Постройка импульсного лабораторного БП

[Hambaker]

При 310 амплитудного и 280 среднего?

Самое оно!

И "не читайте перед обедом советских газет"...

[Реклама]

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

[Hadson]

В 04.10.2016 в 01:35, Starichok сказал:

с нагрузкой напряжение на конденсаторе выпрямителя пульсирует, и среднее напряжение под нагрузкой будет, как раз, 280В.

Может и так. Но у меня 280 без нагрузки, даже без импульсов на транзисторах. Схема управления вообще не подключена. Не понимаю как так...  На входе 220В переменки. Проверил все. На сетевом фильтре не падает ничего (220 непосредственно на диодном мосте) Сам мост исправен, конденсаторы тоже другие ставил - без изменений. В сети чистый синус 50Гц. 

Но испытания идут дальше))  Итак, сегодня испытания начались с того, что я начал искать чем  бы нагрузить БП. Ничего кроме лампочки 60Вт не нашел. Потом начал копаться в хламе  и нашел сетевой трансформатор ватт на 100 примерно по габаритной мощности. Он мне особо не нужен вот я и решил "подшмалить" его, нашел две подходящие обмотки, одна 3Ом, другая 10Ом. Потом схема стабилизации на LM324 чет не захотела работать у меня. Решил не заморачиваться и не терять на ней время, все равно делаю свою схему. Для испытаний поставил переменник делителем с земли на опорное TL494, а напряжение с движка переменника подал на 4 ногу TL494. Таким образом вращая переменник я могу изменять коэффициент заполнения ШИМ. Опытным путем была подобрана частота преобразования на которой БП чувствует себя лучше всего. Она составила 20КГц. 

В целом испытаниями на данном этапе разработки доволен. Скидываю новою пачку осциллограмм. 

Осциллограммы будут при трех коэффициентах заполнения:

Скрытый текст

1

 

2 

 

3. Здесь коэффициент максимальный 45%. 

При каждом коэффициенте я сделал осциллограммы на трех видах нагрузки:

1 - лампочка 60Вт

2 - 10ом обмотка трансформатора + лампочка 60Вт.

3 - 3ом обмотка трансформатора + лампочка 60Вт.

Снимались осциллограммы с трех точек: 

1 - базы транзисторов ТГР относительно земли.

2 - базы силовых транзисторов относительно эмиттера.

3 - непосредственно с первички силового трансформатора.

Итак, поехали... Черный мультиметр - напряжение, желтый - ток.

1. Коэффициент заполнения №1 точка №1

Скрытый текст

Нагрузка №1

Скрытый текст

Нагрузка №2

Скрытый текст

Нагрузка №3

Скрытый текст

 

2. Коэффициент заполнения №1 точка №2

Скрытый текст

Нагрузка №1

Скрытый текст

Нагрузка №2

Скрытый текст

Нагрузка №3

Скрытый текст

 

3. Коэффициент заполнения №1 точка №3

Скрытый текст

Без нагрузки

Скрытый текст

Нагрузка №1

Скрытый текст

Нагрузка №2

Скрытый текст

Нагрузка №3

Скрытый текст

 

4. Коэффициент заполнения №2 точка №1

Скрытый текст

Без нагрузки

Скрытый текст

Нагрузка №1

Скрытый текст

Нагрузка №2

Скрытый текст

Нагрузка №3

Скрытый текст

5. Коэффициент заполнения №2 точка №2

Скрытый текст

Нагрузка №1

Скрытый текст

Нагрузка №2

Скрытый текст

Нагрузка №3

Скрытый текст

 

6. Коэффициент заполнения №2 точка №3

Скрытый текст

Без нагрузки

Скрытый текст

Нагрузка №1

Скрытый текст

Нагрузка №2

Скрытый текст

Нагрузка №3

7. Коэффициент заполнения №3 точка №1

Скрытый текст

Нагрузка №1

Скрытый текст

 

Нагрузка №2

Скрытый текст

Нагрузка №3

Скрытый текст

 

8  Коэффициент заполнения №3 точка №2

Скрытый текст

Без нагрузки

Скрытый текст

Нагрузка №1

Скрытый текст

Нагрузка №2

Скрытый текст

Нагрузка №3

Скрытый текст

 

9. Коэффициент заполнения №3 точка №3

Скрытый текст

Без нагрузки

Скрытый текст

Нагрузка №1

Скрытый текст

 Нагрузка №2

Скрытый текст

Нагрузка №3

Скрытый текст

 

 

