Faq По Преобразователям 12 Вольт=>+-40Вольт

kotenok · 4 декабря, 2009

Здесь собранны самые "вкусные" посты из темы " Преобразователи напряжения 12 вольт в +-40", и из других похожих тем.

Добавлено Zvik:

Преобразователь напряжения мощность до 400-450Вт и напряжением до 35-40В, со стабилизацией напряжения

Схема 2 в приложениях.

Особенности схемы:

Замена транзисторов:

Транзисторы КТ639 и КТ961 можно заменить на BD139/140 и им подобны, согласно проводимость. IRFZ44N можно заменить на IRF3205, при такой замене будет достаточно одной пары, при использовании 2ух пар, мощность ПНа можно увеличить до 600-800Вт, но в таком случае необходимо и желательно устанавливать дополнительный трансформатор.

Про стабилизацию:

Транзисторный оптрон U1 обеспечивает гальваническую развязку в цепи отрицательной обратной связи по напряжению. Он относится к цепи стабилизации выходного напряжения. Так- же за стабилизацию отвечают стабилизаторы параллельного типа DD1 и DD2 (TL431 или наш аналог КР142ЕН19А).

Падение напряжения на резисторе R4 приблизительно равно 2,5 вольт. Сопротивление этого резистора рассчитывают, задавшись током через резистивный делитель R3R4. Сопротивление резистора R3 вычисляют по формуле: R3=(Uвых-2,5)/I" где Uвых- выходное напряжение ПНа; I"- ток через резистивный делитель R3R4.

Нагрузкой DD2 являются параллельно соединённые балластный резистор R5 и излучающий диод (выв. 1,2 оптрона U1) с токоограничивающим резистором R6. Балластный резистор создаёт минимальную нагрузку, необходимую для нормального функционирования микросхемы.

Важно. Нужно учитывать то, что рабочее напряжение TL431 не должно превышать 36 вольт (см. даташит на TL431). Если планируется изготавливать ПН с Uвых.>35 вольт, то схему стабилизации нужно будет не много изменить с соответствующим подбором некоторых деталей, о чём будет сказано ниже.

Микросхема DD1 стабилизирует напряжение 8 вольт для питания делителя, состоящего из фототранзисторного оптрона U1.1 и резистора R7. Напряжение от средней точки делителя поступает на неинвертирующий вход первого усилителя сигнала ошибки ШИ- контроллера TL494.

Так- же от резистора R7 зависит выходное напряжение ПНа- чем меньше сопротивление, тем меньше выходное напряжение.

Налаживание.

Если монтаж выполнен без ошибок и использованы исправные детали, то налаживание сводится к установке восьми вольт на выводе 3 DD1 и требуемого выходного напряжения.

1. Прежде всего нужно выставить 8 вольт на выводе 3 DD1 с помощью подбора резистора R1.

2. Установить 35 вольт на выходе ПНа. Это делается резистором R3. Но как я писал выше, на выходное напряжение так- же влияет номинал резистора R7.

Для тех, кому не достаточно подробно описаны этапы настройки, читайте далее.

Вместо оптрона U1 впаяйте обычный светодиод (анодом к выводу 1, катодом - к выводу 2). В разрыв цепи R6 - вывод 1 оптрона включите миллиамперметр на 15…30 мА (это может быть любой тестер). В разрыв резистора R3 поставить переменный резистор на 2,2 кОм. К выходу +35 вольт ПНа подключите в соответствующей полярности источник питания с выходным напряжением +35 вольт, при этом нагрузку можно не подключать. Резистор R6 предварительно подбирают так, чтобы при минимальном номинале добавочного переменного резистора (сопротивление =0) контролируемый ток не превышал 10…12 мА. Если ток существенно выше (при этом светодиод может выйти из строя, но он всё же дешевле оптрона) и подбором добавочного переменного резистора не регулируется, заменяют микросхему DD2. Затем вместо светодиода установите оптрон и снова проверьте возможность регулирования входного тока. Если ток отсутствует - замените оптрон.

