thickman

Самый простой способ для оценки потерь в ферритах, это измерение потребляемого тока преобразователя на холостом ходу. Но штатный преобразователь с сетевым питанием не годится. Потери в ключах преобразователя будут зависеть от типа применяемого сердечника. По той простой причине, что магнитная проницаемость в наножелезе много выше, чем в силовых ферритах, а значит индуктивность первички нанотрансформатора больше чем у ферритового транса. В результате – выход преобразователя из режима ZVS и появление немалых динамических потерь в ключах при их включении. Перевес потерь в сторону силовых ключей исказит результат. Даже самые современные кулмосы не годятся. А при тестировании ферритового сердечника ток намагничивания больше, ZVS в наличии, измеренные потери ниже, что приведет к неверной интерпретации результата эксперимента. Я использовал стенд с задающим генератором 20-200кГц и полумостовым преобразователем, он питается от регулируемого лабораторного источника напряжением до 85 вольт. Дедтайм регулируемый, порядка 15-50ns. Пренебрежимо малая длительность DT не вносит существенной погрешности при расчете рабочей индукции через питающее напряжение. Транзисторы должны переключаться максимально быстро, поэтому затворные резисторы исключены, затворный трансформатор подключен непосредственно к затворам, в первичке ТГР в пара мощных затворных драйверов с доп буферами на биполярах. К ключам требования противоречивые – минимальная выходная емкость и малое сопротивление во включенном состоянии. Важно также малое внутреннее сопротивление затвора. Из перебранных мною кандидатов хорошо зарекомендовали недорогие STD15NF10L. Даже в Чипе-Дипе они есть за сущие копейки. Конденсаторы полумостового делителя с малым последовательным сопротивлением, потери в них тоже привносят доп погрешность. Я использовал люминиевые полимерные с последовательным включением (100-вольтовых полимерных нет в природе) но подойдут и обычные электролиты с низким ESR, включенные параллельно по нескольку штук. Фильтр на входе преобразователя тоже с малыми потерями – достаточно толстый провод в дросселе и пленочные конденсаторы с малым ESR. Фильтр необходим для подавления помех, они могут повлиять на результаты измерений, особенно при использовании немудреных показометров. Тестовая обмотка на сердечнике тоже должна иметь относительно малое сопротивление. Необходимо измерить потери стендового полумоста в режиме ХХ, без тестируемого сердечника. Мой стенд на частоте 100кГц при напряжении до 85V потребляет ток около 1мА. Это десятки милливатт доп погрешности. А вот при замене ключей на высоковольтные кулмосы, потери в ключах росли на порядок на XX, но были несущественными при достаточной величине тока намагничивания в тестовой обмотке – отсюда неверный обескураживающий результат, типа, феррари супер, нано – отстой. Следующим постом будет табличка с результаты измерений трех типов ферро и АМАГ200С.

Недавно коллега irfps в качестве альтернативы дорогим породистым ферритам, предложил обратить внимание на дешевый китайский аналог из материала DMR44. Внизу на картинке информация из даташитов. Видно, что по своим параметрам DMR44 ничуть не уступает современному ферриту N97 от Epcos. Среди аналогов в лидерах 3С97 от Ferroxcube но отрыв от других соперников небольшой. N95 и 3С95 с невыраженным седлом потерь ещё лучше, однако большой революции на сегодняшний день нет и пока не предвидится. Я сравнил потери в материалах-аналогах N97 и в обсуждаемом здесь ленточном АМАГ200, чуть позже покажу результаты. Для начала необходимо подобрать сердечники одинакового типоразмера. Это обязательное условие для сравнения. Сравнивать потери в сердечниках разного типоразмера не имеет смысла. Если сердечники различаются, тогда получается, что при тестировании выявляется прежде всего более оптимальный типоразмер в данном конкретном применении, - кому оно надо? Надо конечно, но для того существуют специальные алгоритмы и программы, которые выбирают размеры магнитопровода по нужным параметрам оптимизации – по перегреву трансформатора, объему, массе, стоимости и так далее. А вот имея на руках сравнительные данные по потерям, уже можно переходить к дальнейшей оптимизации. Удельные потери есть в даташитах, но воспользоваться ими не всегда получается. Например, сравнивать через удельные потери ленточные сердечники в контейнере с потерями в ферритах неудобно, слишком разный эффективный объем магнитного материала при равных типоразмерах, причем Кзап в ленточных сердечниках непостоянен, он зависит от размеров сердечника. Если не ставиться цель сравнения материалов, все равно, свои экспериментальные данные могут оказаться полезнее скупой даташитной информации. К примеру, зазоры в сердечниках привносят доп потери, работа с залетом в довольно сильное насыщение – тут уже аналитические формулы от производителей недостаточно честны. Метод контроля через дырку Гиратора также немного снижает эффективное сечение и это лучше учитывать. Поэтому нужно подобрать такой метод тестирования, при котором нужную информацию по потерям быстро и без особого напряга мог бы получить и не слишком терпеливый лаборант. По этой причине калориметрический метод не подходит – муторно, долго, нужна основательная подготовка. В следующем сообщении расскажу, как делал это я.

