Доброе время суток!

При расчете блока питания возник вопрос о стабилизации выходных напряжений. Параметры БП следующие:

1 выход:
напряжение 69В(-7%/+3%) макс. ток 1.4А
нагрузка импульсная может изменятся от 0 до 100%

2 выход:
напряжение 47В(-10%/+5%) макс. ток 0.7А
нагрузка импульсная может изменятся от 0 до 100%

3 выход:
напряжение 18В(-15%/+15%) макс. ток 0.5А
нагрузка может изменятся от 30 до 100%

Вопрос: как стабилизировать напряжения с необходимой точностью? БП выполнен на TOP247Y

Я обычно завожу обратную связь по напряжению, от которого питается максимальная по мощностинагрузка (желательно слабо изменяющаяся).

Если есть возможность, то стоит немного подгрузить обмотку с напряжением 69В и по ней стабилизироваться. Размер неотключаемой нагрузки выбирается исходя из требуемого уровня стабилизации для данного напряжения.

Если все выходы имеют общую землю, то можно взять ОС со всех трех каналов в некой пропорции, которую придется подобрать что бы все напруги оставались в заданных пределах.

Немного не в тему: общая выходная мощность ИБП составляет около 140 Вт, запаса по мощности самой микросхемы нет. Я бы посоветовал вместо TOP247Y использовать чип помощнее (TOP248-250), благо функционально они одинаковы, а разница в цене невелика.
Вообще, получить хорошую (порядка единиц процентов) стабильность нескольких напряжений во флайбэке вряд ли получится: трудно сделать хорошую связь между вторичными обмотками в трансе небольших габаритов. Поэтому, стОит подумать об альтернативной схеме питателя, или использовать линейные стабилизаторы для двух напряжений из трёх.

ЗЫ. А кто-нить использовал TOPSwitch-GX в форварде? Интересны результаты...

В книге М. Брауна "Источники питания. Расчет и конструирование" приводится методика расчёта и пример как раз для обратноходовой схемы (правда, не на ТОПе).

Никак. При таких импульсных колебаниях нагрузки на означенном приборе вы не сможете обеспечить уходы выходного напряжения менее упомянутых.

Подгрузочные резисторы предусмотрены, но привязатся к какому то одному напряжению проблематично... Нагрузка на обоих бОльших напряжениях может измененятся от 0 до 100% (не учитывая подгрузочных резисторов)



Насчет увеличения мощности ТОПа предложение хорошее я сам об этом думал, но доверился программе (написано что макс мощность 168 ватт вроде). Линейные стабилизаторы установлены после напряжения 18В. А линейных стабилизаторов на напряжение более 30 вольт не встречал, если только делать самому на рассыпухе..




Существует ли какая то теория расчета? Все напряжения должны быть равноправными для делителя или какое(ие) то должны иметь больший приоритет? Я кроме AN-22 от Power Integrations ничего не нашел...

Теория то может и существует, но по жизни проще подобрать по месту. В Вашем случае я бы сделал приоритетным первый канал, где 69В.

Буржуины любят приводить эти параметры для "идеальных" условий, типа, если температуру корпуса поддерживать равной 25 градусов. При повышении температуры параметры микросхемы ухудшаются, главным образом, по причине увеличения статического сопротивления канала встроенного силового полевика, а также ухудшения характеристик драйвера затвора, что даёт повышение динамических потерь.
TOP сжечь трудно (у меня он даже выдерживал садизм навроде отключения демпферной цепи), но, согласитесь, нехорошо будет, если в ответственный момент сработает тепловая защита чипа (а она там с гистерезисом, перед повторным включением подождать придётся). Так что я бы для такой мощности выбрал TOP250, заодно сэкономив на радиаторе - он потребуется гораздо меньшей площади.
Не слишком много россыпи потребуется.
Обратную связь в данном случае нужно заводить с максимального напряжения, на остальные поставить линейные стабилизаторы. Для стабилизации напряжения, бОльшего, чем у М/С, нужно её общий провод соединить с "землёй" через стабилитрон, вот так:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
М/С линейного стабилизатора в этом случае следует выбирать на возможно бОльшее напряжение.

Далее, если напряжения у Вас имеют общую землю, мотайте на транс не три вторичных обмотки, а одну, с отводами. Это значительно улучшит связь между обмотками, и повысит стабильность "неглавных" напряжений.

Есть ещё вариант: сделайте одно, максимальное напряжение, а потом понизьте его двумя степ-даунами до оставшихся требуемых величин.

