Доброго времени суток!


Имеем источник наTOP 246 в режиме 132КГц, входное ~220 выход 12V 6A, cхема стандартная. Защитный P6KE250 греется очень сильно.
Транс намотан на каркасе Ш7*7, сердечник 2500НМС, зазор 1,25 первичка/вторичка/ОС 60/6/6

На ключе осциллограммы в приложенных файлах - о чем они говорят? Мне очень не нравятся высокочастотные колебания. Подскажите, откуда они появляются и как их побороть?

P.S. Амплитуда первого выброса ок. 700В.

Срочно уменьшать индуктивность рассеяния трансформатора и добавить демпфер в виде конденсатора и резистора.
И еще хорошо бы диаграмму тока ключа.

А как уменьшить индуктивность рассеяния?

Выкладываю форму тока ключа (непосредственно тока, текущего через транзистор ТОПки)

Извиняюсь за качество, лучшей картинки на данном осциллографе получить не удалось

Как видим, присутствуют какие-то нездоровые колебания...

Колебания - суть нормально, звенит контур из индуктивности рассеяния и паразитной емкости транса/ключа. Может, Вам поможет в понимании сути вот это: http://www.bludger.narod.ru/smps/Flyback-R01.pdf

Осциллограммы в первом посте нормальные, ничего необычного там нет. Защитный трансил сильно греется, если, как вам уже сказали, велика индуктивность рассеяния транса. Энергия, запасенная в индуктивности рассеяния и выделяется на трансиле.
Верхний обрезанный пичек это и есть работа трансила по гашению этой энергии.
Сейчас ваша схема находится в режиме прерывистых токов, это видно по наличию шумов перед импульсом включения ТОРа. Так что запас по мощности еще есть. Увеличите нагрузку, эти шумы пропадут, да и звон уменьшится.


Про это много раз уже говорилось, например здесь

Для уменьшения индуктивности рассеяния лучше всего использовать кольцо из материала с распределенным зазором типа МП100, МП60, MPP100 или MPP60, но это крайне дорого и таких сердечников в нашей стране практически не достать. Да и по частоте проблемы могут быть.
Для Вашего случая лучше всего отказаться от использования нашего г-на (Ш7*7, сердечник 2500НМС), а использовать что-нибудь от EPCOS из материала N87 или их китайско-индийские аналоги.
Минимальная индуктивность, на мой взгляд (поскольку вопрос спорный) может получиться, если сердечник выбирать исходя из размещения первички в один слой. Вторичная обмотка при этом, должна следовать сразу за первичкой и быть равномерно распределенной поверх нее. Естесственно, через изоляцию в виде 3-х слоев пленки ПЭТ-Э. Ну и обмотка обратной связи должна быть последней, так же через аналогичную изоляцию.


Это Вы намеряли, в основном, помехи на шнур осциллографа. Лучше сделайте следующее - намотайте трансформатор тока - 100 витков на каком-нибудь ферритовом кольце не очень большого размера. В кольцо пропихните провод, и этот провод включите в цепь ключа TOPSwith, между обмоткой трансформатора и стоком микросхемы, можно так же между плюсом входного конденсатора и обмоткой трансформатора. Нагрузите транс тока резистором Ом эдак 20. Снимите с него осциллограмму.

P.S. Если есть возможность, лучше отказаться от TOPSwitch из-за ее большой рабочей частоты. На мой взгляд, лучше использовать VIPER100A. Там частота задается снаружи.



Да, звенеть должно, но не так же...

Позвольте немного пострадать педантизмом Рассеивание этой энергии зависит от индуктивности рассеяния (точнее, еще и от паразитной индуктивности цепей вторички, иногда это может оказаться существенным), но греет демпфер энергия, запасенная не в индуктивности рассеяния, а в индуктивности НАМАГНИЧИВАНИЯ. Если в двух словах - индуктивность рассеяния не дает току намагничивания мгновенно переключиться на вторичку, должно пройти некоторое время, пока ток в индуктивности рассеяния вторички не достигнет номинала, и в течении этого времени току намагничивания некуда деваться кроме как в демпфер...

