Jump to content
Cad

Синхронный выпрямитель в самодельном компьютерном ИИП

Recommended Posts

Стоило ли ради 10 А так усложнять себе жизнь ? Обычный ПЭВ в несколько жил отлично бы справился.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Два отрезка по 4 витка сложенные бутербродом. Конец первого соединен с началом второго.

Планировалось мин. 20А. Я трансами занимаюсь давно, правда звуковыми, хотелось попробовать эту технологию с максимально возможным заполнением окна.

Edited by Cad

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

У обмоток не должна быть настолько низкой индуктивность, чтобы ее асимметрия была совсем незаметной в LC метре. Несколько десятков микрогенри он различит, думаю.

Производитель всегда берет двухкратный запас (26-27В амплитуды при 12В на выходе), с учетом просадок в сети, ограниченности емкости на высоковольтной стороне, это не лишнее. У Вас запас очень низкий, что схема на полном токе, может по 100 раз в секунду вываливаться из режима стабилизации напряжения.

По-моему, Ваш осциллограф вводит Вас в заблуждение. Возможно, вы не пользуетесь разделительным трансформатором, судя по искажениям импульсов ? То есть, ручки и шасси прибора имеют ВЧ потенциал схемы.

2021-06-11_215040.png

2021-06-11_214926.png

Edited by Vslz

Share this post


Link to post
Share on other sites

Приглашаем на вебинар "Как сделать эффективную антенну для устройств IoT. Решения Quectel" (29.07.2021)

Вебинар посвящен проектированию и интеграции встроенных и внешних антенн Quectel для сотовых модемов, устройств навигации и передачи данных 2,4 ГГц. На вебинаре вы познакомитесь с продуктовой линейкой и способами решения проблем проектирования. В программе: выбор типа антенны; ключевые проблемы, влияющие на эффективность работы антенны; требования к сертификации ОТА; практическое измерение параметров антенн.
Подробнее

Разрешающая способность моего "плиборчика" - 10мкГ, т.е. уверенно он заметит разницу лишь в 10 - 20мкГ. При таком способе намотки такой разницы быть не может, поскольку вся вторичка находится между слоями первички, а их два.

18 Вольт амплитуды - это Вы про вторичку? Размах на ключах SR 32-34V, по осциллограммам на предыдущих страницах видно

Share this post


Link to post
Share on other sites

DIP-переключатели Omron – высокое качество, доступность со склада

Компания Компэл значительно пополнила складскую номенклатуру DIP-переключателей Omron. На сегодняшний день на складе представлены наиболее популярные на рынке ультратонкие DIP-переключатели с шагом 1,27 и 2,54 для поверхностного монтажа. Особая форма и материал контактов с золотым напылением отвечают за механическую стабильность переключателя на плате и гарантируют долговечную коммутацию.

Подробнее

Posted (edited)

Да, амплитуда на вторичной силовой полуобмотке. На дроссель приходят 18В против 27В в заводском исполнении.

Edited by Vslz

Share this post


Link to post
Share on other sites

Новое поколение DC/DC-преобразователей Traco: цена ниже, мощность, надежность и эффективность выше

Traco представляет улучшенные семейства DC/DC-преобразователей. Выпущены новые серии: TSR 1E, TEA 1, TBA 1, TBA 2, TEC 2, TEC 3. Модернизированные DC/DC-преобразователи обладают неизменно высоким качеством и демократичным ценовым диапазоном. Рассмотрим их особенности более
Подробнее

Да, на дрось 18.

Через  регулируемый разделительный трансформатор со стабилизацией у меня запитан пОциент, а скоп таки да, напрямую. До того как я занялся силовой электроникой это не имело значения, теперь озабочусь. Огромное Вам и zato4nik спасибо! За эти несколько дней я получил знаний больше, чем за все время чтения интернета по этой теме.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Всем привет!

