Самодельные фонари: Расчёты, схемы, модификации серийных.

[Dhaitya]

Для 4.39x10-6H, т.е. примерно 5 микрогенри, считаю на сердечнике Б-22... зазор,мм 0.4... кол-во витков 4.36... ток насыщения,а 34

Б22 М1500НМ3:
зазор 0.31, экв. прониц. 90, коэфф. инд. 250нГ, 5 витков, (с поправкой на уход коэфф. индуктивности), поток 150мТл с поправкой на 1-й квадрант и тепловые потери: насыщение 7А4.
С учётом сердечника: 8А1.
К тому же он имеет плохие тепловые характеристики - обмотки оказываются изолированы сердечником и не имеют возможности охлаждаться.

Кроме того при 3 витках, например, для точности нужно уже длину отводов учитывать.

Нужно, это создаёт проблему в высокочастотных приложениях, особенно у сильноточных многообмоточных дросселей, поэтому имеет смысл работать с минимально возможными частотами.

Лучше, наверное, намотать с запасом по току насыщения?

В 1.5-2 раза.

На частоте 50 кгц скин слой примерно 0,2996, т.е. возьму несколько проволок диаметром 0.6мм.

Толщина слоя определяется как такая, на которой плотность тока падает в 2 (в некоторых случаях в e) раза. С учётом этого можно рекомендовать D=0.4-0.7 мм. для одного слоя строго.

Для E20x10x5 и феррита магн. проницаемостью 2000 получается примерно так
зазор,мм 0.4... ток насыщения,а 31.8... кол-во витков 7.17

С учётом сердечника, насыщение: 10А5
Б/учёта: 9А9.
Вывод: пригоден только д/трансформатора, либо необходимо увеличивать время заряда.
Вывод по http://www.caves.ru/index.php/topic,11006.msg192715.html#msg19271

Я видел катушки с похожими сердечниками в БП АТХ, можно оттуда взять?

Это возможно, но нет данных об их материале. Данные могут быть получены только эмпирически. Во всяком случае, при неудаче это даст опорные значения.

Посмотрел датащит на IRL3705N, не понял зачем ограничивать управляющее напряжение?

L=logic level, предельное напряжение затвора таких приборов, как правило, ~10В, 8В дадут запас 20%.

3. Диод Шоттки - из того что было под рукой самый мощный SR-506, что-то сильно мне не нравится падение напряжения на нем, по графику из датащита при 10а - 0.8в, не знаю, какой в схеме ток через него будет течь? по логике он работает при разряде индуктивности на СИДы, т.е. средний ток 1.5а?

Да, средний ток = току СИД. Также, чем больше максимально допустимое обратное напряжение ДШ, тем больше падение напряжения на нём. (Максимальный долговременный ток SR506 составляет 5А.)

4. Насчет конденсаторов хотел спросить. Если на них написано L ESR, (я так понимаю , низкое внутреннее сопротивление) то это то что мне нужно?

Да. (и 105С)

Я хотел сказать, что я ВООБЩЕ не смогу ни рассчитать ни схему нарисовать двухтактного конвертора.

Пока нет нужды знакомиться со схемой, она довольно простая, сейчас нужно понять - обратноходовой повышающий или трансформаторный вариант будет использоваться. Если только вы не отказываетесь уже от обратноходовой схемы в пользу трансформаторной двухтактной.

Вы же видите, в даташите к LM3478 была схема и формулы для расчета компонентом и все-равно не получилось.

Я вижу, что документация на 3478 была первая в моей практике, где практически применимые формулы были заменены производителем общими вычислениями, малопригодными для пользователя.

6. Посмотрел датащит на LT1619, на стр.7, абзац "Inductor", написано "The value of the inductor is usually selected so that the peak-to-peak ripple current is less than 30% of the maximum inductor current", у меня с английским плохо или Linear Technology и National Semiconductor сговорились?

Так. Пытаетесь меня подловить. Вы уже 5-й, за мою практику на этом форуме.
Ваши счёты с английским языком не представляют для меня даже академического интереса. Что вам следует понять:
1.

the peak-to-peak ripple current is less than 30% of the maximum inductor current.

