Jump to content
foxy-jet

Дроссель на тороидальном сердечнике в бустерном импульсном преобразователе

Recommended Posts

Добрый день, хочу задать глупый вопрос знатокам, не судите строго) Имеется повышающий китайский преобразователь (схема ниже), напряжение входа 12.6В, выхода 19В. в этом преобразователе при превышении выходного тока в 7А постоянно выбивает мосфет (G1), менял его на IRFB3206, характеристик должно хватать с запасом, но его тоже выбивает. Полагал, что дело в насыщении дросселя L2 (материал кольца неизвестен, черное, лакированное, обозначений нет, это китаец, так что может быть чем угодно), хотел перемотать его на бОльший сердечник, но, как я понял, накопительным дросселям в бустерных преобразователях обязательно требуется сердечник с распределенным немагнитным зазором, это верно? В продаже я такой не нашел, поэтому решил провести эксперимент и перемотал дроссель на ферритовый сердечник М2500НМС1, 32х20х9, думал, что изза обычного феррита в сердечнике он моментально будет насыщаться и выбивать мосфет, однако оно работает на высоких токах и проблем не наблюдается, почему оно вообще работает с обычным ферритом? Что за магия?

Снимок2.JPG

Edited by foxy-jet

Share this post


Link to post
Share on other sites

для надежной работы надо контролировать ток дросселя. Что контролируется у Вас - мне понять трудно. Судя по включению R20 в разрыв нагрузки и величинам R19C13, на вход усилителя ошибки приходят импульсы с частотой преобразования. TL494 их не переваривает ни в каком виде - усилители медленные, не рассчитаны на поцикловое ограничение тока. Это не UC3844. Сглаживание - не позволит получить информацию об амплитуде тока ключа, поэтому безтолково. Схема контроля тока здесь нормально не работает и не будет.

R20 установлен в разрыв минуса. При выгорании ключа, шунт случайно не закорочен, например, повторным заземлением выходного минуса ?

С3 совсем чахлый, маловато будет на все управление 2х 0,1мкФ.

Диод 20А, а выходные конденсаторы сколько ампер пропустят Iripple без фуги баха ? Похоже, что около 2,5-3А. Длительный ток по выходу будет соизмерим.

Цитата

терроидальном

 :D Может, тороидальном ?

Берется сердечник желто-белый #26 или салатово-синий #52 из выходного дросселя компьютерного ИИП, дроссель мотается на нем. Отлично держит подмагничивание, чтобы его насытить, надо очень постараться. Не хватит одного - берите 2-3 в стопку. Расчет BoosterRing от @Starichok

Edited by Vslz

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 часов назад, Vslz сказал:

Может, тороидальном ?

Поправил)

9 часов назад, Vslz сказал:

сердечник желто-белый #26

Это я понял, но в продаже его не нашел, а БП у меня на разбор нет. Меня терзает вопрос почему обычный феррит работает, я полагал, что оно бабахнет)

9 часов назад, Vslz сказал:

Расчет BoosterRing от @Starichok

Я там поклацал в программе и увидел, что для повышения номинального выходного тока требуется уменьшать количество витков + накидывать дополнительные жилы или утолщать провод, я все правильно понял?

9 часов назад, Vslz сказал:

Схема контроля тока здесь нормально не работает и не будет

Это я сразу заметил, поэтому у меня резистор RV2 CC выкручен в ноль и контроль тока отключен.

9 часов назад, Vslz сказал:

шунт случайно не закорочен

Нет, там точно этого нет.

9 часов назад, Vslz сказал:

С3 совсем чахлый

От этого может ключ выбивать?

