Магнитный усилитель в автогенераторном преобразователе

[thickman]

Магнитный усилитель на дросселях насыщения, так называемый быстрый МУ, очень хорошо вписывается в автогенераторный преобразователь. Интересно, что взаимодополняя  друг друга, схема получается полнофункциональной, но при этом остаётся очень простой и надёжной. Например, стабилизированный  по напряжению полумостовой преобразователь с защитой по току может быть выполнен всего на четырёх транзисторах. Два мощных ключевых непосредственно в преобразователе и два маломощных в схеме управления. И никаких микросхем, не считая TL431, и без оптопар в цепи ОС. Сервисного  питания  для схемы управления и самого преобразователя не требуется.

Вкратце, чем интересна  связка  автогенераторного электронного трансформатора и МУ.

Благодаря МУ облегчается запуск автогенератора под нагрузкой и  обеспечивается спокойная, без стрессов,  работа преобразователя в любом режиме  - от холостого хода до КЗ, причём с мягкой коммутацией силовых ключей. И адаптивной паузой,  что немаловажно для достижения максимального Кзап.

С другой стороны, для оптимальной работы МУ автогенератор на полевых транзисторах подходит больше, нежели преобразователи с задающим генератором. В правильно спроектированном автогене с коммутирующим трансформатором, частота преобразования повышается с увеличением питающего напряжения, сохраняя вольтсекунду на дросселе насыщения неизменной. Поэтому закладывать большее число витков в эти дроссели или же увеличивать сечение сердечников в МУ с учётом возможного роста напряжения в питающей сети уже не нужно. Про другие полезности, которые сулит связка ПН+МУ, Гиратор или Герд быть может дополнят.

Для затравки - схема простейшего электронного транса с токовым ограничением, мягкой коммутацией силовых ключей и устойчивой генерацией в любом режиме работы.

МУ1.rar

[Реклама]

[sergei nizovcev]

Тема хорошая, меня раньше тоже интерисовало стабилизация с помощью МУ.

А автогенераторные ИИПы со стабилизаций на МУ меня еще больше зайнтерисовало что думаю надо както это дело на макетку закинуть.

Раз уж про МУ, дак выложу на всякий случай  схему магнитного усилка ,но он вроде на НЧ трансах ,но и на ВЧ можно наверное

Edited January 20, 2017 by sergei nizovcev

[Реклама]

Реле, разъемы, вентиляторы, корпуса, микросхемы, конденсаторы и много другое!

Скидки до 20% на сайте электронного дискаунтера ТМ Электроникс.

Бесплатная доставка в любую точку России + кэшбэк 15%.

Всем кто сделает заказ в сентябре, начислим 3000 баллов на аккаунт. 1 балл = 1 рублю!

Подробнее

[герд]

1 час назад, thickman сказал:

А чего новую тему игноришь?

Так вроде как обещано было со следующей недели. Потому и не искал.Но коль скоро случилось шустрее, то без вопросов.

Помнится тут кто-то пытался начинать разговор про сварку на основе му-муки, но силёнок не хватило. Однако, имеется виртуальный вариант такой поделки на основе тандема из нерегулируемого ПН-а имени Пинцета и му-муки его же имени:

"Кабачки" му-му ключиков получатся длинненькими, но вполне реальными. Хотя теплосток для охлаждения обмоток видимо потребуется. Вполне возможен вариант рульки и без доп. обмоток, а так, как это делалось в модельках других фиософов, но этот вопроскаждый решает самостоятельно.

Полагаю, что чем больше вариантов, тем больше информации к размышлению и ваянию.

Что касаемо тестирования в железе, то пока всё упирается в возможности чипдрипа поставить потребные нанобаранки в необходимом количестве. А технология ваяния ПН-а и "кабачков" уже отработана. Нанобаранки+литцендрат и "золотой ключик" у нас в кармане.

Edited January 20, 2017 by герд

[герд]

Кстати, уважаемые модераторы могли бы "перебросить" все му-му-флудные посты из темы про квазирезонанс в данную тему. Полагаю, что большого труда это не составит.

