Магнитный усилитель в автогенераторном преобразователе

[thickman]

При достаточно большой Ls или при наличии дополнительного реактора в цепи первички, узел токоограничения  отлично справляется  с такой задачей.

 

-------------------------
Ваше китайское наноколечко имеет почти прямоугольную ПГ с оченно высокой  проницаемастью на линейном участке, и, соответственно, с малым током намагничивания в линейной области. Вообще, хорошие ППГ-материалы сложно мониторить на линейном участке.  В этой области ток намагничивания – практически горизонтальная линия с дельтой стремящейся к нулю ( форма Iнам повторяет форму ПГ, развернутую на 90 градусов) в этом случае смысла в ловле блох  нет - как раз такие сердечники норовят залететь в одностороннее насыщение даже при небольшом размахе рабочей индукции, поскольку ОФ не видит постоянную составляющую Iнам.  ППГ-баранки правильнее гонять по предельному циклу с контолем Iнам в нелинейной области, тут проблем с контролем быть не должно. Пмсм, для работы на линейном участке перемагничивания подойдут лишь сердечники с отжигом в поперечном поле.

Изменено 16 января, 2023 пользователем thickman

[Реклама]

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

[Obergan Alexey]

@thickman, спасибо за информацию! В общем-то придётся гонять данное колечко по предельному циклу. Надо конечно посмотреть ещё, по нагреву. На 10-ти килогерцах вроде не нагрелось на ощупь, при предельном цикле. Если гонять его по предельному циклу на невысокой частоте(килогерц 25), то может и не перегреется.

Почему я вообще за него зацепился, так это из-за привлекательной цены. Размер 28х18х15 обошёлся мне чуть больше чем в 2 евро за штуку. По приблизительным рассчётам, если данное колечко использовать в полумосте, то выжать с него можно 350 ватт на 25-ти килогерцах. С мостиком посложнее будет, но там проблема чисто геометрическая - в один слой не влезет удвоенное количество витков с вдвое меньшим сечением.

Надо будет попробовать испытать сие неподтебство в полумостике. Я же правильно понимаю, что с ОФ, там никаких симметрирующих обмоток уже не понадобится ?

[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

[thickman]

46 минут назад, Obergan Alexey сказал:

выжать с него можно 350 ватт на 25-ти килогерцах.

Угу, а чебуран Гиратора или коаксиальный трансформатор с обдувом  - вполне вариант для сварочника, если это китайское наночудо по потерям пройдет.

47 минут назад, Obergan Alexey сказал:

Я же правильно понимаю, что с ОФ, там никаких симметрирующих обмоток уже не понадобится ?

Не правильно понимаете. Полумост с контролем намагничивания перекосится без симметрирующей обмотки.

[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]

10 minutes ago, thickman said:

чебуран Гиратора

Это что за зверь такой ?

[irfps]

Добрый вечер.

thickman

Благодарю за табличку с потерями! Очень ценная информация.

Исходя из таблицы, похоже придется поискать другие сердечники для СТ.

Да, обязательно обращусь. 

При приближении к предельным значениям, в программах, попадались очень странные результаты.

 

Немного не по теме, не знаю куда правильно написать.

Понадобился дежурный источник 20- 25 вт. Вроде бы все понятно, обратноходник, но вот не радуют они меня, не интересно. Думаю, приспособить под это автогенератор на биполярных транзисторах, как в балласте ламп дневного света. На мой взгляд, он менее зависит от значения входного напряжения, поскольку ключи управляются током, а не напряжением. Надо понять как осуществить ограничение тока и стабилизацию напряжения. Возможно применить МУ, Возможно сделать резонансник. Вероятно есть еще какие то способы. Цель, получить простой и надежный источник напряжения 18в 1.2а. Нарисовал модель автогенератора на биполярных транзисторах, пока без регулировки. Не очень хорошо вышло. Возможно подскажите куда посмотреть? У Вас богатый опыт в этом.

 

 

 нищеброд

Теперь понятно, что следует ожидать.

Благодарю.

Предполагаю, что и у меня не сложиться, при этом, идея очень хорошая.

Но, пока еще руки не опустил.

 

Obergan Alexey

Да, при низком насыщении.   На мой взгляд, оптимальнее сверлить радиальное отверстие. Управляющий транзистор должен быть очень хорошим, от него много зависит. На сердечниках MSTN, при управлении от Дырки Гиратора, по моему мнению, возможно работать на не высоких частотах(20 -35 кгц для колец 32-45мм). С МУ пока не разобрался, в процессе. Жду сердечников MSSN, на них, вроде как , нужно мотать меньше витков, правда и потери повыше. 

