Магнитный усилитель в автогенераторном преобразователе

[thickman]

Если он будет выполнять ещё и роль коммутирующего (переключательного), тогда никаких зазоров, и феррит 1500НМ не подойдет - нужен высокопроницаемый. Если же роль коммутирующего отдана затворному трансику на мелком высокопроницаемом колечке, тогда обводной выполняется на чем попало и с габаритами можно особо не стесняться, чтобы еще и симметрирующую обмотку можно было разместить. Обводной в этом случае (если он не переключательный) желательно выполнить с небольшим зазором. 

Изменено 20 августа, 2022 пользователем thickman

[Реклама]

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

[z_vip]

Отлично, спасибо - проблема только с межслоевой изоляцией - как нибудь решу

1500НМ только для обводного транса - коммутирующий на высоко проницаемом кольце выполню

[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

[z_vip]

Доброго всем

Обводной трансформатор с симметрирующей обмоткой

Ш-образный феррит марки 1500НМ, сечение 7х7 мм - намотал основную и симметрирующую обмотки по 180 витков(почему 180 витков - посчитал как трансформатор с индукцией 0,15 Тл, 30000 кГц, может неправильно? исправить не удастся заклеено!!!), провод D=0,224 пэвтл-2,

обмотки мотал в навал поступательно с  пропиткой эпоксидкой(каждая обмотка отдельно пропитывается), проверка на изоляцию меж обмотками напряжением 2500 В прошла успешно. Место для размещения вторичной обмотки достаточно для МГТФ провода, примерно 17 витков сделаю, потом на макете доработаю по кол-ву витков

после склеики с зазором 0,2 мм получил индукцию основной и симметрирующей обмотки по 10,3 мГн, без зазора 44 мГн намерял

Выходной трансформатор кольцо К38,0х24,0х7,0 феррит М2000НМ, мощность габаритная 200 Вт, индукция 0,15 Тл, плотность тока 5 А

Вторичка 2х20 В + 15 В в процессе изготовления - пока нет нужных диаметров проводов

Самое смешное, что по габаритам выходной трансформатор чуть больше обводного трансформатора получается

Удачи всем и здравия

[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

[thickman]

На старинных овноферритах требуется завышенное число витков. Поэтому силовой трансформатор на овноферрите имеет приличную Ls и хорошо запускается без костылей в виде обводного транса. Первичка транса - поверх первички  обмотка связи - хорошая  межобмоточная изоляция - вторички. Вторички мотать не по всему периметру, нужно оставить небольшой свободный сектор для симметрирующей обмотки. Симметрирующую мотать тонким проводом,  витков на один-два меньше чем число витков первички.

  С обводным стоит связываться, если есть готовый, например от мелкого обратноходового преобразователя. Или есть в  наличии полуфабрикат типа мелкого синфазного дросселя или дросселя от энергосберегайки.

4 часа назад, z_vip сказал:

получил индукцию основной и симметрирующей обмотки по 10,3 мГн

Хорошо, если обводной будет иметь индуктивность первички в пределах 2-4 мГн, в этом случае режим ПНН получается без проблем.

Изменено 21 августа, 2022 пользователем thickman

[z_vip]

Спасибо маэстро!

Тут такое дело - я в шоке, вот самая первая схема и в нее установлен новый обводной трансформатор

Выходной трансформатор от БП компа на 350 Вт тип EER-35

Что сделано :

удален дроссель L4 - с такими параметрами запуск на частоте 35 кГц, с L4 330 мкГн запуск на частоте 75 кГц

Остальное выполнено как по схеме

Теперь измерения:

Первое: симметрия - перекос 0,3 В по конденсаторам - очень хорошо(хотя мне непонятно как такое случилось, симметрирующую обмотку не подключал)

Второе: нагрев транзисторов небольшой на холостом ходу- греется слегка основной трансформатор, обводной холодный

Третье: нагрузка 80 Вт на выходе выпрямителя,  осциллограммы: желтый затвор, голубой сток нижнего ключа

Тоже(нагрузка 80 Вт) растянуто

На холостом ходу 23,6 В под нагрузкой 21 В на выходе выпрямителя - приемлемо, выбросы с RC на вторичной обмотке примерно 4-6 В

Защита от перегрузки работает

Что можно еще улучшить? ПНН есть? или фронты на стоке крутоваты ?

