Резонансные и квазирезонансные ИИП

[grach]

41 минуту назад, Obergan Alexey сказал:

Постоянную индуктивность

Это просто замер индкктивности первички? Хотя вряд ли, ьам про индувность сердечника. В проге мистера Старичка есть эти данные?

43 минуты назад, Obergan Alexey сказал:

равна бесконечности

Ну эт я понял  самостоятельно )

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Obergan Alexey]

6 minutes ago, grach said:

Это просто замер индкктивности первички?

Скорей всего. Просто не юзал никогда эту прогу, поэтому точно не могу быть уверенным.

7 minutes ago, grach said:

В проге мистера Старичка есть эти данные?

Да

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[dark446]

Привет всем! Собрал ещё один БП, в этот раз со всеми приятными плюшками и высоким КПД. Все фотки и осцилограмы под спойлерами ниже. Выход 27В 11А + 16В 2А. В общем где то 300-350 Ватт.

ККМ на L6562A, без входного фильтра. На входе софтстарт через NTC (20 Ом) на пол секунды + задержка включения ККМ и LLC на 1,5 секунды. Итого плавный старт, без искрений и перегрузок на мосфете. Входной конденсатор Epcos 470 нФ. Под ферритовый дроссель ККМ места не было, поэтому поставил кольцо KoolMu, знаю что для режима критической проводимости это плохо, но расширять плату невозможно. Мосфет 26NM60 с BC807 в затворе. Диод MUR1560, пробовал карбид-кремний, но на нём потерь больше (т.к падение напряжения на нём вдвое больше), так что карбид останется для других проектов с ССМ режимом. Выходное напряжение 390В, конденсатор 330 мкФ + плёнка 220 нФ.

LLC на FAN7621, мосфеты 13NM60. трансформатор ETD39, секционированный, феррит Epcos N87. Самодельный литц из провода 0,16мм, по сечению считался на 4А/мм². Вся схема типично даташитная, за исключением, что вместо PC817 используется более удобная FOD2741.

По расчётам:

Спойлер

m = 6.21

Maximum Gain = 1.34

Q= 0.465

Cr = 33nF

Lr = 91.7 uH

Lp = 569.5 uH

Резонансная частота = 91,5 кГц

38 витков первички + 4,8 витка вторички на 27В + 2,9 витка на 16В.

Амплитуда индукции 0,15T

Реальные данные трансформатора снятые цифровым мостовым измерителем LCR:

Lp = 571.4 uH + Lr = 92.3 uH

Ёмкость первички-вторички = 13,3 pF

Ёмкость между вторичками = 60,4 pF

Зазор феррита около 0,3 мм (может 0,28мм, т.к феррит был сломан в двух местах и склеивался суперклеем)

Выходная часть на синхронном выпрямителе, контроллер IR1168S со своими недаташитными приколами. Мосфеты TPH1R306 (60V 100A 1mOm). На выходе гибридный электролит TDK на 1400 мкФ + полимер на 470 мкФ + керамика 2,2 мкФ 5 шт. Вся часть SR и обвязки охлаждается с помощью термопрокладки на алюминиевый корпус. Поэтому в таблице разные показания SR - как с корпусом, так и без.

Размеры платы получились 100 х 117,2 мм при максимальной высоте 45мм и средней 32мм

Далее замеры напряжений, токов, КПД и температур. В качестве нагрузки применялась электронная нагрузка Atorch DL24 (без кельвиновских выводов) с водяным охлаждением - с неё забирались только показания тока. Мультиметр UNIT UT61E+ - им снимались показания напряжения с выходного клеммника. Осцилограф DSO203. Ваттметр Atorch S1B (калиброванный по мультиметру). Термометр UNIT UT320D.

Входное сетевое напряжение было около 235В

График КПД:

Измерения осликом:

Спойлер

ВСЕ ПОКАЗАНИЯ СНИМАЛИСЬ ПО ВЫХОДНОМУ ТОКУ, НЕ МОЩНОСТИ.

