Есть задача сделать такой сетевой (220В) БП:
-выходная максимальная мощность 250Вт непрерывно
-изолированный
-с коррекцией коэффициента мощности
-выходное напряжение 24-30В
-практически без конвекционного охлаждения (замкнутый объем, металлический корпус)
-внутри корпуса БП имеется плоскость радиатора достаточной эффективности для отвода тепла во внешнюю среду
-желаемая габаритная мощность БП 500 Вт/дм^3
-широкий диапазон температур внутри корпуса при запуске БП (-40+70)
-блок не уникальный, серийное производство.

Основная проблема тут, как я это вижу, в отводе тепла от моточных элементов, все остальное можно "посадить" на радиатор. Электролиты-отдельная тема, лучше тут не рассматривать.
Опыта построения таких источников нет, поэтому прошу совета - куда смотреть внимательно.

Пока определил такие приоритеты:
-схемотехника силовой части тракта вроде в пользу топологии флайбэк, так как в этом случае функционал данного БП можно реализовать в единственной стадии преобразования энергии. Отрицательные свойства топологии флайбэк можно значительно уменьшить применением двух флайбэк, работающими в противофазе и параллельно на одну нагрузку, и сливающих энергию индуктивности рассеяния своих трансформаторов на общий реактивный снаббер. Покритикуйте пожалуйста.
-предпочтение тороидальным трансформаторам. Умозрительно, тепло, выделяемое обмоткой на торе, распределено по большей площади, чем в Е-сердечнике.

Про реактивный снаббер, можно подробнее?


Но в EDT, можно взять две медные фигни, через которые и отводить тепло от обмоток трансформатора. НО если у вас есть возможность охлаждать маслом, то тор лучше.

Далеко техника ушла. EDT, торы для флая, охлаждение маслом....
Флай более 100-150 ватт вообще очень сомнительная конструкция. Двухфазный хлопот добавит, но проблем не решит.
Прямоход, даже однотранзисторный, куда реальнее. Особенно, если корректор сделать понижающим (SEPIC).
Моточные.. Ну нагрев до 110-120С еще не катастрофа. И есть сердечники ELP, которые на теплоотвод удобно посадить.
500Ватт в литре... Если корпус алюминий - можно помечтать.

Как я понимаю в торе тоже не все хорошо. Сердечник скрыт обмоткой. Потери будут иметь место в основном в стали. Проблема с отводом тепла от стали. Поправте меня, если не прав

Через обмотки и отводить. В плату. Можно заказать плату с толстым внутренним медным слоем.

Не, это хорошо что начинают сразу с чего-то необычного.
Сроки затягивает, но квалификацию прибавляет.
Потом, когда вернется к простому прямоходу, сделает его на ура.

Нагрев пускай не особо печет - те кто предъявил необычные требования,
Пусть будут готовы что моточные будут несколько больше чем обычно.

Аффтар не указал много чего из возможного ТЗ,
например будет ли продув или надо вообще все на конвекцию вытолкать с внешнего корпуса?

Если так, то внутри стоит поставить вентилятор на магнитном подвесе и все тепло каждой мелочи высадится строго равномерно на корпус. На нем же и единственный термодатчик поставить. Можно и не на нем, уже все равно будет.

Та нету у него никакого обдува. По определению.

Флай здесь не подходит. Лучше делайте полумост. Схема тупее и проще. Трансформатор будет гораздо меньше по габаритам, и грется он тоже будет меньше так как в нём нет накопления энергии (конечно если он правильно посчитан и не входит в насыщение). Транзисторы на 250 ватт сильно греться не должны, но лучше их взять с большим запасом по току, У них меньшее падение напряжения. Ещё один плюс этой схамы, в ней не нужны высоковольтные транзисторы (и даже вредны). У высоковольтных транзисторов большее падение напряжения а значит и больший нагрев. Если вы хотите тор то и с сердечником сдесь тоже проще. Подойдёт любой силовой феррит. А для однотактника нужно металопорошковый чтото типа Кул Мю. А это немного экзотика.