Из этого феррита больше не выжмешь. Рассеяние большое из-за большого зазора. Индукция 0.25 - тоже лучше уменьшить. Вывод - поднимать частоту и брать хороший феррит. Первичку - в один слой, вторички - в другой слой. Вторички мотать триплексом (типа TEX-E http://www.furukawa.co.jp/makisen/eng/product/index.htm , микросхему можно взять PKS606 - PKS607.
Если Viperы стали лучше за последние 5 лет, то можно и их

Как-то уже говорили об этом, кроме рассеяния существуют ещё и динамические емкости, которые и отводят ток намагничивания в короткие интервалы на фронтах. И в TOPSwitch крутизна фронтов умышленно ограничена для возможности использования этого эффекта для типичных конструкций трансформаторов. Т.е. до полной накачки током индуктивностей рассеяния путь для тока намагничивания обеспечивается паразитными емкостями.

Пока поставили порядка 200 шт. Из разных партий. Ни одного выхода из строя.

А они, емкости то, не сильно помогают - времена несравнимы... Допустим - ток намагничивания 1А, паразитная емкость - 50пик - и зарядится эта емкость до 600В за 30нс. В то время как характерное время перезаряда индуктивности рассеяния - сотни наносекунд. Плюс к этому - чем выше напряжение на трансе в этот период, тем быстрее перезаряжается индуктивность рассеяния, т.е. заряд паразитной емкости замедляет процесс перезаряда индуктивности рассеяния. В итоге - по жизни влияние паразитной емкости в данном процессе можно вообще не учитывать, классическая формула дает очень неплохую оценку потерь в демпфере...

Присоединюсь к мнению уважаемого Bludger. Тем более, эту тему мы уже где-то здесь обсуждали. В подтверждение его высказываний - диаграммки.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Здесь
зеленое - ток ключа,
красное - ток диода,
синее - ток через демпферный диод,
желтое - напряжение на ключе.
Схема тут.

Почему? С первички... Это пример с 25-ваттного сетевого флая, вполне реальная величина суммарной емкости "транс плюс ключ"...
А индуктивность рассеяния хочется перезаряжать как можно быстрее - ведь пока она не дает току намагничивания протекать на выход, он идет в демфер и греет его почем зря! И именно поэтому - чем выше напряжение на демпфере, тем меньше он греется - от этого напряжения как раз и зависит скорость перезаряда индуктивности рассеяния...

Я забыл, что транс понижающий, поэтому неверно сказал ранее в сообщении и удалил, но вы успели ответить. Но 50 пик по-моему все равно очень мало для трансформатора, вы получали такое?

Наверное, все таки чуть поболе, когда для статьи промерял, получилось 110пик суммарной емкости IRFRC20 плюс транс. Если первичка в один слой, то емкость невелика. Раздувать ее тоже очень не хочется - нафига лишние потери на ее перезаряд то..

Только у одного TOPSwitch емкость сток-исток в диапазоне 50-600В изменяется от 100 до 20 пик, + транс, снабберы, монтаж ..... Взгляните на картинку, что привёл Прохожий. Несмотря на то, что нагрузка у ключа сама по себе высоко индуктивна, спад тока ключа и рост напряжения на стоке происходят синхронно, т.е. как при работе на активную нагрузку. Это за счёт суммарной присутствующей ёмкости, от этого также меньше потери выключения. Когда емкости перезарядились до напряжения открывания снаббера, его пиковый ток оказался уже на пол ампера ниже, чем был пиковый ток намагничивания. Вообще в каждом случае имеет место быть определённое соотношение между C и L, при которых суммарные потери минимальны, таким же образом можно распределять потери мощности между ключем и снаббером, больше тут, меньше там.
Год назад делал флай на 15А, 3В, трансформатор ETD29, первичка в один слой, вторичка - лента по ширине керна, 1 виток. На номинальной нагрузке имел короткий выброс на стоке едва дотягивающий до напряжения открывания снаббера 220В. Рассеяние померить тогда не получилось, было очень малое. Ёмкость, была, понятно, не малая, но давала иглу при включении не более тока ограничения ТОПА ...

Т. е. Если к ключу добавить снаббер типа такого:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
то произойдет выполаживание фронта напряжения на ключе и ток через демпфер в своем максимальном значении будет меньше. Следовательно, выброс должен быть короче по времени.
Если я прав, то это дело достаточно легко проверить.

Должно так и быть, только длительность спада тока снаббера может и возрасти, но с меньшими суммарными потерями. Проверьте, пожалуйста.

Получилось несколько иначе, чем я предполагал. Амплитуда выброса упала, а длительность в связи с этим не изменилась.
Вот картинка. Легенда та же.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Спад тока ключа и фронт напряжения на нем разошлись, как им и положено в этом случае.