Возьмите ОС с 3 выхода, который всегда работает и обеспечте ему 1-2% точность, остальные выходы, автоматически, даже с учетом рассеиния будут удовлетворять вашим параметрам.

А можно ссылочку на эту книгу?

http://valvolodin.mylivepage.ru/file/154/7...ly_Cookbook.pdf

Схему со стабилитроном я знаю. А какие м/с линейных стабилизаторов можно применить? Те что я знаю имеют максимальное входное напряжение 30-35 вольт...

Вторичная обмотка одна, с отводами так рекомендует Power Integrations

А про степ-дауны можно поподробнее: ток, схемотехника ну и все что с ними связано



нагрузка на всех каналах может изменятся, причем специфика такова что если хотя бы одно напряжения "упало" ниже нормы, то остальные уже не нужны....

Не бойтесь применять такие микросхемы. Суть в том, что в качестве максимального входного напряжения должно браться таковое между входом и общим выводом стабилизатора. Если уж делаете ответственное устройство, и желаете перестраховаться, делайте так:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Здесь левый стабилитрон должен быть выбран на напряжение, немного меньшее предельного напряжения стабилизатора между входом и общим его выводом.
Простите, но Вам здесь и карты в руки. Поищите по ключевым словам Step-Down в гугле, или у фирм TI, ST, LT, NI, NSC, PowerInt и ещё-не-знаю-у-кого. Главное - найти на нужное выходное напряжение.
Если бы нужна была стабильность всех выходных напряжений порядка процента, и шумы источника не сильно были бы критичны, я лично делал бы именно по такой схеме.
Если будут вопросы по Step-Down преобразователям - задавайте здесь.

Простите, каким параметрам?

Имеется в виду максимальный уход напряжения при подключении нагрузки.

Тут я согласен с jackBU.
У меня был похожи блок питания. В нем была постоянная нгрузка на 5-и вольтовой обмотке, а на 30В и 60В - как у автора - 0...100%.

Стабилизировал я по 60- вольтам. Я подгрузил 60-вольтовую обмотку (около 0,5% от максимальной нагрузки) и нестабильность напряжения от нагрузки стала в пределах 5%.
На 5 вольт, конечно, поставил линейный стабилизатор 7805.

"Практика - критерий истины" (с) кто-то из великих.

Простите, согласны в чём именно? Автор темы допуски на выходные напряжения НЕ привёл.

А я наивный посчитал это за допуски...

Да... Верно... Пропустил почему-то, и ведь смотрел!
Тогда, пожалуй, получится сделать так, как предлагаете Вы и jackBU. Только все три напряжения подгрузить придётся, чтобы минимизировать влияние индуктивностей рассеяния транса. А стабилизировать, как и предлагали уже, по максимальному напряжению.

Спасибо! Это и было нужно

Так нельзя, нужно заводить ОС с МАХ по мощности выхода. Если Вы заведете ОС с маломощьного выхода, то по всем остальным выкачаете такую же мощность и не более, ОС не позволит. Для того чтобы завести ОС с разных каналов нужно ввести соответствующие весовые коэффициенты.

Я бы завел ОС с 1, или 1 и 2 выхода, а на свободные повесел бы импульсные ДС, типа LM2575 и т.п. Тогда получите МАХ стабилизацию.

Тогда как правильно выбрать эти весовые коэфициенты, и расчитать делители?

Простите, можно подробнее? Почему не позволит? Предположим, что связь обмоток идеальна, и индуктивности рассеяния отсутствуют.

Еin=E1+...+En, потери опустим.
Если ОС ввести по U3, а в этом случае Е3<E1 в несколько раз, то и по остольным выходам будет отбираться приблизительно величина равная Е3, потому что, как только енергии на 3м выходе будет достаточно, больше от первичной цепи мы отобрать не сможем, ОС нам не позволит, т.е. на выходе, в сумме мы сможем выкачать МАХ 27Вт.
Предположим, что по 1у выходу мы захотели отобрать 30Вт. В итоге, длительность импульсов растет, отбираемая энергия по 1у выходу возростает, она также будет возростать и по всем остальным выходам и как только по выходу 3(при условии полной нагрузки на нем) мы снимим 9Вт, далее СТОП, приплыли, далее отбор энергии запрещен.
Р1=100Вт, Р2=33Вт, Р3=9Вт.

Теоретически:
к=Рк/Рin
Iдел=0,7Iдел+0,23Iдел+0,06Iдел
А практически придется подбирать, но это должно быть отпровной точкой.