Ганы без проблем, но не понятно зачем. На фото могучий LLC-резонансник с питанием от сети 380 вольт. Полумост, с последовательно включенными парами ключей IPL65R099C7. Корпус ThinPAK, 8х8мм без радиаторов (красные стрелки). Синхронный выпрямитель (ключи отмечены желтыми стрелками), тоже без радиаторов. Хотя транзисторы – обычные кремниевые мосфеты. Компонент с солидным тепловыделением лишь один – трансформатор на сердечнике ETD59. Пмсм, переход на повышенные частоты и на планарный трансформатор вряд ли поможет решить проблему кардинально - самым теплым всё равно будет трансформатор.

Нет, подойдет только с "необычно высокой проницаемостью". Это достигается специальным высокотемпературным режимом отжига и только для высоконикелевых, типа 79НМ, 80НХС. Да, потери невелики, поэтому лучше выбирать лист потолще. Для нано и амо- материалов это невыполнимо, просто потому что они не могут быть толстыми, такова технология производства. Но среди продукции Мстатор есть довольно тонкие диски с толщиной высотой рулона 3.5мм, тоже неплохой вариант. Такой диск с тестовой обмоткой накладывается на основной сердечник, затем как обычно - поверх бутерброда все обмотки трансформатора.

Да, облом. Другим интересным вариантом был бы тонкий диск из высоконикелевого пермаллоя толщиной до 1мм, укладываемый на торец основного сердечника. Но проблема та же - после вырезки/штамповки требуется отжиг, причем с непростым режимом - по мере снижения температуры скорость остывания должна изменяться для получения наивысшей магнитной проницаемости. Такое в кустарных условиях не выполнить.

Да, номиналом около мегаома, и не забыть зашунтировать каждый силовой транзистор доп емкостью, как на схеме. Затворный трансформатор такой же, как и в мостовом преобразователе, навесные диоды 800-1000 вольт. Такое последовательное включение ключей решение типовое, иногда можно встретить в девайсах с питанием от сети 380В. К синхронному выпрямителю здесь необходим специальный контроллер, без него сложно получится.

Неприятная особенность полумостовых и полномостовых ZVS-топологий - по-хорошему, для надежного функционирования нужны ключевые мосфеты с быстрыми паразитными диодами или специальные адаптивные драйвера, не позволяющие включаться этим диодам. А это или удорожание, или усложнение не всегда оправданное. Ещё один вариант на схеме, он может подойти для полумоста, питаемого от сетевого выпрямителя – удвоителя. По потерям и количеству ключей такой вариант равноценен мостовому. Единственное, но немаловажное преимущество – здесь можно использовать дешевые ключи с медленными паразитными диодами, они надежно купированы внешними боди-диодами.

Ширину полосы я выбирал примерно на 2/3 высоты контейнера. Так лента не повреждается при плотной укладке обмоток поверху контейнера с обручем. Узкую полоску брать не оптимально – снижается сечение обруча, растет магнитное сопротивление и, следовательно, уменьшается величина тестового сигнала. Можно укладывать и на всю ширину контейнера – повреждение краёв нанообруча особого вреда не принесет. Лучше приобрести рулон пошире. В руках неотожженную не держал, но подозреваю что она мягкая и должна неплохо резаться на полосы нужной ширины. Вроде как наш немецкий партайгеноссе Obergan Alexey покупал без отжига - какие впечатления? Можно её резать? Или мотать в несколько параллельных рядов узкой лентой, тоже вариант. А что сказали по поводу магнитной проницаемости АМАГ-200С без отжига? Если сравнительно небольшая - пользы от неё не будет.