 

Затвор мосфета PFC:

4 А / 200 нс / Фронт + замеры длительности фронта (253 нс):

8 А / 100 нс / Спад + замеры длительности спада (66 нс):

 

Затвор нижнего мосфета LLC:

0 А / 500 ns + 100 нс фронт + 100 нс спад:

    

1 А / 1 мкс+ 100 нс фронт + 100 нс спад:

    

2 А / 1 мкс + 100 нс фронт + 100 нс спад:

     

4 А / 1 мкс + 100 нс фронт + 100 нс спад:

      

8 А / 1 мкс + 100 нс фронт + 100 нс спад:

      

12 А / 1 мкс + 100 нс фронт + 100 нс спад:

      

 

Токовый датчик LLC:

2А:

4А:

6А:

8А:

10А:

12А:

 

DS + затвор синхронного выпрямителя (синий - DS, жёлтый - затвор):

12 А / 2 мкс + 500 нс:

   

10 А / 2 мкс + 500 нс:

   

8 А / 2 мкс + 500 нс:

   

6 А / 2 мкс + 200 нc:

   

4 А / 2 мкс + 200 нс:

   

2 А / 2 мкс + 200 нс:

  

1 А / 2 мкс + 200 нс:

   

0 А / 2 мкс + 200 нс:

   

 

Пульсации выходного напряжения (27В):

0 А / 5 мкс (200 кГц) + 5 мс (200 Гц):

   

1 А / 5 мкс (200 кГц) + 5 мс (200 Гц):

   

4 А / 5 мкс (200 кГц) + 5 мс (200 Гц):

   

8 А / 5 мкс (200 кГц) + 5 мс (200 Гц):

   

12 А / 5 мкс (200 кГц) + 5 мс (200 Гц):

   

 

Ну и фотки платы. После кучи тестовых плат, которые я делал на станке дома, решился сделать финальные платы на JLC. Единственное, в проекте можно было сделать 2 слоя для усиления дорожек, но поторопился и сделал тупо копию того, что было сделано дома. Но хуже не стало по замерам. 

Спойлер

Так же хочу выразить просто огромнейшую благодарность @Serg76 за помощь в наладке этой схемы и советами в построении LLC. Мой спаситель и наставник №1)

 

Изменено 25 декабря, 2022 пользователем dark446

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Obergan Alexey]

Попробовал в симуляторе получить беспрецедентный ПНН режим, с помощью ППГ колечка. Очень удобно, одно колечко всего нужно. На нагрузке очень даже неплохо работает. Специально подобрал режим, при котором без колечка напряжение на истоке начинает дико колбасить и ПНН теряется...

Даже обрадовался. А потом уменьшил нагрузку и получил качели.

При R1, равном 6 ом, всё ровненько. Хотелось бы понять, что за процессы там такие происходят и можно ли это как-то выправить.

Модельку прикладываю.

Resonance.asc

Изменено 12 января, 2023 пользователем Obergan Alexey

[thickman]

Задерживающий дроссель должен перемагничиваться по предельному циклу при любой нагрузке, вплоть до холостого хода. На легкой нагрузке перемагничивание выполняется через цепочку R5C4. Но чрезмерная емкость и малое сопротивление этой цепи приведет к росту выходного напряжения. Почему это происходит, как с этим бороться и как оптимизировать параметры дросселя, подробно  описывалось  уже где-то в этой ветке.

[Obergan Alexey]

36 minutes ago, thickman said:

Задерживающий дроссель должен перемагничиваться по предельному циклу

Понял, спасибо! А то смотрю, на напряжение вокруг дросселя на лёгкой нагрузке и понимаю, что перемагничивается он нифига не по предельному циклу происходит. Я тему читал, видел решения с обычными, не ППГ колечками, там назначение RC цепочки было более-менее понятно. А тут думал, что не надо, а вот оно что оказывается

[Obergan Alexey]

Решил задачу в лоб, без индуктивностей. Конечно лишнее моточное изделие в виде ТГР, в котором легко запутаться с фазировками, но результат работы мне нравится даже больше, чем с задерживающим дросселем. Плюс на транзисторах меньше потерь, чем на дросселях. Хотя в симуляции получилось, что на двух транзисторах выделяется столько же, сколько на одном колечке, но с другой стороны, в колечке коэрцетивная сила равна 15 А/м. Я думаю, на частоте около 100 кГц, там явно поболее 15 будет. 

В принципе, для любителей олдскульных микросхем, типа SG3525 сойдёт вполне. 

Ну и моделька, для тех, кому интересно поиграться.

Resonance1.asc

Изменено 12 января, 2023 пользователем Obergan Alexey

[Obergan Alexey]

Продолжаю эксперименты. В этот раз мостовой выпрямитель.

Думаю, можно было и одним полевиком обойтись, но пока не допетрил, как. Просто мостик диодный их не выключает. Надо какую-то выключалку сварганить. Но проще по-моему два полевика.