Чебуран Гиратора. Это коаксиальный трансформатор с радиатором. Его преимущество в том, что наружная и боковая  сторона сердечника доступны. Просто осуществить теплоотвод от сердечников. Их часто применяют в передающей РА. Как правило, вторичные обмотки, это трубки на которые одеты кольца сердечника, а внутрь их намотана первичная обмотка. Пластины радиатора сердечников  вставляются между ними, это чебуран Гиратора. Нашел старое фото, времен когда понимал, как устроен трансформатор. Коаксиальный СТ слева, второй снизу, но он без радиаторов.

Уважаемый Гиратор недавно тут выкладывал фото своего чебурана.

HBnpn.asc

[Obergan Alexey]

21 minutes ago, irfps said:

Управляющий транзистор должен быть очень хорошим

Я так понимаю, он должен быть достаточно быстрым. Какой Вы использовали ?

[irfps]

Использовал PBSS4540Z и PBSS5540Z

На данный момент, испытания как источник тока. Без диодов VD54 и VD48.

Test2.1.pdf Test2.pdf

[нищеброд]

2 часа назад, irfps сказал:

На мой взгляд, он менее зависит от значения входного напряжения,

А на мой взляд обратноходовик отлично стабилизирует выход.

[thickman]

2 часа назад, irfps сказал:

Цель, получить простой и надежный источник напряжения 18в 1.2а.

Если кроме простоты в планы входит еще и стабилизация плюс защита, тогда это точно не про автоген, особенно на биполярах.  Для малой мощности альтернативы обратноходу нет. Особенно хорош флай в граничном режиме с PSR- контроллером: https://russianelectronics.ru/regulirovanie-v-pervichnoj-czepi-obratnohodovyh-preobrazovatelej/

Такие преобразователи сейчас реализуются на мощности в десятки ватт.

10 часов назад, thickman сказал:

При достаточно большой Ls или при наличии дополнительного реактора в цепи первички, узел токоограничения  отлично справляется

 - прошу прощения. При насыщении сердечника, Ls между первичкой и вторичкой конечно же не при делах. Скорость нарастания тока ограничивается лишь остаточной индуктивностью первичной обмотки и индуктивностью дополнительного реактора, если он установлен последовательно с первичкой. При коротких трансформаторах, когда обмотка по индукции  рассчитывается впритык к насыщению, наличие такого реактора весьма желательно. Его присутствие также оправдано и при установке демпферных конденсаторов большой емкости, формирующих пологие фронты при переключении транзисторов. Как раз недавно рассматривали этот случай, когда после выключения, во время паузы, ток намагничивания всё равно продолжает нарастать.

[irfps]

Добрый вечер.

thickman

Да, я понимаю, что  обратноходовик для таких задач вне конкуренции. Уже нарисовал модель. Но надежда была. 

У обратноходника есть ряд недостатков, большие импульсные токи в выходной части, в моем случае, более 10а в пике, из за этого все время высыхают конденсаторы, хоть из керамики набирай, ну и как следствие помехи. Высоковольтный ключ, большое импульсное напряжение,  очень короткие импульсы при малой нагрузке. Такую схему управления смотрел, у нее есть минус, плохая стабильность выходного напряжения. Возможно я где то был не достаточно аккуратен.  Скорее всего, на квазирезонансную схему, стоит обратить внимания, или на активкламп, но все недостатки присущие обратноходовику остаются. Есть еще такая интересная топология несимметричный полумост, но вот построить его у меня не получилось. Спец микросхемы с ключами внутри, в нынешних условиях могут быть недоступны и ключи у них, как правило низковольтные, а у высоковольтных маленькая мощность 5-10 вт, по крайней мере у тех, что мне доступны.   

Благодарю.

 

 

нищеброд

Я имел в виду, по сравнению с автогенератором на Мосфет ключах. 

 

 

С уважением.

18v.asc

Изменено 16 января, 2023 пользователем irfps

[Obergan Alexey]

1 hour ago, thickman said:

Ls между первичкой и вторичкой конечно же не при делах.

На схеме оно обозначено как Ls, но в реальности собираюсь делать реактор, т.к. мотать трансформаторы с небольшой Ls - это достаточно трудоёмкий процесс. По-моему @Dimoniz показывал в схеме про резонансы подобное самоистязание - намотать первичку до половины каркаса(в Ш-сердечнике), остаток заполнить бумагой, а потом сверху уже вторичку. Уж проще отдельный реактор.