Из осциллограмм видно, что без нагрузки на трансформаторе четкого dead time нету. Он появляется уже при внушительной нагрузке но при этом появляются и неслабые выбросы самоиндукции. Я думаю нужно правильно подобрать снаббер. Подскажите как рассчитать снабберную цепь и куда копать чтобы сделать импульсы красивыми))   К тому же при максимальном коэффициенте и нагрузке №3 блок издает шелушащий звук и создается впечатление что сейчас что-то еб**ет. Причем этот звук был гораздо сильнее когда блок работал на частотах больше 20Кгц, грелись транзисторы и резистор снаббера адски грелся. Я долго БП не держал на такой нагрузке, да и "нагрузочный" трансформатор уже начинал испаряться  После подбора оптимальной частоты в 20КГц в блоке не греется ничего, транзисторы еле теплые.

Видно, что при потреблении 10А напряжение от 40В просаживается к 30В. Изначально при расчетах я ожидал большей мощности. В принципе и такой мощности хватит, но чет как-то...

Не обошлось и без курьезов. Думал может емкости в горячей части не хватает решил подкинуть еще кондеров, и провтыкался с полярностью одного электролита от чего через секунд 20 засрав сажей пол платы улетел на орбиту варистор стоящий параллельно с другим (противоположным) кондером. Хорошо что кроме варистора ничего не вышло из строя))

Изменено 7 октября, 2016 пользователем Hadson

[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

[Starichok]

ну, на счет чистого синуса в сети врать не надо.

и вершины там плоские из-за многочисленных БП в квартирах. вот, из-за плоской вершины и не будет амплитуды 310 Вольт.

[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

[Hadson]

Задам вопросы конкретнее. В моем понимании осциллограмма снята с первички силового трансформатора должна выглядеть так как я нарисовал ее красным, не так ли? В чем причина того что она выглядит так как выглядит? 

Фотки с коэффициентом заполнения №1 и №3 (см. мой предыдущий пост).

 

 

Как видим под нагрузкой дела обстоят лучше.

 

И если при максимальном коэффициенте заполнения подключить нагрузку которая будет потреблять больше 8А (нагрузка №3 с перед. поста) то блок издает звук и осциллограмма вообще бредовой становиться (посмотреть можно в пред. посте). Но стоит буквально чуть чуть уменьшить коэффициент заполнения как все становиться относительно нормально. Почему так?  

Изменено 8 октября, 2016 пользователем Hadson

[UVV]

@Hadson может все же стоит ограничение тока сделать старым дедовским способом на мощном биполярном транзисторе включенным в разрыв плюса на выходе БП а стабилизацию и регулировку напряжения оставить как есть хотя можно убрать LM и задействовать один встроенный усилитель ошибки для этого дела тогда и шелушащий звук беспокоить не будет. А то опять выходит борьба двух операционных усилителей один за ток на шунте R25,R26 другой за напряжение.

Не знаю как в этой схеме но если использовать два усилителя ошибок встроенных в TL494 то рано или поздно управляющий трансформатор в месте с силовым войдет в насыщение и будет бах силовых ключей. Интересно эта схема избавлена от такой оказии.

[Hadson]

43 минуты назад, UVV сказал:

может все же стоит ограничение тока сделать старым дедовским способом на мощном биполярном транзисторе включенным в разрыв плюса на выходе БП

Вы не очень внимательно читали тему. Я писал что 

В 02.10.2016 в 18:39, Hadson сказал:

управление для БП будет микроконтроллерное с энкодером и  20-ти символьным LCD. Планируется сделать стабилизацию тока, напряжения, защиту по току, индикацию режимов стабилизации. индикацию текущего и заданного напряжения/тока, запоминание последних используемых параметров и раз уже есть МК то написать еще несколько полезных режимов, например режим зарядки АКБ в котором блок будет сам подбирать максимальный ток зарядки в зависимости от емкости АКБ и отключаться по завершению зарядки.

и

В 02.10.2016 в 18:39, Hadson сказал:

Силовая же часть уже собрана в железе, а для испытаний силовой части на макетке собрана простая схема управления. 

Это, действительно была эта схема на LM324, но потом я писал, что

В 07.10.2016 в 08:12, Hadson сказал:

 схема стабилизации на LM324 чет не захотела работать у меня. Решил не заморачиваться и не терять на ней время, все равно делаю свою схему. Для испытаний поставил переменник делителем с земли на опорное TL494, а напряжение с движка переменника подал на 4 ногу TL494. Таким образом вращая переменник я могу изменять коэффициент заполнения ШИМ.