Расчёт количества витков первички, вторички:

В основном ПНы обсуждающиеся в данной ветке работают на частотах 60-75КГц, если вы используйте кольца 40х25х11то ваша первичка будет содержать 2-обмотки по6 витков каждая, если же используете кольца 45х28х12, то ваша первичка будет состоять из 2-ух обмоток, каждая содержащая по 4витка.

Вторичная обмотка расчитывается следующим образом:

Сперва определяем соотношение виток/вольт, для этого мы напряжение питания 14.4В (При использовании нормальных, соответствующих потребляемому ПНом току, проводов просадки будут минимальны) делим на кол-во витков в первичной обмотке, т.е. на 4 или 6, в зависимости от габаритов используемого сердечника. Т.е. это 3,6В и 2,4В соответственно. Далее. Необходимое нам напряжение делим на получившееся соотношение виток/вольт, если получилось дробное число, то округляем как правило в большую сторону, но не во всех случаях, олько если дробь близка к 1/2 или больше.

Расчёт сечения первички, вторички:

Максимально потребляемая мощность ПН - Pmax. т.е. ток в перичной обмотке равен Pmax/12=Imax, округлим до целых. Плотность тока 5А на 0,785мм^2, т.е 1А на 0,157мм^2? При частоте работы ПНа 70-75КГц. У нас же сила тока Imax, скажем 42А, т.е нам надо провод с площадью 0,157*42=6,594мм^2 или же провод сечением 2,9мм. Но провод таким сечением не так то просто достать и с точки зрения КПД это не выгодно + трансформатор будет сильно греться + ко всему на ВЧ частотах ток течёт не по самому проводнику а по его поверхности в основном, а площадь у одного толстого провода мала что бы пропустить весь расчётный ток. Что бы исправить это берут несколько проводов меньшим диаметром, к примеру 0,6мм сечением. Вычисляем его площадь по формуле - ПR^2, 0,3^2*3,14=0,2826мм^2. Далее 6,594/0,2826=23,3, округлим 24. Т.е для намотки первичной обмотки нам потребуется 24провода сечением 0.6мм. Вторичная обмотка рассчитывается таким же образом. Определяется максимальный ток, далее этот ток умножаем на 0,157мм^2, потом находим сечение провода и далее так же рассчитываем сколько потребуется проводков меньшим сечением.

Намотка трансформатора:

Определившись с количеством витков в первичной обмотке можно приступать к самой намотке трансформатора. Для этого берёте все "XX"провода, и делаете из неё косичку и потом начинаете мотать, вторую часть первички тоже также. Очень важно, чтоб витки обоих обмоток распределялись равномерно по всему кольцу, иначе трас будет греться, особенно на максимальной или близкой к этому значению мощности, так же напряжение на вторичной обмотке с увеличением нагрузки будет всё больше и больше просидать. Можно так же намотать другим способом: Взять намотать "ХХ"отдельных обмотк для одного плеча, а потом точно так же и для второго, а потом их соеденить, такой способ называется, намотка лентой. Выводы трансформатора сразу идут в печатную плату, это делается для уменьшения потерь, что в свою очредь благоприятно сказывается на КПД ПНа. Соединять надо так: 1-начало, 2-конец, т.е. 1;2;1;2 По окончанию намотки первички можно её обмотать тканевой изолентой, а потом уже мотать вторичку. Обычная изолента не пригодня для этих целей. Она поплавиться при работе ПНа. т.к. трансформатор может нагреться до 50-60градусов, и это нормальное явление а так же обычная изолента затруднит охлаждение сердечника и обмоток.

Дросселя:

Дросселя лучше мотать на жёлтых кольцах, их можно достать из компьютерных БП. Дросселя содержат по 5-6витков, однако как показала практика, лучше мотать с соотношением 2-3витка навольт, но при этом дроселя получаются громоздкими. Дроссель по питанию мотается на таком же кольце, при намотке обоих дроселей не забываем о сечении провода, желательно использовать провод сечением на менее чем 2мм в дроселе на входе, иначе на полной мощности от него ничего не останется.

К схеме Aknodikа По ссылке PN_TL494_IRF3205.ZIP :

1.Колечко 45*28*12-1 шт до 500W хватит по горло, 4 витка первички если трансик будет греться на ХХ то резистор на 6-ой лапе согнать до 12 Ком (этим малость повысим частоту ПН).

