Доброго дня!

Есть мостовой преобразователь с повышающим трансформатором. Вход ~220 выход =700В.
Первичная обмотка занимает 1 слой, вторичная - 2 слоя.
Знаю, что в случае понижающего, первичную обмотку принято разделять на два слоя, между которыми располагать вторичную.
Есть ли смысл наматывать II-I-II в случае повышающего трансформатора, или удаление первичной обмотки от сердечника принесет больше вреда, чем пользы от устранения эффекта близости в соседних слоях вторички?

Спасибо.

а ещё можно разбивать на части вторичную обмотку, чередовать слои первичной и вторичной, выполнять Z-намотку и ещё много разных особенностей. И не с первого раза годный трансформатор получается.

В чём проблема намотать несколько вариантов и сравнить?

Проведя множество экспериментов - пришёл к выводу, что важно подобрать индуктивность первички и добиться минимального сопротивления вторички (в понижающих).

Расположение слоёв и их количество на КПД не влияли (не смотря на теорию..)

Нет, гораздо больше вреда от такого малого заполнения окна медью. Ну и, мост мосту рознь, многим топологиям на паразитные ёмкости фиолетово.

А в чем вред ?

Потери на сопротивлении.

Эти потери не существенны, провод и так с полуторакратным запасом взят.

Собственно почему возник этот вопрос (см рисунок ниже).
Из-за паразитных эффектов в трансформаторе, появляется нелинейность между шириной импульса ШИМ и выходным напряжением. Делаю линейную развертку, просто последовательно перечисляя коэффициенты заполнения, на выходе в области малых напряжений появляется нелинейность. Ладно бы просто не линейно, так оно еще иногда имеет отрицательный наклон (рост Кз вызывает небольшое снижение Uout).
Когда включаю обратную связь, регулятор начинает беситься в области малых Кз.

В теме о намотке логично было бы увидеть и картинку о ней, а ещё о схеме и о разводке.

Схема примитивная,


Сейчас намотано: 1 слой первички, 2 слоя вторички. Вот думаю, есть смысл переделать на 2-1-2...

Почему грешу на трансформатор? Когда шунтирую его обмотки небольшой емкостью, нелинейность уменьшается, но работать так нельзя, ключи начинают греться как печки. Но дело где-то в резонансе самого трансформатора.

Кроме того, чувствительность именно к определенным Кз ШИМа проявляется в одинаковой мере, что на штатных 220 переменки, что на тестовых 36В постоянки входного напряжения.

жуть, а не схема
ккм на 750Вт нет, из-за отсутствия фильтра эми соседи по телевизору смотрят космос
етд59 на 750Вт избыточен, етд59 в дросселе - тем более
да в принципе мост на 750вт избыточен
IGBT, а тем более на 1200В в эту схему избыточны. Тут даже IRFP460 справятся.

Вся задача - для однокаскадки - изолированного ККМ с активным сбросом

а где упомянутая обратная связь?

Вопрос про трансформатор и его намотку. Про обратную связь создавайте отдельную тему.

Alex-lab, простите, погорячился. В дальнейшем мои ответы будут платными.

Очевидно, смутные воспоминания о лени-матушке — чегой-то он подозрительно быстро намотался, в сравнении с прочей мышиной вознёй.

Намотайте слои как указано в учебниках, в один провод.

Что вы имеете ввиду под "В один провод"?
Частота 50кГц, мотаю свивкой первичная 7x0.315, вторичная 3х0.315.
Витки уложены слоями, виток к витку.

Один одножильный эмальпровод.

Мотать то как? I-II-II или II-I-II? и почему?

Можно мотать II-II-I, тогда сопротивление вторички в этом случае будет меньше, а более греющаяся первичка будет снаружи, правда, первичка будет не заэкранирована.

В чём проблема намотать несколько вариантов и поставив трансформаторы на разъём убедиться, что расположение слоёв не влияет на линейность характеристики и начать уже снижать частоту?

Обмотки почти не греются, может 30-40град за несколько часов без движения воздуха.


