Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: подскажите по высоковольтным резонансным схемам
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Силовая Электроника - Power Electronics > Высоковольтные Устройства - High-Voltage
dac
где можно почитать7
собственно проблема в следующем, есть преобразователь 24В-2,4кВ+умножитель до 40кВ, топология флай-бэк с готовым серийным трансом,
переделал схему на 12В, но оказалось что резонансная частота порядка 20кгц,
можно ли ее поднять, либо использовать в резонансном режиме, и где про эти режимы можно почитать?

еще одна проблема: большая емкость вторички, приведенная к первичке с коэф 200 оказывается вообще не весело+емкостная нагрузка (

частоту занижать плохо, пищать начинает, да и конденсаторы в уможителе больше надо, транс менять тоже плохо, в общем все плохо (
Dmitron
а до переделки какая частота резонанса была?
dac
Цитата(Dmitron @ Oct 20 2006, 17:23) *
а до переделки какая частота резонанса была?

была выше, в первичке было витков вдвое больше, соответственно приведенная емкость в 4 раза меньше
возможно я ошибаюсь и проблема не в резонансе, а просто в большой емкости вторички: 1900 витков, соотношение 1:200, если так хотелось бы знать как с этим бороться

буду благодарен любым советам на тему высоковольтных преобразователей, к сожалению очень мало доступной информации и опыта не много, не хотелось бы изобретать велосипед, типичне методики расчета для обратноходовых схем и трансформаторов, в данном случае не работают
Dmitron
ээээ работать на двухтактный выпрямитель конечно с однотактника сложно.

проблема у вас в том, что увеличилась индуктивность рассеяния, и из за неё вы вероятно не можете прокачать нужную мощность. Увеличить коэффициент трансфориации пробовали?

что там может резонировать? ёмкости диодов и вторички с индуктивностью рассеяния? но они не стабильны и делать резонансный преобразователь на них я бы не рекомендовал.
Vokchap
Цитата(dac @ Oct 20 2006, 20:29) *
...типичне методики расчета для обратноходовых схем и трансформаторов, в данном случае не работают

Не правда, все работает. Только если на выходе обратноходового преобразователя стоит умножитель, то это уже не флай-бэк. biggrin.gif
Уточните поподробнее что имеется ввиду под резонансом, как скидывались витки с первичной обмотки в готовом трансформаторе и какая у источника мощность.
dac
Цитата(Vokchap @ Oct 21 2006, 18:20) *
Цитата(dac @ Oct 20 2006, 20:29) *

...типичне методики расчета для обратноходовых схем и трансформаторов, в данном случае не работают

Не правда, все работает. Только если на выходе обратноходового преобразователя стоит умножитель, то это уже не флай-бэк. biggrin.gif
Уточните поподробнее что имеется ввиду под резонансом, как скидывались витки с первичной обмотки в готовом трансформаторе и какая у источника мощность.


а чем не флай? передача энергии происходит при закрытом ключе, обмотки разные...
с резонансами тоже не хотелось бы связываться

на выходе умножитель на 16, регулируемый выход 5...40кВ, мощность нагрузки 2...20Вт

тарнсформатор Побразный, поэтому первичку просто намотал на втором стержне, число витков 18 - в 2 раза меньше, чем было, да и расчитывая как флай примерно так же получается. Но на выходе напряжение меньше чем должно быть,

отлаживал работая не на умножитель (просто выпрямитель диод+конденсатор), т.е. почти классический флай. кстати наматывая 40витков при 24В родной схемы на втором стержне все работает, хотя форму тока не смотерл.