Всем здравия и добра

 

 

[thickman]

4 часа назад, z_vip сказал:

ПНН есть?

По осциллограмме на ХХ было бы ясно. Но если транзисторы в режиме ХХ нагреваются, скорее всего ПНН нет. Можно увеличить немного зазор в силовом  или обводном трансформаторе. Или увеличить номиналы затворных резисторов R1,R2 до 100-200 Ом и уменьшить номинал демпферного конденсатора С3.

 

[z_vip]

Доброго всего@thickman

Установил в макет транзисторы FQPF8N60C(8 А Rds 1.0 Ом, они затем и перейдут в БП) - получил выброс в цепи затвора в виде иголки.

Заменил демпферный конденсатор 1000 пФ на 680 пФ - выброс не стало

Осциллограммы без нагрузки, синий сток, желтый затвор

Нагрев небольшой

[thickman]

13 часов назад, z_vip сказал:

Нагрев

Потому что включения силовых транзисторов в нуле напряжения и близко нет. Нужно увеличивать зазор в трансформаторе, если ПНН таки нужен.
Есть другой бескомпромиссный способ получения режима ZVS. Дополнительные транзисторы в цепях затворов включаются лишь тогда, когда напряжение на стоке опустится до нуля. Но для успешного применения этого метода нужно ввести дополнительный дроссель насыщения во вторичную цепь, он разрывает ток во вторичке  на время паузы. Этот  задерживающий дроссель выполняется на мелком ферритовом колечке. Петля гистерезиса у материала не должна быть прямоугольной. Также необходим RC-демпфер на вторичке, через него сердечник задерживающего дросселя перемагничивается на ХХ и легкой нагрузке:

[z_vip]

@thickman

Доброго всего

Очень интересный способ добавить задержку на включение силового ключа. Ваша изобретательность расширяет мой багаж знаний. Спасибо.

По транзисторам задержки Q3,Q4 - правильно ли указана полярность диодов D20(его похоже надо перевернуть) и D5? Номинал резисторов R20 и R2(разный - почему)?

И какой сердечник использовать для дросселя L3?

С уважением.

По предыдущему макету - добавил зазор до 1 мм в обводном трансе - индуктивность уменьшилась до 2,7 мГн

Затворные резисторы увеличил до 220 Ом, конденсатор демпферный 1000 пФ установил параллельно первичке и реактору как и у вас на схеме установлен C3

Гонял пол часа на холостом ходу - нагрев ключей примерно 35 градусов. Под нагрузкой 90 Вт нагрев ключей 65 градусов на одно ваттных радиаторах - вполне нормально

Так как выходной трансформатор не готов - не симметрия присутствует в районе 8-10 В.

Спасибо за подробное описание выходного трансформатора с симметрирующей обмоткой. Готов изготовить - все найдено для выходного трансформатора

Удачи нам и здравия

 

[max-ti]

Вот интересно, хоть на капелюшечку приблизился к заветному ПННу?

Это с нагрузкой ~50 ватт, расчетная мощность 60 ватт(небольшой). После получасового прогона температура поднялась на 5 градусов( в помещении сейчас 27 градусов)

[thickman]

14 часов назад, z_vip сказал:

равильно ли указана полярность диодов D20(его похоже надо перевернуть) и D5? Номинал резисторов R20 и R2(разный - почему)?

Да, опечатка, спасибо за поправку! Диод перевернуть, номиналы базо-эмиттерного резистора – 1кОм. Базовые резисторы R1,R22 тоже лучше бы  увеличить до 1Ком. И ввести узел токоограничения на двух транзисторах, как это выполнено в предыдущих схемах.