В режимах ZVS и (или) ZCS, длина фронтов не сказывается на динамических потерях. Имелась ввиду длинная пауза? Вообще, вполне достаточно DT=200-600ns. Можно применять генератор без паузы, а необходимый DT формировать затворными цепями, сквозняка не будет. Но с другой стороны, длинная пауза позволяет сделать высоковольтные фронты на ключах очень пологими, это снижает уровень помех. Ниже осциллограммы резонансника на биполярных транзисторах. Пологие фронты и отсутствие звона, но получить такую гладь во всем диапазоне нагрузок непросто.

Эта часть магнитопровода охватывается короткозамкнутой обмоткой, поэтому размах индукции мал и Bs материала не столь важен. Единственный важный параметр – магнитная проницаемость. Подойдет тот материал, который имеет наивысшую проницаемость в неотожженном виде. Если проницаемость в разы хуже чем у MSTN – TH (с поперечным отжигом), сигнал из такого датчика будет недостаточной величины. Нужно проконсультироваться у специалистов "Мстатор" или "Гаммамет" по этому вопросу.

pwn: Как я уже неоднократно говорил, конструкция трансформатора описанная в теме про герметичный трансформатор viewtopic.php?f=15&t=68 и примененная в частности в этом заряднике позволяет применить для нямконтроля ДифТТ без каких либо напрягов. Достаточно для этого продеть выход одной из вторичек и первичку через обычный ТТ и получим искомое. irfps, в pwn-трансформаторе W1=36. Вторички – шесть шестивитковых обмоток включенных параллельно. Получается, что в первичке и в одной из шести вторичек токи одинаковой величины, поэтому в диф тт достаточно протянуть провод первичной обмотки и один провод от любой вторичной обмотки. Получается простенький диф тт - но это очень и очень частный случай, не универсальный.

Пмсм, такая же черная, но на 12 вольт будет получше с точки зрения расходов на тепло (пресловутые "цэ у квадрат")

Здесь расписан принцип размагничивания, см посты Василия 58: https://electronix.ru/forum/index.php?app=forums&module=forums&controller=topic&id=104571&page=4 По поводу дифф. трансформатора тока – это удобно, когда на силовом трансформаторе всего пара обмоток, и не с палец толщиной. А дырка Гиратора позволяет одинаково просто мониторить состояние сердечникас любым числом вторичных обмоток. Тема диф тт муссировалась у Валентина Володина в ветке "контроль и устранение насыщения сердечника". У Мультика можно посмотреть на его страничке, вместо одного дифф. транса он для вычитания первичного и вторичного тока использует раздельные ТТ: https://multikonelectronics.com/subpage.php?p=6&i=8#Simm

В интернет-анналах можно выудить кое-что о герметичном трансформаторе от pwn. Но к сожалению без картинок: https://web.archive.org/web/20171113184553/http://shyza.ru/forum/viewtopic.php?f=15&t=68

Может быть, токаря приручить? Прирученный токарь с куском люминия - это наше всё.

А можно на затворные цепи посмотреть?

Я занимался неполным синхроном. Замыкающий (блокирующий) диод оставался, синхронные ключи применялись лишь на месте выпрямительных.

Есть нюансы связанные с жесткостью внешней характеристики и с точки зрения помех, особенно при таком здоровенном дед-тайме в 1.2 мкс. Но для обеспечения надежности играться частотой смысла нет, можно смело работать как выше, так и ниже резонанса. IR2153 и прочие бустрепные молотилки вообще штуки непредсказуемые. В моих кривых руках они частенько взрывались, по непонятным мне причинам.

Важно осознать, что если частоту преобразователя задавать ниже частоты резонансного контура, всё равно это не скажется на величине выходного напряжения. Просто обмен энергией между L и C завершится раньше, чем закончится полупериод задаваемый контроллером. При этом суммарное напряжение на резонансном контуре будет равно нулю, следовательно, напряжение на выходе меняться не будет.

Да, они. Но при таком малом волновом сопротивлении контура как у Вас сейчас, толку от них не будет, уровень токоограничения останется запредельным.