2.Транзисторы IRF3205 на радиатор через слюду

3. Входной дроссель 5-6 витков 2мм на феррите диаметром 8..10 мм

4. Выходные дросселя 3-4 витка 1,2..1,5 мм на феррите диаметром 8..10 мм (либо 7-8 витков на жёлтых кольцах об БП компа можно и на одном кольце разместить две обмотки сразу)

5. При +-63 вольтах по выходу спокойно становиться 4 шт по 63в-2200uF.

6. У транса RC цепочка снаббер, конденсатор керамика. По выходу керамика либо плёнка, вход плёнка.

Очень полезный расчёт точного кол-ва витков ГУРУ вегалаба:

Калькулятор ЛЫСОГО

На всяк выложу свою прогу, точнее типа калькулятор. Пользуюсь оч. давно, ни разу не подвёл. Состав калькулятора:

- осциллограф;

- резистор 1Ом_2Вт МЛТ или аналог, можно параллельно 2х2Ом;

- мелкий испытательный макет на 2155+пара ключей, если полумост или 494+пара ключей, если пуш-пул; питание стоков от регулируемого БП 0-20В, питание управления - отдельные 12В.

Берём предположительно подходящий сердечник. Тонким монтажным проводом мотаем первичку (только её). Подключаем к макету последовательно с 1Ом (для пуш-пула послед. со средним отводом). Стоковое питание =0В. В макете нужная частота и длительность. Плавно-плавно поднимаем и смотрим форму тока намагничивания. Когда в конце линейного нарастания появляется резкий загиб вверх - это граница насыщения. Если рано - увеличить частоту или добавить витков. Если так загиб так и не появился - много витков или высокая частота. Полезно также погреть феррит феном и опять посмотреть.

Позволяет точно знать где предел, ну и от него уже добавить витков или поднять частоту в соответствии с желаемым запасом.

(Где-то кажется уже писал про это.)

Абсолютно надёжный и достоверный результат. Даже без даташитов на сердечник.

Тут совсем подробно:

Так понял, что речь о пушпуле.

Нужно управление запитать отдельным источником примерно с таким же напряжением, какое будет при штатной работе. Обычно это 12В, можно взять например с какого-нить китайского адаптера, ну или мелкого аккума.

А силу, т.е. питание выходных ключей взять с регулируемого источника, чтоб можно было плавно поднимать напряжение, ну или например от сети через латр и подходящий трансформатор.

Взять голое кольцо (или как у вас два вместе), намотать на него первичку любым монтажным проводом, например МГШВ или типа, обе полуобмотки примерно равномерно по длине кольца, можно в два провода, но симметрию особо блюсти необязательно. Вторичку мотать не надо. Кол-во витков заведомо заниженное, например вдвое меньше расчётного. Включить это в схему, но среднюю точку транса через резистор 0,5-1 Ом примерно два ватта, непроволочный.

Параллельно резистору подключить осциллограф - общий к трансу, щуп к конденсаторам. Включить питание управления, плавно поднимать силовое питание и смотреть форму тока.

Примерная картинка во вложении. Конешно, там будут ещё всякие смыки и взбрыки в районе фронтов переключения, на картинке их нет.

Допустимое минимальное кол-во витков может определяться началом насыщения сердечника или потерями в сердечнике, т.е. неким допустимым его нагревом. По насыщению обычно можно на сравнительно низкой частоте, а на высокой обычно по нагреву. На вашей частоте 50кГц может быть и так, и так, зависит от параметров феррита.

Потому очень важно не только смотреть форму тока, но и оценить нагрев сердечника. Навскидку осмелюсь посоветовать для подобных трансов не допускать нагрев феррита самого по себе более 50 градусов, хотя это сильно зависит от его конструкции и условий охлаждения.

Допустим вы получили приемлемую картинку или приемлемый нагрев при неком напряжении и каких-то витках пробной обмотки. Делите это напряжение на витки пробной обмотки и получаете кол-во вольт на виток, приемлемое конкретно для этого сердечника на этой частоте. Исходя из этого можно посчитать нужные витки для любого напряжения.

