Можно ли ШИМ-контроллер для импульсного блока питания, рассчитанный на полумостовой инвертор, использовать вместе с двухтактным преобразователем на транзисторах? Намерен переделать блок питания ATX от компьютера переделать на питание от автомобильного аккумулятора (вот схема вблизи импульсного трансформатора). На обмотке, к которой я подключаюсь, амплитуда импульсов около 12 Вольт при нормальном напряжении в сети, а выпрямитель с индуктивным фильтром вырабатаывает 5 Вольт за счёт ШИМ.

Ничего у тебя так не выйдет. Все сложнее.
Юзай PicoPSU

Можно назвать хотя бы самую очевидную пару сложностей?

120 Вт моему серверу может и не хватить

Чем будете управлять затворами полевиков?
Как будете контролировать насыщение трансформатора при разбежке полупериодов?

Затворами буду управлять контроллером, имеющимся в блоке питания, через отдельный драйвер (ещё не выбрал какой), питающийся от примитивного конденсаторного преобразователя. Насыщение - в оригинальном блоке питания это решено каким-то хитрым контролем потребления тока их драйвером на двух транзисторах и трансформаторе (см. типовую схему блока питания ATX 300W)... поэтому сам тот драйвер собираюсь оставить... меня смущает то, что после отключения транзистора начинается обратный ход преобразователя, и вторичная обмотка вместе с дросселем фильтра образуют индуктивный делитель напряжения, и на обратном ходе напряжение по идее должно оказаться намного меньше, чем на прямом. Если по идее, то даже без рассеяния мощности в промежуток, пока оба транзистора отключены, прямой ход в противоположном направлении, должен погасить ток намагничивания предыдущего такта, но несимметрия приведёт к тому, что недогасит или перегасит. Отсюда постоянный ток в одной из полуобмоток. Трансформатор заведомо "хороший", остаются транзисторы. Я так считаю, можно будет проверить экспериментально на постоянное подмагничивание, подав заниженное входное напряжение и наблюдая форму тока на стоках транзисторов через малый резистор (он же токоограничивающий) - если вместо пилы будет трапеция, значит, плохо дело...

Тот драйвер от ATX управлял биполярами, Вам он не поможет, имхо.

Правильно смущает , потому что после выключения транзистора образуется т.н. "пауза" и напряжения выводов вторичных обмоток уравниваются в районе 0V до включения следующего транзистора. Так происходит потому что реактивный ток выходного дросселя продолжает течь во время паузы и открывает все выпрямительные диоды.
На истоках полевиков будет -15 ...+15 V, соответственно на затворах необходимо обеспечить -15....+25...30 V. Через что Вы собираетесь это делать? это так усложнит схему , что вероятно станет соблазнительным вариант с парочкой степдаунов с +15 до +5 и +12. Проще, надежнее и выше КПД.

Затворами полевиков я собираюсь управлять через драйвер с преобразованием уровня (не искал пока; если не трудно - можете хотя бы подсказать, как они правильно по-английски называются, чтобы я искал по описанию на alldatasheet.com?). Напряжение +24..+30 и -15..-12 намерен получать от конденсаторного преобразователя (благодарю за подсказку насчёт минуса - сам бы забыл).
Степ-даун не совсем подходит, потому что на входе напряжение под нагрузкой может опускаться до +12 (при разряженном аккумуляторе), а то и ниже, плюс нужно вырабатывать +3,3; -5; -12 - это ещё один степ-даун и 2 инвертора?
И можно подробнее, как меняются напряжения и токи в трансформаторе и в дросселях фильтра во время паузы? Смог сообразить только для случая, если ток намагничивания трансформатора больше тока дросселей фильтра, что реально лишь при очень малых нагрузках.

http://www.smpspowersupply.com/ATX_power_s...y_schematic.pdf - типовая схема блока питания ATX 300W, по которой я ориентируюсь

Э... есть одна идея насчёт насыщения магнитопровода постоянным подмагничиванием... существуют ли конденсаторы, способные выдержать переменный ток импульсный 30 ампер (средневыпрямленный 10 при нормальном напряжении аккумулятора), неполярные, уверенно работающие при малом напряжении и выдерживающие примерно 20 Вольт?