Кстати, ещё такой вопрос. Я тут на сайте vacuumschmelze вычитал, что вот этот vitroperm 500 f(тот, что с отжигом в поперечном поле), имеет разные варианты с разной проницаемостью.

И вот я подумал, а ведь вариант с синей линией - это получается самый оптимальный вариант для СТ ? Поскольку Br ближе к нулю, чем у остальных, то к перекосам он наименее склонен. Плюс тогда проницаемость той чудо-ленты из аморфного кобальта будет всяко поболее, а значит это даст хороший сигнал в ОФ и возможность работать в линейном режиме. Ну а поскольку у него узкая петля и наименьшие потери, то может его и до 40 килогерц раскочегарить можно. А это уже 600 ватт с такого колечка по очень грубой оценке.

Нашёл на маузере колечко размерами 30x20x10 с Al всего 15 микрогенри на виток. Стоит брать ?

[thickman]

9 часов назад, Obergan Alexey сказал:

Нашёл на маузере колечко размерами 30x20x10 с Al всего 15 микрогенри на виток. Стоит брать ?

Для сердечников с пониженной проницаемостью тоже не всё просто, обычно потери у них довольно большие, читайте внимательно даташиты производителя.

9 часов назад, Obergan Alexey сказал:

Ну а поскольку у него узкая петля и наименьшие потери

В общем случае потери зависят не от узости/ширины, а от площади петли гистерезиса. Например, вводим зазор в сердечник, Br снижается, петля становится уже. Однако, с увеличением наклона петли растет её длина, даже при неизменной амплитуде индукции. Поэтому площадь не меняется, потери в первом приближении тоже. А вот с увеличением частоты наклон ПГ меняется незначительно (в нанокристалайнах  проницаемость слабо зависит от частоты) - площадь растет только за счёт ширины, в этом частном случае потери пропорциональны ширине ПГ.
При отжиге сердечников технологические циклы заточены под конкретные задачи. Для получения максимальной проницаемости (для синфазных фильтров) или  минимальных потерь (для силовых трансформаторов) используется свой оптимальный профиль отжига в поперечном поле. Поэтому для выбора сердечника под конкретную задачу, лучше ориентироваться не на форму ПГ, а на рекомендации производителя.

 

Изменено 17 января, 2023 пользователем thickman

[Obergan Alexey]

30 minutes ago, thickman said:

от площади петли гистерезиса.

Ну имелось в виду, что потери небольшие не относительно более проницаемых материалов, а относительно материалов с отжигом в продольном поле или без поля.

А что касается потерь... На эту тему информация очень скудная. Из написанного я понял, что для разных проницаемостей это всё один материал vitroperm 500 f. А графики потерь приведены одни для всех. 

Кстати, какие потери по вашему опыту, допустимы при отсутствии дополнительных мер по охлаждению ? 1 ватт на грамм - это много, или ещё сойдёт ?

P.S. Решил тут погонять китайское наночудо, но оказалось всё не так просто... Если с ферритом можно было ввести зазор и получить ПНН практически на всём диапазоне нагузок, то с нанокристаллом такой фокус не прокатит скорей всего. Придётся мотать обводной трансик.

[irfps]

Добрый день.

Obergan Alexey

Эта сложность здесь обсуждалась, некоторое время назад. Выбор не велик, или управление от Дырки Гиратора , с ней все хорошо ПНН есть на всех диапазонах нагрузки, или обводный Т(или индуктивность), но, при этом необходим достаточно большой реактивный ток, или забить на ПНН во всем диапазоне нагрузки. На мой непрофессиональный взгляд, управление от Дырки Гиратора более оптимально, но за все нужно платить, так, что нужно подобрать правльный сердечник( с малыми потерями), или снизить частоту. Но, при этом, снижение частоты приводит к трудностям в МУ.

1вт на грамм это очень много. 2вт на сердечник 32мм дает перегрев примерно в 60ц, при этом его масса 25г.

Если использовать сердечник по полной то чем больше масса тем выше потери.

Изменено 17 января, 2023 пользователем irfps

[Obergan Alexey]

24 minutes ago, irfps said:

Эта сложность здесь обсуждалась

Т.е. при управлении от дырки Гиратора, не обязательна малая Iнам ?