если на выход транса повесить кондексатор 100пф с выхода транса на землю, ток стока увеличиватся и меняется форма: ток увеличивается линейно, затем горизонтальная полка и резкий спад. напряжение на выходе выпрямителя увеличивается в 2 раза

если уменьшить число витков первички до 10 витков:
Характер тока (по резистору в цепи истока) при увеличении ширины импульса: сначала ток линейно растет, затем начинает спадать, если дальше увеличивать ширину синус 2-3 периода. при этом транзистор греется. не должен irfz24 так греться при таких токах. нижняя амплитуда синуса ниже земли, т.е. похоже направление тока через транзистор меняется

описание несколько сумбурное (, если что-то непонятно поясню
exSSerge
Цитата(dac @ Oct 22 2006, 03:19) *
а чем не флай? передача энергии происходит при закрытом ключе, обмотки разные...
с резонансами тоже не хотелось бы связываться

на выходе умножитель на 16, регулируемый выход 5...40кВ, мощность нагрузки 2...20Вт

Несколько лет тому назад пытался сделать источник на 10кВ используя готовый транс от телевизора (тот, что без встроенных диодов, от старых ящиков). Сразу скажу - не справился, зато разбираясь в причинах провала много нового узнал о трансформаторах.

Вообще-то если работает на умножитель, то это не совсем флай. На прямом ходе тоже происходит передача энергии, идёт перезаряд ёмкостей умножителя. В некоторых случаях, например в телевизоре работа схемы мало отличается, только обратный ход получается резонансным (длительность 7-8мкс), потом пауза, потом прямой ход, причём "длинный", порядка половины длительности строки.
Цитата
тарнсформатор Побразный, поэтому первичку просто намотал на втором стержне, число витков 18 - в 2 раза меньше, чем было, да и расчитывая как флай примерно так же получается. Но на выходе напряжение меньше чем должно быть,

отлаживал работая не на умножитель (просто выпрямитель диод+конденсатор), т.е. почти классический флай. кстати наматывая 40витков при 24В родной схемы на втором стержне все работает, хотя форму тока не смотерл.

если на выход транса повесить кондексатор 100пф с выхода транса на землю, ток стока увеличиватся и меняется форма: ток увеличивается линейно, затем горизонтальная полка и резкий спад. напряжение на выходе выпрямителя увеличивается в 2 раза

если уменьшить число витков первички до 10 витков:
Характер тока (по резистору в цепи истока) при увеличении ширины импульса: сначала ток линейно растет, затем начинает спадать, если дальше увеличивать ширину синус 2-3 периода. при этом транзистор греется. не должен irfz24 так греться при таких токах. нижняя амплитуда синуса ниже земли, т.е. похоже направление тока через транзистор меняется

Всё указывает на резонансный характер нагрузки. Вот типичная схема замещения для трансформатора:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Похоже, главную роль играет последовательный контур Ls1+Ls2+C2 и ёмкость нагрузки.
Да и сопротивление нагрузки играет далеко не последнюю роль, пока к-нт трансформации был меньше, эквивалентные индуктивности рассеяния и ёмкости были меньше, резонансная частота - выше, а добротность такого контура - меньше (хорошо шунтировался нагрузкой или другими потерями).
Хотя, конечно, модель не слишком удобна для анализа в данном случае, возможно если пересчитывать параметры приводя их не к первичной, а ко вторичной обмотке (она и её связь с сердечником-то не меняется) будет понятнее.

Есть такое соображение: при уменьшении числа витков первички заметно ухудшается её связь с сердечником (увеличивается индуктивность рассеяния), попробуйте намотать первичку в два провода, сохранив тем самым прежние геометрические размеры и распределение токов по виткам катушки.
Ещё лучше было бы разместить первичку на том-же стержне, что и вторичку, если это возможно, конечно.
Рекомендую книгу, в своё время она мне здорово помогла:
Вдовин_С.С._Проектирование_импульсных_трансформаторов.djvu
где брал - уже не помню, но долна быть много где.
Vokchap
Цитата(exSSerge @ Oct 22 2006, 23:00) *
Рекомендую книгу, в своё время она мне здорово помогла:
Вдовин_С.С._Проектирование_импульсных_трансформаторов.djvu