Хочется понять суть. А намотать я намотаю, но позже, сейчас нет возможности.

Как частота может повлиять? Частоту в целом планирую поднимать, в идеале до 100кгц.

Если сильно удалить первичную обмотку от сердечника может сильно возрасти индуктивность рассеяния, думается это плохо.

Без разницы, В-ПП-ВВ-ПП-В или П-ВВ-ПП-ВВ-П, чтобы набрать приемлемое сечение.

А ещё, Ктр должен быть порядка 4,7, т.е. малость поболее, чем 2,8.

Суть попробовать несколько вариантов намотки - увидеть влияют ли варианты на линейность характеристики. Если нет - искать и в других местах.
У меня есть понижающий трансформатор состоящий из 13 секций. В первых 12 расположена первичка в 7 слоёв, в отдельной секции вторичка в один слой.
По науке 7 слоёв плохо - поток в 7 раз больше, но зато межвитковая емкость меньше. А что важнее - решает практика.


При малой ширине импульса - кроме ширины влияние будет вносить и его форма. Может у вас транзисторы плохо закрываются...


Сильно это на 0.3 или 0.6мм? Наверно индуктивность рассеяния изменится, а как изменится линейность в малых Кз которая вас беспокоит?
Роберт Кольман (Texas Instruments) считает, что индуктивность рассеяния влияет при больших значениях Кз:

Да, форма импульса будет влиять, но она не может сделать отрицательный наклон. В любом случае, чем шире импульс, тем выше выходное напряжение.

У роберта там несколько не та топология, и интересующая меня область там не показана.

Тут явно какой-то резонанс, т.к. на затворах все правильно, сдвиг увеличивается. А вот на трансформаторе, ширина импульса не меняется при неблагоприятных значениях Кз.
Схема работает по принципу фазосдвигающего ШИМ. Видно, что на затворах все сдвигается, а на выходе нет.



Вот напряжение на трансформаторе для более широкого набора Кз.

Индуктивность рассеяния может сильно возрасти, если удалить первичку от вторички. Сердечник же на индуктивность рассеяния, по крайней мере, в первом приближении не влияет. Хоть вообще его удалите.

Сердечник с зазором или нет?

Вопрос про обратную связь далеко не праздный. Обратная связь, конечно же, влияет на работу преобразователя . Если вы, например, используете current mode, то Вы сделали несколько ошибок, среди которых лишние С8, С11, возможно отсутствие дополнительной пилы или её эквивалента (поскольку регулятор цифровой) и, конечно, намотка трансформатора. При этом виноваты почти во всех бедах будут паразитные ёмкости трансформатора: межобмоточная и собственная ёмкость обмоток. С увеличением рабочих напряжений их влияние на режимы ключей растёт. Если Вы не используете current mode, то всё нормально, и Вам почти наплевать на намотку трансформатора (конечно влияние паразитов останется, тут я соглашусь с предложением поэкспериментировать с намоткой), и регулятор будет работать прекрасно.
С тем, что сказал Ydaloj, соглашусь, действительно избыточны IGBT, сердечник избыточен примерно втрое (но это не беда), а уж без ККМ на 1,5кВт в наше время жить трудно.
Определяйтесь - какой у Вас регулятор, и тогда можно поговорить
По "мелочи". Резистор R1. Сколько времени Вы собираетесь заряжать входные конденсаторы? Постоянная времени больше 3-х секунд.

Ну в общем да, то есть располагать первичную между вторичными выглядит логично?


Без зазора


Эффект проявляется без обратной связи.


В конце концов, нагрузка имеет емкостную составляющую, по этому current mode один из основных.


Это лабораторный прибор, нет сомнений, что ККМ нужен, и он обязательно будет, но потом.
Транзисторы "избыточны" т.к. предполагается переходить на питание 380.
Сердечник "избыточен" для уменьшения числа слоев и упрощения намотки. Нет смысла уменьшать его габариты.


Два режима, регулятор тока и напряжения. Резисторы выбраны минимальные что бы не сжигали 5А предохранитель. Да около 3х секунд идет включение.

