я вижу, что они даже в схеме накосячили - выход повышающего (неизолированного) двухфазного ККМ обозначен как "50V/12A"

wim, согласитесь, у вас 2 разных источника в компьютерах. Сравнивать их некорректно. Более правильным будет считать, что фильтровать пульсации 100Гц со стабилизацией легче, чем 50Гц без стабилизации, требуется меньшая ёмкость и DC вход у последующего каскада будет в более узком диапазоне.

В спектры кондуктивных помех ККМ большая дифференциальная составляющая, которую тоже нужно фильтровать. А появляется она из-за того, что конденсатор сетевого выпрямителя имеет небольшую емкость.
И вообще - кто сказал импульсному источнику питания нужен предстабилизатор?


Это сильный аргумент.

Почему это некорректно? Я их сравниваю как потребитель. В источнике на 400 Вт с ККМ все равно нужно принудительное охлаждение. Следовательно, надежность его будет зависеть от вентилятора, что с ККМ, что без оного. Заменить двухзвенный сетевой фильтр на однозвенный не получится. Габариты определяются конструктивом, в который источник встраивается. А экономия электроэнергии - это миф, потому что тарифы определяются исходя из 200 % прибыли, а вовсе не от количества потребителей с "правильным" КМ.

Зто все решено еще в прошлом веке. ШИМ-контроллеры с пропорционально-импульсным управлением (по-буржуински voltage feedforward) или с управлением по пиковому току чудненько стабилизируют входное напряжение, отрабатывая это в каждом цикле коммутации. Так что 100 Гц для них все равно что постоянный ток.

какую максимальную ёмкость может иметь конденсатор по ac для 3.5квт ? его будет достаточно для подавления помех ?


я, но я не сказал, что должен, но что нет принципиальной разницы, а коли так, то по почему бы и не ккм

Одними только X-конденсаторами не обойтись - тут нужно еще кое-какое колдунство.

wim, я прекрасно понимаю, что петля с полосой 2-5кГц прекрасно справляется с пульсацией 50-100Гц. А bulk не справляется. Для него сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения - нагрев. Поэтому, без предстабилизатора балк небольшой ёмкости при большой мощности источника быстро сдуется, а крупный не всегда влезает.

и тут вдруг стало возможным то, что отрицалось постом выше ?

Специально для Вас. Цитирую.
Единственным решением проблемы
было
Ну, Вы поняли про коммутационные потери и КПД.

вас цитируйте, это ж вы написали про "конденсатор сетевого выпрямителя имеет небольшую емкость"
и к тому же не ответили на интересный практический вопрос: какая ёмкость, эмпирически, всё ещё проходит по требованиям гост ?


единственного вполне достаточно


а "хороший прямоход" шумит гораздо меньше, чтобы ему затворы не заваливать ?

Вопрос Огурцова не имеет практического смысла, потому что, во-первых, дифференциальная составляющая помехи определяется пульсациями тока дросселя, а они (при постоянной индуктивности) от мощности нагрузки не зависят. Во-вторых, если бы Огурцов читал "гост", он бы знал, что измеренные кондуктивные помехи это сумма дифференциальной и синфазной составляющих. Разделить дифференциальную и синфазную составляющую технически возможно, но кроме Огурцова это никому не нужно. В-третьих, в статье однозначно показано, что с однозвенным фильтром никакими ухищрениями с X- и Y-конденсаторами снизить уровень помех ККМ до "требований гост" невозможно. Нужно заваливать фронты импульсов - снижать уровень ВЧ составляющих. Либо просто ставить более дорогой двузвенный фильтр.

У любого импульсного источника питания без ККМ дифференциальная составляющая помехи практически отсутствует, соответственно, такого ужаса в верхней части спектра кондуктивных помех там обычно не наблюдается. И поэтому заваливание фронтов дает незначительный эффект.

имеет, т.к. вопрос не в помехах, а в том, какое влияние оказывает сам конденсатор на сеть
и таки если оказывает, то для разной нагрузки получается относительно разное влияние
в чём и вопрос


не верю, давайте модель что ли

Специально для Вас спектры показаны до 100 МГц, хотя достаточно до 30 МГц. Для осознанья тсз и просветленья.

я очень осторожно переспрошу это, мало ли показалось

Да пожалуйста, вверху спектры посмотрите - они практически одинаковы.

нужное специально для меня вы проигнорировали
а чтобы понять приведённую картинку, вы должны были привести ещё две пары - с неправильным ккм и с допустимыми уровнями по гост

Я не игнорирую, я просто не понимаю тексты, написанные на смеси английского с нижегородским:


Предельные линии по ГОСТ показаны на графиках. Даже если они не показаны, их можно дорисовать вручную. Если Вы не знаете, что такое предельные линии и как они выглядят, Вам лучше заняться программированием.

очевидно, это французский


надеетесь, что кроме меня вас никто не читает ?