Таким образом на данном этапе блок не имеет никакой стабилизации и защиты вообще. И скважность тупо рукой регулируется. Я просто хочу отладить роботу силовой части, добиться стабильной работы, малых помех и пульсаций и посмотреть что блок "сможет" в плане тока и напряжения для того чтобы продолжить работу по написанию прошивки для МК, проектированию и постройке схемы управления.

В своей схеме я планирую заводить усильный дефференциальным операционным усилителем сигнал с токового шунта и напряжение с выхода (естественно через делитель и буферный повторитель) на АЦП МК. Там эти значения обрабатывать, а сигнал на ШИМ-ку подавать на 4 ногу через ЦАП или так сказать промодулировать ШИМом через интегрирующую RC-цепочку. Хотя вариант с ЦАП я думаю более стабильнее будет работать.

Изменено 9 октября, 2016 пользователем Hadson

[Григорий Т.]

В последнем абзаце вы рассказываете о тормозах, которые сделают регулировку тока крайне неустойчивой.

[UVV]

Ну если всю управу отдать МК то реакция вашего БП будет очень низкая. По думайте о скорости увеличения ширины управляющего импульса при подключении нагрузки.

[Hadson]

25 минут назад, Григорий Т. сказал:

В последнем абзаце вы рассказываете о тормозах.

 

25 минут назад, UVV сказал:

Ну если всю управу отдать МК то реакция вашего БП будет очень низкая.

Вполне возможно. Это не окончательный вариант, все может поменяться. Пока это только идеи и моделька в Протеусе. Если у вас есть идеи (не окончательное схематическое решение), а просто идеи как сделать регулировку ширины импульса чтобы при этом ток и напряжение задавалось энкодером и отображалось на LCD, можно было программно регулировать значение максимально возможного выставленного тока и напряжения и при всем этом скорость реакции БП была достаточно большой, буду признателен если вы этими идеями поделитесь. Интересуют любые концепции.

А что если не использовать шим-контроллер TL494 вообще, а подавать импульсы на ключи посредством ШИМа МК? Это должно избавить от помех и потери времени на передаче и преобразовании цифрового сигнала от МК до TL494.

Изменено 9 октября, 2016 пользователем Hadson

[UVV]

Касательно регулировки выходного тока то не задумываясь выберу обычное решение 

но вместо R2 применить цифровой потенциометр подключить его к МК по SPI

регулировку напряжения отдать одному из встроенных усилителей ошибок в TL494 и также изменять опорное напряжение при помощи цифрового потенциометра U3

.

 

[Hadson]

7 минут назад, UVV сказал:

применить цифровой потенциометр подключить его к МК по SPI

Честно признаться не слышал даже о цифровых потенциометрах. Сейчас начну гуглить, изучать мат часть. Если он работает так же как и обычный "аналоговый", только движок SPI вращает, то это очень сильно упростит задачу. Спасибо большое за идею, скорее всего так и сделаю. По поводу регулировки тока такой вариант тоже обязательно рассмотрю, но на данном этапе важно разобраться с не очень "нормальной" работой силовой части. 

[UVV]

Я бы не сказал что у вас плохие осциллограммы. 

Попробуйте сделать точь в точь как на схеме выше только вместо U3 обычный подстроечник поставьте. Эта схема не плохо работает во всех диапазонах регулировки напряжения 0 В до 24 В при нагрузки от 0.1 А до 13 А полная тишина не каких посторонних шумов. Если будете пробовать эту схемку не закорачивайте выход будьте осторожны.

Но придется вам правильно рассчитать силовой трансформатор.

[Hadson]

В 07.10.2016 в 08:12, Hadson сказал:

Это разве нормально? Видим завал "верха" импульса, отсутствие dead time перед импульсом и слишком большой dead time после импульса. (Возможно я не очень корректно выразился, но я думаю вы поймете о чем я).

Дело тут я думаю не в управляющих импульсах, потому что как я уже говорил 

1 час назад, Hadson сказал:

 на данном этапе блок не имеет никакой стабилизации и защиты вообще. И скважность тупо рукой регулируется.

Чего я хочу? Я хочу при максимальном коэффициенте заполнения и при такой нагрузке (10А 30В)  видеть ну хотя бы такую картину

В 07.10.2016 в 08:12, Hadson сказал:

И нормально ли следующее - 

В 08.10.2016 в 13:12, Hadson сказал:

В моем понимании осциллограмма снята с первички силового трансформатора должна выглядеть так как я нарисовал ее красным, не так ли? В чем причина того что она выглядит так как выглядит? 