Схему никто не критикует, но чую, должен тут быть какой-то подвох Не может же быть всё так просто... То, что боди диоды могут не до конца рекомбинировать, это предусмотрел, уменьшив индуктивность намагничивания. конденсатор вокруг первички немного растягивает фронты, что имхо, есть гут...

[dark446]

16 минут назад, Obergan Alexey сказал:

Схему никто не критикует

Плохая, что сказать) 

[thickman]

Эта метода пришла в голову сразу же как понял, что вторичные цепи нужно разрывать в паузе. У ключей с низким сопротивлением емкость большая, она малину слегка портит. Другая более существенная  неприятность - коммутационные выбросы если коммутация случится не в нуле тока, обратите внимание на сток-истоковое напряжение при перегрузке. Дроссельная заслонка лишена этих недостатков. 

Не помню где, тут или на Вегалабе, показывал синхронные выпрямители совмещённые с такими дополнительными запорными мосфетами. Идея простая - встречно включенные N и P ключи с единым управлением. Недостатки те же.

Изменено 12 января, 2023 пользователем thickman

[Obergan Alexey]

20 minutes ago, dark446 said:

Плохая

Это не критика, а обсирание )

[dark446]

Я просто не понимаю в чём сложность) Взял контроллер синхронника, присобачил к нему пару мосфетов и погнал работать всё) 

[нищеброд]

43 минуты назад, Obergan Alexey сказал:

должен тут быть какой-то подвох

А зачем ключи на вторичной стороне?

[Obergan Alexey]

16 minutes ago, thickman said:

коммутационные выбросы

Вот это я уже заметил. На диодах по вторичке аж до 480 вольт долетает(если 600 вольтовые поставить) в момент старта... Шоттки выбьет однозначно, обычные диоды может и момент включения выдержат, а вот ключи ХЗ... Думаю теперь, как применить дроссельную заслонку в мостовом включении...

9 minutes ago, нищеброд said:

А зачем

Чтоб паразитная ёмкость ключей не разряжалась в нагрузку в момент мёртвого времени. Только током намагничивания. Тогда выходные ёмкости ключей(первичных) будут разряжаться всегда за одно и то же время, вне зависимости от нагрузки и получим ПНН в любом режиме. Собственно есть уже рабочее решение с задерживающим дросселем, думал, может есть альтернатива.

Изменено 12 января, 2023 пользователем Obergan Alexey

[Obergan Alexey]

Ну вот, с мостом и зажерживающим дросселем получилось как-то так...

@thickman, правильно ли установлены RC цепочки ? Работать-то работает при любых нагрузках, пробовал R1 до килоома, но может можно как-то одной RC обойтись ?

 

Resonance_FullBridge.asc

[thickman]

С мостовым выпрямителем проще. Если последовательно с вторичкой включить  однообмоточный дроссель насыщения, он будет перемагничиваться по симметричному циклу. То же самое и в удвоителе напряжения, см картинку:

[Obergan Alexey]

56 minutes ago, thickman said:

С мостовым выпрямителем проще.

Спасибо! Столько полезной инфы на форуме оставляете. Если б не санкции, задонатил бы на коньячок

Тоже хотел однообмоточный дроссель поставить, но не сообразил как RC цепь туда правильно воткнуть )

Изменено 13 января, 2023 пользователем Obergan Alexey

[thickman]

13 часов назад, нищеброд сказал:

А зачем ключи на вторичной стороне?

Выполняют ту же роль что и дроссельная заслонка во вторичке. Для LLC-резонансника это не актуально, поскольку очень малая Lm обеспечивает достаточные условия для получения режима ZVS. В нерегулируемом резонанснике  малая индуктивность намагничивания нежелательна – растет выходное напряжение на легкой нагрузке. Если  току намагничивания перекрыть дорожку во вторичку на время паузы, тогда будут созданы достаточные условия для zvs и при малом токе намагничивания.
На картинке ниже два варианта выходного выпрямителя – с дроссельной заслонкой и без неё. Без дроссельной заслонки (нижние осциллограммы), часть тока намагничивания сдриснула во вторичную цепь. Проблема заключена в овал пожарного цвета, характерный пыстрик в овале и есть часть Iнам  ушедшего в нагрузку (зеленым цветом – ток выпрямительного диода).  Синим цветом – напряжение сток-исток силового ключа полумоста. Видно, что тока намагничивания не хватило для получения полноценного режима zvs.
На верхних осциллограммах в разрыв вторички включен дроссель насыщения, он во время паузы не насыщен, имеет большое сопротивление и тем самым задерживает дезертира – характерного пыстрика на осциллограмме тока уже нет. В результате чего получен режим zvs несмотря на то, что ток намагничивания трансформатора весьма мал.