Ничего не понял. Если E1,E2,E3 - отбираемые от выходов ИБП мощности, почему E3 должна быть больше или равна сумме остальных, если стабилизация идёт по U3? Полагаем, что рассеяния нет, выходы подгружены, диоды идеальны.
Бр-р. Мощность нагрузки равна напряжению умноженному на ток потребления. Если она растёт в одном канале, почему она должна расти и в других?

[quote name='Stanislav' date='Jan 22 2007, 14:25' post='200012']
[/quote]Бр-р. Мощность нагрузки равна напряжению умноженному на ток потребления. Если она растёт в одном канале, почему она должна расти и в других?
[/quote]

Длительность импульсов будет влиять не на один канал, а на все и будет зависить от приоритетов ОС.
Господин эксперимент нас рассудит.

Понятно.
Ваше рассуждение было бы верным, если бы обмотки транса были нагружены на активное сопротивление. Однако, не следует забывать, что нагрузкой транса является существенно нелинейная цепь: диод-кондёр-постоянный резистор (в простейшем случае). В такой цепи мощность в нагрузке определяется не шириной импульса, а его амплитудой (пиковым значением).
Это рассуждение также верно и для изменяющейся нагрузки, при условии, что ёмкость сглаживающих кондёров достаточно велика, чтобы пренебречь пульсациями, связанными с разрядом кондёра за время одного цикла (в ИБП это условие всегда выполняется).

Ув.Stanislav, не исключаю, что в данной ситуации прав каждый из нас.
Однако на практике сталкивался не однократно с ситуацией о которой описывал - когда ОС по маломощному каналу не позволяет полностью развернуться другим более мощным, а в нашем случае это в 10 раз.

очень извеняюсь, может конечно идея и не жизнеспособна, однако хочу пердположить следующее.
почему бы не подсмотреть у китайцев?
в компьютерных БП широко применяется дроссель груповой стабилизации...
у БП выход состоит как минимум из 5 рабочих выходов, при этом в каналах -5 -12 в нагрузка практически равна 0 а в канале +12 сотни ват, причем постоянно меняется. пример хотябы ЦП от интела в простое потребление 22W в нагрузке до 75
графический чип в нагрузке может вообще до 300W сожрать, при этом каналы +5 +3.3 -5 -12 стоят как вкопаные на уровне десятых и сотых.
если скажте, что там стоит полумост будете почти неправы настоле лежит источник от PowerMan Однотактный.
дроссель они мотают витки пропорционально выходным напряжениям, для отрицательных-меняют направление намотки соответственно.

Идея была, но она так и осталась идеей... Напряжение +3.3В обычно не стабизируют через дроссель групповой стабилизации. Через дроссель обычно пропускают напряжения +5В и +12В иногда еще отрицательные, но после дросселя все равно стоят делители через которые и идет стабилизация.

Может поможет AN-22 от Power Integrations. Там все популярно. Идея насчет весовых делителей там, собственно, и изложена, правда, более развернуто, чем здесь.

Выводы:

Микросхему пришлось заменить на TOP249. И как показала практика, стабилизацию лучше заводить с двух больших напряжений (69В и 47В). Резисторы пришлось поставить с точностью 1%. Если стабилизацию брать по одному большему напряжению, то второе меньшеее напряжение не укладывается в необходимые нормы. Вариант стабилизации по всем 3 напряжениям тоже не увенчался успехом...

На данный момент осталась одна проблема: при мощности > 50% трансформатор начинает трещать(звук такой как будто половинки стучат друг об друга)...

я в этой ветке пару недель назад поднимал вопрос о качественной сборке индукторов на коленке. почитайте тут

непонятно почему коэфициент заполнения приближается к максимальному при увеличении потребляемой мощности...

мощность 50%:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Мощность 80%:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

у кого какие мысли?

И какие могут быть тут мысли? Совершенно нормальная классическая картинка дисконтинусного флая

тогда почему трансформатор трещит?

а что в Вашем пониманни должно происходить?

для того чтобы предположить почему трещит ваш конкретный трасформатор(хотя я считаю, что он всетаки дроссель) нужно как минимум узнать его характеристики, какой сердечник, сколько и как намотано обмоток, какие после намотки были сделаны действия перед установкой в плату.

я не спорю что коэффициент заполнения должен увеличиваться, но почему он становится максимальным? мне почему-то кажется что должен оставатся какой-то запас...