Спасибо за разъяснения, а что не так с С8, С11?

Это неизбежно. У вас всегда есть индуктивность рассеяния и емкость обмотки. Они образуют колебательный контур в котором протекает весьма большой ток. В зависимости от его фазы в момент коммутации энергия, закачиваемая в транс, оказывается разной.

Для того, чтобы избежать этого следует синхронизировать начало импульса с фазой этих колебаний - но тогда частота подачи импульсов начнет гулять.

Попробуйте поиграть частотой при фиксированной длительности импульса закачки и посмотрите на КПД или выходную мощность - все увидите.

rudy_b, Да, примерно так себе и представляю эту систему. Хочется немного уменьшить эти паразитные эффекты, что бы переходная функция стала монотонной, без экстремумов. Дальше регулятор сделает то что нужно.

Ответа нет! Есть режим current mode или нет? Если не понятен смысл, посмотрите в TI или, хоть, в гугле. Ответ должен быть - Да или Нет! По первым осциллограммам видно, что нет стабилизации напряжения. (?)

220В/2,2кОм=0,1А и 5А - рядом не стояли

Разделительные конденсаторы и current mode не совместимы, в жизни привели к появлению "Несимметричного полумоста" см. TI.

Посмотрел. Current mode отсутствует, если я правильно понял. Обратных связей нет совсем. Просто идет линейное перечисление коэффициентов заполнения, без какого-либо учета обратных связей.

По осциллограммам видно, что напряжение на трансформаторе не успевает достичь максимума при временах менее 200 нс. Видимо это связано с тем, о чем упоминал _4afc_


Да, эта часть схемы неправильная, там стоит 75 ом, 20Вт. И предохранитель как раз при 2.2к выбивало, т.к. конденсатор не успевал зарядиться через 2.2к.

Продолжаю изыскания, правда до намотки еще не добрался.

Заметил, что при уменьшении сопротивления активной нагрузки, нелинейность несколько выпрямляется. Первой мыслью было добавить небольшой конденсатор на землю перед выходным дросселем, что бы создать нагрузку в начале импульса.

Желтый - напряжение, Голубой - ток.

Вид исходного сигнала:


Вид сигнала после добавления конденсатора 1нФ перед дросселем:


Результат оказался обратным, видно, что первая ступенька стала еще более резкой и выраженной.
То есть вероятно имеет место какой-то колебательный процесс с участием паразитных емкостей, которые я по сути увеличил дополнительным конденсатором. Если конденсатор что-то увеличивает, то есть шанс уменьшить это с помощью индуктивности, подумал я. И добавил наспех намотанный дроссель (30 витков, N87, R26) последовательно с конденсатором.

Увеличенный вид исходного сигнала (без всего):


А вот сигнал послед подключения LC цепочки:


То есть, некое улучшение, в виде уменьшения нелинейности имеется... И тут вспомнилось, что в стародавние времена у телевизоров, запамятовал какого именно типа, может 3УСЦТ, может УЛПЦТИ или чего-то подобного, в каскадах строчной развертки был специальный насыщающийся дроссель для регулировки линейности скорости развертки. Там запаянный в полиэтилен магнит удалялся или приближался (параллельно) от штыревого сердечника путем вращения в эксцентрике.

У этого элемента есть какое-то специальное название? Что-нибудь почитать бы об этом.

Ток где? В какой точке схемы Вы измеряете ток? Если измеряете ток в резисторе нагрузки, то у Вас всё идеально линейно, поскольку, линеен резистор нагрузки. Все фокусы с осциллографом и манипуляции с изменением Кзап ШИМа показывают, только, что Вы не достигаете установившегося режима работы, точнее достигаете, но только на начальном участке.
Зачем Вы поставили конденсатор перед дросселем? Что изменилось принципиально в свойствах схемы при этом? Вы поняли? У Вас же есть трансформатор тока. Если бы Вы посмотрели на нем, то может быть ужаснулись бы
Вы достигли "высочайших успехов" в управлении микроконтроллером, теперь осталось немножко подучиться электротехнике.
Вспоминается концовка старого "электротехнического" анекдота: "...мне всё понятно в электричестве, как лампочка горит понимаю, как мотор крутится понимаю, только не пойму как керосин по проводам течёт?"

