Сегодня в 3 ночи я совсем запутался с этой простой схемой. Несколько методик расчета никак не дают хотя бы похожие результаты...
Входное напряжение: 2...5 вольт. Номинальное входное 4 вольта. На выходе хотелось бы иметь 12 вольт при токе нагрузки до 300 мА и максимальном КПД. Расчет производился для частоты коммутации 33 кГц. Задача состоит в том, чтобы полностью определить параметры дросселя: не только индуктивность, но и конструкцию. Предполагается намотка на кольце.
В результате расчета получилась индуктивность дросселя (минимально допустимая) 929 мкГн для кольца К12*5*5 4000НМ 18 витков. Что-то мне кажется слишком уж большая индуктивность...
Пока попробовал намотать на этом кольце 7 витков (150 мкГн) - и вот осциллограмма на стоке (2V/del, 10us/del)...
Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Что-то подсказывает мне, что в кольце должен быть зазор. Или я не прав? Я не специалист в этой области, и могу быть не прав...

А что мешает использовать стандартный дроссель, стоят они копейки, легкодоступны.

А почему бы не посмотреть на LM3488, LM3478? Хотя тема по методике расчета дросселя...

Автор, подскажите, пожалуйста, на основе каких формул Вы рассчитывали дроссель. Приведите, пожалуйста, сюда рассчёт с пояснениями. Может, и удастся найти неточности.
А, собственно, чем Вам не нравится осциллограмма?

Добрый день!
При использовании кольца из феррита обязательно нужно ввести немагнитный зазор или применить кольцо из материала МП140 или ему аналогичный. А по ночам лучше спать.

Привожу расчет, делал по одной книжке - там только методика без пояснений (извиняюсь за рисунок, но так вроде нагляднее). Осциллограмма мне всем нравится, кроме одного: индуктивность дросселя не является расчетной, попросту "взята с потолка"...
Если нужен зазор, то как вы объясните эту осциллограмму? Ток нагрузки 35 мА. Скорее всего феррит дросселя не входит в насыщение из-за небольшого тока нагрузки?

Как видно, большая величина индуктивности обусловлена небольшим заданным МИНИМАЛЬНЫМ током нагрузки (5 мА). Честно сказать, я не совсем понял почему и из каких соображений задавать этот ток при расчете? Ведь в качестве нагрузки - микроконтроллер с периферией - он может все выключить и сам уйти в спчку. Ток нагрузки тогда устремится к нулю! И соотв. по формуле - индуктивность - к бесконечности... Как-то непонятно...
Привожу также страницы книги с описанием методики. Возможно, там вы видите опечатки?

Нда... плохо, когда формулы даны без объяснений их вывода...
Попробуйте ознакомиться вот с этим: http://www.platan.ru/shem/pdf/batt02.pdf
и http://www.platan.ru/shem/pdf/trans.pdf
Тут вроде всё с объяснениями приведено.

"Если нужен зазор, то как вы объясните эту осциллограмму? Ток нагрузки 35 мА. Скорее всего феррит дросселя не входит в насыщение из-за небольшого тока нагрузки?"

Чтобы узнать, входит в насыщение или нет, желательно ещё и осциллограмму тока наблюдать, а не только напряжения.

На первый взгляд все правильно в формулах. А расчитываете Вы по ним значение индуктивности для критического режима, поэтому такая большая. Вы поставили меньше, поэтому наблюдаете режим прерывистого тока дросселя (видно из диаграммы). Т.е. методика расчета заключается в определении индуктивности для критического режима (для худшего случая) как опорной точки, относительно которой Вы выбирает уже реальную индуктивность.

Статья Кузнецова общеизвестна, не раз предлагалась к ознакомлению как и аппнота AN920D по MC34063, где также расписана метода расчета.
По Кузнецову пробую рассчитать максимальную индукцию в кольце К12*5*5 4000НМ 18витков для протекающего тока 1.88А при макс нагрузке. Какова эффективная магнитная проницаемость кольца для постановки в формулу B = u0*ue*I*N/le ? Если эфф. проницаемость кольца принять 4000, то B=6372 мТл при токе 1.88А. А это недопустимо...
А вот другая формула для расчета: B = sqrt(2)*Umax/(2*3.14*Fmin*N*Ae) где Umax- пиковое напряжение на обмотке, дает в нашем случае B = 0.118 мТл.
Где ошибаюсь?