Немного отвлекали домашние заботы, извините. Прежде чем выпаивать СТ сделал еще одни замеры. Удалил выпрямитель вместе со схемой стабилизации. Самозапит остался тот же (ОППВ), схема ограничения тока такая же как и была ранее. Сделал 2 картинки: на холостом ходу (ХХ) и под нагрузкой 20 Ом. 10V/Div, 2mkS/Div. Измерил сетевые пульсации с той же нагрузкой - двойная амплитуда 6В, чистая пила как и должно быть, без помех.

Получается СТ вполне себе даже кондиционный и симметричный и перематывать его не надо, или как? Что скажете, уважаемые, куда дальше двигаться?

Vout_XX.jpg

Vout_20Ohm.jpg

И еще вопрос: Небольшая затяжка на заднем фронте - это нормально?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вроде несимметрия длительности импульсов осталась, или это оптический обман? На наклон спада не обращайте внимания, ведь сейчас только Lm перемагничивания.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если посчитать по делениям, то обе полуволны по 17 делений, т.е. примерно по 7mkS. Таки да, оптический обман присутствует т.к. снималось немного под углом, иначе от окна засветка сильная, а передвинуть скоп я не могу. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Снова подключил выпрямитель на диодах. Отключил схему стабилизации вых. напряжения. Асимметрия пропала. Снова подключил.  Получается, что при малой нагрузке, т.е. токах до 1А схема стабилизации работает некорректно, не понимаю почему, или так и должно быть? При больших токах все ровненько-симметрично, просадки нет. Даже при больших токах амплитуда напряжения на полуобмотках не опускается ниже 13,5 - 14В, т.е. запас есть.

Edited by Cad

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 часов назад, Cad сказал:

не понимаю почему

Потому что без нагрузки получаются не согласованы постоянные времени выпрямителя и обратной связи. Регулировка начинает срабатывать через несколько импульсов, а не на каждый. Разницу можно наблюдать на осциллографе на выходном напряжении и на входе ОС.

Share this post


Link to post
Share on other sites

У нас же ШИМ модуляция, следовательно амплитуда импульсов до дросселя должна быть постоянна (не считая просадки), а меняться может только длительность. Разве не так? А мы имеем асимметрию в плечах именно по амплитуде.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Всё связано, несимметрия длительности вызовет несимметрию амплитуды, уплывёт средняя точка на конденсаторах. Возможно это как-то связано с токовым ограничением, или особенностью контроллера. Посмотрите симметрию на ТТ при малой нагрузке.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

@zato4nik Сожалею, но я как всегда поторопился и не снял симметрию на ТТ до переделки. А переделка состояла в том, что я модернизировал дежурку, убрав все элементы самозапита и толкателя, который некорректно работал в некоторых режимах. Вместо этого сделал маленькую платку 13х23мм, а на ней степдаун на LNK305, монтируется непосредственно на основной на те же посадочные места. Конечно, лучше было бы поставить трансформатор вместо дрося для надежности, но он у меня не влазил в такие габариты. Все замечательно работает и теперь нет опасений, что что-то внезапно произойдет с транзистором Q5 при нестационарных процессах. 

И уже после этого посмотрел симметрию на ТТ при малой и большой нагрузке с диодами в выпрямителе. Первая картинка при 0.7А, вторая при 8,5А. Ну и фото самой дежурки, может кому интересно будет. Неровность платы обусловлена тем, что она монтируется непосредственно на основной, и выступ нужен для штыря подвода питания. В других конструкциях его можно безболезненно обрезать, контактная площадка дублируется.

Скрытый текст

В схему на выход добавлен TVS диод на 20V на случай аварии, например пробоя ключа. При этом сгорит резистор по входу схемы. Он 33 Ома, 0.125W. Надеюсь, сгорит раньше сапрессора :).