Всем большое спасибо за ответы!

От использования ТОПа я отказаться не могу
От Ш7*7 отходить тоже бы не хотелось, так как нет возможности самим точить центральный керн, а имп.сердечники с зазором у нас на данный момент недоступны. Поэтому и от зазора 1,25 уйти не получится.

Перемотал транс с теми же витками, но проложил вторичку между половинами первички, причем каждый слой каждой обмотки теперь занимает всю ширину каркаса. Что изменилось - немного уменьшилась длительность выброса в трансил.

Теперь пытаюсь подобрать защитную RC-цепочку... При параметрах 50КОм, 5 нФ амплитуда колебаний после выброса существенно увеличилась, и трансил теперь срабатывает не один раз
Что посоветуете делать дальше?

Добрый день!
Колебания это обычная вещь. На переднем фронте означает, что трансформатор спроектирован не совсем правильно. При входном 220В и выходном 12В и хорошем токе нагрузке к этому надо относиться посерьёзней. На заднем фронте - индуктивность первичной обмотки маловата. для ваших параметров лучше выбрать импортный сердечник типа E30/15/7 или E32/16/9 или аналогичный им EFD.... Материал не хуже N67 (EPCOS). К сожалению отечественная промышленность никогда не умела делать феррит. Первичную обмотку желательно выполнить в два слоя, вторичные расположить между ними.

Фокус в том, что в сетевом флае такую цепочку можно добавить на ВТОРИЧКУ! Выгода очевидна - не нужны высоковольтные компоненты (ессно, при низком выходе), а смысл тот же. Пробовал, паял это дело - мало того, что с TVSа снимается куча тепла (часть переходит в резюк), но и общий КПД ощутимо подрастает. Так что при желании использования TVSа (с его стремлением всегда перегреваться) вполне можно подумать о таком варианте.

Вообщето зазор в феррите точется за 5 мин, в ручную алмазным натфилем и здесь нет никаких проблем.

2 vlvl@ukr.net

На серийной продукции я не хочу точить зазоры алмазным надфилем. Любая операция, выполняемая вручную, со временем начинает выполняться менее качественно , поэтому тут я предпочитаю 100% покупную продукцию

Ну на с.к.я понимаю, для серийной продукции можно заказать и упаковку с зазорами, а для 100шт в год можно и потачить

Добрый день!
Я Вам всё таки настойчиво советую в серийных изделиях не связываться с отечественным ферритом, дороже будет. При температуре окружающего воздуха более 45 градусов этот феррит будет, как правило насыщаться с соответствующими последствиями.

А картиночку со схемкой не могли бы... Если не трудно.

К сожалению, тщательно не смотрел, не протоколировал. Может, на недельке сделаю со схемкой, картинками и результатами...

Вот, быстренько глянул: Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Вот процесс с Вашей цепью. Номиналы резистора и конденсатора сохранены. Цвета диаграммок и схема та же.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Емкость демпфера заряжается от отрицательного значения, обусловленного сетевым напряжением и коэффициентом трансформации. На это время силовой диод практически закрыт. Разница между током транзистора и током демпферной цепи первичной обмотки достаточно ощутима.
Результат однозначный - время выброса стало существенно меньше, а ток через первичную демпферную цепь упал.
Однако, в отличие от варианта установки такой цепи параллельно транзистору, ток и напряжение на нем практически не "разошлись".
Хотелось бы комментарии автора. Если не затруднит.

Спасибо.
По-существу это "разгон" вторичного тока. Т.е. скорость накачки вторичной индуктивности рассеяния увеличивается за счет согласного подключения демпферного конденсатора в первый момент обратного хода. ИМХО это действительно более правильно располагать демпфер на вторичной стороне, когда вторичная индуктивность рассеяния сильно тормозит нарастание вторичного тока. Такой демпфер на транзисторе отличается тем, что он почти не воздействует на вторичную сторону и перехватывает только часть энергии от оборванной первичной индуктивности рассеяния (если вторичная минимальна и мало что определяет), иначе он мало помогает и суппрессор напрасно сжигает накопленную энергию в то время, пока вторичка "подключается".

Они и в том случае не разошлись. Просто форма спада первичного тока изменилась с экспоненциально нарастающей (вниз) на затухающую. Поэтому точка пересечения с напряжением опустилась. Тут рассеяние вторички доминирует и все определяет.......

Согласен. Похоже в обратноходовых преобразователях с к-том трансформации W2/W1>1, такой фокус не пройдет. Хотя проверить надо бы...