14 часов назад, z_vip сказал:

Ваша изобретательность расширяет мой багаж знаний.

Схема адаптации не моя, обсуждалась на ранних страницах темы. Коллега serbl воплотил в железе полумостик с адаптацией паузы, симметрирующей обмоткой и полноценным МУ-стабилизатором  на вторичной стороне, схема есть где-то в недрах этой ветки. Я обкатывал вариант с р-канальными мосфетами в затворах силовых ключей – во вложении .asc

с адаптатором деда2.asc

14 часов назад, z_vip сказал:

подробное описание выходного трансформатора с симметрирующей обмоткой. Готов изготовить - все найдено для выходного трансформатора

Учтите, что номиналы емкостей полумостового делителя  следует снизить до единиц микрофарад, иначе диоды в симметрирующей цепи могут бзденькнуть.  В отличии от варианта на синфазном дросселе, с балластным резистором в его первичной цепи, там ток ограничен этим резистором и поэтому в емкостном делителе допустимо применять электролиты, но симметрирующие свойства уступают варианту с обмоткой на силовом трансформаторе.

1 час назад, max-ti сказал:

интересно, хоть на капелюшечку приблизился к заветному ПННу?

Если осциллограммы сняты на холостом ходу, значит всё ОК. Косвенно можно судить по отсутствию нагрева ключей в режиме ХХ.

[z_vip]

@thickman

Доброго всего

Трансформатор готов с симметрирующей обмоткой на кольце 38х24х7 М2000НМ , F=30 кГц B=0,15 Тл

Первичка 150 витков d=0,5 мм

Две вторички по 22 витка  поверх первички d=0,86 мм

Выделен сектор для симметрирующей обмотки 148 витков d=0,26 мм

Установлен в макет

Так как не оказалось в наличии 2 одинаковых конденсаторов по 2 мкФ C1,C2(да вообще никаких нормальных - надо на рынок на разборку сходить), то добавил резистор R1 4,7 Ом 2 Вт, согласно схемы,(начинал с 390 Ом и уменьшал до 4,7 Ом) для контроля тока через обмотку L22 и диоды D18,D22. Тест простой нагрев - греется значит хорош нагружать макет(по осциллограмме на R1 получил размах 4,8 В(среднее напряжение 1,5 В и ток средний 0,34 А, предельный для симметрирующей обмотки 148 витков d=0,26 мм),что примерно 1 А для диодов при мощности 50 Вт нагрузки) Не симметрия 150 В на 147 В на холостом ходу. С отключенной обмоткой 152 В на 144 В

Вылез мой косяк с трансом - новичек однако - при нагрузке напряжение падает с 22,6 В до 16 В - поручил малую индуктивную связь, так как первичка занимает все кольцо, а вторичку намотал лишь на части кольца примерно 1/3(две обмотки по 1/3 ).

Мысль такая намотать половину первички потом две вторички в два провода и еще половину первички, оставить сектор для симметрирующей обмотки

Тепловой нагрев выходного транса небольшой под нагрузкой. Ключи так же, в тех же параметрах. Защита от перегрузки стоит.

Частота запуска 40 кГц после прогрева 45 кГц.

Осциллограммы позже приложу

Удачи всем и здравия

[z_vip]

@thickman

Как и обещал граммы:

Первичка без нагрузки размах амплитуды 370 В

Вторичка без нагрузки размах амплитуды 60 В

Первичка с нагрузкой 50 Вт, размах амплитуды 368 В

Вторичка с нагрузкой 50 Вт размах амплитуды 50 В

Думаю перемотать трансформатор с чередованием слоев - два первичка, один вторичка

Демпферный конденсатор увеличу до 2000 пФ проверю нагрев и прочие тонкие приблуды(да придут мне конденсаторы по 2 мкФ и диоды по 3 А)