Тоже рекомендую. Способствует пониманию многих процессов в трансформаторе, однако модель далеко не единственная, в некоторых задачах удобнее представлять трансформатор по-другому.
Позволю себе поправить некоторые рассуждения ув. exSSerge :
Когда коэффициент был меньше, приведенная емкость действительно была меньше, зато приведенная индуктивность рассеяния была больше (стала меньше). При одинаковой связи обмоток резонансная частота трансформатора могла бы остаться такой-же, зато дабротность контура стала МЕНЬШЕ (была больше). В таких высоковольтных задачах с резонансом удобнее бороться минимизацией паразитной емкости с одновременным увеличением рассеяния (неизбежный результат), пока позволяет мощность снабберных цепей. Рассеяние в данном случае и так не маленькое, т.к. обмотки намотаны на разных кернах (требование высоковольтной развязки), нужно пытаться уменьшить паразитную емкость (поднимая добротность). Для начала советую перемотать вторичку, использовать "Z-топологию" соединения слоев (это позволяет снизить межслоевую емкость почти в 2 раза при той-же толщине изоляции; в большенстве дешевых трансформаторах используется "С-топология", т.к. проще происходит намотка). Если позволяет окно каркаса, следует увеличить толщину межслоевой изоляции. Резонансный эффект будет ослаблен. Должно помочь.

Желаю успехов.
exSSerge
Цитата(Vokchap @ Oct 24 2006, 01:56) *
Когда коэффициент был меньше, приведенная емкость действительно была меньше, зато приведенная индуктивность рассеяния была больше (стала меньше).

Согласен ...
Чёрт, кажется я снова не понимаю как работает трансформатор. smile.gif
dac
Цитата(Vokchap @ Oct 23 2006, 21:56) *
Цитата(exSSerge @ Oct 22 2006, 23:00) *

Рекомендую книгу, в своё время она мне здорово помогла:
Вдовин_С.С._Проектирование_импульсных_трансформаторов.djvu




Всем спасибо за информацию, Вдовин есть буду читать,

выяснил какой трансформатор используется - ТВС-90П4 smile.gif. и заменить его врядли, стоимость ограничена, габариты тоже.
а на такую серию перематывать, они золотые будут, потребность 10 в год
Снабберные цепи позволяют рассеять нужную мощность, и вообще хочу использовать loss less снаббер, только пока не нашел как его посчитать.
Высокое без отдельной изоляции, земля общая

Кроме замены трансформатора, что нибудь еще можно сделать?
Может стоить применить бустерную схему с автотрансформацией?
phase
Чет я не врублюсь - на чем сделан флай и по чему у него плавает частота - разве он не на фиксированной частоте работает?
Если схема резонансная, то тут надо определиться какие имеются резонансные частоты.
Емкость вторички пересчитанная в первичку по идее должна складываться еще емкость ключа и это все с индуктивностями ( самой первички, её инд.рассеяния)- тут образуются как параллельные контура так и последовательные. Поэтому обычно имеются несколько резонансов.
Если просто увеличить число витков во вторичке, то естественно емкость приведенная ко вторичке увеличиться, что естественно приведет к снижению резонансной частоты, но не должно приводить к изменению частоты переключения ключа - если конечно не применяется какой-нибудь хитроумный управляющий чип.
Я это все излагаю из своего опыта разработки псевдорезонансника для мощного ультразвукового излучателя 3000вольта при мощности до 2000Вт. Но я пользую полумостовую схему.
Если есть возможность вручную менять частоту возбуждения (частоту чипа) и нагрузить вторичку на резистор - то понаблюдать максимумы во вторичке изменяя частоту, что бы определиться где и сколько имеется резонансов, насколько высока добротность ( по опыту не больше 4 иначе - крутизна будет большой и будет сильная болтанка на выходе или вообще произойдет межобмоточный пробой при сильной добротности). В итоге можно будет определить зависимость резонанса от свойств трансформатора, ключа и т.п.

