Преобразователь напряжения

[Obergan Alexey]

Пока в ожидании UCC25600 от другого продавца, решил поиграться с мостовой схемой. Давно уже хотел собрать преобразователь из 12-ти вольт во что-нибудь, и вот дошли руки. Поделюсь опытом, может кому будет интересно.

Мост решил взять, т.к. у него нет тех детских болячек, коими обладает пуш-пул. Хотя, там и свои особенности имеются. В качестве генератора взял SG3525. На удивление, с купленной у китайцев микросхемой, проблем не возникло. Хотя, я не проверял, держит ли она заявленные полампера, а просто перестраховался, усилив её комплементарными парами.

Spoiler

Spoiler

Плату развёл чисто под схему управления и силовую часть. Нагрузка будет подключаться отдельно. По большей части хотел сэкономить и уложиться в размеры платы 10 на 10. В качестве ключей взял IRFP3306. Надо сказать, что затворы у данных ключиков очень тяжёлые. Перед тем, как запаял ключи, схема управления потребляла 30 мА, с ключами уже все 70 и транзюки, ворочающие затворами нагрелись градусов до сорока. Биполяры взял BDP947/BDP948.

Вообще, если ставить ТГР, то в плане сложности разницы особой нет, что мост, что полумост. Комплементарным транзюкам только тяжеловато ворочать одновременно 4-мя затворами. Сам ТГР мотал на нанокристаллическом колечке, что является неплохой альтернативой высокопроницаемым ферритам. Огромная индукция насыщения позволяет намотать минимум витков. В моём случае делал с запасом(рассчитывал на 25 кГц и 20 вольт, по факту же 33 кГц и 12 вольт) и всё равно вышло всего 14 витков. Т.к. напряжения небольшие, то скрутил все провода в одну косу. Формой сигнала на затворе остался доволен.

Можно конечно данный преобразователь и на высокое напряжение сделать, но тогда придётся управляющую часть отдельно запитать, плюс в ТГР уже получше изолировать обмотки друг от друга.

Ну а в целом, мостовая топология мне понравилась. Затворы открываются/закрываются шустро, мёртвого времени в 0.7 мкС хватает. Конечно есть небольшие выбросы в момент, когда все ключи закрыты, поэтому некое подобие снаббера всё-таки придётся допаять навесом, но это уже мелочи. При нагрузке в 60 ватт(потребление по первичке 5 ампер), ключи были абсолютно холодные. 5 ампер это конечно ни о чём для таких ключей, но не раз слышал жалобы от адептов пуш-пула, что ключи даже без нагрузки разогреваются.

[Реклама]

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

[max-ti]

Прикольно. А ТГР на наноколечке как рассчитывается?

[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

[Obergan Alexey]

31 minutes ago, max-ti said:

на наноколечке как рассчитывается?

Да собственно также, как и на феррите, вычисляется индукция, чтоб колечко не убежало в насыщение. B = U*t/(S*N) Только максимально допустимая индукция у наноколечек около одной теслы(против 0.3 у феррита). Учитывая, что индукция изменяется не от 0 до B, а от -B до B, то Bmax можно взять около двух тесл.

Вообще, как я понял играясь в симуляторе, в момент мёртвой паузы индуктивность намагничивания ТГР начинает резонировать с ёмкостью затворов и при неблагоприятном стечении обстоятельств могут открыть ключ раньше времени. Особенно при наличии ШИМ управления. Я конечно стабилизацию не делал, но защиту по току(с токовым трансформатором) предусмотрел, поэтому сокращение ширины импульсов тут тоже может иметь место быть. У меня индуктивность намагничивания ТГР получилась более 6 мГн на 10 кГц, так что можно не париться по поводу открытия ключа невовремя.

В общем, погоняю ещё. Вся прелесть в том, что у меня двухканальный ЛБП. С одного канала можно запитать управляющую схему, а на ключи можно подавать уже разное напряжение, вплоть до одного вольта, тем самым регулируя выход.

Следующий шаг - хочу сделать питальник для настройки ламповых усилителей. В целом, до киловатта с таких ключей снять, думаю, можно будет, а если делать на выходе 1000 вольт, то это до 1 ампера тока. Думаю, ещё накальную обмотку прикрутить, и стабилизировать её уже магнитным усилителем

[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]

Тем временем решил подколхозить к своему мосту резонансный контур по вторичной цепи

Spoiler

Был приятно удивлён, что заработало с первого раза. Не стал правда сильно заморачиваться с рассчётом резонансного контура. Взял пару кондёров на 0.56 мкФ, да подобрал дополнительную индуктивность таким образом, чтоб резонансная частота была чуть повыше задающей. Получилось 16 мкГн. Это уже всё вместе, индукнивность рассеяния трансформатора, плюс дополнительная катушечка. С такой индукнивностью, волновое сопротивление получается конечно небольшое. Выпрямительные диоды UF5408 горячеватые правда, но может так оно и должно быть при таком токе.

На первой осциллке жёлтая линия - напряжение на одном из затворов, на второй - напряжение на резонансной ёмкости. Синий - ток через вторичку. 1 вольт соответствует одному амперу.