Проще будет либо перемотать трансформатор, сделав из полумоста пуш-пулл (если у него первичка намотана верхней, то вообще легко). TL494 и его клонам, в принципе всё равно чем управлять, биполярными или полевиками, но я бы перемотал базовый транс под полевики или взял бы другой ШИМ-контроллер, с двухтактными выходами...
Либо отдельно сделать DC-DC 12V -> 310V (что, ИМХО, разумнее) и не трогать компьютер.

Если подключить транзисторы истоками на землю, а стоками - к выводам обмотки, управлять ими будет значительно легче (не надо никаких преобразований уровня). Есс-но, средний вывод надо цеплять на плюс питания.

Это проще, но потребует перемотки трансформатора - теперь у него должна быть отдельная обмотка с отводом из середины, цепляемым на плюс. У показанной обмотки середина обязательно должна быть на минусе, потому что с неё снимаются и выпрямляются импульсы. Смысл всех извращений в том, чтобы обойтись имеющимися трансформатором, выпрямителями и фильтрами.
P. S. Вот что выдала моя больная фантазия в поисках способа борьбы с насыщением...

Тогда уж пусть товарищ возьмет P-Mosfet и цепляет истоки на + а стоки к обмоткам. Управлять можно простыми драйверами 2 шт в корпусе dip8 IR4426(инвертирующие) IR4427(неинвертирующие) и запитав эти драйвера от 0 и + 15 управляет затворами.
Но от нечего делать можно и без драйверов, просто с коллекторов TL494подобной микросхемы , для ускорения разряда затвора по транзистору с диодом поставить. Правда полевики у него должны быть с относительно высоким общим зарядом затвора и лучше поэтому, конечно, драйверы.

Моя, еще более больная фонтазия рекомендует одну большую ёмкость в разрыв вывода общего проводо от транса. Но это даже "врагу не пожелаю"

Если чья-то фантазия предлагает в разрыв общего провода от импульсного трансформатора с двухфазным выпрямителем ставить конденсатор, она явно более больная, чем моя. У меня через трансформатор 5 V повышается до 12, по 12 Вольт требуется обеспечить ток до 15 Ампер. По 5-вольтовой обмотке при этом будет протекать в 2,5 раза больше, 40 Ампер, итого имеем однонаправленный импульсный ток 25 Ампер от трансформатора к общему... через конденсатор :D

Или купить готовый преобразователь на 220 В, или сделать самодельный(один мужик делал на 494 и сердечнике компового БП, тупо вольт 250, без стабилизации), или действительно полностью делать преобразователь на все питания самому. В комповом БП выходной ток полумоста проходит через драйверный транс, трансформируется им, и этот сигнал используется для токовой защиты. Если полумост не работает, эта цепь вроде не при делах. Поскольку в машине особо гнаться за КПД вроде не стоит, проще сделать внешний преобразователь на 250-300В.

Тем более что комповому БП перменка не нужна, будет работать и от постоянки 300В. Только вот не очень красиво это, сначала 12->300 потом 300->12.

Все предложения с отдельным преобразователем или с перемоткой, переподключением имеющегося трансформатора мне не подходят по условию.
Мне это нужно не в машине, главное на данном этапе - автономно. Насколько разумным представляется вариант с 24-вольтовым аккумулятором и полумостовым инвертором, в котором конденсатор подключен к общей точке транзисторов и к одному из выводов 5-вольтовой обмотке трансформатора? Будут ли иметь преимущество 2 таких инвертора, работающих в противофазе на разные полуобмотки?

Как раз красивее не придумаешь, учитывая, что:
1. Входное 12В может просесть и ниже номинала,
2. Нужно, всё-таки 12-->12, 5, 3.3, -12

"Условие" странное, но в таком случае разумных вариантов, ИМХО, не остаётся...
Зря потратите время. И что важно сохранить всё-таки? Трансформатор "переподключать" нельзя, а БП курочить можно?

Важно сохранить всё, что есть в БП и необходимо для его работы (на данном этапе можно временно отключить бывшую первичную обмотку трансформатора). В остальном - можно только добавлять

Надежды вьюношей питают.
Вы, для начала, замерьте индуктивности рассеяния между 5 и 12 вольтовой обмоткой. Может оказаться так что из 5 вольтовой на частоте 50 кГц не удастся в 12 вольтовую загнать Ваши 15А.
Ибо транс не для этого извращения делался.

Можно объяснить, что такое индуктивность рассеяния МЕЖДУ обмотками? Взаимоиндуктивность между отрезками 0-5 и 5-12 я могу себе представить, индуктивность рассеяния любой части обмотки, тоже, но соединить эти 2 понятия - почему-то нет...