Проверил демпферный конденсатор  2000 пФ(тип К78-2) - нагрева не стало совсем, то бишь конденсатор теплее, чем ключи - проба пальцем

Ключи  FQPF8N60C  у нас их по 49 руб торгуют

Забыл -  реактор Ls = 17 мкГн

С уважением и всех благ

 

[thickman]

2 часа назад, z_vip сказал:

реактор Ls = 17 мкГн

На схеме Ls - это индуктивность рассеяния между первичкой и вторичкой, приведённая на первичную сторону. Если её величины достаточно для запуска и для работы на полной нагрузке без срыва автогенерации, тогда дополнительный реактор не нужен вовсе. Самая правильная с точки зрения потерь намотка трансформатора - половина первички - все вторички -другая половина первички. В этом случае минимизируются потери вызываемые эффектом близости - плотность тока снижается, ток более равномерно распределяется по периметру провода. Но индуктивность рассеяния будет невелика, скорее всего придется поставить внешний реактор с индуктивностью, достаточной для устойчивой автогенерации.

Симметрирующая обмотка должна иметь не очень хорошую связь с первичкой, тем самым  ограничится амплитуда токовых импульсов в ней. Поэтому её лучше всего намотать самой последней и в узком секторе.

2 часа назад, z_vip сказал:

Проверил демпферный конденсатор  2000 пФ(тип К78-2) - нагрева не стало совсем, то бишь конденсатор теплее, чем ключи - проба пальцем

Пальпация  проводилась под нагрузкой или на ХХ?

[z_vip]

@thickman  Пальпация  - на холостом ходу конечно маэстро

Тут опять засада - воткнул трансформатор из первого макета - материал тот же М2000НМ размеры40,5х25,5х11  B=0.25 Тл и просадка под нагрузкой всего 2,5 В

намотка первичка заполнение 4/5 по кольцу и  вторичка поверх первички заполнение 3/4 по кольцу

А этот из второго макета на кольце 38х24х7 М2000НМ , F=30 кГц B=0,15 Тл - разница с первым в индукции 0,25 против 0,15 Тл (ну и размеры конечно и кол-во витков, D проводов примерно одинаковые) и просадка 2,5 В против 6 В соответственно.

О себе дорогом - иногда знания не приводят к правильным выводам

Удачи всем и спасибо

[z_vip]

(ну и размеры конечно и кол-во витков разные, согласно расчетам , D проводов примерно одинаковые) так правильно

[thickman]

9 часов назад, z_vip сказал:

B=0.25 Тл и просадка под нагрузкой всего 2,5 В

Ничего удивительного.  Размах индукции напрямую не влияет на нагрузочную хар-ку трансформатора. А косвенно влияет с точностью до наоборот. Больше индукция - меньше число витков в обмотках - меньше индуктивность рассеяния - меньше просадка напряжения под нагрузкой. И меньше тепловых потерь в обмотках вследствие уменьшенной длины  обмоточных проводов.
Посмотрите на свою картинку напряжение на вторичке. Просечка напряжения вызвана не мертвой паузой (в первичке такой просечки нет:) ), а влиянием  индуктивности рассеяния первичка-вторичка. При интегрировании на дросселе после выпрямителя, выходное напряжение снижается пропорционально этой просечки.
Конечно, с точки зрения уменьшения потерь и уменьшения Ls, наилучшее расположение обмоток с чередованием:  половина первички- вторички - половина первички. Однако на кольцевых сердечниках такое расположение проблематично - быстро сужается окно и для размещения верхних обмоток места слишком мало. Поэтому чаще всего типоразмер  тороида выбирают так, чтобы  первичка легла целиком в один слой, и вторички тоже. Ради этого даже можно немного пожертвовать плотностью тока, уменьшив диаметр проводов для размещения в один слой. В двухслойных обмотках без чередования значительно увеличиваются потери – эффект близости по-нашему, проксимити – по-ихнему.