TT 2V-Div 0.7A.jpg

TT 2V-Div 8.5A.jpg

LNK305_Duty_DC.png

StepDown_13x23.jpg

StepDown2.jpg

Edited by Cad

Share this post


Link to post
Share on other sites

Непонятные сигналы с ТТ, как будто напряжение на первичке, а не ток. Платочка зачетная.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Может потому, что обмотка ТТ нагружена на резистор только через диодный мост, а не непосредственно?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Через мост импульсы будут однополярные а сейчас симметричные, как без моста, резистор нагрузочный желательно меньше 10Ом.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Может не так Вас понял, но я снимал осциллограмму непосредственно на обмотке.

Сейчас резистор R5=33 Ohm. При Ктр 75:1 не получится ли, что при R5<10 Ohm защита будет совсем грубая? Что же будет при КЗ при таких слабых транзисторах как IRF840?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Отключил схему стабилизации для инспекции работы инвертора.. Осциллограммы на затворе и стоке Q2 с отключенной вторичкой. Фронты на истоке затянуты, если нагрузить вторичку крутизна увеличивается. Подключил другой СТ от компа, L=4,7mH. картина та же. Т.е. дело не в СТ.

Теперь, как мне кажется, для меня картина стала понятной. С управлением ключами SR допобмотками от СТ и со стабилизацией корректная работа  не получится, т.к. в зависимости от нагрузки часть п/периода ключи SR будут работать в линейном режиме, поскольку управляющие импульсы имеют пологие фронты. Получается, что такая топология SR применима только в нагруженном ИИП и без стабилизации. Управлять надо по другому, либо с GDT, либо контроллером. Причем если контроллер стоит по вторичной цепи и отслеживает напряжение на ключах SR, то такая схема менее предпочтительна, чем управление от GDT, поскольку контроллер будет открывать ключи SR с некоторой задержкой и часть времени вых. ток будет течь через бодидиоды подогревая транзисторы.

Сделал GDT с допобмотками управления SR. Феррит ЕЕ19 (Ш6), 23 витка свиты в жгут из 5-ти проводов. Больше не влезло, но этого вполне достаточно даже при снижении рабочей частоты вплоть до 50КГц. Фото во вложении. Подключил новый GDT с ключами SR IRFB4110PbF (100V 3.7mΩ). Посмотрел осциллограммы во всех точках со стабилизацией и без. Осциллограммы получше, фронты существенно круче. Похоже на то, что эта схема SR имеет право на жизнь. Нагрузил 6 Амперами опробовать работу диода Шоттки перед дросем L1. Осциллограммы на стоке ключа SR без диода и с диодом во вложении. Теперь в этой схеме его влияние существенно, фронты круче, звона намного меньше. Что интересно, диод почти не греется, вполне достаточно будет установки SS54, тем более что для него на моей плате есть шикарное место между широкими дорожками. Впаяю диод и проведу тепловые испытания.

Схема приобрела почти законченный вид. Некоторые элементы защиты не показаны. Также могут быть несущественные ошибки.

Vsd-Vsg Q2.jpg

GDT_5.jpg

Q3sd_no_Schottky 5V_div.jpg

Q3sd_with_Schottky 5V_div.jpg

 

UC3825_SR2.jpg

Edited by Cad

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

ООС лучше снять до L2, иначе усложнится компенсация ООС. Она может начать звенеть в переходных режимах. Дополнительный фильтр  LC - после ООС.

Проверьте выбросы сток-исток во всех режимах работы ИИП - холостой ход, номинал. Могут появиться перенапряжения. Диод Шоттки пропускает через себя ток в паузах. Продолжительность пауз напрямую зависит от рабочего коэфф. заполнения. В норме он порядка 30% по каждому из плеч полумоста. Иначе не хватит для стабилизации напряжения в условиях полной нагрузки и пониженной сети. Поэтому, диод разместите на большой полигон - он начнет греться.