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Закоротите одну половинку 5-ти вольтовой обмотки и замеряйте индуктивность соответствующего отрезка 12 вольтовой. То же самое проделайте с другими половинками. Полученные значения в эквивалентной схеме в виде паразитных индуктивностей будут включены до выпрямительных диодов и запасать некоторую долю энергии каждые полпериода. В другом полупериоде они будут запасенную энергию возвращать в источник, что есть нехорошо. Каждый 1 мкгн такой заразы сожрет с 12 вольтового выхода грубо 3 вольта при 10 А выходного тока.

А почему тогда не хочешь запитать комповый БП от постоянки 300В ? Переделывать в БП в этом случае вообще ничего не надо.
А если уж что-то переделывать руки чешутся, то трогать комповый БП я бы не стал, сделал бы отдельные импульсные стабилизаторы с аккумулятора на каждое напряжение.

Следующая стадия - доработать высоковольтную часть так, чтобы она работала и не мешала низковольтной. Предпоследняя - чтобы можно было работать и от сети, когда подключен аккумулятор, и автоматически переходить на аккумулятор и обратно. Последняя - чтобы ещё можно было заряжать аккумулятор и контролировать заряд. В общем, получится совмещённый line-interactive бесперебойник, по проекту на 2 часа.

Так их полно готовых, зачем велосипед изобретать? Полагаете, можно что-то выиграть?

Herz,
Из Вашего документа я понял (точнее, не открыл ничего нового) насчёт того, что такое индуктивность рассеяния одной обмотки, хотя узнал кое-что новое о том, как её измеряют, благодарю.

Смысл понятия "индуктивность рассеяния между 12-вольтовой и 5-вольтовой обмотками" именно в том, что я закорачиваю только 5-вольтовую полуобмотку, а не все, кроме измеряемой? Измерять нужно индуктивность обмотки 5-12 в той же половине обмотки, где я закоротил 12-вольтовую полуобмотку?
Имхо если раньше этот трансформатор работал в блоке питания, индуктивности в нём не настолько велики, чтобы мешать его нормальной работе. Тем более что индуктивностью рассеяния во вторичной цепи "12 Вольт" служила сумма индуктивностей рассеяния обмоток 0-5 и 5-12, а в моём случае - сумма приведённой индуктивности рассеяния 0-5 (в 6,25 раз меньше) и той же самой индуктивности рассеяния 5-12.

Всегда пожалуйста. Обратили внимание на определение:?

Имеется в виду, скорее всего, коэффициент магнитной связи.

Именно в этом.

Да.
Когда разрабатывается способ намотки трансформатора , оптимизируется расположение вторичек относительно первички так, чтобы минимизировать рассеяние вторичек относительно первички, но не между собой. Рассеяние между вторичками часто получается бОльшим чем относительно первички. И это может (с большой вероятностью) плохо сказаться на выполнении Вашей задачи.

Благодарю за то, что просветили насчёт индуктивности рассеяния.
Индуктивность рассеяния реально измерять на генерацию по схеме ёмкостной трёхточки или потери будут слишком большими?

Имхо лучше мостом на частоте Вашего преобразователя или хотя бы 10 кГц. А еще лучше - переходным процессом по формуле L/R.

Если нет моста - можно спаять резонансный контур из интересующей индуктивности(и конденсатора с известной емкостью, 0,1-1 мк), запитать его через резистор 1-10 К от звукового генератора, и ловить резонанс по осциллографу. Поймав, можно высчитать индуктивность.

А вообще, издеваться над БП - ну его. Если надо с минимальным геморроем - ставить преобразователь на 250-300 вольт постоянного тока, и питать сразу входные электролиты БП. Через диод 4007. Если нет сети - ток пойдет с преобразователя, и наоборот. Если надо макс. КПД - делать имп. стабилизаторы, как в той ссылке.

Имхо тоже лучше мостом, но боюсь за точность, потому что оборудования нет, и делать это придётся в наушниках советских 100 Ом и на звуковых частотах. Переходным процессом - опять же, за отсутствием даже осциллографа, придётся снимать выходной сигнал звуковой картой компьютера, а там максимальная частота дискретизации 44100 Гц, это ж какое у меня должно быть малое сопротивление в цепи, чтобы я ей этот переходный процесс уловил?
С резонансным способом тоже боюсь за точность, потому что никто не обещает, что добротность полученного контура будет высокая, и опять же, резонансная частота должна лежать глубоко в звуковом диапазоне...

