Привет форумчанам.

Делаю flyback-SMPS на вых. мощность порядка 160Вт, Uвых=27, Iвых=6~7А.
Частота преобразования ~70кГц.
Ключ IRFPE50, duty cycle расчётный и реальный совпадают (на Pмакс) ~30%.

Транс намотал такой:
сердечник E42/21/15 N67 от EPCOS,
зазор 1мм
первичка: 2*12 витка 3*0.63мм (в двух слоях)
вторичка: 5 витков 3*0.91мм
питание ШИМа: 3 витка ......
Расчётная индуктивность порядка 134мкГн, Вмакс вроде в норме..

Такая проблема:
В режимах близких к макс вых мощностим транс совсем уж неприлично греется (точно не измерял, но по ощущениям - порядка 80-90градусов). При этом ключ и вых. выпрямительный диод вполне неплохо себя чувствуют в смысле теплового режима.

Буду рад выслушать советы и соображения!

п.с.: по осциллограммам тока ключа вроде не похоже чтобы транс входил в насыщение - нормальная пила...

Индукция не превышает 0.2 Тесла. Наверное надо попробовать сердечник N87 или что получше и сечение провода увеличить. Можно немного уменьшить зазор и число витков. А лучше работать по прямоходовой схеме (у Вас один выход и большая мощность). Я бы сделал косой мост.

Расчёт как раз делался чтобы индукция была не больше 200мТ - пиковый ток ~6.5А в первичке, дабы избежать насыщения. Впрочем, по данным производителя у этого сердечника она равна 380мТ на 25град. так что с большим запасом.. Или это неверный подход? Какие недостатки у работы транса при низкой индукции?
А при уменьшении числа витков индукция только уменьшится. Да и вроде бы наличие скин-эффекта не даст никаких преимуществ при более толстых проводах? Всётаки очень похоже, что потери ИМЕННО в сердечнике.
Поправьте плиз, если неправ.

К сожалению, другой сердечник получить быстро нет возможности, поэтому пытаюсь делать на имеющемся. Согласен насчёт доводов в пользу прямоходового, обязательно буду "щупать" и его, но в любом случае, прежде чем тестить другие топологии, очень хочется разобраться в причине....

Ещё попутный вопрос: отличаются ли два одинаковых 2 имп. транса с разным количеством витков в первичке и разными зазорами (разные значения Al) при условии что индуктивность обмотки одинаковая? По формулам выходит, что тот у к-го меньше витков будет иметь меньшую индукцию?

При прочих равных условиях индукция увеличивается с уменьшением числа витков (Ut=Bsw). Потерь точно больше будет при увеличении зазора. Нужен компромисс, который окончательно можно достичь только опытным путем. Попытка сделать большой запас по индукции может тоже увеличить потери. Можно увеличить также длительность прямого хода, что приведет к уменьшению ипульсного тока, для чего одновременно надо увеличить индуктивность уменьшением зазора. Можно при этом допустить больший обратный выброс (уменьшить на виток вторичную обмотку). Поиграться есть с чем, перегрев наступает действительно при максимальной нагрузке, а не раньше. Но все-таки нерационально делать такой обратноходовой.

На всякий случай, ссылка (не битая) на статью
"Трансформаторы и дроссели для импульсных источников питания"

Там где вольше витков тот и будет иметь меньшую индукцию!

B=DU\SFw,

требуемый зазор найдете, как:

g=4pi*10^(-7)*w^2*S/L.

Что у Вас с плотностью тока в проводе, какое значение RMS?
При Вышей мощьности необходимо неболее ~(3...3,5)А\мм. кв.

ты бы точно померял температуру обмотки и транса, может он и не греется вовсе.

Вообще-то сердечник греется при изменении индукции . И потери нормируются в нем при заданном размахе индукции и частоте работы. У каждого сердечника (Epcos) имеется соответсвующий параметр - максимальная мощность на set. Посчитайте, исходя из параметров Вашего режима и параметров феррита потери в сердечнике, приплюсуйте потери в проводе.
Замечу, что с моей точки зрения, указанная Вами температура - нормальная...