Изменено 26 августа, 2022 пользователем thickman

[z_vip]

Принято - намотаю с чередованием и индукцию увеличу с 0,15 до 0,22-0,25 - подгоню под кол-во витков и слоев покумекаю как сделать, рисовать то я еще могу

[thickman]

z_vip, по какой причине увеличен номинал R4 до 240Ом? В ключах потери при выключении  вырастут. Попытка улучшить режим включения, приближаясь к заветному ПНН? Может быть попытаться ввести таки оптимизацию паузы? Адаптивная пауза хороша и тем ещё, что кроме обеспечения правильного ZVS, просадка выходного напряжения под нагрузкой при её введении тоже несколько снижается. Потому что, будучи максимальной  на ХХ, время паузы  с увеличением нагрузки  сокращается.
Можно пойти на компромисс, сделав адаптацию мертвой паузы неполной. Резисторы R8 и R9 задают максимально возможное время паузы.  При наладке сопротивление этих резисторов подобрать максимально возможным но таким, чтобы автоген тарахтел без сбоев при любой нагрузке. Это избавит от необходимости применения задерживающих дросселей во вторичных обмотках. Р-канальные мосфеты в цепях затворов – любые на напряжение от 30V и рассчитанные на максимальный  ток более полуампера.

На картинке и в прикрепленной модели демпферный конденсатор С3 номиналом 3нФ расчитан на работу с большим током намагничивания трансформатора, такое оправдано для киловаттных преобразователей. Для мощности 200-300W, номинал C3 снизить до значения 1-1.5 nF

с компромиссной адаптацией.asc

Изменено 26 августа, 2022 пользователем thickman

[max-ti]

А IGBTишки применимы в этой схеме?

[thickman]

 IGBT применимы.  
 При отсутствии задерживающего дросселя во вторичках, требуется увеличить ток намагничивания (обязательно ввести зазор в силовой или обводной трансформатор), или выпрямитель на вторичной стороне выполнить по топологии удвоитель тока. Это касается и мосфетов.
 На схеме не дорисована защита на паре  npn-pnp , она эффективно работает, не стоит ею пренебрегать.

[z_vip]

@thickman  Доброго

z_vip, по какой причине увеличен номинал R4 до 240Ом - немного высоковат уровень напряжения на вторичке обводного трансформатора - смотаю виток уменьшу R4, а пока проверить реально потери не могу,  нет разделительного транса по сети, без него идут помехи на осциллограф

Спасибо, конденсаторы по 2 мкФ купил типа MKP - других нет. Диоды 3 А купил, 6 A разобрали

Прикупил слюдяные 2200 пФ на 500 В(1,5 Ом на частоте 100 кГц) для демпфера - тестировал на XX  нормально не заметил отличий от К78-2 2000 пФ по нагреву, ключи немножко больше прогрелись, похоже , что 1500 пФ оптимально для данного макета. Для будущих проектов пригодятся

Тут выяснилась такая подробность про демпферные конденсаторы - нагрев на холостом ходу еще и зависит от ESR конденсатора - например К5-15 на 680 пФ(ставил два параллельно 22 Ом) имеет 44 Ом на частоте 100 кГц, а К78-2 1000пФ 0,66 Ом причем оба работают нормально без перегрева. Нагрев ключей тут зависит от самих ключей и точно выдать рекомендации по малому объему тестов не могу

Синие высоковольтные керамические 1000 пФ( 24-28 Ом частоте 100 кГц) - через пол часа обуглились.

А так занимался нагрузочной пирамидкой для БП 50 В 4 А

Всем удачи и здравия

[z_vip]

@thickman Доброго всего

Во общем по всем пунктам вы всегда правы и я опыт получил

Первое: индукция рассеяния пропорциональна квадрату витков - вывод: необходимо использовать лучше ДВА меньших кольца с большей площадью сечения, чем одно большое, не смотря на большее сечение окна.