Я тут придерживаюсь стандартного объяснения из учебников. Такая цепь ставится на ключ для того, чтобы задержать нарастание напряжения на нем до полного или частичного (как в моем случае) прекращения тока через этот ключ. Достигается это за счет заряда предварительно разряженной емкости, т. е. "затягивания" фронта напряжения. Форма тока через ключ, на мой взгляд, никакой роли не играет.
Резистор призван ограничить ток разряда емкости при открывании ключа.

Это когда преследуют цель обеспечить "мягкое" выключение транзистора. В данном же случае главная цель была иная - сбросить в демпферный конденсатор часть энергии из индуктивности рассеяния первички. Только тут не эффективно это, т.к. сбрасывается и часть энергии из индуктивности намагничивания из-за большого вторичного рассеяния.


Кстати, там температура суппрессора 170 градусов. Тут либо пирометр приврал, либо суппрессор уже на последнем издыхании был.....

Такие простые цепи по-любому неэффективны, хотя бы из-за наличия всплеска тока при открывании ключа, ну и по причине, названной Вами.
Хотя иногда эти цепи имеют смысл и в таких случаях, когда надо запитать что-то аналоговое, а ВЧ шумы нежелательны.
Насчет этой цепи и индуктивности рассеяния вторичной обмотки. В принципе, все это может работать и в этом случае. Рассуждения следующие.
Индуктивность рассеяния вторичной обмотки становится большой, если число ее витков превашает число витков первичной обмотки. А это приводит к тому, что обратное напряжение на этой индуктивности тоже увеличивается. Правда, индуктивность увеличивается пропорционально квадрату от числа витков, а напряжение линейно. Таким образом, эта большая индуктивность будет "разряжаться" на большое же напряжение, что может привести к положительному результату. В общем, надо проверять.
P. S. В моей модели к-т трансформации W2/W1=0.61.

Всплеск лечится бОльшим номиналом резистора последовательно с конденсатором. Эффективность тут будет тогда, когда основная причина нагрева суппрессора - это первичное рассеяние.


Вообще индуктивность рассеяния вторички может быть достаточно большой и при W1/W2 >> 1. Например, если она намотана последней, сдвинута относительно первички, имеет под собой толстый слой изоляции и т.д. Она может быть и меньше первичного рассеяния, но одновременно достаточно большой для нормальной работы флайбэка. Все относительно. Насчет обратного напряжения не совсем понял. При закрывании ключа на индуктивность рассеяния вторичной обмотки прикладывается напряжение Uls2=Lmu*(di1/dt)-Uout-Uf; Lmu-индуктивность намагничивания, i1-первичный ток, Uout-выходное напряжение, Uf-падение на выпрямительном диоде. Т.е. процесс определяется динамикой работы ключа и на повышающем флайбэке требуется более крутой фронт выключения для тех же постоянных времени и того-же вторичного тока. Хотя при одинаковых мощностях нагрузки в двух случаях на повышающем выходной ток меньше и требуемый фронт выполаживается при прочих равных условиях.

Резистор имеет вполне конкретное ограничение. За время действия минимально возможного по длительности импульса (например при к. з.), емкость снаббера обязана вернуться в исходное состояние, т. е. разрядиться до нуля (или около того). Иначе, через некоторое количество тактов сия цепь перестанет выполнять свои функции. Это справедливо и для цепи имени уважаемого Bludger-а.


Ну мы же не будем рассматривать предельные случаи. Все же люди грамотные, книжки читают. А там методы снижения индуктивности рассеяния описаны достаточно подробно...
Моя личная практика показывает, что первичная и вторичная индуктивности рассеяния соотносятся между собой, как квадраты чисел витков первичной и вторичной обмоток. При условии, конечно, что рекомендации из учебников соблюдены.


Простите за мое косноязычие. В качестве пояснения картинка.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Это то же самое, что и на предыдущей с демпфером на вторичной стороне, только увеличен масштаб и добавлено напряжение на емкости демпфера (фиолетовая диаграмма). Речь шла о влиянии начального напряжения (к моменту закрывания ключа) на этой емкости. Понятно, что чем оно "минусее", тем процесс демпфирования будет короче. А это напряжение напрямую связано с коэффициентом трансформации, который определяет вторичную индуктивность рассеяния. Тогда получается, что увеличение вторичной индуктивности рассеяния увеличивает (в минус) и начальное напряжение на емкости демпфера.