Устроили непонятно из чего спор. 250 ватт, даже если КПД 90%, то это 25 ватт рассеять. Сначала задрать до 400на PFC, а дальше уже или полумост, или вообще кому что нравится. Я бы полумост делал, чтобы более дешевыми кондерами обойтись в буфере PFC. Ну и на выходе может быть синхронный выпрямитель. ETD, и дешевле и проще найти чем кольца или что-то еще. Обмотка не кривая а прямая, а значит можно кусок меди расположить среди обмоток и через него отвести тепло на корпус.

Снаббер нон-диссипативный, какой именно-не суть.
Как выглядят две такие "медные фигни" ? Интересно, но не понимаю о чем речь.
Нет, масляное охлаждение не предусматривается.

Да, флай для таких мощностей не подходит.
Полумост... где бы посмотреть на живой полумост, кроме древнего компьютерного блока питания с продувкой 30% мощности в тепло.
Куулмю.... да жили и живут все без этого дорогого материала. Ценность его для меня остается сомнительной. А вот вообще без дросселя с накоплением энергии не обойтись ни в одном импульсном источнике. На трансформаторах особо не наэкономишь.
Так что, прямоход или двухтранзисторный прямоход 60-80кГц на расхожем феррите- хорошие кандидаты для такого источника. Можно надеяться на 84-87% КПД. С корректором, конечно, вопросы. Эта штучка помогает зеленым и энергосбыту, но не помогает или мало помогает конструкторам источников.
Ну и "без конвекционного охлаждения" - нужно термин уточнить. Скорее всего, речь именно о таком охлаждении.

Можете привести ссылку на ККМ понижающий?
Корпус-боолшой алюминиевый радиатор как плоскость для крепежа и теплоотвода, крышка из листового черного металла.




Согласен с Вашим здоровым сарказмом насчет топологии. А почему предлагаете прямоход а не полумост к примеру?
Обдува нет, корпус глухой без отверстий.



Спасибо за мнение.



ККМ входное условие. Увы, не выкинуть.
С топологией вроде общее мнение понятно - boost PFC, потом прямоход лучше не полумостовой.
Осталось разобраться с теплом в моточных.
Что посоветовали:
-частота 60-80
-теплооотвод из трансформатора в виде медной пластины (вот никогда такую экзотику не встречал, но на заметку возьму)
-есть еще способы?

И да, уважаемые, хочу напомнить, что эффективность радиатора более чем достаточна, так что жду советов в плане как перераспределить выход тепла из моточных в другие компоненты схемы. Например - затягивание фронтов переключения вызовет повышенные потери в ключах, но снизит нагрев трансформатора. Поправьте если не так, или этот эффект несущественен и не стоит заморачиваться.

Не понял какой у вас снаббер.


Из трансформатора можно вывести тепло через
1. Через излучение.
2. Конвенционным.
3. Через выводы обмоток.

Логично взять медную пластину, (или две медных пластины) и проложить их между обмотками, чтобы через них выводить тепло.


Так и на чем там тепло выделяется? Большая часть на диоде выпрямительном. Поставте синхронный выпрямитель и все будет гораздо лучше.

Во флае как раз дросселя и нет.

Корректором может быть и дроссель на 50гц.


Я уже ничего не понимаю.

Да, спасибо, про пластины я уже понял идею. Правда, нигде такого не встречал.

Почему не полумостовой? Я бы так и делал, просто потому что автоматически позволяет сделать поставить два кондера на 250 вольт, а не один на 450.


Не стоит заморачиваться. Ток в трансформаторе в любом случае зависит от тока дросселя и линеен.


Я не помню. Или я это придумал, или где-то видел. Но почему так не сделать, я не знаю. Еще нужно посмотреть, для мелких трансов плотность тока может быть больше.
Еще глянте на Резоните, он делает платы на алюминии, или с толстым слоем меди посредине, который можно как теплоотвод использовать.