Насколько я понимаю, наихудший режим это при минимальном входном напряжении и МАКСИМАЛЬНОМ токе нагрузки? Тогда в формуле из учебника должна фигурировать МАКСИМАЛЬНАЯ величина тока нагрузки. Тогда Lкр = 92 мкГн для данных условий задачи. И это более похоже на правду...

А зачем, собственно, Вам заморачиваться вопросом в каком режиме дроссель работает? При малых нагрузках пусть себе в режиме с прерывистым током работает - ему так и лучше будет. При совсем малой нагркзке можно и импульсы пропускать - так многие современные step-up контроллеры работают. Тогда и параметры дросселя можно оптимизировать.

Так и я думаю, но надо еще и гарантировать 300 мА в нагрузке при наихудших условиях. Разные методики дают разные значения индуктивности.
А с дросселем надо заморачиваться например из-за того, что он может войти в насыщение при макс нагрузке... С другой стороны, хочется его иметь макс малогабаритным. А это противоречие...

Если дроссель мотать не на ферритовом кольце, а, например, на кольце из прессованого железа, или на Ш-образном сердечнике, введя зазор, то для насыщения дросселя будут гораздо худшие условия.

Наихудший режим (с точки зрения методики расчета) - режим для которого чтобы обеспечить непрерывность тока нужна максимальная индуктивность. Этот режим наблюдается при МИНИМАЛЬНОМ токе нагрузки (или по другому Rн.max=Uвых/Iн.min, как в формуле). Что касается коэффициента заполнения, то худший случай будет при d=1/3, или d=d_min, если у Вас весь диапазон изменения коэффициента заполнения лежит справа от 1/3.

И, как уже говорилось, что Вас смущает в прерывистом режиме?

Первая формула для Вашего случая правильная, а вторая нет.

Так где Вы увидели противоречие в моих словах!!!! Наоборот. Зачем заморачиваться и обеспечивать режим непрерывного тока при малых нагрузках, когда можно работать исходно с дросселем с малой индуктивностью и, соответственно, большим током насыщения при меньших размерах сердечника?

Что-то я не догоняю все равно... Еще раз: у мну устройство на ATmega16, в спячке ток потребления - микроамперы. Если подставить в формулу Lкр из учебника к рис. 5.1(б), индуктивность получится неадекватно большая. Как рассчитать индуктивность по методике из данного учебника для схемы рис. 5.1(б)??? И, извините, какая "первая" и "вторая" формулы? Какие формулы вы имеете ввиду?
В прерывистом режиме меня ничего не смущает!!! Я не пойму как рассчитать индуктивность дросселя по данной книжке и для моей предельно конкретной задачи!!!

Что касается конструкции самой катушки, проблему осознал. В том числе и с зазором теперь вроде понятно. И все же хочу использовать кольца, малогабаритных РАЗЪЕМНЫХ магнитопроводов под рукой нет пока. Есть только кольца из 50ВН и 2000НМ. Про характеристики первого материала что-то вообще мало известно. Можно ли пробовать его использовать для данной задачи? Каковы его характеристики?
Если все же попытаться делать зазор на кольце 2000НМ: есть ли какая проверенная технология? Проверил - лобзиком пилится плохо!

Попробуйте это Boost Converter. Это для прикидки в расчетах. По поводу кольца .. Можно разломить, одно место разлома не трогать, а другое обработать наждаком или бруском до нужного зазора. Склеить. Причем в зазор для прочности можно также "напихать" или клея, или прокладку из диэлектрика также с клеем.

А вот помнится давным давно, где-то читал что кольца из феррита можно "прожечь" двумя щупами, подключенными в разрыв цепи обычной лампы на 220 вольт 100 ватт. Как уверял автор, получается очень аккуратно. Даже фотки были... Впечатлило тогда... А когда сам попробовал - ничего не получилось. Забросил это дело, т. к. все равно неясно как отражается такая метода на свойствах самого материала кольца... Но идея все же интересная...
Ссылка очччень неплохая... Спасибо!

Отлично изготавливается зазор пропиливанием алмазным диском для бормашины (в стоматологии такими пользовались, как сейчас - не знаю, но думаю, можно найти чтото подходящее из их пыточного арсенала ) и при помощи той же бормашины. На вид диск толщиной где-то 0.3 и диаметром 15-20мм.

Но по нынешним временам мне кажется что это пустая трата времени. Проще купить нужный сердечник.