Нет не идеально, ток и напряжения замеряю на нагрузке, т.к. именно он является целевым.

Что вы имеете ввиду под установившимся режимом работы? Это не DC источник. Его конечная цель формировать импульсы произвольной (заданной) формы. И в диаппазоне выше 5% Кзаполнения все работает как надо, небольшое некрасивое искажение импульсов возникает в самом начале на низких Кз из-за неоднозначности передаточной функции выхода от Кзап (наличие нелинейного отрицательного участка). Если задать просто полку, он её конечно будет держать ровно. Но требуются ровные линейные зубья пилы. И они почти есть, кроме самого начала, около нижних 5% диапазона.

Да, Вы правы, в токовом трансформаторе творится содомия с дикими колебаниями. Частота этих осцилляций около 2МГц. Короче типичный звон.Путем экспериментов установил, что если убрать выходной дроссель, а нагрузку подключить сразу к выходу трансформатора или после диодного поста, то импульсы становятся ровными, без осцилляций на верху. Подумал о паразитной емкости дросселя, перемотал его разнеся слои обмотки (три слоя) бумажным скотчем на 2мм друг от друга. Существенного эффекта нет.
А вот описанные выше С и LC цепочки сильнейшим образом влияют на эту частоту звона. Конденсатор 1 нФ уменьшает частоту в 2 раза. LC цепь на частоту влияет слабо, но делает задний фронт у коротких импульсов круче.

Буду увеличивать затворные резисторы, посмотрим что получится.

Про керосин не надо, я не программист и не инженер, химик я. Не стреляйте в пианиста, он играет как умеет.

На выходных сел и прочитал темы за последние 10 лет, и обнаружил упоминание этого вопроса:


Хотя и не совсем понятен контекст, т.к. тема была выделена из другой. https://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=132639

То есть намотка через слой, все же имеет смысл для повышающего.

Весь этот ужасный звон проходит и все становится красиво, если трансформатор нагрузить на 25% номинального тока, дополнительно к основной нагрузке. Видимо придется пожертвовать эффективностью. Или может быть есть возможность убрать звон на холостом ходу?

В общем похоже победил я эту напасть.
Оказалось достаточно всего 4% от номинальной нагрузки повесить на вторичную обмотку трансформатора (может быть и меньше, но других резисторов не было), и все встало на свои места.

После каждого изменения Кзап. ШИМ идёт переходный процесс в контуре выходного LC фильтра, который должен закончится переходом на соответствующий уровень выходного напряжения. Этот переходный процесс зависит от много чего, и это Вам нужно посмотреть в учебниках.

Бросьте Вы про эту нелинейность, может она и есть, но уж не там, где Вы её обнаруживаете. То что вы видите - это тот самый переходный процесс, о котором я выше сказал. Просто переходные процессы остальных ступенек Кзап. не успевают закончиться, и Вы видите монотонную линию. Посмотрите и подумайте, а уж потом "паникуйте" .

Хорошо бы ещё почитать про демпфирование диодов выпрямителя. Не думал Вас пугать, просто хорошо бы Вам смотреть ток в преобразователе после каждого своего действия и заранее знать, как он должен выглядеть. И ещё, прежде чем заниматься формированием импульса хорошо бы "разложить всё по полочкам", т.е. посмотреть в установившемся режиме на каждом уровне Кзап. ШИМа.

Это вообще не буду комментировать, боюсь сорвусь

Хорошо. Про керосин не буду. Убрать "звон" на ХХ можно, но для этого уже нужен анализ схемы управления, её устойчивости, как говорят: "в малом и в большом".

Забыл о керосине и вспомнил дедушку Крылова, его басню, где речь про сапожника и про пирожника



Точно! Нужно обязательно читать про демпфирование диодов и про переходные процессы.