Фотки с коэффициентом заполнения №1 и №3 (см. мой предыдущий пост).

Дело в том, что раньше я особо построением импульсников не занимался (делал только преобразователь Вальдемара для гаусс-пушки). Приходилось разве что ремонтировать ATX, да и то там все заканчивалось тупо заменой транзисторов и нескольких диодов/стабилитронов или же просто перепайкой выходных литов. Щупом осцила в ИИП раньше я не "тыкал" по этому не знаю как эти осциллограммы должны в идеале выглядеть.

 

 

Изменено 9 октября, 2016 пользователем Hadson

[UVV]

На данный момент так работает моя схемка 

на холостом ходу при резисторе 300 Ом 12 В


нагрузка 2 А 12 В лампа накала


заглушённые усилители ошибок размах 30 В нагрузка резистор 300 Ом

верхушки скошены мне сдается это ослик мой древний искажает но схема работает очень даже нормально.

да это на вторичной обмотки

[Hadson]

3 минуты назад, UVV сказал:

На данный момент так работает моя схемка 

Спасибо, что не поленились и сделали осциллограммы. Это многое объяснило. Теперь я знаю что это 

13 минуты назад, Hadson сказал:

вполне нормально.

Еще попрошу сделать осциллограмму на максимальной нагрузке, прям почти на пределе БП. В идеале конечно при максимальном ШИМ 45%. Разумеется если это Вас не затруднит и у Вас есть чем нагрузить БП.

9 минут назад, UVV сказал:

верхушки скошены мне сдается это ослик мой древний искажает

ИМХО можно попробовать компенсацию щупа подрегулировать.

[UVV]

Могу сразу сказать при максимальной нагрузки приобретет вид с третьего снимка.

Просто ваши снимки результат работы схемы без стабилизации напряжения по обратной связи и что за силовой трансформатор и как намотан тоже не известно но факт что ваши силовые ключи еще целые это уже хороший показатель для того кто в первые такой импульсник запускает.

И не мешало бы посмотреть на вашу реальную схему с реальными номиналами.

 

Есть код и схема тестового подключения и управления цифровым потенциометром на PIC16F в Proteus. Могу выложить.

[Hadson]

5 минут назад, UVV сказал:

Могу сразу сказать при максимальной нагрузки приобретет вид с третьего снимка.

Вот и я о том же. Сейчас передо мной стоит задача чтобы и у меня они имели такой же вид.

6 минут назад, UVV сказал:

Просто ваши снимки результат работы схемы без стабилизации напряжения по обратной связи

То есть Вы считаете что при наличии обратной связи по напряжению мои осциллограммы приобретут вид ваших? 

15 минут назад, UVV сказал:

и что за силовой трансформатор и как намотан тоже не известно

Это трансформатор сердечник которого взят от ATX 450Вт. Витки считал программой от Старичка. Точно витки сейчас уже не помню. По-моему 40 первичка, 2 по 18 - вторичка. Может быть совсем не так, было это довольно давно (пол года уже прошло наверное с тех пор). Перемотан проволокой в первичке 0,9мм, во вторичке 0,9мм в 3 или 4 жилы (кол-во жил могу глянуть точно). Вторичка с отводом от середины (выпрямитель мостовой со средней точкой). Факт в том что программой рассчитывал на 40В при 45% так и получил, ровно 40. Тогда программа показывала что-то около 600-700Вт габаритной мощности. Намотке уделил большое внимание, мотал очень ответственно, плотно, виток к витку, тщательно изолировал фторопластовой лентой. Намотана сначала первичка  а потом вторичка (не делал так как в ATX: половина вторички - первичка - вторая половина вторички). Экранов никаких тоже нет. 

32 минуты назад, UVV сказал:

но факт что ваши силовые ключи еще целые это уже хороший показатель для того кто в первые такой импульсник запускает.

 Таки один спалил...  Случайно закоротил выход, а защит то нет никаких)))

Стоял D4515 (ТО247) (китаец какой-то выдраный из комп. БП), временно заменил его на 13007 за имением других и продолжил испытания и отладку. Думаю заменить уже оба, завтра в магазин пойду за новыми, какие посоветуете поставить? Я пока остановился на 13009, но плата под ТО247 корпус сделана, хотя и ТО220 можно поставить.