UPD. Всё, понял, при работе от насыщения до насыщения ток намагничивания получается довольно-таки большим даже при большой индуктивности намагничивания...

24 minutes ago, irfps said:

снижение частоты приводит к трудностям в МУ.

Вот поэтому я хочу остаться в пределах 40 килогерц, но для колец, близких к ППГ, используемых для СТ, будут слишком большие потери, т.к. работать придётся от насыщения до насыщения. У меня возможности приобрести кольца от мстатора нет, т.к. нахожусь в Германии, поэтому ищу других производителей. Остановился на кольце с низкой проницаемостью(ну как низкой, около 20 000), т.к. это даёт шанс использовать ОФ в линейной области и тем самым, на большей частоте и с меньшими потерями. У ваших колец в СТ, кстати, какая проницаемость ?

Изменено 17 января, 2023 пользователем Obergan Alexey

[irfps]

Obergan Alexey

Да, теперь это не просто. Мстатор, судя по всему, продает свою продукцию на запад, поищите не их сайте информацию- кому. Может и будет возможность приобрести.

Вот здесь характиристики сердечника.

https://mstator.ru/ru/products/cores/mstn

 

Возможно стоит посмотреть на ферриты с малыми потерями, типа Epcos N97.

[Obergan Alexey]

1 hour ago, irfps said:

Да, теперь это не просто.

Не то что не просто, скорее дорого. Альтернативы есть. Ту ссылку, что вы дали, это материал АМАГ200С, по сути имеет такие же характеристики, что и vitroperm 500f. Только у амага проницаемость 20 000, а у витроперма там она отличается от изделия к изделию. К примеру, те колечки, что я себе присмотрел, там при размерах 30х20х10 индуктивность 15 мкГн на виток квадрат(что примерно соответствует проницаемости в 20000), а есть такого же размера, но уже 80 мкГн на виток квадрат. При этом везде написано, что материал vitroperm 500f. 

Параллельно я себе присмотрел колечко размером 12,2 x 8,6 x 2,0 с индуктивностью 10 мкГн на виток квадрат. Сечение всего 2.9 кв. мм.  Соответствует примерно проницаемости в 90000 Отличный материал для коммутационного транса.

[thickman]

2 часа назад, irfps сказал:

управление от Дырки Гиратора более оптимально, но за все нужно платить, так, что нужно подобрать правльный сердечник( с малыми потерями), или снизить частоту.

Да, для работы с заходом в глубокое насыщение на приличной частоте, железные нанокристаллические не очень подходят. Слишком высока индукция насыщения.
 К сожалению, нет в наличии сердечников MSF (не путать с MSFN!) из кобальтового аморфного материала АМАГ-170: http://mstator.ru/ru/products/cores/msf 

  https://mstator.ru/sites/default/files/pictures/products/core/msf/datasheet/msf-32s-t_pl.pdf

аналог от Гаммамета: https://gammamet.ru/index.php/ru/gm/shell/gm503b

Возможно, это самый оптимальный вариант для работы с заходом в глубокое насыщение. На сайте Мстатор такие баранки не предлагаются для применения в силовых трансформаторах, поскольку индукция насыщения у них в два раза ниже в сравнении с  нанокристаллическим АМАГ200-С, для обычных трансов без контроля Iнам  это конечно недостаток. А вот для насыщаемых трансов, когда заход в насыщение контролируется (слава дырке Гиратора) и используется для получения ПНН и дополнительного  симметрирования режима перемагничивания, низкая Bs будет очень кстати, ведь  потери снижаются квадратично с уменьшением рабочей индукции. В сердечниках MSF декларируются очень низкие потери, что делает их ещё более привлекательными для такого режима работы. Правда, графиков потерь от частоты не приводится. Небольшая ложка дегтя – сравнительно низкая температура Кюри, всего 200С.

Изменено 17 января, 2023 пользователем thickman

[Obergan Alexey]

35 minutes ago, thickman said:

К сожалению, нет в наличии

Это не только у мстатора. На маузере ни от hitachi metals, ни от vacuumschmelze нет сердечников из аморфного материала. Только нанокристаллы. У первых есть только аморфные ППГ колечки за конский ценник. Впрочем, может при 25 кГц, нанокристаллический сердечник и простит заход в насыщение.

Я вот тут подумал, а вот чисто гипотетически, возможен ли такой сценарий, когда с повышением температуры начинает снижаться индукция насыщения(с нанокристаллами это не так печально, как с ферритами, но тем не менее присутствует), третий глаз поднимает частоту коммутации и в конце концов, уходит в тепловой разнос, с расплавлением активной зоны ? )

[irfps]

thickman

Добрый день.