Пульсации тока катушки должны быть равны менее чем тридцати процентам от максимального, пикового тока катушки.

A common choice is to set ∆iL to 30% of IL.

Наиболее применимо значение индуктивности, обеспечивающее пиковый ток катушки равным её среднему току за цикл, умноженному на 0.3. (это означает рабочий цикл близкий к 80-90%, что сильно снижает пиковый ток катушки и увеличивает управляемость, хотя и уменьшает запас стабилизации. В вашем случае он обеспечивается катушкой в 15мкГ и импульсом управления 18.8мкс (рабочий цикл 95%), который повысит ток ДШ почти в 20 раз относительно тока нагрузки.) Все проведённые мною ранее вычисления предполагают, кстати, пиковый ток равный 4-м токам потребления, 400%, этот запас не является обязательным условием и был принят от отсутствия данных по конечной ИМС преобразователя.
2. в диапазоне нагрузок, когда выходная мощность меняется в 30 раз, как в вашем случае, вы не сможете, скорее всего, построить ШИМ-систему, которая не входила бы в режим прерывистого тока или даже работу с пропуском циклов, т.к. индуктивность будет слишком мала для нагрузок с низким потреблением.
Режим, когда ток катушки не достигает нуля и катушка работает в 1-м квадранте характеристики насыщения, способствует лучшей управляемости, но ухудшает энергетические характеристики из-за неполного разряда катушки, т.е. она используется дважды порочно: поскольку B уменьшено принудительно в 2 раза, увеличивая тем самым необходимый размер сердечника, по сравнению с двухтактной схемой, и поскольку часть энергии остаётся сохранённой, не принимая участие в передаче на нагрузку. В дросселях прямого хода понижающих конверторов ситуация может быть ещё хуже в смысле величины постоянной составляющей. В любом случае, там и там вводят зазоры, уменьшающие крутизну кривой насыщения и понижающие пульсации по выходному напряжению. (Кроме того, работа с постоянной составляющей несколько уменьшает высокочастотные потери, особенно это заметно в понижающих системах.)

 

[Andrey]

Да... в мои расчеты закралась ошибка. Исправил. И опять с дросселем проблемы. Даже для сердечника Б-30 проницаемостью 2000 с зазором аж 2мм(прокладка 1мм), ток насыщения примерно тот что нужен ~32а(т.е. примерно в 2 раза больше максимального). А витков у меня получилось 7.34, честно говоря я думал что на частоте 50кгц уже можно будет его намотать просто так. Но

....можно рекомендовать D=0.4-0.7 мм. для одного слоя строго.

в один слой несколькими проволоками не влезет. И к тому же плохое охлаждение. Но если строго в один слой, то это только на немаленьком кольце хватит места намотать. Получается надо брать кольцо и пропиливать зазор?

L=logic level, предельное напряжение затвора таких приборов, как правило, ~10В, 8В дадут запас 20%.

посмотрел в датащите IRL3705N Vgs =+-16v, это тот параметр?

Если только вы не отказываетесь уже от обратноходовой схемы в пользу трансформаторной двухтактной.

Нет, эту в любом случае доделаю.

3. рекомендую использовать не ферритовые а слабонасыщемые кольцевые порошковые сердечники на материале МП-140 или подобном. (В крайнем случае можете провести пробу с кольцевым сердечником выходного униполярного трансформатора их ATX-источника, но считаю, он слишком велик.)

Не понял, трансформатор там вроде не кольцевой, а Ш-образный, а на выходе вроде дроссель на кольце. Тот который на кольце не такой уж и большой, особенно по сравнению с Б-30. Примерно 25мм внешний диаметр. А если Ш, то большеватый он, и то если в один слой наматывать, может не влезть.

Как все сложно однако. Счас выдерну того который круглый, намотаю витков 10 и замерю индуктивность.

 

[Dhaitya]

Даже для сердечника Б-30 проницаемостью 2000 с зазором аж 2мм(прокладка 1мм), ток насыщения примерно тот что нужен ~32а

Почему именно Б?

А витков у меня получилось 7.34...