Однако, EPCOS-овская программка Ferrite magnetic Design Tools говорит, что транс на этотом сердечнике и материале на частоте 70КГц выдаёт достаточную мощность при изменении температуры на 20град. У меня изменение побольше получается... В доказательство - волдыри на щупательном пальце
А использовать вентилятор ой как не хочется.

Да, насчёт кол-ва витков и кол-ва индукции я всё перепутал. Накачал литературы отовсюду кусками - в голове в 1 ночи образовалась каша.
В обчем, по расчётам действительно получается очень большая плотность тока для моего количества витков в первичке. Сейчас пересчитал заново - получается совсем другая картина:
59 первичка (25+24), 12 вторичка, зазор 2.0мм - Lp = 360мкГн
Рабочую понизил до 40 кГц, ибо в процессе опытов обнаружил что ключ посильнее греется на более высоких - видимо у используемого MOSFET-а потери на переключение сильнее сказываются, чем потери проводимости?
Индукция и плотность тока в норме с запасом.
Приступаю к намотке

Для себя на основе прочитанного делаю вывод: для Fly-транса для заданной частоты (Lp=const) и duty cycle нужно стараться максимизировать число витков в первичке и зазор (чтобы уменьшить размах индукции и потери), а ограничением сверху будут - геом. размеры бобины и разумные омические сопротивления проводом обмоток (конечно, провода на соответствующий ток, с учётом скин-эффекта). Правильно ли?

Irms~1.3A.

Ещё вопрос: в EPCOS FM Design Tool при расчёте Al для заданного зазора на вкладке "Core Calculation->Al value" вычисляются два значения - одно из них без учёта fringle flux, другое с учётом (исп. коэф-ты К1,К2). В посл случае при для константной Al зазор получается больше.
Какой зазор использовать на практике?? Честно гря, с наскоку не въехал, что учитывают эти коэфф-ты. Измерил индуктивность первички - получается соответствие зазора и Al для первоого случая....

1.Плотность не связана с числом витков, а только с током и площадью сечения.
2. Для частоты 70 кГц, макс. D=0,53 мм, с учётом скин-эффекта
3. Если идут провода в параллель, то нужно складывать их площади, а не диаметры.
4. С увеличением зазора возрастут и потери в сердечнике.



Сначало нуно определиться ск. витков на вольт Вам нуна. Затем прикинуть значение В, после посчитать зазор исходя из значения индуктивности в первичке. Если чтото не устраивает играть этими соотношениями.
Для меня всегда важно вольт\виток, дабы выходные напруги выставить более точно, а затем играюсь остальными соотношениями.

Если у Вас все правильно, и тр-р не насыщается, то ничего криминального в такой температуре нет. Посмотрите для примера информация с powerint.com у них fly на 43Вт и указаны температуры. Может окажется полезным для Вас.

Во fly конфигурации???? и Ваших остальных параметрах?

Спасибо за ссылку! Интересные данные. Похоже, действительно ничего криминального в таких температурах.

Большое спасибо за подсказки. А нельзя ли поподробней и с формулами по общей методике расчёта? Будт полезны любые ссылки.
Не судите строго, тема совершенно для меня новая

Спасибо. Кажется то что нужно. Сейчас пересчитаю с чувством и толком

По методикам расчета транса, для флая:
(Power Integrations,): http://forum.electronix.ru/index.php?showt...=15&#entry50298

и поглядите :
AN-SMPS-ICE2xXXX-1 (http://www.infineon.com)

И добавте к ним
B=DU\SFw,
требуемый зазор найдете, как:
g=4pi*10^(-7)*w^2*S/L.

Неудивительно, что транс греется. У Вас же non-continuous mode или близкий к нему - индуктивность первички мала очень. Следовательно, и размах индукции большой. Навскидку - 42-й сердечник - маловат для таких частот и мощностей и режима.

А может на мосту ты твой преобразователь сделаешь? Например аппликашки ONSEMI не рекомендуют Флай более 100 Вт. Это, конено, приблизительно, но как раз для автора темы. И не знаю какого года(сейчас я их рекомендации планирую переплюнуть раз в шесть, правда, с большим напрягом).

Или прямой, чтобы сильно не переделавать схемку?