Edited by Vslz

Share this post


Link to post
Share on other sites

Насчет ООС понятно, спасибо. Я намерен в первую очередь подобрать затворные резисторы у всех 4-х ключей, они сейчас неоптимальны, а от них ой как зависит крутизна фронтов, я попробовал уже. Есть программка для расчета, от нее можно и плясать. Что интересно, оказывается для IRFB4110PbF сопротивление токоограничивающего резистора затвора на закрытие больше, чем на открытие(!), поэтому в схеме элементы R24, R23 и D14, D13 придется изъять оставив только R22, R21.

Насчет выбросов. Подскажите, плз, насколько они опасны для 100-вольтовых ключей? И если они не приведут к дополнительному нагреву, то есть ли смысл с ними основательно бороться. Это же дополнительные элементы снабберов. По диоду Шоттки понятно. Кстати, только что в процессе написания этого поста возникла идея использовать вместо диода Шоттки такие кетайские поделки, как DK5V45R10 https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1811151444_Shenzhen-DongKe-Semicon-DK5V45R10_C94730.pdf, как думаете? При 10 мОм они греться не будут, но будут ли они корректно работать в этом месте?

Расчет Rg IRFB4110.xlsx

Share this post


Link to post
Share on other sites

Подобрал затворные резисторы во всех 4-х ключах. Точнее, начал ставить расчетные значения последовательно проверяя результат скопом. Стало лучше, фронты круче, звона меньше. Но что интересно, резко улучшились форма и фронты на сигналах с GDT, наверное отрабатывает ОС. Есть небольшой звон, как по мне не критичный.  Подключил снаббер 15 Ohm/3n3 параллельно концам вторички. Звон ослабился раз в несколько по длительности и вдвое по амплитуде. На плате он был заложен, и в старой схеме есть. 

Зашунтировал бодидиод SR диодом Шоттки. Результат есть, но небольшой. Причем Шоттки нужен желательно низковольтный, с SS56 результат хуже.

Попробовал DK5V45R10. Ставил и параллельно D17,  и параллельно бодидиоду Q3. В обоих случаях есть результат, и может получше чем с Шоттки. Попробовал только в одном плече. Можно основательно все подпаять и измерить, но результат небольшой. Даже не знаю стоит ли оно того. Главный вывод, что эти поделки DK5V45R10 таки работают.

Провел тепловые испытания. Сначала нагрузил током 8А, затем 13А. Погонял в течении 2-х часов при этом токе. Контролировал температуру обоих радиаторов, м/сх, СТ и диода Шоттки D17 SS54. Ни один компонент не превысил температуру в 70 град. Контактный датчик на радиаторе SR на 70 град так и не сработал. Пожалуй, самый горячий D17, но до 100 град. ему еще очень далеко. D17 впаян между силовыми дорожками, которые греются сами, хоть и усилены проволокой и припоем. Если делать новую плату можно увеличить полигоны.Посмотрел осциллограммы на затворах и стоках инвертора и SR. Защита начинает подрабатывать при токе 18А, на КЗ не специально не пробовал, но пружинка щупа замкнула выход 12В на землю и отгорела. Наверное, все же попробовал :). 

В общем цель, пожалуй, достигнута: до вых. токов в 15 - 20А можно сделать ИИП с ШИМ регулированием на плате размером 80х100 мм и с  пассивным охлаждением. Огромное спасибо@zato4nik @Vslzза оказанную помощь! Далее CLC, контроллеры на подходе...

Share this post


Link to post
Share on other sites
18 часов назад, Cad сказал:

эти поделки DK5V45R10 таки работают

очень интересно, что за хреновина. Диод со встроенным мосфетом ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

возможно, он имеет те же ограничения, что и мое решение. Весьма похож.

Засада в китайском языке, толком ничего не понятно )). Применение такого SR, скорее всего, должно ограничиться квазирезонансными ИИП.

То есть, режим тяжелого переключения, ШИМ - не для них. На всякий случай, надо проконтролировать, не появились ли выбросы тока обратного восстановления SR в первичной обмотке.

2021-07-03_210218.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

×
×
  • Create New...