INT[7.34]=8 (Впрочем, обычно возможно намотать и половину витка.)

Но если строго в один слой, то это только на немаленьком кольце хватит места намотать.

Подразумевается, что д/2-х и более слоёв ситуация будет хуже: возрастут потери, увеличится разогрев обмоток итд. Не стоит пока на это обращать внимание.
Понимаете, распространение токов в таких системах очень сложно, мне приходится сильно искажать данные д/упрощения. Потом, возможно, будут вводиться новые значащие факторы, по мере настройки. (Один слой тоже не оптимален, т.к. токи текут в 2 стороны одновременно по одному проводу, но это читать вам вообще не стоит.)

Получается надо брать кольцо и пропиливать зазор?

Не надо. Кольцо можно было бы просто взять большего размера, например, если разрешить рабочий цикл 0.75, то необходимый пиковый ток составит ~12А на индуктивности ~7.7мкГ, ей соответствует сердечник из 2-х колец К45х28х16 с двумя витками, что нереалистично. Вывод очевиден: кольцевые ферритовые сердечники д/данной задачи полностью непригодны.
Можно, повторяю, использовать Е-сердечники.

посмотрел в датащите IRL3705N Vgs =+-16v, это тот параметр?

Да. При таких значениях ограничивать нет необходимости.

трансформатор там вроде не кольцевой, а Ш-образный, а на выходе вроде дроссель на кольце.

Там 2 трансформатора: входной двухтактный ферритовый на Ш, и выходной униполярный тороидальный на порошковом материале, его действительно все считают дросселем, хотя это трансформатор, к дросселированию и сглаживанию он отношения не имеет.

Тот который на кольце не такой уж и большой, особенно по сравнению с Б-30. Примерно 25мм внешний диаметр.

Разумеется. Его индукция насыщения на порядки больше, чем у ферритовых, при диаметре 1 дюйм он может передать сотни ватт. Но эти материалы низкочастотные, потери в них сильно нарастают уже к 80кГц.

Счас выдерну того который круглый, намотаю витков 10 и замерю индуктивность.

На макете можете использовать имеющиеся обмотки, начните с пятивольтовой.

 

[Andrey]

Почему именно Б?

у меня под рукой только Б-22 и Б-30.

.....если разрешить рабочий цикл 0.75........

это можно задать?

......пиковый ток составит ~12А на индуктивности ~7.7мкГ, ей соответствует сердечник из 2-х колец К45х28х16 с двумя витками, что нереалистично.

опять не понял, мало витков->маленькое сопротивление->это же хорошо?

......эти материалы низкочастотные, потери в них сильно нарастают уже к 80кГц.

а на 50кгц его еще можно использовать?

в общем, кольцо такое
- размер: d1=23.1мм, d2=13.7мм, h=9.8мм
эффективная длина Le=3.14*(d1+d2)/2= 3.14*18.4=58мм
- цвет желтый, если неизвестный изготовитель маркирует их так же как Philips, то магнитная проницаемость д.б. 40
- намотал 20 витков - замерил 20микрогенри, 27 витков - 44микрогенри
прибор небось ошибки неслабые вносит, т.к. измерял на нижнем пределе - 2 милигенри.

Al = L/N^2
в первом случае
Al=20/20^2=20/400=0.05 мкг
во втором случае
Al=44/27^2=44/729=0.0604 мкг

для 5мкг нужно намотать
N=sqrt(L/Al)
в первом случае
N=sqrt(5/0.05)=10
во втором случае
N=sqrt(5/0.06)=9.1
в общем 9-10 витков

Imax=0.001*Bmax*Le/(u0*ue*N)

Imax=0.001*150*58/(1.257*10^-3*40*9)=8.7/0.45252=19.22a
кажись наконец-то попал!!!, правда без запаса
эх, было бы оно чуток побольше в диаметре.......

в выходной постараюсь найти на бАзаре транзисторы (посмотрю по датащитам какие еще подходят), конденсаторы и попробую включить

 

[Dhaitya]

у меня под рукой только Б-22 и Б-30.

Из двух зол можно выбрать Б30.

это можно задать?