 

Edited January 20, 2017 by герд

[нищеброд]

На сварочник с обратным диодом ,пожалуй, не потянет, но на могучую заряжалку сойдёт с горчичкой.
 

[нищеброд]

57 минут назад, thickman сказал:

"новые" постояльцы на тут образовались.

Я давно уже читаю. Просто сказать было нечего(тема для меня абсолютно новая).

Подрихтовал, стало красивее.
 

[герд]

Мне кажется, что формулировка названия темы ограничивает область применения му-муки. Ведь ПН, питающий му-муку, не обязательно должен быть автогенераторным.  В соседней ветке аматоры упорно пытаются приделать к ПН-у на IR-ке разные защиты, но приделывание му-муки решает одним махом как проблему защиты,так и позволяет ваять стабилизированные многоканальники. И это лишает смысла заморочки со всякими электронными трансформаторами, будь они квазирезонансными или с жёсткой коммутацией, равно как и ваяние линейных стабилизаторов для питания УСей. 

В качестве примера показан вариант одноканального стабилизированного питальника с мягкой коммутацией ключей ПН-а содержащий минимальное кол-во моточных изделий.

Если клонировать обмотки и му-муку, то элементарно получается любое кол-во стабилизированных каналов, работающих при изменении тока от нуля до максимума, определяемого цепью ограничения тока канала.

Ну, а если подумать и приделать к му-муке синхроны, то не потребуется и цветмет для охладителей.

Не обещаю, что при реализации в железе всё будет также просто , как и в симуляторе, но при наличии головы и не кривых рук, все проблемы решаются, что уже проверено практически. Как говорится, дорогу осилит идущий.

Edited January 21, 2017 by герд

[thickman]

Я не вижу особого смысла в применении бустрепных молотилок в связке с МУ. Разве что моточных меньше на одну штуку получается по сравнению с автогенераторным вариантом. В автогене коммутирующий трансик мелкий и мотать на нём три гальвано развязанных обмотки не очень удобно. Но это, пожалуй, единственный недостаток. У IR2153 недостатков, пмсм, поболее. К разводке она критична в отличие от автогенератора, тот вообще любые художества переносит запросто. Пауза довольно большая и фиксирована, что не очень удобно для получения аккуратного zvs.  В автогене на мосфетах пауза более менее адаптированной получается и это мне чрезвычайно нравится.  А по количеству необходимых компонентов оба варианта примерно равнозначны, выигрыша по деталюшкам при использовании 2153 точно нет. А в автогенераторе эти детальки вообще дармовые, для приготовления "контроллера на магнитных доменах" подойдёт горелая энергосберегающая лампочка.

За полотно спасибо, в МУ насмотрел любопытные штучки, попробую  когда до симулятора доберусь.

В 20.01.2017 в 22:22, нищеброд сказал:

на могучую заряжалку сойдёт с горчичкой.

Калибр  сердечников в МУ неподходящий для таких токов.  

На сайте МСТАТОР в разделе "тороидальные магнитопроводы"  дана подробная информация по выпускаемым сердечникам: http://mstator.ru/products/cores 

Edited January 21, 2017 by thickman

[герд]

9 часов назад, thickman сказал:

 В автогене на мосфетах пауза более менее адаптированной получается

Да и в IR-ке вполне возможно юзать адаптивную паузу, ежели добавить драйверам фетиков малость интеллекта. Помнится, в резонанниках ты этот фокус применял довольно успешно. Я даже в самовозбудном мостике использую похожую примочку, чтобы юзать параллельные ключам конденсаторы ёмкостью 10 нан.

Ты забываешь также про возможность синхронизации по частоте и фазе, для получения синхронного многофаза с результирующей частотой в мегегерцы и исключительными динамическими качествами при минимальной ёмкости на выходе.