Нашёл лучшую и подробнейшую, на мой взгляд, методику для расчёта классического флая (не квазирезонансного):
http://www.st.com/stonline/products/literature/an/7310.pdf
Очень доступно. Думаю, многим может пригодиться.
Расчитал всё что можно, включая все потери в ключе и трансе, а также значения сопротивления и ёмкости снаббера. Перемотал транс. Собрал. Все параметры (токи ключа, duty cycle и пр. сошлись очень точно).
Сегодня всё заработало, транс на макс мощности (161 Вт в нагрузке) греется чуть меньше, но, как я понял из из некоторых постов, температура порядка 70-90 град. вполне допустима. Смущает всё-таки, что в расчётах я принимал приращение темп-ры dT~40градусов, то бишь ожидалось (и оч. хотелось всё-таки градусов до 60-70. Возьму как я пожалуй градусник и положу ему под язык. Может всё не так плохо, как кажется? И зря мучУ воду
На макс. мощности на осцилле видно (по форме тока на токоогр.рез-ре в истоке), что приближается к CCM-режиму, что также было ожидаемо и желаемо.
Серия ICE2xXXX, про к-ю Вы предлагаете почитать - квазирезонансная, а у них получается плавающая частота. как вариант расчёта я пробовал и их методу, но индуктивноости действительно получаются СЛИШКОМ малеьнкие для моей фиксированной частоты и не квазирезонансного ШИМа... Получал глубокий DCM-режим с очень маленьким D... К тому же очень большой размах индукции. В этом вроде и была ошибка.
Чтобы поэффективней использовать транс, хочу попытаться приподнимать частоту. Однако заметил заметный рост потерь в ключе при повышении. Буду экспериментировать и искать серединку..
Кстати, у питателя есть особенность - рассчитан на ~380 +-20% 900В ключи уже на пределе (учитывая некоторый запас; Np/Ns ~ 7), MOSFETов на 1200В пока не втретил, а IGBT на 1200В от IR серии W (75к-150к), только U (~40кГц), но спад по току достаточно плавный от частоты, так что хочу попробовать их. Не будет ли сюрпризов при применении IGBT ??

Ага, и они же приводят флаи на 160 Вт, там правда интересная схемка на NCP1651, совмещённая с PFC (без входного электролита, всё сглаживание ложится на вторичку - мне очень занятно показалось!!) Да и ваще много видел - у INFINEON например и на 240Вт (квазирезонансный правда).
А насчёт в 6 раз позволю себе наглость усомниться

А прочие топологии (прямые, мосты) будут пробовать позже. Дайте новичку с этим разобраться, общупать, взорвать десяток-другой ключей

Хм... я тут успел поднатореть чуть, ща буду спорить
Насчёт маленькой индуктивности, малого кол-ва витков и сооветсно размаха индукции уже разобрался и согласен полностью. Исправил. Частоту буду повышать..
Однако не понял замечания насчёт non-continuous mode (DCM?). Ведь все флаи работают эффективно именно в этом режиме? Вот счаз на моей макетке расчитано всё так, что он работает во всём диапазоне в DCM-режиме и только при приближении к максимальной подбирается к CCM-режиму. Наблюдаю сей факт на осцилле - колебания Lp(Coss+Cвсяко-разно-паразито) только успевают начаться (только-только всё разрядилось во вторичку) перед следующим включением ключа.
А вот чем грозит или чем хорош переход в режим CCM?? Вроде как будет включение при ненулевом токе и всё такое... увеличивается пост. составляющая тока.. потери проводимости в ключе? Жара от радиатора?
Объясните плиз.

Серии W только 900-вольтовые, хотел сказать.