9 часов назад, Vslz сказал:

а выходные конденсаторы сколько ампер пропустят Iripple без фуги баха

Вот тут не понял

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вебинар «Новинки и решения Traco для промышленных и отраслевых приложений» (28.10.2021)

Компэл 28 октября приглашает всех желающих принять участие в вебинаре, где будет рассмотрена новая и перспективная продукция компании Traco. Мы подробно рассмотрим сильные стороны и преимущества продукции Traco, а также коснемся практических вопросов, связанных с измерением уровня шумов, промывкой изделий после пайки и отдельно разберем, как отличить поддельный ИП Traco от оригинала.
Подробнее

Заметил следующее, ключ пытается перегореть если я мультиметром замеряю силу тока на входе, сила тока на выходе около 4А, на входе от сопротивления шунта мультиметра падает напряжение, сперва там ток пляшет около 7А, но через несколько секунд начинает лавинообразно возрастать до 15-20А и выше. Если питание не отключить, то быстро выйдет из строя ключ. Если по входу шунта нет, то такого эффекта не наблюдается. Какие мысли? Я полагаю, что дело оказалось не в индуктивности, а в недостаточном питании микросхемы для генерации шим. 

Edited by foxy-jet

Share this post


Link to post
Share on other sites

Особенности вывода ключей PROFET+2 12V из состояния блокировки

Интеллектуальные ключи PROFET производства Infineon блокируют электрическую цепь в случае превышения допустимых параметров. Как ускорить их возврат в нормальное состояние в ответственных применениях, где это критически важно?

Подробнее

10 часов назад, foxy-jet сказал:

ключ пытается перегореть если я мультиметром замеряю силу тока на входе, сила тока на выходе

надеюсь, не вешаете амперметр прямо между + и - выхода ? :huh:

Нет ограничения тока дросселя, поэтому ток стока и дросселя растет неограниченно. Отсечки по низкому напряжению тоже нет. Вот это и есть причины выгорания ключа.

На амперметре в разрыв входа появляется просадка - входное напряжение падает. Ток потребления растет для компенсации просадки. Далее по кругу, в итоге кз по входу.

Без ограничения тока дросселя (по среднему) или ключа (по амплитуде) - старт бустера очень тяжелый, будет жечь предохранители или гореть. Особенно, если длинный провод или слабый АКБ на входе. Проверено.

11 часов назад, foxy-jet сказал:

тут не понял

Конденсаторы в бустерной схеме очень нагружены током пульсаций. Перегрев и рост ESR выходного электролита = пробой ключа от перенапряжения. 

Edited by Vslz

Share this post


Link to post
Share on other sites

Беспроводные интерфейсы умного проSTранства - преимущества и ограничения

При автоматизации больших территорий используются протоколы беспроводной связи ZigBee, BLE/Bluetooth, LoRaWAN, Sigfox, Thread, проприетарные протоколы 433/868 МГц и NFC. Компания STMicroelectronics предлагает для них приемопередающие модули и системы на кристалле, специализированные контроллеры, ИС для создания RFID-меток, а также экосистему из аппаратных и программных продуктов для разработки, отладки и поддержания работоспособности. Разберем подробно решения STMicroelectronics для передачи данных по этим протоколам.
Подробнее

38 минут назад, Vslz сказал:

амперметр прямо между + и - выхода ?

Нет, это же КЗ будет, я туда резисторы мощные как нагрузку поставил и последовательно с ними ток посмотрел, получилось около 4А на них, хотел на входе тоже ток померить, он там был около 7А, но через несколько секунд начинал резко расти. Попробовал вместо амперметра на входе поставить шунт на 0,05 Ом, тот же эффект, прекращаются пульсации и выбивает ключ. Падение напряжения на шунте при токе в 7А будет примерно 0,35В, это поидее не критично от текущего входного напряжения 11В (АКБ уже разрядился с 12.6 до 11В за время тестирований), оно должно от 8.5В работать и выше. Что-то захлебывается, но непонятно что именно.

38 минут назад, Vslz сказал:

очень нагружены током пульсаций.

Наверно для такой нагрузки 220мф слишком мало, попробую их увеличить и посмотреть что получится. Пока нечем нагрузку сделать, резисторы были 5 Ваттные на выходе, сгорели в итоге от моих тестов, куплю помощней и на радиатор.