Полумостовой потребует две выходных обмотки, что не есть хорошо-лишний слой в трансформаторе, или же одну обмотку но полный мост в выходном выпрямителе-что тоже не есть хорошо. Так же в полумосте токи в первичке в два раза больше по сравнению с прямоходом-опять же больший нагрев при прочих равных.

Вы о чем?


У полного моста, проблема в том, что в нем не происходит автоматического выравнивания токов, в случае какого-то перекоса.


Полумост, вообще-то прямоход и есть.

Дроссель в нем тоже есть.

Выходной диодный выпрямитель полумостового преобразователя может быть построен двумя способами: на двух диодах и на четырех. О мостовом преобразователе не было и речи, как это явно избыточно для мощности 250Вт

Ну и?

Точнее было бы сказать, что трансформатора нет.


Так и меди в два раза меньше, так что нагрев одинаковый.



Это, заметьте, двухполупериодный выпрямитель. А в однотактном?

Драсте. Две обмотки . Так что трансформатор.

Не всё то трансформатор, где две обмотки. Это правильнее называть двухобмоточным дросселем.

Жениться Вам, барин, надо, а не трансформаторы по миру мотать.....
Откройте прямоходовой конвертор с двумя и более выходами в букваре.
Что там после многообмоточного трансформатора стоит? Тоже трансформатор?
А в блоке питания компьютера на колечке порошкового железа что намотано? Обмоток-то мнооого...
Вот и драсте получается....
Флай по моточным изделиям состоит только из ДРОССЕЛЯ. Дроссель - накопитель энергии, а трансформатор - преобразователь уровней напряжения и тока.

Microwatt рассуждает, используя общепринятые и всем понятные термины, когда дело касается дросселя и трансформатора. Тут все правильно и спорить тут бессмысленно. Но я бы предостерег от дальнейших советов в этой ветке кому когда жениться или выходить замуж))

Жениться -это правильный совет. Это классика.
Что лучше- быть женатым или холостым? Прямоход или флай?
И там и там есть свои прелести и минусы.
Для кого что перевешивает.
Если поставить флай и прямоход в равные условия- в косой мост,
то вроде прямоход имеет преимущество по мощности на ключе,
но до тех пор пока не доходит дело до регулирования.
Без регулировки- прямоход однозначно.

А вот от глубины регулирования как раз и зависит выбор.

Глубина регулирования пока 5%-100% по выходному току при неизменном напряжении, может отобью у заказчика уменьшение глубины до 10-100%, но это вряд-ли.
А что еще кроме габаритов выходного дросселя мешает глубокой регулировке в прямоходе?

Для ваших целей, не вижу никаких проблем использовать полумост! Чудесная структура!
Недавно сделал ИБП, без ККМ, для усилителя звука, полумост, правда квазирезонансный 250 кГц. 170 Вт. вых. долговременной мощности, без внешних радиаторов. КПД около 93%.

У меня температурный диапазон не комнатный, не хотелось бы думать и рассчитывать еще температурные дрейфы резонансных деталек( может с емкостью тут и просто, а вот с индуктивностью - не очень просто, так как мю феррита температурнозависима, величина зазора в сердечнике и индуктивность в итоге тоже, да и мало ли еще чего.) Так что думаю если и полумост использовать, то уж точно не резонансный и скорее не квази. Опять же большой диапазон регулировки трудно дается в резонансных схемах.

Предвосхищая вопросы про зазор - имелось ввиду зазор в резонансной индуктивности, вынесенной из трансформатора.

Оно не так важно.

Согласен, все фигня, кроме пчел, да и пчелы, если задуматься, тоже, такая фигня))

Ого! И что, чистых 170 Ватт не только на тихий блюз в УНЧ, а и на утюг часа полтора выдерживает? И короткое замыкание держит? И гуляние сети 175-250 хотя бы? И что там за контроллер?
Ваще-то курица - не птица, квазирезонансник... Плохое использование по току ферритов, ключей и диодов там. Преимущество - помягче коммутация.