Что касаемо малости нанобаранок для больших токов, то я уже постил, что монстромотки и монстровыпрямители , это тупиковый путь и наращивание мощности правильнее осуществлять за счёт параллельной работы питальников или выпрямителей с му-муками, работающих от одной могучей тарахтелки на IGBT ключах. Да и тупое баянирование му-муковых "кабачков" на 21-х колечках вполне способно обеспечить сварочные токи, а приделывание синхронов вместо EB-уков уделает любую заводскую варилку по кпд и массогабаритам. А уж про помехоустойчивость и простоту построения любой желаемой ВАХ я даже не говорю. На электриках один уважаемый электронщик вынужден был испольовать два инвертора для получения желаемой ВАХ, в то время , как в ПН-мумуковой версии достаточно одной общей тарахтелки, чтобы получить с кучей мумуковых  модулей набор инструментов для неограниченной фантазии на тему ВАХ.

Кстати, в показанной модельке му-муковой варылки обмотки "кабачков" содержат всего лишь по 7 витков. И на упомянутых 21-х наноколечках вполне реализуемы "монокабачки", поскольку литц подходящего сечения в них в аккурат умещается, а теплосток на обмотке сделает температурный режим нанобаранок вполне комфортным. При наличии же 25-х колечек, вполне можно обойтись и без доп. теплостоков на обмотках "кабачков". Вопрос с  поджигом дуги, при использовании низковольтной вторички и синхронов, решается посредством осциллятора. Однако, лишь тестирование в железе может дать объективную оценку "навара" от использования му-муки в варилках, а для этого должен быть лёгкий доступ к продукции МСТАТОРа для физических лиц, поскольку чипдрип, к сожалению, такой лёгкости пока не гарантирует.

 

Edited January 22, 2017 by герд

[ERika]

10 часов назад, thickman сказал:

...В автогене коммутирующий трансик мелкий и мотать на нём три гальвано развязанных обмотки не очень удобно. Но это, пожалуй, единственный недостаток...

 

Прошу прощения за возможно дилетанский вопрос, но не совсем поняла - думала, что коммутирующий трансик это K4, с двумя обмотками (который насыщается), а К3 - ТГР, работающий с индукцией меньше Bs. Или использовать два трансика не обязательно в принципе, и можно поставить одно мелкое насыщающееся колечко с тремя обмотками?

51 минуту назад, герд сказал:

Да и в IR-ке вполне возможно юзать адаптивную паузу, ежели добавить драйверам фетиков малость интеллекта. Помнится, в резонанниках ты этот фокус применял довольно успешно. Я даже в самовозбудном мостике использую похожую примочку, чтобы юзать параллельные ключам конденсаторы ёмкостью 10 нан....

Под интеллектом имеется ввиду отдельная от Ирки цепь разряда ключей, с задержкой? Линейная задержка или адаптивная, если не секрет?

[герд]

50 минут назад, ERika сказал:

если не секрет

Да какой там секрет.

Исходником был американский патент, который взял за основу один коллега, запамятовал его ник, но Пинцет помоложе и наверняка помнит, и применил получившийся адаптивный драйвер для решения проблемы "бздыка" ключей в фазниках на мелком токе. Потом он же выложил осциллки работы такого одаптивного драйвера в разных приложения, где потребно шустро включать фетик только после полного разряда шунтирующей его ёмкости. У Володина есть целая ветка, где всё это перетиралось много лет назад.

Edited January 22, 2017 by герд

[J_Ohm]

@ERika , K4 дополнительный для генераторной ПОС, поскольку на основной тр-р K1 действует управляющее шунтирование.  А насыщается L4, виртуально выделенная для удобства моделирования из K3.

[ERika]

В 22.01.2017 в 11:47, J_Ohm сказал:

@ERika , K4 дополнительный для генераторной ПОС, поскольку на основной тр-р K1 действует управляющее шунтирование.  А насыщается L4, виртуально выделенная для удобства моделирования из K3.

Теперь ясно, благодарю!

В 22.01.2017 в 11:44, герд сказал:

Исходником был американский патент

Поняла, спасибо! Читала когда-то ветку по фазнику, видела там адаптивный драйвер форумчанина с ником Hex, если не ошибаюсь. Но он (драйвер) был более навороченный, насколько помню. Вот и подумала, что вряд-ли имелись ввиду драйвера от Hex, с двумя десятками деталек в каждом. 