Я там кольцо ферритовое напополам расколол и суперклеем склеил, этого будет достаточно чтобы распределенный зазор временно имитировать?

Edited by foxy-jet

Share this post


Link to post
Share on other sites

Реле TE Connectivity – надежная коммутация, доступная со склада Компэл

Компэл предлагает огромный выбор реле от ведущего производителя электромеханических коммутирующих устройств – компании TE Connectivity. На складе представлен широкий ассортимент реле в миниатюрных и стандартных корпусах для сигнальных, высокочастотных и силовых применений.
Подробнее

16 минут назад, foxy-jet сказал:

. Падение напряжения на шунте при токе в 7А будет примерно 0,35В, это поидее не критично от текущего входного напряжения

а на амперметре, который по входу сколько падает ?

У меня первые преобразователи без контроля тока дросселя (КТД) очень болезненно реагировали даже на автопредохранитель в вилке прикуривателя. Мгновенно плавил пружины и выжигал предохр 10А. С нагрузкой. Без нее все нормально.

После этого стало ясно, нет КТД - не будет нормально работать.

21 минуту назад, foxy-jet сказал:

попробую их увеличить и посмотреть что получится.

еще хуже будет. Их надо плавно, медленно заряжать, опять КТД. Или датчик тока ключа нужен.

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 минуты назад, Vslz сказал:

сколько падает ?

Не знаю, померить нечем, у меня мультиметр только один, им и мерил ток, но и шунта в 0,05 ом хватает чтобы все сгорело (без амперметра).

5 минут назад, Vslz сказал:

не будет нормально работать.

на TL494 КТД нормально реализовать не реально?

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 минут назад, foxy-jet сказал:

не реально?

реально, контроль тока в плюсовой цепи. Датчик тока между входным зажимом и дросселем.

Должен быть узел, который усиливает падение на датчике до 5В и подает на один из входов 494.

У меня нет готовых наработок, ищите в нете, схема считывания тока в плюсовой шине.

8 минут назад, foxy-jet сказал:

померить нечем, у меня мультиметр только один, им и мерил ток

у мультиметра сопротивление шлейфа на 10А - чуть менее 1 Ома. Шнурки тонкие и длинные, контакты. Шунт в нем обычно 10мОм.

Edited by Vslz

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, Vslz сказал:

один из вариантов датчика тока в плюсе

благодарю, попробую разобраться с этим. Я же правильно понимаю, суть этого будет в ограничении максимального тока в дросселе?

Тестировал сейчас с нагрузкой в 3.3 Ом, на выходе ожидаемо ток был 5.7А. Поставил на выходе конденсатор на 4700мФ, при включенной нагрузке сразу выбило ключ, я так полагаю изза высокого тока на заряд конденсатора, получилось как КЗ.

Заменил ключ, попробовал сначала подать на вход питание через амперметр, а потом подсоединить нагрузку, выходной ток не знаю, вероятно превышать 5.7А не должен, но входной держится на 19.5 А и не растет, но это ж какой чахлый КПД, ток должен быть по входу в районе 10-11А.

Как считаете, это может быть изза насыщения дросселя, когда рост тока уже не приводит к росту выходной мощности? Что произойдет если внести ограничение тока в дроссель, на выходе при превышении определенного порога мощности начнет снижаться напряжение?

Edited by foxy-jet

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, foxy-jet сказал:

суть этого будет в ограничении максимального тока в дросселе?

да

1 час назад, foxy-jet сказал:

сразу выбило ключ, я так полагаю изза высокого тока на заряд

да. Контроль тока дросселя это исключает. Пока ток дросселя выше ограничения, ключ постоянно выключен, ему не придется коммутировать кз и убиваться зря.

1 час назад, foxy-jet сказал:

чахлый КПД

для степ-апа 12-19В нормальный кпд - 94-95% даже с диодом Шоттки. В синхронном варианте еще выше.