Для дома для семьи человек старался, почему бы и не квазирезонанс? Меня же напрягает хотя бы то, что по сравнению с жестким переключением, в серийном производстве придется поднимать культуру намотки трансов с хорошо воспроизводимыми паразитными параметрами. Нетехнологично, зная наши реалии.

Не покажете?

Я тот пост к тому, что про полумосты как-то упомянули вскольз, мол а где вы их видели, кроме комповых БП.
Эта структура очень актуальна на таких мощностях и имеет прекрасные соотношение Вт/дм. от всяких там однотактов.

Свой квазирезонансник сделал для домашнего усилителя Д-класса 2 Х 200 Вт (пока в разработке) Предвосхищая вопрос: "нафиг так многА"- пусть будет запас, он не жмет. И хочу удивить друзей таким мощным мини-усилком!

Он сделан по-простому: Микра - IR21531, защиты от КЗ нет (работать будет в составе усилителя), не стабилизированный выход +-45 В. При перепадах сети 175-250 - работает и не жужжит. Реактивная индуктивность не вынесена, использована паразитная инд. рассеяния! Частота в 250 кГц - лень мотать много витков, да и проверить хотел себя в реализации такого ИБП.

Более того, скажу вам, по такой концепции (только частота коммут. 100 кГц.) работают много источников для проф. усилителей с вых. мощностью до 2х1400 Вт !

Но, как правильно заметил In_an_im_di - должна соблюдаться культура (повторяемоть) моточного изделия!

цифра уж очень нравится. из аппликейшн ноте ее взяли? или сами измерили? если сами - то интересно как. навскидку не очень простое измерение.

ККМ можно и буст, но можно и степдаун. В простом варианте у степдауна не так хорошо с формой потребляемого тока, ниже выходного напряжения ничего не потребляет - но должно пройти по норме все равно, если брать выходное менее 200V .
Плюс понижающего - это работа на более низких напряжениях, и плавный запуск. А из минусов - худшая энергетика по накопительным емкостям (при 200V выходного раза в полтора , в принципе терпимо , при равном обьеме) и худшая форма тока (коэффициент мощности 0.999 не получится). Короче, кому чего нравится. На 200 вт - без особой разницы, я думаю.
Еще один минус - это большой размах по ВЧ току в сеть, фильтровать сложнее с понижающим.

Далее. Я уже писал, чем охлаждать ферриты - лучше бы взять их не сильно плохими (даже нелюбимые Микроваттом , те что он зовет "чернозем" - если с запасом брать - не особо греются) и, главное - больше чем нужно по расчету. с сечением 12*20 , питанием 200 V можно было бы и флай сгородить, и не сильно он бы грелся, с нон-диссипативными снабберами и клампером на доп. обмотке (то есть классическим клампером, т.к. был изобретен первым) Кроме того, если ему работать в граничном режиме.

А между прямоходом, буде он будет избран - и полумостом - большой разницы нет даже при работе на такую непростую нагрузку, как УМЗЧ (обычно используют косой прямоход при большой мощности). Просто нужно рассчитывать обмотки на менее 50% скважность, оставляя приличное мертвое время на размагничивание(симметрирование) сердечника, то есть до 100% - 95% никогда не доводить. Остальное -вопрос вкуса. Выгода полумоста в применении более низковольтных диодов, но в два раза - не получится, из-за того что нужно оставить немного ширины импульса на мертвое время. Однако, чем низковольтнее диод выпрямителя - тем все же меньше потери на нем. Это плюс.

А минус полумоста - для него едва ли найти хороших снабберов, мне лично не удалось. Так что будет жесткая коммутация. На квазирезонанс я бы не рассчитывал для этого случая. Не пройдет. Но если квази рассчитать для максимального заполнения, а при меньших токах и потери меньше - что-то может и выйдет негорячее...