[герд]

55 минут назад, ERika сказал:

драйвер форумчанина с ником Hex

Он самый. Любитель трёхуровневых фазников.

Edited January 22, 2017 by герд

[thickman]

10 часов назад, ERika сказал:

Теперь ясно, благодарю!

Да, для маломощных преобразователей  особо не заморачиваются и ограничиваются одним  насыщающимся трансиком. Но в таком случае, когда обмотка связи расположена непосредственно на силовом трансформаторе,  Ls силового транса суёт свой противный нос в работу цепи ПОС. Иногда этим пользуются, чтобы получить какую-никакую защиту от перегрузки, но такая защита, "через немогу", капризна в настройке и поэтому не очень-то надёжна.

В качестве дополнительного двухобмоточного трансформатора удобно использовать дроссель из энергосберегайки.  В окне дросселя обычно есть немного места и можно намотать дополнительную обмотку связи, 15-20 витков примерно. А родная обмотка выполняет роль первички. В результате получается рабочий автоген, который можно включить и отладить даже без подключения силового трансформатора.

 

10 часов назад, герд сказал:

Да какой там секрет.

дед-тайм в IR2153 слишком большой, в  таком виде "адаптатор деда" хорошо работает  только в  ZCS-резонанснике. А когда  при коммутации ток может быть значительным (не ZCS), перезаряд емкостей ускоряется, но пауза же никак не может сделаться меньше DT самого контроллера, увы. Поэтому нужно использовать "беспаузные" задающие генераторы. Или автогенераторы, на то и напоролись.

 

10 часов назад, ERika сказал:

адаптивный драйвер форумчанина с ником Hex

Наибольших успехов в построении интеллектуальных драйверов с адаптацией добился конечно HEX, он же идеолог и первопроходец в этом  деле: https://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=81435

Edited January 22, 2017 by thickman

[герд]

10 часов назад, thickman сказал:

дед-тайм в IR2153 слишком большой,

Если нет блокирующего диода, или последовательно с ним стоит нанопримочка, то величина паузы IRки перестаёт влиять на процесс перезаряда емкостей в первичке, поскольку этим рулит уже ток накопительного дросселя загоняемый им в первичку через вторичку  во время переключения соотв. нанобаранок.

Так что при юзании ПН-му-муковой топологии и в этом аспекте имеем бонус.

Edited January 23, 2017 by герд

[ERika]

Попробовала загнать в симуль вариант резонансника на IR2153 с картинки выше, DT вышел стандартный для IR, около 1,2мкс.

Попробовала подавать сигнал без DT, получаю "сквозняк". А с более навороченным драйвером от HEX DT появляется сам. Пока, правда, не вполне разобралась что там к чему, подумала было, что где-то накосячила в модельке, но вроде проверила всё правильно:

Буду разбираться, спасибо всем за ссылки.

P.S.Движок форума, действительно, весьма своеобразный :).

[thickman]

8 часов назад, ERika сказал:

Попробовала загнать в симуль вариант резонансника на IR2153 с картинки выше, DT вышел стандартный для IR, около 1,2мкс.

 

8 часов назад, ERika сказал:

Попробовала подавать сигнал без DT, получаю "сквозняк".

В том варианте резонансника силовые ключи потяжелее, и заряд более тугих затворов через затворные резисторы сопротивлением 75Ом дает хоть и небольшую, но достаточную прибавку к DT=1.2us. Больше нежелательно во избежание сильной асимметрии  при работе адаптатора паузы. А меньше железобетонных 1.2us дедтайм  уменьшится не может, да. Поэтому в резонанснике демпферный конденсатор (или конденсаторы) нужно подобрать таким образом, чтобы они не успевали разрядиться до нуля за время типового нерегулируемого DT. Начатое дело довершит небольшая адаптивная пауза. Но это всё не от хорошей жизни, приходится выкручиваться, потому как  нет бустрепных молотилок с очень коротким дедом, порядка 50-100нс.