1 час назад, foxy-jet сказал:

Что произойдет если внести ограничение тока в дроссель, на выходе при превышении определенного порога мощности начнет снижаться напряжение

конечно, начнет снижаться. Но ниже входного не снизится. Диод Шоттки будет постоянно открыт

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 минут назад, Vslz сказал:

нормальный кпд - 94-95%

Покрутил сейчас ограничение тока на RV2 CC, сделал на выходе ток 4.1А при той же нагрузке в 3.3 Ом, напряжение выходное под нагрузкой падает до 13.6В (чего и следовало ожидать, 13.6 / 3.3 = 4.12), но входной ток при этом держится 7.1А, непонятно отчего такой хреновый КПД, должен быть около 5А.

Edited by foxy-jet

Share this post


Link to post
Share on other sites
19.09.2021 в 22:16, Vslz сказал:

R20 установлен в разрыв минуса.

Можете подсказать, зачем вообще в такие преобразователи ставят такие шунты? В чем задумка?

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, Vslz сказал:

какие такие ?

R20 (на схеме) который, я на многих китайских преобразователях видел такой шунт 0,1 ом. 

1 час назад, Vslz сказал:

а где Вы взяли эту схему?

У китайцев модуль вот такой приобрел (ссылка1, ссылка2, ссылка3), схему к нему в интернетах нашел.

HTB16cGOXyjrK1RjSsplq6xHmVXaK.jpg

Edited by foxy-jet

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я планировал использовать этот преобразователь для питания ноутбука от АКБ, но его нестабильная работа и низкий КПД привели меня к мысли, что может проще найти другой готовый вариант, а не пытаться доработать этот. Что можете сказать по поводу этого преобразователя?

В описании к нему я встречал на разных сайтах наличие "плавного пуска", что в теории может уберечь от резкого роста тока дросселя при старте, но его схему я не до конца понимаю, подскажите по ней? нормальный ли это вариант?

У моего ноутбука блок питания 19В 6.5А, подобных минимальных характеристик я хотел бы добиться от преобразователя при приемлемом КПД, а не 60-75% как сейчас, текущий с такими требованиями не справляется.

P.S. можно ли будет доработать схему деталями от второго преобразователя следующим образом чтобы увеличить мощность?

 

PW842_5.gif

 

PW842_5.gif

Edited by foxy-jet

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, foxy-jet сказал:

на многих китайских преобразователях видел такой шунт 0,1 ом

на фото шунт как раз, не такой, а на порядок ниже, 10мОм.

1 час назад, foxy-jet сказал:

можно ли будет доработать схему деталями от второго преобразователя

не дорабатывать надо, а изначально разработать схему под ваши нужды.

Для 6А преобразователя вполне хватит IRFZ44N и STPS2045CT. Правило чем жирнее, тем лучше - тут не действует. Тяжелый ключ работает медленно и сильнее греется, ниже КПД. Жирный диод имеет большую емкость перехода, ключ страдает.

Сомневаюсь, что Ваша оценка КПД правильная. Надо измерять так, чтобы не влиять на режим работы устройства.

Edited by Vslz

Share this post


Link to post
Share on other sites
25 минут назад, Vslz сказал:

Тяжелый ключ работает медленно и сильнее греется

Каким параметром ключа определяется его "тяжесть"? IRFB3206 не выглядит особо тяжелым...

 

Снимок.JPG

Share this post


Link to post
Share on other sites

Почти все схемы "заводятся" и свистят на звуковой частоте - криво скомпенсирована ООС. На UC38XX - особенно.