Не соглашусь.
Это было сделано в первую очередь. Нелинейность не зависит ни от временных параметров, ни от напряжения питания.


Вот видд начального участка с шагом ступеньки 2,5 миллисекунды


А вот при шаге уменьшенном в 10 раз. до 250 мкс.


Видно, что поведение Uвых от Кзап подобно.



Спасибо за классику.
Но жизнь несколько сложнее. За время своей работы приходилось контактировать с пятью профессиональными электронщиками (с соответствующим образованием и должностями). Насколько всегда было трудно от них добиться нужного результата, что проще оказалось залезть в эту тему самому. У меня приоритет выходной сигнал. Условия протекания целевого процесса. А у них? То они борятся за температуру транзисторов, то разгружают трансформаторы, то это им не удобно, то другое проще сделать так, что в нагрузке идут 10 кратные токовые спайки, а в итоге на выходе совсем не то, что нужно. При этом, ни КПД ни масса, ни габариты ничем по сути не ограничены. Всё время эти разработки тянулись годами и до финального этапа не доходили, вроде оно работало (выходное напряжение было), но всегда оставалось кучу недоделок, недопустимых компромиссов и т.д.
Я не говорю, что они плохие специалисты, просто у людей близких к электронике другое мировосприятие, которое в нестандартных задачах блокируется перестраховками на каждом шагу. Может оно и не плохо, если бы приводило к нужному результату. А так увы.

Действительно, исходя из истории форума, Вы много лет решаете ни разу не озвученную на нём задачу.

Некий лабораторный прибор в единственном экземпляре разработчику любой квалификации логично стремиться сделать из максимально возможного количества готовых частей — уж точно, ККМ и развязка первые на то кандидаты, после чего остаётся собственно неизолированный источник тока с произвольной огибающей, т.е. пара транзисторов, дроссель и компаратор, гальванически изолированную уставку которому можно передавать также посредством соответствующей готовой микросхемы — в общем, всей работы недели на две, если не отказывать дивану.

Много лет я не занимался Решением этой проблемы, больше наблюдал со стороны.
Мой комментарий не стоит остро воспринимать. Я добавил это лишь для того, что бы объяснить MikeSchir зачем пришлось лезть в сапожники. А не что бы принижать профессионализм коллег. Просто иногда задачи бывают таковыми, что проще разобраться как сделать "собственно неизолированный источник тока", чем объяснить (понятные на интуитивном уровне) все нюансы новой во всех отношениях системы человеку из совершенно другой области.
Суммарно это заняло чуть меньше пяти лет (в свободное от основных обязанностей время). Зато теперь я могу сам вносить изменения и адаптировать систему под любые сиюминутные потребности. Иногда возникают непонятные для меня моменты, в конкретных реализациях. Так и тут, изначальный вопрос оказался ошибочным, что однако, не помешало разобраться в обозначенной проблеме.
За что всем Спасибо!

Позволю себе ещё немного оффтопа.
Удивительная вещь. Люди позиционирующие себя как великие профессионалы не могут найти время на объяснение содержательной стороны вопроса. Но при этом всегда готовы выдать на гора пустых слов от высокомерных оценок до прямых оскорблений, не относящихся ни к поставленному вопросу, ни к их профессиональной сфере. Я понимаю, что отвечать это не обязанность, но при этом есть ряд персонажей, которые считают своей обязанностью вылить ушат помоев...
Люди, что вас заставляет вести себя по свински?
Это относится не только и не столько к этому форуму, но прочитав здесь несколько сот тем за день, вопрос остается актуальным.