[Obergan Alexey]

26 minutes ago, thickman said:

В нерегулируемом резонанснике  малая индуктивность намагничивания нежелательна

Всё равно приходится минимизировать, чтоб ток был достаточный для рекомбинации боди-диода, при отсутствии нагрузки. Особенно на всяких антикварах, типа IRF840. Хотя, имхо, для не очень мощных БП(ватт на 150), можно и IRF820 поставить. Допустимый ток 1.6 ампер при ста градусах на кристалле. Если произведён не в подвале дядюшки Ляо, то должен выдержать такую мощность

Изменено 13 января, 2023 пользователем Obergan Alexey

[Obergan Alexey]

А на малой-то нагрузке этот гад всё-таки успевает перебежать в нагрузку  Но на ПНН это правда не влияет

Spoiler

 

[thickman]

Небольшой ток через диффузионную емкость диодов, но в основном отжирает RC-цепочка, которая занимается перемагничиванием сердечника дроссельной заслонки. Кстати, для сердечника заслонки  не обязателен ППГ-материал. С неменьшим  успехом подойдет высокопроницаемый феррит. Главное, соблюсти условие полного перемагничивания малым током.  Намагничивающая сила пропорциональна числу витков и обратно пропорциональна длине магнитной линии, поэтому диаметр сердечника как можно меньше. Сечение тоже минимальное, с целью увеличения числа витков. Условие противоречивое, поэтому лучше снизить сечение провода в обмотке. Мощность выделяется не такая уж большая на короткой обмотке, но крошечная заслонка с малой поверхностью плохо справляется с отводом тепла, поэтому я приклеивал заслонку алсилом или герметиком номакон к люминию,  например к радиатору выпрямительных диодов.

[Obergan Alexey]

23 minutes ago, thickman said:

Кстати, для сердечника заслонки  не обязателен ППГ-материал.

Это да, уже заметил в симуляторе, что и без ппг работает. Хотя, открываются они не так быстро, как ППГ. То, что V(n002,n003) - это напряжение на запирающем дросселе(блин, не знаю как этот цвет называется).

А вот с ППГ.

[thickman]

8 часов назад, Obergan Alexey сказал:

открываются они не так быстро

Это не приводит к сколь-нибудь заметному ухудшению работы. Сердечник  перемагничивается по предельной петле, поэтому более важны минимальные потери. У железных нанокристаллических наибольшие потери при отжиге в продольном поле (сердечники с ППГ), при отжиге без наложения поля потери на перемагничивание снижаются почти в два раза, а самые малые потери будут при отжиге в максимальном поперечном поле. Эти данные есть в книге Стародубцева, см сайт Гаммамет, сердечники ГМ412А(ППГ), ГМ412В, ГМ414 - у всех трех типов один и тот же материал, но отжиг в разных полях , у последнего без наложения поля. Дело не только в повышенном тепловыделении, при росте потерь расширяется петля гистерезиса, следовательно нужен больший ток для обратного перемагичивания. Для этого понадобится более жирный RC-демпфер, что совсем  нехорошо. Кроме потерь другой не менее важный критерий - магнитная проницаемость. Чем выше проницаемость, тем меньшая прикладываемая напряженность для полного перемагничивания. Я бы выбирал сердечники типа MSF, MSFN от Мстатор или подобные для синфазных фильтров других производителей. Профиль отжига у них как раз оптимизирован для получения максимальной проницаемости. Или ферритовые с максимальной проницаемостью, типа Т38 от Эпкос, но оочень мелкие.

Изменено 13 января, 2023 пользователем thickman

[Obergan Alexey]

5 minutes ago, thickman said:

при отжиге без наложения поля потери на перемагничивание снижаются почти в два раза

Отжиг без наложения поля - это такая петля гистерезиса ?

Spoiler

Просто на сайте vacuumschmelze проскакивала инфа про такие петли "Annealing without magnetic field"

Spoiler

Просто у меня есть такие колечки, купленные на алиэкспрессе. Они дешёвые и их не жалко, но единственная проблема, они довольно большие и возможно даже одного витка будет уже много.

[thickman]

Да, они. Но большие не годятся. Тогда уж лучше ферритовые сечением 1-5 мм^