Только что, foxy-jet сказал:

IRFB3206 не выглядит особо тяжелым

они все одинаково "выглядят". Ключ на 200А зачем вам ? Хотите чтоб козу держал или гену выбивал ? Не будет :D

Но этого и не надо - нужна правильная токовая защита, я говорил. Ключик от материнки на 30В и 7-9мОм в корпусе ТО-252 легко протащит 6А по выходу не особо греясь. И окажется в 5 раз легче по управлению (Q gate total) вашего слоновьего.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Так а что по вышеуказанной схеме на UC3843AN скажете? Она подойдет? В ней ток дросселя тоже может бесконтрольно возрастать?

И чисто теоретически мощность можно поднимать параллельным соединением как я нарисовал?

На просторах интернета мне встретился вариант параллельного соединения нескольких таких модулей с применением диодов шоттки, но учитывая что в них и так есть свои диоды, то это дополнительное падение напряжения, вот я и задался вопросом можно ли такой "параллелизм" упростить и использовать для управлениями всеми ключами один драйвер

master_kit_povishayushchiy_dc_dc_preobrazovatel_napryageniya_8a_5.jpg

25 минут назад, Vslz сказал:

И окажется в 5 раз легче по управлению (Q gate total) вашего слоновьего.

Вроде понял, эти параметры за "тяжесть" управления ключом отвечают, я правильно понял? Я когда его подбирал опирался в основном на сопротивление открытого канала для уменьшения падения напряжения на нем, ошибся.

Снимок.JPG

Edited by foxy-jet

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я ведь правильно понимаю, что на финальный КПД в таких схемах влияет взаимодействие только 3х элементов: дроссель, ключ, диод шоттки?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Нет. Можно внести изменения в схему - и получить другой результат. От топологии бустера тоже зависит. В синхронных потери ниже 2-3%. В особо "удачных" случаях, датчик тока может рассеивать гораздо больше тепла, чем диод и ключ )) А еще, можно сжечь на стабилизаторе питания цепей управления столько же, сколько и на силе, если не следить за схемотехникой. Поэтому, схема не сразу приходит какая надо ))

На 555 таймере.

Потери на основных элементах привел в столбик, синим. Самые большие на Шоттки - 3,5Вт. На шунте 0,01Ом - 0,8Вт. На меди дросселя 0,62Вт, но это зависит от намотки (здесь Rdc=5мОм). Потери в сердечнике не учитывал. На ключе 0,5Вт. Выход нагружен 7А. Стартует с ограничением тока дросселя на 16А. С посадкой питания, схема выключается. Ключ на 8мОм 30В. Ток пульсаций выходного конденсатора - 5 ампер. Абы что не пойдет. Минимум, два по 3300мкФ надо.

2021-09-21_194451.png

Edited by Vslz

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, Vslz сказал:

На 555 таймере.

Спасибо большое, буду вникать в схему) У меня опыта и знаний пока очень мало, поэтому возникает много вопросов и смысл многих элементов на схеме пока не понятен, буду разбираться) самому схемы придумывать пока тоже тяжко и ошибок много, но я учусь)

В частности мучает теоретический вопрос, есть ли возможность и смысл пытаться заменить диод шоттки на выходе на P-канальный мосфет или поставить его в параллель. 

Например в самой первой схеме управление ключом мосфета выполнено через комплиментарную пару транзисторов, если их поменять друг с другом местами, то на выходе получится инвертированный сигнал, можно такую инвертированную пару транзисторов поставить и на выход где напряжение уже 19В и так же с нее снимать сигнал для управления ключом P-канального мосфета на выходе.

В таких манипуляциях есть смысл?

Снимок.JPG

Edited by foxy-jet

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 часа назад, Vslz сказал:

С посадкой питания, схема выключается.

Пытаюсь въехать в схему, слева от таймера только питание и частотозадающая цепочка, правее до ключа (за исключением дросселя и линии управления ключом) все компоненты отвечают за отключение при просадке напряжения, я правильно уловил? Выходной каскад еще не разобрал.

Возникла пара вопросов:

В чем идея управления ключом через транзистор? 

Каков принцип контроля тока дросселя? По просадке напряжения? 

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...