Опять вспомню концовку известного анекдота: "...муха слышит ногами!"
Даже кирпич на голову просто так не падает (С). Значит всему должны быть причины, а их Вы не смотрите и не видите, а нам их тоже не позволяете профессионально увидеть, например, скрывая всю схему. Дело может быть в любой части схемы, как в силовой, так и в управлении, а Вы пытаетесь ограничить интерес людей, при этом, задавая вопрос: "А как это получается?" Что может увидеть даже опытный разработчик, если ему тупо показывают одну и ту же картинку, ну может быть, с вариациями? Чтобы объяснить явление нужно посмотреть на всё со всех сторон. Разве не так Вы делаете в своей профессии? Если - НЕТ, то говорить не о чем!
Надо не забывать, что даже проходя через простой усилитель, сигнал претерпевает изменения, вопрос только количества этих изменений, который приводит всегда к усложнению устройства, увеличению времени разработки и цены. А как иначе?
Мы не раз делали мощные устройства управляемые аналоговым сигналом из-вне. При этом решали проблемы прохождения управляющего сигнала. Какие то искажения не удавалось убрать до нуля.


О химиках я бы сказал тоже самое но при этом на химические форумах не обсуждаю поведение химиков ни ни, а всегда покупаю готовый продукт.

Проверил различные варианты намотки трансформатора.
Оригинальная намотка, первичка (1), затем два слоя вторички (2).
Результат более чем выразительный. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при 20% активной нагрузке.

Можно ли в теории убрать этот начальный всплеск?

Нет. В теории. Трансформатор без индуктивности рассеяния и паразитной емкости возможен только при нулевых физических размерах. Подгрузка лишь позволяет быстрее рассеять накопленную в паразитах энергию.

Чтобы уменьшить паразитный резонанс, необходимо секционировать обмотки. Слой первички, слой вторички. Как только у вас появляется второй слой обмотки, не важно какой, сразу увеличивается её паразитная ёмкость и увеличивается индуктивность рассеяния. Эти паразиты формируют колебательный контур из-за которого появляется колебательный процесс во время паузы на фронтах импульсов. Эти колебания особенно хорошо заметны на повышающих обмотках, где обмотку сложно секционировать. Полностью устранить этот паразитный процесс только методом намотки не получится. Для уменьшения этого эффекта, с некоторой потерей КПД, применяют демпферные цепочки и подгрузки обмотки.

Дело в том, что этот пик "очень мощный", то есть подгрузка меньше 30% особо на него не влияет.
Пробовал ставить TVS диоды, импульс сжирают отлично, но при этом плавятся как свечки.
Пробовал тошибовские ферриты с ППГ. В целом тоже работают, импульс сжирают, но опять нагрев... До конца еще не разобрался с магнетизмом. Если увеличить объем сердечника при том же сечении, будет ли он меньше греться? Вроде если потокосцепление тоже, то нагрев должен только возрасти?

Оптимальным вариантом станет завалить задний фронт импульса, на сколько это возможно, без заметных потерь.

Oxygen Power, честно не понял, про какой задний фронт вы говорите? Ведь проблемы на переднем.

Когда транзистор закрывается, тогда и происходит этот выброс. Поэтому на картинке фронт передний, у транзистора задний.

Так это напряжения на вторичной обмотке трансформатора (одна из полуволн). На транзисторах все ровно, куда ему выше питания скакнуть.

Как всё запущено...

Вообще-то, существуют вполне определенные критерии оптимизации трансформатора.

зы. почитал тему дальше и увидел, что вы вполне успешно подтвердили теорию.

на счет потерь в сердечнике от размера.
Потери считаются как масса сердечника умноженная на коэф. потерь, но масса обычно растет быстрее, чем растет площадь охлаждения сердечника. Проблема размеров-обЪема восходит еще к Колоссу Родосскому

После финальной "оптимизации" паразитных емкостей оказалось, что необходимо 5 слоев обмоток (2-1-2-1-2), плюс изоляция. Из-за этого всё окно занято на 90%. Уменьшать его точно некуда.
Не ясно, что может улучшится в результате оптимизации.

коэф заполнения окна медью это Sок/S меди обмоток, для круглого провода он не может быть больше 0,45, обычно хороший результат 0,4
Но в общем понятно, что вы хотели сказать.


вы же ее провели и из картинок видно, что весьма существенно уменьшили индуктивность рассеяния.

Пик выброса на фронте как раз и определяется энергией запасенной в индуктивности рассеяния, а частота колебаний характеризует резонансный контур инд. рассеяние - емкость.