Еще добавлю такую инфу:  Вчера отладил работу снабберной цепи. Подобрал просто опытным путем. Лучше всего блок себя чувствует при 100ом и 3.3нФ, раньше стояли 50ом 4.7нФ. Осциллограммы от этого почти не изменились но транзисторы стали греться меньше и сам резистор снаббера тоже стал греться меньше без нагрузки и при нагрузке до 7-8А. При токе выше резистор греется очень ощутимо (палец обжигает). Вот когда резистор снаббера так сильно греется мы и видим это 

1 час назад, Hadson сказал:

 

[UVV]

Только что, Hadson сказал:

То есть Вы считаете что при наличии обратной связи по напряжению мои осциллограммы приобретут вид ваших? 

Да если трансформатор намотан правильно.

 

Только что, Hadson сказал:

Намотана сначала первичка  а потом вторичка (не делал так как в ATX: половина вторички - первичка - вторая половина вторички).

Не есть хорошо так как Увеличится собственная ёмкость первички и уменьшится её магнитная связь с вторичкой.

Экранировать не обязательно.

Обычные MJE13009 в любом корпусе нормально будет.

[Григорий Т.]

Ни обратная связь, ни правильно намотанный трансформатор вам не помогут. Нужно смотреть обвязку управления ключами.

[Hadson]

33 минуты назад, UVV сказал:

Не есть хорошо так как Увеличится собственная ёмкость первички и уменьшится её магнитная связь с вторичкой.

ИМХО это не критично и не повод чтобы перематывать, если я не прав - поправьте.

25 минут назад, Григорий Т. сказал:

Ни обратная связь, ни правильно намотанный трансформатор вам не помогут.

Вот я почему-то тоже в этом уверен. 

25 минут назад, Григорий Т. сказал:

Нужно смотреть обвязку управления ключами.

Вся обвязка в точности как на этой схеме, только R22 и R23 у меня 2.6К. Подкидывал параллельно с ними еще 2,2К - безрезультатно.

4 часа назад, UVV сказал:

 

Проверял (прозванивал мультиметром) на исправность все элементы как обвязки силовых транзисторов так и транзисторов ТГР - все исправное.

Может ли быть причина такого эффекта в том что ТГР я использую от маломощного БП (150-200Вт)? Да и к тому же ТГР "подвешен" на проводах длиной 12-15см.

 

[Григорий Т.]

Как бы плохо ни работал блок, симметрия должна присутствовать при любой нагрузке.

12 минуты назад, Hadson сказал:

ТГР "подвешен" на проводах длиной 12-15см.

Уменьшите до 2-3, должно всё достать..

[Hadson]

1 минуту назад, Григорий Т. сказал:

Уменьшите до 2-3, должно всё достать..

Если это шутка, то я посмеялся.  Такая длина для того, чтобы ТГР не валялся на плате и выводами не задевал дорожки.

[mihelson]

Можно на жестких проводах прилепить. И мелкие транзисторы раскачки и диоды сразу на новые заменить.

[Starichok]

12-15 см - это шутка. в импульсной техники такая большая длина проводников не допустима!!!

[Hadson]

@mihelson Вот так и сделал. Заменил силовые ключи на 13009 (ТО220) и мелкие транзисторы, также заменил всю обвязку как силовых так и мелких транзисторов. Заменил ТГР на такой-же маленький только от другого БП и припаял его на проводках 1,5-2см. Короче все выпаял кроме выходного выпрямителя, силового трансформатора, сетевого фильтра с выпрямителем и впаял новое. Раньше стояли паяные детали с ATX, сейчас же все новенькое))

Отличия от этой схемы только в том, что R27,25 не 2,2ом а 1,5ом и D10,11 не FR207 а FR157. Диоды позже все-таки поменяю на 2-х амперные.

 

Короче не знаю что именно "помогло" так как перепаял пол платы, но картина сейчас такая. 

Как видно из осциллограммы при максимальном ШИМе и нагрузке 10А  dead time четкий, "верха" импульсов не "трясутся". Блок не пищит и не шелушит как раньше.

Напомню как выглядело раньше:

 

Единственное что выбросы самоиндукции большие и слегка греется конденсатор снаббера. Еще видно что амплитуда импульса со временем снижается.  Пробовал подкидывать электролитов по входу - результата не дало, еще завтра попробую поднять частоту преобразования.

Вопросы:

1. Как подобрать (рассчитать) оптимальную частоту преобразования?

2. То что наблюдается спад амплитуды импульса это нормально или нет? Если нет, то что с этим делать? Повышение частоты исправит ситуацию?

3. Как правильно подобрать (рассчитать) снаббер? На что обращать внимание.