Только с материалом М2000НМ существует одна беда - он предназначен для работы в слабых магнитных полях. Иными словами - поток в сердечнике должен быть около нуля. Т. е. для трансформаторов он подходит, а для дросселей - нет.
Хотя попробовать стоит. Может чего и выйдет. Однако серийно выпускать сей девайс нельзя.

Обычные ферриты типя МххххНМ,НН и проч. здесь совершенно не подходят. У них почти прямоугольная петля гистерезиса. Это значит, что уже после прохождения второго импульса сердечник войдет в насыщение. Т.е. индуктивность дросселя (и способность накапливать и отдавать энергию) будет почти такой же, как без сердечника. Так что без зазора никак нельзя. Или применить кольца из МП140, МП160. Есть готовые отечественные дроссели серии Д13.

Интересно, в Питере есть проверенные поставщики ферритов, могущие продавать кольца для power appl в розницу, еще лучше - выслать почтой? СЗЛ и БалтЭлектронКомплект работают только по безналу...

Дроссель лучше всего изготовить из материала N87 или близкого к нему, выпускаемому китайцами или индийцами в виде сердечников типа Е или ETD или им подобных, состоящих из двух частей. Кольца пилить в этом случае не надо. А с Mu-пермаллоем типа П140, П150, а тем паче с П250 две основных беды:
1. он очень дорогой,
2. работает только на низких частотах 70 кГц Max для П140, для П250 этот показательеще ниже.

Ну, допустим, M2000НМ1 до прямоугольной петли как до Пекина раком
У него Br от Bs отличаются в три раза, в то время как у материалов с ППГ они практически равны.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
И в плане "прямоугольности" он почти не отличается от НМС. Если интересно, то петли некоторых отечественных материалов выложил здесь - http://microcap-model.narod.ru/Magnetic/parametr.htm (мерил в 1994-95 годах)

Видимо имелась в виду не сама прямоугольность петли, а наличие ярко выраженной точки перегиба кривой намагничивания, характерной для ферритов.
К стати, у Вас на графике опечатка. По оси Х первое число в положительную сторону от нуля должно быть 50, а нарисовано 30.
А сами материалы на сайте достаточно интересны.

Тогда непоследовательной выглядит ваша рекомендация

Ведь если мне не извеняет память, у N87 тоже ярко выраженная точка перегиба (петли весьма похожи на наш НМС2). Другое дело, что у него потери в сильных полях существенно меньше, чем у НМ. А линеаризация петли - это как раз и достигается зазором (совместно с увеличением рабочих значений H)

И правда. Только "30" - правильно, а вот "-50" - ошибка (надо -30). Завтра поправлю.

Дело в том, что прибор может быть батарейным/носимым. Места как всегда не хватает. Этот step-up будет включаться приодически. И соответственно, самая большая деталь в нем - дроссель. Поэтому все эти E, ETD..... которых действительно можно в той же Микронике прикупить не подходят по габаритам. Нужно сэкономить в площади на плате за счет "крутизны" материала. Хотелось бы найти розничного продавца Kool Mu колец, но не могу никак... Выкладываю известный обзор сердечников т СЗЛ. Никто не покупал у них в розницу? Или есть потайные возможности?

А почему не использовать готовые дроссели от Sumida (CDR, CDRH...), Bourns (SDR, SRR ...), Coiltronics? Габариты будут 10x10 мм максимум. Или аналоги от друзей китайцев? Плюс какой-нибудь LM2731 от National Instruments в корпусе SOT-23-5? Добавитиь диод Шоттки, пару планарных резисторов/конденсаторов 0805 и получить источник с хорошими параметрами и с минимальной занимаемой площадью?

Рекомендация, полученная чисто из опыта, не более того. Тем более, что речь в посте о прямоугольной петле шла о насыщении сердечника.


Более того она расположена несколько ниже, чем у М2000НМ, т. е. реальная индукция насыщения у N87 несколько ниже.


Вы правы.


Я покупал Мо-пермаллоевые кольца в Альянсе. По-моему К10-5-4.5 по 19 руб. Совет от KiV тоже хорош. Одно но, желаемый номинал можно приобрести исключительно от 50 штук.

Все это так, только в корневом посте я описал часть задачи. На самом деле, в реальном устройстве вопросами подготовки питания и заряда аккумуляторов по совместительству занимается ATtiny461. Оказалось дешевле и проще поставить несколько доп элементов, чем городить огород из микросхем. Но как видим, все оказалось не так-то просто.

Сознаюсь, исключительную роль зазора я раньше недооценивал...