Да. Во-первых, выбором ИМС: максимальный рабочий цикл должен быть больше 75%, в документации его указывают, если ИМС работает на фиксированных частотах; во вторых, выбором индуктивного элемента, которым данная ИМС управляет: его задают таким, чтобы накапливаемая в случае минимального напряжения питания на 75% рабочего цикла энергия была бы достаточна д/стабилизации. Можно взять и большие значения рабочего цикла, но это вызовет не только желательное уменьшение пикового тока катушки, но и нежелательное нарастание тока выходного ДШ ([вам это не надо читать - одно расстройство] и увеличение числа высокочастотных составляющих, вызывающих потери в проводе и сердечнике: чем уже импульс разряда, тем выше сдвигаются основные гармоники ряда Фурье, конструкция как бы работает на заряд катушки на малой частоте, а на разряд - на вдесятеро большей, упрощённо), что ограничивает рабочий цикл на уровне 90%, т.е. запас у вас пока есть.

опять не понял, мало витков->маленькое сопротивление->это же хорошо?

Имелся в виду размер сердечника - конструкция из 2-х колец диаметром 45мм, сложенных в стопку - это очень много, абсурдно много. 2 витка на фоне этого уже, думаю, можно не принимать в расчёт.

а на 50кгц его еще можно использовать?

Ваше кольцо - да.

прибор небось ошибки неслабые вносит...

Это не слишком важно - у таких колец понятие "индуктивность" практически бессмысленно, т.к. сильна зависимость от проходящего тока.

в общем, кольцо такое...

Знаю. Хороший лабораторный вариант.

Imax=0.001*150*58/(1.257*10^-3*40*9)=8.7/0.45252=19.22a
кажись наконец-то попал!!!

Казалось бы...
Но это не феррит.
Зависимости феррита к порошковым материалам не применяют. Индукцию насыщения можно увеличить в 5-20 раз, в зависимости от конкретного материала. Начальным количеством витков в вашем случае будет ~5-20.

 

[Andrey]

Собрал я схемку. Пока без коммутаторов токозадающих резисторов. Обнаружилось несколько интересных вещей.
1. токозадающий сопрот с ПТ на землю задает ток в катушке(ну еще бы), а на ток в нагрузке он оказывает настолько посредственное влияние, что мне расхотелось его использовать для регулировки выходного тока. (Им можно регулировать скорее МОЩНОСТЬ в нагрузке, да и то, подозреваю, что она будет зависить от входного напряжения).
Когда ток катушки сильно ограничен,(для выходного тока 50ма) появляется еще эффект медленного включения, т.е. даже без нагрузки напряжение на выходных конденсаторах поднимается до ограничения секунды 2-3. Я решил, по Вашему совету, ограничить им ток катушки в 5а, а выходной ток регулировать через FB.
2.

1-й способ состоит в том, чтобы м/выв. обратной связи ИМС и выходом конвертора включить стабилитрон (анодом к FB) на напряжение, несколько большее максимально возможного напряжения нагрузки, а последовательно задающему диоду включить сопротивление 33R, независимое от регулировочного. Тогда при удалении СИД выходное напряжение будет равно 1В25+(напряжение стабилитрона).
2-й способ состоит в определении максимально безопасного напряжения выходных компонентов - транзистора, диода и выходных конденсаторов. В данном случае опасное напряжение задаётся транзистором и конденсаторами, оно равно 75В. Хорошим пределом будет 50В, необходимо подобрать такие значения R4, шунта и регулировочного резистора (в состоянии минимального сопротивления), чтобы образующийся делитель на напряжении 50В давал на выходе 1В25. Получаем R4~22k, регулировочный резистор ~270R.
Наиболее радикальный, 3-й способ - тиристоры. При превышении выходного напряжения из-за аварии ИМС контроллера закорачивается входное питание.