 

 

Для полного счастья осталось только попробовать на практике параметрическое ограничение в виде сливного трансформатора

Изменено 28 августа, 2023 пользователем Obergan Alexey

[Obergan Alexey]

Ну вот, раз уж полез в резонансные дебри, то почему б не опробовать параметрическую защиту. Поскольку резонансный контур находится во вторичке, то сливные диоды с дросселем, как завещал тов. Плотный - не вариант. И тут в голову приходит идея применить сливной трансформатор

В данном колхозе это такая маленькая хрень, намотанная на красном колечке. Первичкой он подключён к резонансной ёмкости, а вторичка через пару диодов Шоттки зарулена на вход преобразователя. На картинке видно, что он не подключён. Намотал специально раздельные обмотки, чтоб была индуктивность рассеяния, выполняющая роль сливного дросселя. По счастливой случайности индуктивность рассеяния вышла чуть больше чем резонансная индуктивность. Опять-таки, тов. Плотный завещал, что сливная индуктивность должна быть примерно равной резонансной индуктивности. Единственное, что я не совсем понял - это её назначение. В симуляторе с ней вроде как меньше ударные нагрузки на сливные диоды. @gyrator, подскажите плиз, в правильном ли направлении я мыслю ?

Ну и самое главное - это осциллограммы. Синяя - ток во вторичке, жёлтая - напряжение на резонансном конденсаторе. Слева направо. 1 - нагрузка выше порога, сливной трансформатор не подключен. 2 - та же нагрузка, сливной трансформатор подключен. 3 - КЗ, сливной трансформатор подключен

Кстати, со сливным трансом, соотношением витков можно регулировать порог срабатывания. Оптимальное соотношение - это как у СТ, то я решил понизить порог, чтоб была возможность потестить. Кроме того, в режиме КЗ, токи через него проходят приличные, поэтому, если КЗ - это штатный режим, в котором преобразователь должен быть способен работать длительное время, то сливной дроссель придётся делать размером с СТ. Ну а если ограничение нужно только, чтоб зарядить накопительные ёмкости, да и при кратковременном КЗ не дать ключикам стрельнуть, то подобной "пиписьки" вполне должно хватить.

Ещё интересный момент, касаемо дополнительной резонансной индуктивности, которую я намотал на ферритовом стержне. Как известно, такие дроссели нехило так серут в эфир и разогревают всё железное, находящееся поблизости. Опытным путём выяснил, что на резонансную частоту влияет поднесение железной линейки на расстояние ближе чем 1 см. Т.е. в идеале, при монтаже, вокруг такого индуктора нежелательно ничего располагать на расстоянии 1 см от него. А нагревается линейка кстати, если её вплотную к дросселю прислонить.

[Новенький]

Доброго времени суток. Ищу по страницам платы ув. Старичка..

Нашел только плату2, плату4, а остальные не могу найти, у кого завалялось - поделитесь, пожалуйста.

[Obergan Alexey]

Делаю инвертор для усилителя и запилил защиту от пере/недонапряжения следующим образом

Spoiler

Уже запаял, подобрал номиналы и всё прекрасно работает. В то же время подсмотрел схему у Ака Касьяна и там выглядит вот так

Spoiler

Вот и возник вопрос, а нафига так всё усложнять ? Зачем, к примеру ставить транзисторы на выход ОУ ?

[IMXO]

8 часов назад, Obergan Alexey сказал:

Зачем, к примеру ставить транзисторы на выход ОУ ?

А где Вы там ОУ увидели ?

[Obergan Alexey]

2 hours ago, IMXO said:

где Вы там ОУ

Ну хорошо, пусть будет компаратор. В таком случае, что мешало поставить ОУ и сделать через него гистерезис ?

[protector]

11 часов назад, Obergan Alexey сказал:

Зачем, к примеру ставить транзисторы на выход

Чтобы обеспечить свечение диодов по ярче – счетверенный компаратор не выдержит по теплу. Но для этого нужно вместо R21 поставить стабилитрон 3В.

[Obergan Alexey]

1 hour ago, protector said:

счетверенный компаратор не выдержит по теплу

Сколько им тока-то нужно, особенно учитывая, что я не представляю сценарий, по которому одновременно загорятся все диоды. В худшем случае, когда перегреется, замкнёт и напруга просядет

Опять-таки, зачем брать компаратор. Что мешало взять ОУ

[Obergan Alexey]

В общем, запустил я свой преобразователь без танцев с бубном, но ложка дёгтя всё-таки осталась. Когда вместо ЛБП подключаю аккумулятор, а именно, сборку из литий-железофосфата, то не всегда стартует, т.к. на входе стоят две ёмкости по 4700 мкФ и BMS плата иногда тупо уходит в защиту, охренев от зарядного тока. Конечно, со свинцовой АКБ таких проблем не будет, но при проектировании ориентировался больше на литий.

Есть какие-нибудь простые схемотехнические решения для данной проблемки ?

[Serg76]

На сколько просто ... и подойдет ли - такая идея

Спойлер

 

[Obergan Alexey]

37 minutes ago, Serg76 said:

На сколько просто

Примерно так я себе это представлял. Навесом конечно уже не приколхозить. Но для следующей версии платы можно подумать.

[Лёха58]

Собираю преобразователь 24-12 по похожей схеме. Пока макет навесом. Током не гружу. Норм осциллограммы на сток -исток полевиков выпрямителя?

 

[Нэцкэ]

@Лёха58  а  откуда там  синусоида   ??? 

[Borodach]

Похоже выходная обмотка с чем-то резонирует ...

[Лёха58]

С маленьким дросселем на выходе. 

 

Впаял шоттки вместо полевиков - выбросы так же есть.

Изменено 16 апреля пользователем Лёха58

[Лёха58]

На затворах силовых. Чёт не очень.