По поводу гасящих цепочек - в резонансных схемах их не надо, там все подавляется-подчинено резонансу..... Он все сгладит.
dac
Цитата(phase @ Oct 27 2006, 22:29) *
Чет я не врублюсь - на чем сделан флай и по чему у него плавает частота - разве он не на фиксированной частоте работает?
Если схема резонансная, то тут надо определиться какие имеются резонансные частоты.
Емкость вторички пересчитанная в первичку по идее должна складываться еще емкость ключа и это все с индуктивностями ( самой первички, её инд.рассеяния)- тут образуются как параллельные контура так и последовательные. Поэтому обычно имеются несколько резонансов.
Если просто увеличить число витков во вторичке, то естественно емкость приведенная ко вторичке увеличиться, что естественно приведет к снижению резонансной частоты, но не должно приводить к изменению частоты переключения ключа - если конечно не применяется какой-нибудь хитроумный управляющий чип.
Я это все излагаю из своего опыта разработки псевдорезонансника для мощного ультразвукового излучателя 3000вольта при мощности до 2000Вт. Но я пользую полумостовую схему.
Если есть возможность вручную менять частоту возбуждения (частоту чипа) и нагрузить вторичку на резистор - то понаблюдать максимумы во вторичке изменяя частоту, что бы определиться где и сколько имеется резонансов, насколько высока добротность ( по опыту не больше 4 иначе - крутизна будет большой и будет сильная болтанка на выходе или вообще произойдет межобмоточный пробой при сильной добротности). В итоге можно будет определить зависимость резонанса от свойств трансформатора, ключа и т.п.

По поводу гасящих цепочек - в резонансных схемах их не надо, там все подавляется-подчинено резонансу..... Он все сгладит.


1. частота не плавает 20кгц. чип 3845 - классика. в связи со снижением питания 24->12В пришлось вдвое уменьшить число витков в первичке в результате чего снизилась резонансная частота. из-за чего и возникли проблемы. с двухтактниками все ясно, делал на бОльшие мощности, но на такой мощности неэффективно. да и 3кВ не вопрос, тоже приходилось, тоже ультразвук, только полумост делал smile.gif у меня и до 30кВ проблем не возникает в данной схеме (опять же засчет увеличения витков в первичке).

наверное уже возникает другой вопрос, озвученный постом выше:
1 как можно уменьшить емкость (или поднять частоту резонанса) не меняя конструкцию вторичку. или уменьшить бросок тока.
2 ссылки на литературу и пр. по высоковольтным источникам, стабилизированным источникам, особенно обратноходовым.
попса вроде готовых схем, тр-ров тесла, красивым эффектам неинтересна.
язык рус, англ
kalimusk
[quote name='dac' date='Oct 19 2006, 22:25' post='166842']
где можно почитать7

Костиков, Никитин Иисточники электропитания высокого напряжения РЭА, а также
Поликарпов и др. Однотактные преобразователи...
В последней книге описан интересный вариант ВВ преобразователя.
Много интересных решений в журналах Приборы и техника эксперимента
dac
[quote name='kalimusk' date='Nov 7 2006, 12:49' post='172948']
[quote name='dac' date='Oct 19 2006, 22:25' post='166842']
где можно почитать7

Костиков, Никитин Иисточники электропитания высокого напряжения РЭА, а также
Поликарпов и др. Однотактные преобразователи...
В последней книге описан интересный вариант ВВ преобразователя.
Много интересных решений в журналах Приборы и техника эксперимента
[/quote]
спасибо, эти знаю, по ним смотрел, а вот насчет приборов и техники эксперимента, не подскажите где в инете есть в электронном виде?
kalimusk
[quote name='dac' date='Nov 8 2006, 11:46' post='173363']
[quote name='kalimusk' date='Nov 7 2006, 12:49' post='172948']
[quote name='dac' date='Oct 19 2006, 22:25' post='166842']
где можно почитать7

не подскажите где в инете есть в электронном виде?
[/quote]
Я не встречал. Есть сайт этого журнала. Сам я имел счастье купить оптом журналы 80-90 годов.
gte
Цитата(dac @ Oct 24 2006, 10:22) *
выяснил какой трансформатор используется - ТВС-90П4 smile.gif. и заменить его врядли, стоимость ограничена, габариты тоже.
а на такую серию перематывать, они золотые будут, потребность 10 в год
Снабберные цепи позволяют рассеять нужную мощность, и вообще хочу использовать loss less снаббер, только пока не нашел как его посчитать.
Высокое без отдельной изоляции, земля общая

Кроме замены трансформатора, что нибудь еще можно сделать?
Может стоить применить бустерную схему с автотрансформацией?