Внутри корпуса всеже стоит поставить небольшой вентилятор, будет практически тепловая труба с выводом на всю площадь корпуса.
Я не настаиваю, это старое решение позабыто, помнят только те из местных, что в военке работали. Так что пока что это кагбы ноухау...


ну и раз уж об этом зашел разговор...
-----------------------------------------------------
Выходите, девки, замуж - много там хорошего
Утром встанешь - баг пофиксен и трава покошена.

Ну хорошо, хорошо)) куда ж без них, без девок-то)) особенно при разработке БП!!



Вертилятор как-то не вяжется с желаемым ресурсом 50000 часов. Слышал что-то про вертушки на магнитной какбэ подвеске, работают долго?

Не стоит, наверно , шутки так близко к сердцу и всерьез воспринимать.
Где мы еще ради удовольствия, а не плана пообщаемся.
Строгих официальных диспутов и на работе хватает.

Я нормально воспринимаю))) Но считаю что не стоит тут шутить над другими соавторами обсуждения, люди таки разные и по-разному могут воспринять. Шутите здесь только надо мной))) Я полагаю, что не прошу невозможного.

Поставить контрольный эксперимент не удалось, но изготовители для МАГЛЕВ подшипников обещают что-то около 35-45 тыс часов.
Если еще крутить не на все 100%....
Года через три-четыре узнаем. Только начал применять.

Угу, спасибо за практическую информацию. Если крутить не на все обороты да плюс отсутствие контакта со внешней средой(пыли нет) в моем случае, может и оправдано.

Не понял.

Если рассчитывать с запасом - то все понятно. Или все таки имелось ввиду что и гонять блок на полной мощности лучше тоже при не более 50% скважности? Если так, то почему не 70% к примеру?
На мой взгляд надо оставлять достаточное время для спадания тока намагничивания, который задается при расчете и закладывается обычно не более 10% от общего тока. В этом случае запас по времени более 50% кажется избыточным. Где я тут ошибаюсь?

К сожалению, это не источник, а заготовка под источник.
Источник должен иметь стабилизацию, защиту от короткого замыкания. И IR2153 - явно не для таких высоких частот.
Насчет "всяких там однотактов" - полегше. 95% мирового парка стандартных общепромышленных источников - именно однотактники. И показатель Вт/дм там не так уж плох.
При всей умозрительной привлекательности полумостов и двухтактных схем, нет хороших решений по симметрированию и предотвращению насыщения сердечника. Пройдитесь по сайтам контор, выпускающих силовые компоненты. Везде обсуждаются только однотактные топологии. В крайнем случае - многофазные однотактники.
Для масштабу имею перед глазами однотранзисторный прямоход 175Вт 48 вольт. 50кГц тактовая. КПД по постоянному току 91-92, с учетом потерь в выпрямителе будет не хуже, чем у людей - где-то 87-88%. Отличный отклик на сброс-наброс нагрузки.
Самое горячее - трансформатор. Намотка его в 3-5 жил существенно потерь не снизила, хотя потери там явно в меди, а не в железе основные. На открытом воздухе плата может работать без обдува. В глухом корпусе нужен обдув, хотя бы небольшой. При 40-мм вентиляторе 27л/мин самая горячая точка - перегрев на 30С. Температура выхлопа на 12-14С выше температуры входящего воздуха. Источник мерзнет. Вполне можно мощность до 200-220 Вт поднять. Вопрос в пульсациях на входной емкости и выпрямителе 50Гц.

Для домашней поделки я бы тоже не заморачивался и сделал бы так. Правда, частоту взял бы поменьше, так как слабенькому драйверу в этой ИС тяжело перезаряжать слишком быстро емкости полевиков, приведенные к затвору. В чем Вы и можете убедиться лично, измерив температуру корпуса этой ИС в своем блоке питания и прикинуть несложным расчетом температуру ее кристалла. Наверняка температура окажется близка к предельной или даже больше. Современный кремний живуч конечно, но в серии это проявится в вероятностном повышении отказов.