Про отдельный преобразователь напоминаю, это нужен отдельный трансформатор на 300 Вт, тогда выйдет реально проще купить ИБП и подключить к нему внешний аккумулятор вместо его собственного.

Скачал даташит на TL494, у неё в качестве типовой схемы применения изображён пуш-пул (см. приложенный рисунок; я так понимаю, перемычку между выходами c1 и c2 надо удалить?), но средств контроля над насыщением я в ней не обнаружил. Тогда в чём смысл предлагать столь "опасную" схему в качестве типовой?

Пуш-пулл не любит скачков входного напряжения - в данном случае их и не будет. И надо думать, китайцы симметрировали вторичные обмотки, насколько это было возможно. Попробуйте вариант с p-канальными мосфетами, предложенный тау.

Вариант с p-канальными мосфетами я и хочу попробовать, если найду их по приемлемой цене (иначе придётся извращаться над n-канальными), но ведь сопротивления каналов в открытом состянии тоже могут оказаться разными, и прямое напряжение на выпрямительных диодах тоже, а это, как понимаю, тоже приведёт к подмагничиванию.
Скачки входного напряжения могут быть при резких колебаниях нагрузки при почти разряженном аккумуляторе.

да хотя бы и 1 Ом , с Ls=1 мкгн увидите экспоненту с тау=1vrc? осциллографом конечно надо смотреть, но не через звуковую карту .

Там не пуш пулл а выходы коллекторов (эмиттеры на земле в той схеме) . С перемычкой между базами они пошутили.

Тогда какая схема называется пуш-пул?
Осциллографа нет и одолжить не у кого, буду пробовать ловить резонансную частоту звуковой картой...

А когда этот компутерный БП работал по своему прямому назначению, то "прямое напряжение на выпрямительных диодах" ему не мешало? Тут будет даже немного лучше ситуация - диоды пятивольтового выхода в работе трансформатора вообще не участвуют.

Речь идет о резком изменении входного напряжения за время одного полупериода. Например, из-за помех, грозовых разрядов и пр. Когда вольт-секунды в одном полупериоде существенно больше, чем в другом, они могут загнать сердечник в насыщение и он оттуда уже не выйдет, кроме как аварийным отключением. Такое было в сетевых пуш-пуллах (у американцев) и убивало их навзничь. С питанием от аккумулятора такой оказии конечно не будет. Изменение выходного напряжения пуш-пулл будет есс-но отрабатывать через обратную связь, но этот процесс на порядок (или даже больше) медленнее процесса коммутации.


Дак схема, что на картинке, и есть пуш-пулл.

Однако, с таким багажом...
Ну зачем себя мучить? Ну купите инвертор готовый и питайте от аккумулятора дорогой вам блок питания к компьютеру. Это же дешево и быстро!
Хотя, можно было бы уже и приискать компьютерный блок со входом 12, 24, 48 вольт.

Тем более, что и такое не экзотика. Я бы ещё понял познавательные цели, но не имея и осциллографа, что там можно наизобретать, даже представить сложно. Ну что ж, опыт - сын ошибок трудных... Некоторые учатся только на своих. И то хорошо.

Да конечно же, не экзотика. Стоит только поискать полчаса в гугле.

Дык он себя не мучит! он пытается получить удовольствие от процесса.

А отсутствие приборов в настоящее время можно частично компенсировать проверкой идеи в симуляторе.

Не вижу больших проблем в Омске найти радиолюбитей , и попросить их потратить пять минут на измерение например индуктивности рассеяниия. Motoprogger, попробуйте написать на мыло известной омской радиолюбительнице Светлане http://svetlana-06-89.mylivepage.ru/, может она подскажет куда Вам стоит обратиться со столь незначительной проблемой.

Удачи!