Если еще актуально, давно не заглядывал.
1. Когда Вы перенесли первичную обмотку на другой керн, да еще уменьшили витки, то сильно увеличили индуктивность рассеяния и, соответственно изменилась частота резонанса.
Обратите внимание, резонансов два - последовательный и параллельный.

И еще, попробуйте взять аналогичный сердечник, намотать обмотки на разные керны. Число витков первичиной возьмите как у Вас получилось, а на вторичку можно и больше. Подав на первичку сигнал от какого нибудь генератора (прямоугольный, на Вашей частоте) на Ватт 40 посмотрите, что происходит на вторичной обмотке при разных нагрузках. Гарантирую много эмоций.
Самое простое в Вашем случае поставить повышающий преобразователь, если исходное изделие нормально работает. Готовый высоковольтный трансформатор подобрать трудно, а делать свой при малой серии будет дороже чем повышающий преобразователь. А если у Вас батарейное питание, так он еще и весьма полезен.
Кстати, КПД какой у существующего блока питания?
dac
Тема актуальна,
буду рад любой информации на эту тему
хотя бОльшую часть вопросов решил, собираю опытный экземляр, мк часть (управление и сервис собрал и отладил, буду заканчивать вместе с силовой
частью. вроде все получилось, нашел компромисное число витков, когда напряжение на выходе приемлимое и еще не попадает в резонанс. витков получилось вдвое больше расчетных, а вот три дня потерял из-за того что сдохла цешка, java script:emoticon(':angry2:', 'smid_5') причем очень хитро: напряжения занижала в два раза на всех диапазонах, при этом I, R, C измеряет корректно. она была зацеплена на выход делителя, остальные точки смотрел осциллографом, поэтому напряжения на выходе и не хватало...

Проблема в том, что не совсем понимаю что присходит и боюсь на другом экземпляре опять понадобится подбирать число витков, что совершенно нетехнологично

Цитата(gte @ Dec 11 2006, 14:52) *
Обратите внимание, резонансов два - последовательный и параллельный.

да, по резонансам еще буду разбираться

Цитата(gte @ Dec 11 2006, 14:52) *
Самое простое в Вашем случае поставить повышающий преобразователь, если исходное изделие нормально работает.

он там даже и есть, питает другие цепи, но хотелось бы все таки избежать двойного преобразования, хотя пока кпд не актуален, питание от сети, тем более что другая часть устройства не будет работать при напряжении ниже 10,8 В. но в дальнейшем может понадобиться еще уменьшить габариты, а дроссель в таком случае уж очень большой получается. да и ключ силовой, дорогой сильноточный диод Шоттки, и отдельный шим, а если питать от 12В то там можно любой интегральный преобразоватьель lm2577 например (потребление без высоковольтной часть порядка 6-7Вт)
Цитата(gte @ Dec 11 2006, 14:52) *
Кстати, КПД какой у существующего блока питания?

чесно говоря не проверял, потому как не актуально, хотя теперь самому интересно стало, на глаз 50-60%
Old Nick
Цитата(dac @ Dec 11 2006, 20:59) *
Проблема в том, что не совсем понимаю что присходит и боюсь на другом экземпляре опять понадобится подбирать число витков, что совершенно нетехнологично

ТВС спроектирован для работы в совершенно других условиях. См. "родную" схему.
Идея в различии резонансных частот вторичной обмотки и связки из ОС, кондесаторов (десятки нФ) с первичной обмоткой ТВС. При этом важнейшая роль принадлежит именно ОС, как значительно более добротной.
В ТВС с обмотками на разных кернах разработчики пытались достигнуть некоторую стабилизацию выходного напряжения за счет смещения резонансов при изменении тока потребления.

На мой взгляд, для хорошей повторяемости разумно использовать близкий к штатному резонансный режим работы.

З.Ы.
Емкость вторички без перемотки понизить нельзя.
Резонанс можно подвинуть вверх путем уменьшением индуктивности (сердечником).
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.