При изменении частоты кол-во В/вит ей прямо пропорционально.

Даташиты в приложениях.

Преобразователь Мастер-Кит

Преобразователь Атомлинк

uc1825__2825__3825.pdf

TL494.pdf

Простейший.rar

kotenok · 6 декабря, 2009

Вопрос: А вот такой вопрос сейчас допустим мне надо +-35, а в другой раз понадобится +-60, возможно ли сделать регулировку допустим от 20 до 60 или чтонибудь подобное, без перемотки транса.

Ответ: Невозможно! ПН проектировался с расчетом "как можно проще и помощнее в разумных пределах". Защиты по току и стабилизации напряжения нет! Либо на трансе делай две вторички одну на +-35 вторую на +-60 вольт соответственно нужно будет переразвести выходную часть после транса добавить ещё один диодный мост и парочку кондёров+дроссели. Расчёт прост:

Акум-14,4 вольта

Нужно на выходе 60 вольт. Считаем с учётом оговоренного кол-ва витка на первичке-4. 60*4\14,4=16,6 берём макс ближ.=17 витков на вторчике. Значит у тебя при заведённом авто будет на выходе порядка 60 вольт на ХХ будет порядка 54 вольт.

Земли входного, и выходных напряжений не должны быть общими!

От Aknodik:

Многие думают, что рассчитать и изготовить импульсный трансформатор(трансформатор) это самое сложное в ПН-е. На самом деле это не так. Бесспорно, трансформатор это одна из важнейших деталей влияющих на характеристики ПН-а, но правильно изготовить её под силу даже школьнику, при условии соблюдения некоторых общеизвестных правил.

Первое, с чего следует начать – это выбор сердечника. В мощных двухтактных ПН-ах традиционно используются кольцевые сердечники, поскольку сердечники такого типа позволяют получить наилучшие массогабаритные показатели, хотя и имеют некоторые неудобства при намотке провода.

Габариты сердечника зависят от того, какую мощность Вы хотите получить. Так, например, по расчетам, приведеным в [1] для кольца размером 40*25*11 при 50 кГц можно получить 720 Ватт, а при 100 кГц – 900 Ватт…

Реально на практике из сердечника, склеенного из двух колец 2000НМ1 45*28*8, при частоте 60 кГц, мне больше 650…700 Ватт выжать не удалось (Здесь я имею в виду постоянную нагрузку на ПН-е, чем усилитель конечно не является). Исходя из этого для усилителя на 300…500 Ватт на 4 Ома вполне достаточно кольца 45*8*16. Сопротивление нагрузки указываю для того, чтобы подчеркнуть потребляемый усилителем ток, а то сердечник может по габаритной мощности удовлетворять, а по сечению окна – нет (сильнотоковый усилитель для низкоомной нагрузки требует больших токов и соответственно большого сечения вторички транса, которая просто не влезет в окно сердечника).

Из отечественных ферритов наилучшими характеристиками обладают ферриты марок 2500НМС1 и 2500НМС2 как имеющие, в отличие от остальных марок отрицательную температурную зависимость потерь и предназначенные для сильных магнитных полей. В Красноярске сердечников такой марки, мне найти не удалось, и я использовал «народный» феррит 2000НМ1, который проигрывает маркам НМС 15…20% габаритной мощности.

Склеивать кольца можно любым подходящим для керамики клеем. Острые грани нужно притупить, чтобы радиус закругления был не меньше 1 мм. Обматывать сердечник изолентой, покрывать лаком не следует. Феррит плохой проводник и в данном случае в дополнительной изоляции не нуждается. Изолента сильно ухудшает тепловой режим сердечника, который при максимальной нагрузке может прилично нагреваться.

Для обмоток нужно использовать провод в эмалевой изоляции. Для получения хорошей магнитной связи между обмотками, их необходимо отделить минимально необходимой изоляцией, т.е. не изолировать их вообще. Кроме этого, такие обмотки будут лучше охлаждаться.

Каждая половина обмотки, первички и вторички, должна быть намотана/распределена равномерно по всему сердечнику, а не так, что одна половинка обмотки занимает один сектор кольца, а вторая – другой.