Кольца 32х20х6 2 шт. индукция 0,225 Тл,  намотал новый выходной трансформатор пока без симметрирующей обмотки(оставил под нее сектор 1/4 части кольца)

Результат 24,6 В на холостом ходу и 20,8 В на 4 А нагрузки - чередование слоев не использовал  не хватило витков все уместилось в один слой первички и вторички.

Второе.

Про R4 240 Ом - отмотал один виток с вторички обводного трансформатора и уменьшил R4  до 36 Ом - нагрев ключей стал одинаковый  при холостом ходу и поднагрузкой. То бишь потери на выключение упали.

Компот завтра может будет.

У нас нет воды - пичалька

Всем удачи и здравия

 

[irfps]

Добрый день.

Благодарю, за информацию

Пришел провод ПЭВТЛ-2, ПЭТВ-2 и провод в тройной изоляции TIW-B. TIW-B оказался очень неплохим, похоже на нем и остановлюсь. 0.2мм для ТГР и 0.3-1.2 для СТ.

Интересно, что производитель TIW-B предлагает, мотать СТ без межслойный изоляции между первичной и вторичной обмотками. Это конечно очень хорошо с точки зрения Ls и технологичности. Но, что то мне подсказывает, что так делать нельзя, да и по нормативам, СТ должны иметь двойную изоляцию. То есть, если мотать обычным эмальпроводом, должно быть как минимум 2 слоя изоляции между слоями  первичной и вторичной обмоток. 

В связи с этим решил промоделировать тр-р ТГР на кольце MSTN 25S-TH.

И опять возникли трудности по поводу ввода корректных данных в LT.

В исправленной Вами модели,  строчка выглядит так  Hc=3. Bs=1.07 Br=0.25 A=52u Lm=0.1 Lg=0 N=30

Для MSTN 40S-TH

Исходя из каталога  МСтатора должно быть так  Hc=2. Bs=1.15 Br=нет данных A=0.000052 Lm=0.1 Lg=0 N=30

Исходя из документации по АМАГ 200С должно быть так  Hc=0.8 Bs=1.16 Br=нет данных A=0.000052 Lm=0.1 Lg=0 N=30

Исходя из даташита  МСтатора на MSTN 40S-TH   должно быть так  Hc=нет данных. Bs=1.1(исходя из худших значений) Br=нет данных A=0.000052 Lm=0.1 Lg=0 N=30.

Подскажите пож.,  как правильно посчитать, или померить  Br?

Какие значения Hc, Bs все таки правильные? 

 

Вот есть статьи от ув. Володина, но они, к сож. не дают ясности.

catalog_cores-mstator_2022_v2.3.pdf datasheet_mstn-40s-th_pl.pdf mstn1.pdf mstn2.pdf MSTN.pdf HB336.asc В.docx 2011_03_05.pdf

Предполагаю, что на форуме есть пользователь имеющий отношение к МСтатору. Подскажите пож., как правильно записать характеристики Ваших материалов для LTspise? Или где это возможно прочитать?

Соответственно для  MST, MSTN, MSF, MSFN, MSSA-L,  MSSA-N, MSSN, MSCN, MSC, MSB, MSK?

Благодарю. 

[z_vip]

Привет @irfps

Про TIW так и есть - если провод сертифицирован - то можно и нужно выполнять намотку без межслойной и меж обмоточной изоляции

Если мне не изменяет память, TIW  выдерживает 4 кВ испытательное напряжение, что соответствует нормам(для обычного провода требуется отступ 2 мм от каждого  из краев каркаса и три! слоя изоляции меж обмотками). Если намотка на каркасе то обычно я использую поступательную намотку в один слой

У меня испытатель 2,5 кВ дает обычный провод ПЭВ пробивает на раз и два, тут изоляция нужна, использую пленку для запекания Два слоя выдерживают 2,5 кВ

Ну нет у нас другой изоляции(бумага - но это жестко)