Так есть же MST-32S-TH, он так же на основе кобальта. Или MSF-32S-T, чем то лучше?

Заказал, ждем поставки.

[thickman]

В MST cплав другой – АМАГ186, с совсем другими свойствами. Cлишком большая Bs=0.9Тл для работы на полном размахе индукции, и потери значительно  больше чем в АМАГ-170 и АМАГ-200С. Применяется там, где прежде всего нужна невысокая индуктивность трансформатора,  а потери в сердечнике отходят на второй план.

Изменено 17 января, 2023 пользователем thickman

[irfps]

thickman

Благодарю. Сразу не увидел. 

Странный производитель, вот у Гаммамета есть формулы расчета потерь, а тут ни формул, ни таблиц.

А те данные, которые опубликованы, противоречат друг другу и выложены так, что не найти.

Попытался посмотреть в программе сердечник MSF с качестве СТ, да вот не получилось.

Да и с MSTN, есть трудности в близи насыщения, явно не так должно быть, как в программе.

Поделитесь пож. табличками по другим сердечникам, если у Вас такие имеются, буду признателен.

С уважением.

[thickman]

17 часов назад, irfps сказал:

Странный производитель, вот у Гаммамета есть формулы расчета потерь, а тут ни формул, ни таблиц.

Странный юзер На сайте куча справочных материалов с графиками, программы по которым можно рассчитать трансформатор или дроссель,  оценить потери  и подобрать оптимальный вариант. Полезные статьи по применению. Если возникли какие-то сомнения по поводу предоставленной информации, пожалуйста, выкладывайте скрины.

17 часов назад, irfps сказал:

Попытался посмотреть в программе сердечник MSF с качестве СТ, да вот не получилось.

Правильно что его там нет, потому что этот сердечник в типовых условиях применения не выгодно использовать в качестве силового. Индукция насыщения материала всего 0.54 Тл. С учетом Кзап=0.75, получится 0.4Тл. А с учетом ещё и пластикового контейнера, эффективное сечение снижается настолько, что никакого выигрыша по сравнению с ферритом нет.  Однако картина меняется кардинально, если этот аморфный сердечник гонять по предельному циклу, а приемлемые потери оптимизировать выбором рабочей частоты. У этого материала очень низкие потери на низких частотах, но с ростом частоты растут круче чем  в нано MSTN и ГМ412В. По моим грубым прикидкам на частоте 50 кГц потери примерно равны при одинаковой амплитуде индукции. Поэтому можно пользоваться калькуляторам  для МSTN и на частоте 49кГц приблизительно оценивать потери в MSF с заходом в насыщение(Bs выставить 0.54Тл подбором числа витков в первичке). Если удобнее по формулам, можно взять формулу удельных потерь на сайте Гаммамета для материала – аналога. Только надо учитывать, что все Гаммаметовсие ленты толщиной 25мкм, а Мстаторовские - 18 мкм, поэтому потери в сердечниках Мстатор, скорее всего, с ростом частоты растут медленнее.

 

 

 

Изменено 18 января, 2023 пользователем thickman

[Obergan Alexey]

Смоделировал полумост на китайских наноколечках.

Spoiler

Работа полуППГ колечек в районе около насыщения имеет некоторые преимущества, а именно Q3, Q4 открываются быстро, что даёт небольшие динамические потери, при закрытии силовых ключей. Если понизить порог срабатывания, то ключи закрываются значительно медленнее. Думаю, там нужно будет сооружать что-то наподобие защёлок, если захочется работать в линейной области.

Но вот беспокоит один момент. Петля продетая через дырку Гиратора и токовый трансформатор, немного запутывает, поэтому ошибиться и перепутать фазировку третьего глаза как нефиг делать. Будет ли фейерверк в этом случае ? Симулятор показывает мгновенную мощность на ключах до 480 ватт при перепутанной фазировке...

 

autogen_halfbridge.asc

Изменено 18 января, 2023 пользователем Obergan Alexey

[thickman]

2 часа назад, Obergan Alexey сказал:

нужно будет сооружать что-то наподобие защёлок

Попробуйте ввести C3, (в прикрепленной модели) С ним Q1Q2 будут клацать в каждом такте, ускоряя выключение силовых ключей. Если я конечно понял суть проблемы, пока нет времени вникать.

дас ауто.asc