Запутали меня маленько на тему того, что такое пуш-пул, теперь окончательно укрепился во мнении, что моя исходная схема - перевёрнутый по сравнению с традиционным, на n-канальных мосфетах, пуш-пул
Если прямое напряжение на диодах различно - на полумост это мало повлияет, а в пушпуле постоянному подмагничивающему току прямая дорога. В случае полумоста это привело бы к несимметрии заряда-разряда конденсаторов, напряжение на конденсаторе изменилось бы в нужную сторону, и вольт-секунды сами бы по себе выровнялись за счёт несимметрии напряжения. В случае с пушпуллом это не пойдёт.
В активной фазе источник несимметрии - неравенство активных сопротивлений и индуктивностей рассеяния полуобмоток и сопротивлений ключей в открытом состоянии. В фазе паузы, если прямые напряжения на выпрямительных диодах не равны, на полуобмотках окажется по половине разности прямых напряжений, и это даст свои вольт-секунды, причём "однонаправленные" после каждого периода, в отличие от "противоположно направленных" в активный период. Асимметрия налицо.
Как с этим бороться, особенно когда микросхема не имеет обратной связи по переменному напряжению и не может сама симметрировать вольт-секунды?

У прямоходовых топологий активные фазы для ключей и выпрямительных диодов совпадают. Да и в паузе диоды закрыты.


Ну, не все так ужасно, как кажется, иначе пуш-пуллы вообще бы не работали - их спасает омическое сопротивление обмоток (типа отрицательная обратная связь). А для пущей безопасности придумана MC34025 с рекордным быстродействием защиты по току - 50 нс.

Каким же образом они закрыты в паузе, когда ток через них поддерживает следующий сразу за ними дроссель фильтра?

Это я виноват , сорри.

Есть такое. Чтобы транс не залетал на участки насыщения материала серечника в какай-либо "любимой" стороне , реактивный ток подмагничивания должен создавать заметное падение на переходах MOSFET-ов , сопротивлениях обмоток и диодов выпрямителя во время паузы, в своей разнице компенсирующее разницу падений на диодах (и с учетом времени) . Таким образом (имхо) "плохими" или "провоцирующими" факторами являются
1)низкое сопротивление каналов ключей
2)низкое сопротивление обмоток
3)высокая индуктивность обмотки намагничивания в том числе из-за отсутствия зазора в сердечнике.
4) несимметрия диодов
5) малая индуктивность выходного реактивного дросселя.

самым эффективным способом некоторого противодействия проблеме - введение зазора в сердечник и увеличение реактивного тока обмотки (помимо нагрузки) . Этот ток будет отчасти возвращаться в источник в противоположном полупериоде ( при малом токе нагрузке), а также вычитаться из тока дросселя во время паузы и симметрировать разницу падений на диодах во время паузы. Чем больше вольтсекунд окажется в одном плече в активной фазе , тем сильнее будет ток диода противоположного плеча в паузе и, соответственно, падение на нем.

Таки да, текут через них токи в паузе.

Ввести зазор нельзя (потребует разборки трансформатора, да и исходный полумост, как я понимаю, будет невосстановим или потребует перерасчёта, а это противоречит условию задачи). Насчёт реактивного тока обмотки - например, последовательная RC-цепочка, подключенная параллельно обмотке? Одна есть, включена параллельно пятивольтовой, если в ней уменьшить сопротивление и увеличить ёмкость - это изменит ситуацию в лучшую сторону?
В идеале бы отдельную обмотку и DSP, который бы интегрировал вольтсекунды, но это выходит слишком сложный преобразователь для поставленной задачи...

Нет, не нужно RC цепочку , она не повлияет .

Остается надеяться на "авось". Несимметрия конечно проявится, но при более менее одинаковых параметрах ключей и диодов баланс произойдет через повышенные потери в магнитопроводе, или в ключах. Резкие скачки тока нагрузки или напряжения питания могут плохо сказаться. Защиту по току в цепи +15 для MOSFET предусмотрите быструю, она и для старта понадобится.

А есть ли реально работающие решения, например, такого рода: измеряется средний за активную фазу ток мосфета (например, синхронным детектором), а потом ширина импульсов корректируется так, чтобы средние токи обоих мосфетов были равны?
Защиту по току - среднему или импульсному?

Это неправильный подход. В токах ключей бОльшая доля тока выходных дросселей. На фоне выходного нагрузочного, ток намагничивания "теряется" (зазор жеж нету - ток невелик ) и отследить "по току" несимметрию перемагничивания будет трудно.

Защиту имхо нужно импульсную делать.

Вы, кажется, собираетесь оставлять высоковольтный полумост со всеми цепями. А как будете "глушить" работу полумоста и его драйвера? Ведь полумост окажется под напряжением 300V из-за трансформации в первичку.
А как будете делать 5Vstb? Оно должно быть первичным по отношению ко всем остальным выходным.