Дабы не быть голословным и завершить моё участие в этом холиваре:

скриншот 1:
сетевой однотранзисторный прямоход на 55кГц. Виден срач во всей полосе из гармоник.

скриншот 2:
он же, но на 50кГц, и оснащённый корректором. Видно, что первая гармоника существенно подавлена, полоса 100+кГц - работа корректора, и все гармоники от прямохода существенно пожаты.

выводы сделаете сами.

Зеленый график - квазипиковое значение помех. В варианте без ККМ по сравнению с нормами класса Б виден запас не менее 10 дБ (Вы конечно же понимаете, что крестики это артефакты и к результатам измерений никакого отношения не имеют). В целом неплохой результат, я бы так и оставил. Хотя тот же прямоход можно и лучше сделать - я же показывал, что можно.
С ККМ результаты лучше децибелл на шесть. Лучше по сравнению с тем, что и так проходит по нормам помехоэмиссии, но не настолько лучше, чтобы бить в барабан. Это как с повышением КПД на 2 % - вроде оно есть, но проку от него никакого.

P.S. А покажите, пожалуйста, спектры на втором проводе - Вы же это сами снимали?

товарищ прапорщик, а крокодилы летают ?
постом выше вы утверждали обратное, и не количественно, но качественно - программы писать уже пробовали ?

Неплохо было бы глянуть на ток D15.

А что с ним может быть не так? ККМ двухфазный, т.е. с уменьшенными пульсациями входного тока.


Не фантазируйте - я предлагал сравнивать с "хорошим" прямоходом. А лучшие результаты из всего, показанного на графиках, демонстрирует прямоход на топсвиче (как ни смешно это звучит). Вы сами можете сравнить графики в постах 28 и 34.

То самое.

т.е. вы пытаетесь нас убедить, что хороший прямоход лучше, чем плохой ккм ? сразу хочется спросить, а вы в каком звании ?

Ничего смешного. Создатели топсвича и декларировали это как основное преимущество их детища. Как они пишут, достигается это (низкий уровень помех) за счёт джиттера - периодического качания частоты преобразования ±4кГц, что приводит к "размазыванию" линий в спектре, о котором вначале темы говорили колеги. В посте 34 частота постоянна. Так что результат не в том, что применён "хороший прямоход" или "плохой ККМ", а видимо в Топсвиче.

Есть ещё особенность - PI делают контроллеры, у которых теплоотводящий фланец (или выводы) соединяется с истоком (с минусом). Об этом они тоже говорят и позиционируют это именно как борьбу с ЭМИ. В источнике с моих графиков ключ - ТО220 изолированный, на не соединённом ни с чем радиаторе. Потому и шум. В ККМ, кстати, тоже.

Это скорее может повлиять на излучение.

влияет на уровень кондуктивных помех тоже, существенно.

Этот вариант итальянцы тоже исследовали, но результат получился невыразительный. Я вот даже картиночку скопировал из статьи.


Джиттер - не панацея, иначе бы разработчики не парились с разводкой плат и помехоподавляющими фильтрами. Основное преимущество джиттера - за счет размазывания спектра в меньшей степени проявляются паразитные резонансы схемы. Т.е. джиттер на самом деле улучшает то, что хорошо или почти хорошо. Но, например, перейти с помощью одного только джиттера из класса А в класс Б не получится.
Да кстати в ККМ, работающем в граничном режиме, небольшой джиттер тоже есть, но он не сильно помогает.

Кроме уменьшения возможных резонансов, размытый спектр позволяет обмануть вычисления квазипикового уровня и пройти тест.
На мой взгляд, его назначение чисто утилитарное.

Об этом "обмане" пишут производители ШИМ-контроллеров, которые еще не освоили джиттер. Те же самые техассцы, критиковавшие джиттер, теперь выпускают апноты о его животворящем действии. На самом деле, джиттер реально улучшает помеховую обстановку. Например, узкополосные каналы радиосвязи КВ и УКВ диапазонов плохо защищены от гармоник частоты коммутации и гораздо лучше - от широкополосных помех.

wim, ни разу не слышал от производителей аргументом - гуманность по отношению к радиоканалам.
В основном жмут на ЭМИ тест. Но думаю это тема скорее дискуссионная. Пройти тест, это чисто шкурный интерес,
проще давить ))

Так ведь нормы помехоэмиссии не с потолка взяты - это некий компромисс между запросами потребителей и коммерческими интересами производителей. Например, допустимый уровень излучаемых помех на расстоянии 10 м по СИСПР 22 неожиданно соответствует отношению сигнал/шум ТВ с комнатной антенной при котором оные помехи не видны на экране, а верхняя граница метрового поддиапазона СИСПР 22 внезапно совпадает с 12-м каналом ТВ.

все каналы тв уже давно можно отдать производителям smps под их помехи