В двухтактных преобразователях первичные обмотки должны быть обязательно полностью симметричны: равны по количеству витков и одинаково распределены по поверхности сердечника. Для этого не очень толстые обмотки наматывают несколькими параллельными проводами одновременно, и потом разделяют пучок на две части получая две идентичные обмотки.

Обмотки большого сечения можно наматывать по одному проводу, укладывая его аккуратно и набирая нужное сечение. Так я наматывал трансформаторы, которые показаны на снимках моего ПН-а.

Первой наматывается вторичка. Я наматывал одну обмотку и ставил диодный мост для получения однополярного напряжения. Обычно так не делают, поскольку получается более низкий КПД (ток, в каждый момент времени, протекает через два диода). А мотают две обмотки и ставят два диода. Этот вариант мне не подошел по одной простой причине – не было места под вторую половину вторички.

Итак, я мотал одну обмотку жгутом из 6 проводов диаметром 0.8...0.9 мм (точно не помню). Сначала наматываю 20 витков одним проводом равномерно по всему сердечнику, потом остальные пять проводов виток к витку снаружи сердечника и в два слоя внутри. Нужно стараться, чтобы не было пустых промежутков между проводами. От этого зависит КПД транса и максимальная мощность.

Поверх вторички наматывается первичка - две обмотки по 4 витка жгута из 16 проводов диаметром 1 мм. Сначала наматываю один провод с шагом чуть меньше 90 градусов с расчетом, что между началом и концом одного жгута должен поместиться конец второго. Получится подряд четыре вывода. По порядку: начало 1, начало 2, конец 1, конец 2. Средние выводы первички к плюсу, крайние к ключам, можно наоборот - зависит от разводки платы. Выводы вторички напротив выводов первички. Потом доматываю провод за проводом весь жгут, распределяя провода равномерно в секторах по 45 градусов. В оставшихся секторах - второй жгут. У меня в центре транса осталось отверстие диаметром около 1 см.

Начала обмоток первички сразу смотрят в плату, а концы, блин, в другую. Я загибал каждый провод жгута по отдельности, чтобы не повредить лаковую изоляцию между обмотками. Затем зачищал и залуживал каждый проводочек в отдельности.

Вот вся основа по Шихатову:

для больших мощностей - параллельные транзисторы с общим сопротивлением на плечо - до 8 мОм на 300Вт, до 5 мОм на 500Вт и т.п.

IRF3205 Rds-8mOhm 110A

IRFZ44N Rds-17.5mOhm 49A

IRFZ48N Rds-14mOhm 64A

IRF1010N Rds-11mOm 85A

Нус считаемс, до 300W:

3205-1шт

44-2 шт

48-2 шт

1010-2

500W:

3205-2 шт

44-4 шт

48-3 шт

1010-2шт

Это расчёт с учётом двукратного запаса, что касается любителей тюненга то мона по одному транзюку из трёх вариантов выкинуть.

Вопрос: трансформатор:

Можно ли склееть кольца 88-ым клеем?

Почему надо вторичку сначало наматывать, а потом первичку, а не наоборот?

Ответ: Клей-+88-ым. Почему мотать первичку после вторички, по моему тамже и объясняли , для улучшения теплообмена так как у тя в первичке ток будет теч 34А а во вторичной 14А, поэтому на первичной обмотке при пиковых нагрузках может выделятся большое кол-во тепла и для нее потребуется хорошая вентиляция. А в последовательность намотки 1->2 или 2->1 роли не играет

Лазерно-утюжная технология печатных плат

Ещё один преобразователь

Преобразователь..zip

JLCPCB — 10 плат всего за 2$ + 2 дня время изготовления

Крупнейший Китайский производитель печатных плат - 300 тыс. заказов для 10 тыс. заказчиков каждый день

Онлайн расчет на JLCPCB.com

Смотрите видео о фабрике JLCPCB: https://youtu.be/_XCznQFV-Mw

kotenok · 7 декабря, 2009

От себя добавлю. Я собирал вот по этой схеме, никаких настроек, кроме подстройки частоты генератора, с небольшой нагрузкой по выходу, и установки минимального потребляемого тока, не потребовалось. Трансформатор- кольцо, от какого-то импортного БП, размер не помню, около 40 мм. Драйверы мосфетов- 972-973 транзисторы. Для термоизоляции выходных транзисторов применил, по тем временам новый матеиал- Номакон-с кажется. Из того же БП. Защиту по току выкинул.

kotenok · 7 декабря, 2009

От Zvik:Всё равно не пойму зачем два транса?, когда можно сделать две обмотки и на каждый посадить отдельный усь.