На мой взгляд в ССМ режим целесообразно уводить схему только в одном случае - если сердечник в силу обстоятельств должен быть выполнен на торе из порошкового железа (с большими потерями на перемагничивание). При этом и в ключе, и в выходном диоде потери намного больше, индуктивность первички выше (соответственно и индуктивность рассеяния), снабберы и кламперы жестче. И самое неприятное - фильтроваться от иголок, с ними ситуация при ССМ режиме похуже будет!!! ИМХО, если в габаритах нет особых ограничений, то для fly non-continuous mode - оптимально

Их есть у нас
Высоковольтные, до 1500В! полевики от ST
STP4N150
STW4N150
N-CHANNEL 1500V - 5Ω - 4A TO-220/TO-247
Very High Voltage PowerMESH™ MOSFET
http://www.st.com/stonline/products/litera...62/stp4n150.pdf

на http://www.efind.ru/ их готовы возить упаковками по 50 штук.

http://www.st.com/stonline/books/toc/ds/1504.htm

Еще тут посмотрите
http://forum.electronix.ru/index.php?showtopic=8017
http://forum.electronix.ru/index.php?showtopic=7508&st=0

Иголки - это как следствие следующего включения ключа, когда ток во вторичке ещё не ноль?
А раз уж индуктивность чтоб в ССМ режим загнать должна быть выше, то вроде и по габаритам транс поболе будет? Витков побольше (ну или зазором порулить), но для пост. тока и соотв. рассеив. мощности есть ограничение.. Тогда как понимать "если в габаритах нет особых ограничений, то для fly non-continuous mode - оптимально"?
Да и вот ещё подумалось, тут кто-то полезное замечание делал, что потери в сердечнике уходят не перемагничивание (петелька гистерезиса в середчнике), а посему мне начинает казаться, что в ССМ режиме этот самый размах будет меньше и транс по идее будет меньше рассеивать? Счаз попробую - повышением частоты для начала - он у меня счаз как раз на макс. мощности уже близок к ССМ, и посмотрю на поведение транса.
Обругайте (с обоснованиями), если неправ

По-моему, оптимальнее всего работать все время (или хотя бы при мощности близкой к максимальной) в пограничном режиме, т. е. когда при завершении обратного хода сразу начинается прямой. TDA4605 работает так. При повышении нагрузки понижается частота. Почему лучше - потому, что индукция минимально возможная получается. И помех мало, так как нет режима непрерывного потока.

При CCM действительно потери в трансе меньше, поскольку меньше индукция (как правило больше витков) и меньше ток (уже не треугольная форма, а трапециидальная). Соответственно, и потери в ключе на статике меньше будут.
Но добавляются динамические потери на переднем фронте (но уменьшаются на заднем) и добавляется бросок тока от восстановления/перезаряда выходного диода, поскольку его приходится выключаться форсированно обратным током. Поэтому могут несколько возрасти помехи, но опять же не факт - дело несколько исправляется меньшим импульсным током. Снабберу наплевать - все равно он должен рассеять определенный процент от выходной мощности, определяемый конструкцией транса (ИМХО, не проверял).
Так что по энергетическим показателям не факт что лучше CCM or DCM - наверное, будет зависить еще и от других факторов, таких как выходное напряжение например.
Минусы ССМ - горяздо сложнее стабилизировать петлю и сделать ее быстрой,и трудно работать при DC>0.5 - возникают так называемые сабгармонические колебания (при токовом режиме), с которыми тоже приходится бороться.
Но зато можно присобачить селф-драйв синхронник на выход (автоматически и по определению будет работать в CCM) - про это дело в одном из последних Юнитродовских семинаров.

Он не выжил..., помер...

Вчера беда стряслась.
Хроника событий: в работавшей до того на полной мощности схеме - MOSFET 2SK20?? (не помню точно посл. 2 цифры - пишу из дома - сомнительного происхождения, по заявлениям продавца на 900В, 7А пост.тока - на сайте TOSHIBA такого не нашёл..) меняю на ultra-fast IRG4PH30K+диод исток-сток (1200В,20А пост.,40А имп., времена, емкости - вродь в норме).
Через 30сек полёта, не предвещавших беды, испытуемый тихо-мирно ушёл. Лишь зловеще щёлкнул входной предохранитель.

Показания бортовых приборов на момент катастрофы:
Uвых=27В, Pвых=161Вт, радиаторы ключа и вых. выпр. диода - тёплые.
Транс: E42/21/15, первичка 60 витков, зазор 1.9мм, Lp=610мкГн, Np/Ns~6.7,
Fsw=63кГц.
Выпр. напр. на входе 540В, режим работы - DCM, близкий к ССМ - на осцилле видны полпериода колебаний контура Lp(Сdrain+Cсхемы) перед след. включением.
В целом картина абсолютно идентична той, к-я наблюдалась с предыдущим MOSFET-ом.