И моделька эта упрощённая, типа демонстрационная к патенту, она корректна не для всех моделей диодов. Если обратный ток диодов Шоттки D1,D6 недостаточно велик, тогда затворы Р-канальных полевиков будут заряжаться обратным током  D4,D7 до непотребной величины. В железе эти Шоттки я шунтировал резисторами и стабилитронами, от греха.

В свете вышесказанного я не понял Герда:

11 час назад, герд сказал:

Если нет блокирующего диода, или последовательно с ним стоит нанопримочка, то величина паузы IRки перестаёт влиять на процесс перезаряда емкостей в первичке, поскольку этим рулит уже ток накопительного дросселя загоняемый им в первичку через вторичку  во время переключения соотв. нанобаранок.

- МУ и нанодемпфер конечно способствуют быстрому разряду выходных емкостей ключей и очень помогают в деле zvs, но если нуль напряжения уже достигнут за очень короткое время, то никаким лядом железобетонную паузу, которую навязывает контроллер, уже не сократить.  И этот вынужденный простой очень и очень некстати.

Edited January 23, 2017 by thickman

[герд]

1 час назад, thickman сказал:

 И этот вынужденный простой очень и очень некстати

Посмотри картинку без обратного диода. Там всё наглядно видно:

А уменьшить нагрузку на порядок и посмотреть ещё раз, можешь самостоятельно.

 

[Stanislav Zachazevski]

А есть ли идеи как оно переделать для плавки/индукционного нагрева металов ? 

[thickman]

2 часа назад, герд сказал:

всё наглядно видно

Проблема, обусловленная применением IR2153, находится внутри овалов красного цвета. Есть ПНН, но есть и пауза при которой ключи закрыты. В автогене такой ненужной паузы почти нет, отсутствие проблемы тоже внутри овалов.

 

Edited January 23, 2017 by thickman

[герд]

11 час назад, thickman сказал:

Есть ПНН, но есть и пауза

Так я тебе ето уже показывал. В таких случаях вопрошают-вам шашечки или ехать? Ну, в том смысле, что пауза не влияет на наличие квазирезонансного мягкого переключения транзистора, а влияет лишь на величину Кзап. макс..

Другими словами, за отсутствие геморроя с мотками платим  увеличением витков вторичной обмотки СТ. Мне думается, что "размен" вполне приемлемый, особенно если учесть, что: напряжение на затворах не гуляет при колебаниях сети, имеется защита от превышения напряжения, возможность включения-выключения внешним сигналом, возможность синхронизации по фаза и частоте нескольких питальников, что является неоспоримым преимуществом при построении многофазов. Думаю, фанаты IR-ок смогут ещё что-нибудь добавить.

 

Edited January 24, 2017 by герд

[ERika]

Выпускается ещё клон IR2153: IR21531, отличается от оригинала лишь вполовину меньшим DT.

ir21531.pdf

[thickman]

Из бустрепщины ir2161оч неплоха,  ссылки нет,  извините, с мобильника пишу. 

[thickman]

 

 

5 часов назад, герд сказал:

В 22.01.2017 в 13:19, ERika сказал:

потребно шустро включать фетик только после полного разряда шунтирующей его ёмкости

 

не совсем согласен. Для надежной работы нужно решать проблему включения ключа аккурат в момент разряда шунтирующей его емкости до нуля, или немного раньше, пока напряжение на ключе не опустилось до абсолютного нуля. Но ни в коем разе не позже! Если абсолютный нуль прозевали, направление тока меняется, открывается паразитный боди-диод. ПНН без шашечек будет конечно, но возможен бздык при коммутации в следующий полупериод. Впрочем, эта проблема актуальна на повышенных частотах. У HEXа это хорошо разжевано, попадалась мне и переводная статья, где обращено внимание на эту проблему и методы её решения.  В автогенераторе эта беда тоже не устранена полностью, поскольку пауза может быть больше оптимальной. Поэтому в ответственных случаях, когда нет бескомпромиссной адаптации деда, я либо не задираю частоту, либо купирую боди-диод последовательной Шотткой и параллельным ультрафастом. Хух, ну и движок. ERika, простите за инсинуацию в цитировании, не знаю как исправить.

Edited January 24, 2017 by thickman