Вас, так понимаю, схемка интересует? А вона в мене на лифточке
Настолько просто, что даже не переводил ее в нормальный формат, да и не зачем, ведь она не для производства!
Входной сет. фильтр от радиопомех, первичн. выпр., кондеры общ. 400 мкФ., микра ИР21531, полевики ИРФ 740, длина колокола тока выбрана 1.1 мкс., его амплитуда в первичке (при вых. 440 Вт.) 10 А. Транс ЕТД 29, первичка 28 витков (силовые обмотки литцендрат, конечно), реактивный конд. полипропилен К78-2 ок. 30 нФ. Вторичн. выпр. мост - диоды шмотки 50SQ100, низкоимпед. эл.лит по 1000 мкФ. и попипропилен. нечто импорт.

Единственно маленькие радиаторы для 740 - на плате, их температура не выше 90 С.
На макс. моще ( 440Вт. ) просадка вых. напр. до +- 36 В. (постоянная составл.) На ХХ +-45 В.
450 Вт/см3, вроде не плохо.

По КПД: вх. мощь измерял правильным (среднеквадратичным, вроде так называют наши монстры импульсной электроники) Ваттметром с широкой стрелочной шкалой. Понимаю, что считывание показания не очень точное, но в +- 2%, для оценки своих цацок мне хватит.

И спасибо, ребята, за подсказки, я ведь только учусь!
В окончательной версии буду использовать полевики IRF 740А - они чуть полегше 740!

Да он прикалывается... Есть такая бородатая байка о том, что энергия накапливается именно в зазоре, ведь этим трансформатор от дросселя отличается.



Да Вы просто новичок, тут все свои, адекватно воспринимают.



Как-то и я тоже. Есть специальные снабберы дря полумостов, типа?


В лифчике?! А посмотреть и на конструкцию хотелось бы.

Если при напряжении на трансе 10 вольт, в насыщение он уходит за 1мс, то при напряжении на трансе в 1 вольт, он уйдет в насыщении за 10мс.
Если напряжение намагничивания равно напряжению размагничивания, то максимальная скважность - 50%. при 51%, из блока питания выйдет волшебный синий дымок.



Это вам приснилось.


Вот уж что хорошо в полумосте, так это то что даже при самом безобразном построении схемы он будет симметричен.


3..5 жил. Да вы варвор, однако.

Дадад...деффки - это наше фсё.


10 лет без отдыха. Если без пыли.
Вы пыль вдувать в корпус не будете?
Тогда все 10 как раз.
Так производитель говорит.

80мм вент стоит...блин, забыл - вчера же покупал...
около $5 вроде. Обычно ищут по 2 в опте и менее, так что это как бы дороговато.
Но это 5 розница, а не опт.

И не забывайте, что в 286 машинах вентиляторы еще и до сих пор целые...
магнит магнитом, а хорошо деланное долго ходит...
а без пыли - особенно долго... Можно в ось масло с ER капнуть, поднять ресурс раза в 4.



Вольтсекунды должны совпадать. При нарузке на усилитель, из-за биений - и при недостаточном дросселе-
перекосы бывают большие. Косому прямоходу это безразлично, но заполнение не более 50% , это большой запас наверное.
Так что подняв до 70-75 (переходом на полумост) , но при полной нагрузке не более 70-75 все равно (достигается выбором коэффициента трансформации) - можно было бы рискнуть. И еще одно - потактовое ограничение тока не сильно удобно в двутактных схемах.
Ну, есть еще решение - один контроллер - два транса. Контроллер с каррент моде, конечно. Компромисс, не из худших.
Для мощных - так даже находка, только если дроссель один на оба транса.


Ну в крайнем случае - свистящ...
Если нагрузка - это усилитель, про симметрию лучше думать все же.
Обжигались на этом товарищи...
Биения там...

А? Чего?


Видимо сильно обожглись....


И барабашки с Кашпировскими.