Извлёк усопшего, поставил на место прежний ключ - работает!

Вобчем, предлагаю сччитать поведение столь солидного полупроводника недостойным, выявить и разъяснить виновного


Задумываюсь о другой топологии. Вот нашёл вариант на ST:
http://www.st.com/stonline/products/literature/an/9172.pdf.
Привлекает то, что на каждом ключе получается напряжение не больше выпрямленного. Очень для меня актуально - БП рассчитан на работу от 380~.
Интересно узнать мнение знатоков.
За любые другие ссылки буду благодарен.

Это не что иное, как 2х транзисторный прямойпреобразователь.
Такое же чудо можно сделать и с Вашим обратным. Здесь на каждом транзисторе упадет Епит, вместо 2E. Соответственно и потери упадут в 2раза.

Может, не в тему, но кто пояснит мне, как там цепь запуска работает? Так, как нарисовано на странице 2, IMHO, она никогда не стартует...

Похоже на генератор импульсов, которые подаются в нижнее плечо напрямую, а в верхнее через транс. буду пробовать, только вместо указанного ШИМа попробую UC3844 или FA5312(14). О результатах доложу непременно

Точно! Я тормоз. Я не сразу монял, что два стречно-параллельных диода DB3 - это Diac. Если бы это были просто диоды, то она никогда бы не завелсь. А так работать будет.

Извините может это , но может кому интересно.
Очень интересная, подробная информация по построению SMPS на сайте www.powerint.com. Кроме того неплохая на мой взгляд (я уже как-то это писал, в отличие от VIPer_Pack ) программа расчета флаев
PI Expert Suite.
Вкратце по ApplicationNote:

Методика расчета флаев:
http://www.powerint.com/PDFFiles/an16.pdf
http://www.powerint.com/PDFFiles/an25.pdf
http://www.powerint.com/PDFFiles/an32.pdf

Методика построения с учетом требований безопасности и ЭМС:
http://www.powerint.com/PDFFiles/an15.pdf

Очень хорошая методика по конструированию трансформаторов:
http://www.powerint.com/PDFFiles/an18.pdf

Методика конструирования для преобразователей с большим числом выходов:
http://www.powerint.com/PDFFiles/an22.pdf

Может для кого-нибудь будет интересны примеры применений Engineering Prototype Report (EPR), где рассмотрено построение конкретных флаев с подробным описанием характеристик и тепловых режимов.
Построение флаев на TOPах может и не самое лучшее решение, но описанные методики применимы для общего случая, да и программа PI Expert Suite тоже интересна и для общего случая, кроме того все бесплатно. Спасибо им большое .
Мне, например, методика по конструированию трансформаторов очень помогла и приоткрыла глаза на некоторые моменты, о которых я по наивности не очень и задумывался.

Собрал. Это просто земля и небо!! Ключи просто тёплые на нагрузке 230Вт. Причём поставил те, до каких смог быстро дотянуться - IRFBE30 на 800В, Rds=3 (!!!)Ом - у сопоставимых по току и Uds посовременнее около 0.5 Ом - эдак они ваще замёрзнут?? Транс чуть тёплый. Пульсаций навскидку чуть не на порядок меньше.
Вобчем, восторгу новичка нет предела

Есть один неприятный моментец - при нагрузках меньше минимальной имеются два источника посторонних звуков - тонко зудящий от стартового генератора "раздаточный" трансик для ключей, и периодически цыкающий основной (подкачивает, когда напр на выходе падает ниже заданного). Думаю всё-таки перенести управление "наверх", в классическом варианте (со стартовой цепью и питанием от доп. обмотки) - тогда отпадает надобность в "стартере"....


А можно ли заставить прямоходовик работать начиная с нулевой нагрузки?
Из прочитанной теории получается - нет.....

Интересно. Спасибо Многое из этого, правда, уже прочитал.
Опять же, если кому будет полезно, фундаментальнее и систематично многие вопросы построения SMPS изложены в семинарах Texas Instruments. Всякие индукторы в том числе.