В симуляции в номинальном режиме частота резонансного контура чуть выше частоты, на которой клацает контроллер. Поэтому пауза между колокольчиками больше мертвой паузы. То есть, если за время рабочего полупериода ток успел упасть до нуля, он в нуле и остается – назад (в отрицательное значение) дороги нет, потому что на пути выпрямительный диод. В этом случае бестоковая пауза получается больше мертвой, задаваемой контроллером. Но если частоту преобразователя повысить, тогда дополнительной бестоковой паузы уже не будет. Для наглядности ещё больше увеличил разбежку между Fрез и Fкомм: У продумнОго немца, возможно, индуктивность рассеяния трансформатора довольно большая. На этом и зиждется работа софт-старта, независимо от того есть резонанс или его нет на рабочей частоте. С доп делителем на пленочных конденсаторах мудрить не надо. Они включены на переменном токе параллельно - это единственное отличие от одиночного кондея последовательного с первичкой.

Режим перегрузки. Форма тока в резонансном контуре на рабочей частоте - красным, на удвоенной частоте – синим. Зелёным на частоте в четверо выше рабочей – ну типа начало софт старта. На удвоенной частоте всё печально - мало того что максимальная амплитуда тока остаётся высокой, к этому добавляется режим выключения на максимальном токе, что ведет к росту динамических потерь при выключении. На учетверённой частоте тоже добра мало, амплитуда тока всё ещё непомерно высока. Вывод: нужно или частоту софт-старта задирать ещё в несколько раз, или увеличивать характеристическое сопротивление резонансного контура путем увеличения Lрез и одновременно снижая величину Срез. Вот тогда ток будет ограничен Lрез и софт-старт худо-бедно, но будет исполнять свои обязанности. Но правильнее, пмсм, использовать метод параметрического ограничения, о нем много говорилось в существующей здесь теме "резонансные и квазирезонансные топологии".

Нии, он хоть и халявный, но акция явно запланированная. Однако, халява (отсутствие внешней довольно большой Lрез) обязывает иметь Cрез большого номинала. Неприятность в том, что с такими контурами невозможен софт-старт, организуемый увеличением частоты преобразователя, - пришлось бы разгонять частоту софт-старта до многих сотен килогерц. Поэтому приходится обходиться без софт-старта, с применением стремной защиты, как на схеме. Но такое решение имеет право на жизнь и довольно часто применяется. Я имею ввиду резонансный контур с очень низким характеристическим сопротивлением, образованный малой индуктивностью рассеяния и резонансной емкостью большой величины. Ходит по интернетам схема резонансного БП от Ямахи с таким контуром и вроде как тоже на ир2153. Придерживается подобного подхода и Бруно Путзейс в своих навороченных резонансниках с синхронными выпрямителями и рекуперации энергии в банки сетевого фильтра. Если резонанс кажется неуместным, следует или убрать C13, или добавить дроссели сразу после выпрямительных диодов. Это избавит от некоторых проблем, но добавит много других, не менее неприятных. Полипропиленовый от Вимы должен быть очень неплох. Но лавсановые тоже подойдут, потому что напряжение на конденсаторе с такой емкостью сравнительно мало, следовательно невелики и ВАры. Но следует помнить, что оно пропорционально растет с увеличением нагрузки и в момент перегрузки напряжение на конденсаторе максимально.

Резонансный контур собран на индуктивности рассеяния трансформатора и злополучном C13. Его лучше заменить на более подходящий, с меньшим тангенсом потерь. Осциллограмма тока типовая, ничего экстраординарного. Расколбас вызван токовой 100гц пульсацией. Осциллограф на такой развертке адекватно не синхрится, вот и выхватывает из реальности хоть и правду, но когда ему вздумается. Увеличьте время развертки до сотен миллисекунд - увидите реальную картинку низкочастотных 100гц пульсаций тока. Если есть желание уменьшить плюшки тока – увеличьте емкость конденсаторов сетевого фильтра, не помешает проверить что там сейчас на самом деле, - могли подсохнуть. Прошу прощения, некогда. Сегодня, без сомнения оч радостный, но оч хлопотный день для недоброй половины населения..

Помехоподавляющие нанобусы нужны для снижения величины пикового тока, возникающего в результате резкого рассасывания избыточного заряда в базе диода. Получается мягкое восстановление, даже если применяются жесткие диоды. В резонансной топологии с прерывистым током в контуре, если там с режимами все в порядке, резкого обратного восстановления нет, поэтому нанобусы будут здесь не так эффективны как в выпрямителях различных прямоходных топологий с непрерывным током в дросселе.