Трансформатор: ETD34/17/11 материал феррита 3F3, зазор 0,8мм:
индуктивность первичной обмотки 240uH(измеренная)
количество витков 18+19(первая часть на каркасе, вторая поверх всех обмоток)
обмотка обр. связи 4 витка
вторичные:
5 витка(18В)
8 витка(47В)
5 витка(69В)
половинки сердечника стянуты лентой (желтая такая)

1 здесь в выделеном вероятно опечатка подразумеваю все таки 15
2 сердечник и обмотки проклеить.
3 коэффициент трансформации покрайней мере для TOP 22x рассчитывается из 135в те
первичная 135/37= 3.65 V/вит
по вторичным обмоткам 18/5 = 3.6 47/8=5.875 69/15= 4.6 и как с такими отношениями вольт на виток все это должно работать?!
подразумеваю, что необходимую индуктивность первички вы взяли у PI и индуктивность рассеяния тоже померяли?
тоесть если первичка правильная для вторичных (U выхода + Uдиода прямое)/3.65
лично я рекомендую довести отношение вольт/виток до значения кратного ВСЕМ напряжениям, а индуктивность первички отрегулировать зазором.
и не забывать про падение на открытом диоде.

У топов максимальное заполнение 78% кажется, на осциллограмме примерно 30%. Где же оно максимальное?

Тут трансформатор точно не виват. Нестабильна обратная связь, 132кГц модулируются низкочастотной гармоникой, оттого транс и начинает говорить. При грамотной настройке даже незалитый и плохо стянутый трансформатор будет молчать.

у меня еще вопрос между чем и чем снята верхняя осцилограма? колебания после импульса это скорее всего какой-то диод... пытается закрыться. его стоит зашунтировать RC цепочкой.

извиняюсь некорректно написал:
вся обмотка 18 витков (69В)
первая 5 витков (18В)
вторая 13 витков (отвод на 47В)

Такая осциллограмма может быть только либо на стоке ключа, либо на выходной обмотке. Судя по тому, что нет заметного индуктивного выброса при закрывании (либо трансформатор намотан с минимальным рассеянием, такое тоже бывает), то это вторичка. Начало колебаний это нормальный признак дисконтиниуса, в этот момент ток во вторичной обмотке становится равным нулю. Ничего здесь шунтировать не требуется.

При индуктивности первичной обмотки 240 мкГн порог выключения по току (3,6 А для TOP247) будет достигнут при коэффициенте заполнения примерно 0,4. Возможно, TOP просто входит в режим перезапуска.

всеравно неполучается 18*3,65=65.7, да еще диод пусть будет 1.2 в 64.5в это максимум на что вы можете расчитывать тоже поостальным напряжениям
мое мнение такое снимаем недрогнувшей рукой 1 виток с первички и доматываем 1 в самый верх вторички(+69в) и должно быть близко к истине.


у человека топ 249 так что все в пределах он писал об этом 3ий лист 2ой пост.
http://www.powerint.com/PDFFiles/an29.pdf для 247 индуктивность первички явно мала

Для 249 ограничение наступит примерно при D=0,7. Если D там действительно доходит до макисмальной величины, то 249 тоже будет колбасить.

На мой взгляд, причина треска трансформатора может находиться в том, что преобразователь переходит из режима прерывистого потока дросселя (трансформатора по-Вашему) к непрерывному и обратно. При таком преходе резко меняется поведение всей схемы.
1. Появляются мощные помехи при включении ключа в TOP249, связанные с восстановлением выходных диодов.
2. Резко меняется характер обратной связи.
По моему скромному мнению, надо сделать следующее:
1. Если позволяет мощность перейти к Viper'у или к схеме, работающей в так называемом "критическом" режиме.
2. Не жадничать и в качестве сердечника взять кольцо из МП140 подходящего сечения.
3. С целью качественной работы материала П140 снизить частоту преобразования до 25 - 30 кГц (тем самым Вы зодно уменьшите и динамические потери).

Абсолютно справедливое мнение. Советую определить расположение нулей и полюсов в обратной связи, если таковые имеются, и попытаться скомпенсировать их. Переходить на другие микросхемы и снижать рабочую частоту особого смысла нет.

Блин, написал сначала, что ИБП в дисконте, а теперь пригляделся к осциллограммам и вижу: на нижней ИБП точно заходит в континус!!! Это видно в самом конце осциллограммы, сначала просмотрел. Значит, есть незатухающие колебания в петле, отсюда и треск.
Для борьбы с континусом лучше всего изменить параметры транса (например, увеличить зазор), или ввести "нуль" в ОС. Второе несколько гиморнее...