От Aknodik:

Полагаю что КПД высокий нужен, и всегда было правильным питать каждый усил от своего транса если это касается именно стерео канала или стерео+саб.

Снаббер нужно подбирать при готовом ПН по осцилу смотреть выбросы, частота среза f>=1/(2*pi*R*C), спектр этих выбросов на много выше чем f преобразования и на ней нужно стремиться минимально нагружать ПН. От квадрата тока и от индуктивности рассеяния зависит энергия выброса, то есть для мощного ПН может потребоваться меньшее сопротивление, типично оно в пределах 2.2-10ом, ёмкость типично 10-47nF. Ставь 2.2+22nF, 10+10nf и не мучай себя. Очень критично при мощных ПН.

От Шихатова

Про снабберы

Снаббер (snubber – успокоитель) – RC цепь, параллельная обмотке – для шунтирования ВЧ звона. Звон обязательно должен быть подавлен, иначе возможны отказы, излишние наводки и неустойчивость преобразователя. Как правило, RC шунт достаточен для успокоения непокорных обмоток, если частота звона превышает несущую примерно на два порядка или выше. А если нет – то надо искать обходные пути, ведь тогда в полосу пропускания шунта попадет и существенная доля несущей и ее ближайших гармоник.

Первое. Определить частоту паразитных колебаний. Для начала запустить схему на малом токе нагрузки. Пробник осциллографа – чтобы не вносить изменения в контур – должен иметь минимальную собственную емкость. Если нет, попробуйте поднести щуп к звенящему контуру без электрического контакта. Учтите – частота звона плавает вместе с напряжением первичной цепи.

Второе. Рассчитайте эквивалентный RLC контур под частоту и добротность колебаний. Со стороны первички, известна (должна быть известна!) индуктивность рассеивания. Со стороны вторички – известны емкости диодов.

Характеристическое сопротивление Z = 2 * Pi * f * L (для известной L), Z = 1 / (2 * Pi * f * C) для известной С

Третье. Для начала, попробуем только R-шунт, R=Z. Посчитаем тепловые потери на шунте. Если они неприлично высоки, дополняем звено емкостью С=1 / (Pi * f * R). Увеличение емкости бесполезно – потери растут, подавление звона не улучшается (емкость на ВЧ полностью проводит).

Четвертое. Пересчитаем мощность потерь на R : P = 2* C * V * Fнесушая – это потери только несущей без выделения тепла на звоне. Проверяем в реальной схеме. Первое приближение – как правило – сразу подходит для большинства случаев.

Рекомендую почитать поподробнее про это в книге:

Семёнов Б.Ю. - Силовая электроника

Теперь тонкости, для обычного трансформаторного БП большие банки и нужны и важна ёмкость, в ИБП же важно не ёмкость а кол-во кондёров. Простым языком для кондёра есть значение тока которое он может отдать в нагрузку. Вы не задумались почему возле транзюков в питателе стоят четыре банки по 1000uF а не одна банка, ведь проще то было одну поставить??? Даже если Вы поставите по входу питателя (после дросселя именно а не до) одну банку на 100 000uF то от десятка банок на 1000-2200 толку будет куда больше и тока они отдадут больше чем баночка на 100 000uF. Так вот про выход нашего питателя правила теже, луше допустим в плечо 4 банки по 2200 поставить. И при использовании больших выходныё ёмкостей кондёрик Софт Старта (на 4 лапе TL494 сидит) догнать до 47...100uF тогда ПН будет куда легче запустится при больших выходных банках.

Ещё разок

"Габариты сердечника зависят от того, какую мощность Вы хотите получить. Так, например, по расчетам, приведеным в [1] для кольца размером 40*25*11 при 50 кГц можно получить 720 Ватт, а при 100 кГц – 900 Ватт…