Первый и второй способы - если мы внесем доп. сопротивление, то помоему, это окажет влияние на стабильность выходного тока?
Что если я использую следующую схему:
(извиняюсь за качество рисунка)
Vout-------*----------------*--------------------
| | |
| R1 |
| D1 | V LED1
FB-*-------------------|<---* ---
| | | |
| R3 V D2 .
| D5 | --- .
--|<----* | .
| V D3 V LED7
R4 --- ---
| | |
--- V D4 |
--- |
| |
*--------------------
|
R2
|
----
Делитель на R3,R4 расчитывается на максимальное напряжение, например,
R3=510k
R4=20k
ограничит выходное напряжение в районе 33в

если найти D1-D5 с прямым падением напряжения 0.5в, то на токозадающий R2 останется 0.26 в, при токе 1.5а потери составят 1.5 х 1.5 х 0.26 = 0.585вт, при выходной мощности около 45вт будет 0.585/45*100%=1.3%, в принципе, приемлимо.

3. Похоже с катушкой все-же что-то не то. Установил ограничивающий сопрот (тот про который писал в 1.)
- На затворе ПТ сигнал чуть сглажен с левого края, с небольшими зазубринами.
- На аноде шотки прямоугольный, но в начале каждого импульса висит какая-то синусоида, плавно уменьшающаяся до исчезновения примерно к 1/3 части импульса. (так и должно быть?). При увеличении сопротивления нагрузки, в задней части импульса появляются провалы(выходное напряжение ниже ограниченного FB).
10 витков провод 0.8 индуктивность 5микрогенри
Rнагр Iin Iout Uout
40 0,37 0,27 10
60 0,24 0,18 11
80 0,2 0,14 11,5
100 0,17 0,12 12

попробовал намотать больше витков, лучший результат получился при 50витках(больше витков не пробовал)(исчезли провалы в хвосте импульса на аноде шотки)
50 витков провод 0.62 индуктивность 208микрогенри
Rнагр Iin Iout Uout
40 0,8 0,42 17
60 0,73 0,33 19,5
80 0,68 0,27 22
100 0,65 0,24 24
120 0,63 0,21 27
140 0,61 0,19 27

(результаты при ограничении тока в катушке 1050 ма, т.е. пытался получить 350ма на выходе)
Может при таком ограничении конвертор не успевает запасти требуемую энергию в катушке с маленькой индуктивностью?

 

[Dhaitya]

1. токозадающий сопрот с ПТ на землю задает ток в катушке(ну еще бы), а на ток в нагрузке он оказывает настолько посредственное влияние, что мне расхотелось его использовать для регулировки выходного тока. (Им можно регулировать скорее МОЩНОСТЬ в нагрузке, да и то, подозреваю, что она будет зависить от входного напряжения).

Не понял, "посредственное" - "плохое" или "опосредованное"? Знание русского языка не является моей сильной стороной, хотя я, как правило, обхожусь без переводчика.

О резисторах, включенных последовательно с индуктивностью.
Эта часть схемы работает так: ПТ открывается и ток в индуктивности начинает нарастать, (это может быть и катушка с единственной обмоткой, и многообмоточный дроссель обратного хода, и трансформатор, втч. в полном или неполном мосте) через некоторое время ток в своём нарастании достигает порога. Он может достичь его, нарастая почти линейно при нормальной работе или экспоненциально - при аварийной, например, при извлечении сердечника, сверхтоке нагрузки, броске входного напряжения итд. Ток достиг порога. Это означает, что индуктивность накопила соответствующую энергию - Eпор.=(LxIпор.2)/2. Разрядим индуктивность. Теперь уменьшим во время следующ. зарядного цикла входное напряжение. Скорость роста тока ч/индуктивность также уменьшится, ток будет нарастать медленнее, это означает, что для того чтобы достичь порога потребуется большее время. Но порог будет достигнут и индуктивность накопит ту же энергию, что и при питании более высоким напряжением. Если на следующем цикле заряда мы увеличим напряжение питания, порог просто будет достигнут быстрее. После его достижения ПТ, сколько бы их ни было, закрываются и катушка разряжается в нагрузку или иные вторичные цепи. Это и есть принцип стабилизации на чтении тока индуктивности - катушка накапливает одну и ту же энергию за каждый цикл. Следовательно, каждый цикл она разряжается одинаковой энергией за одинаковое время, отсюда P=E/t, где t - период генератора или, вообще говоря, время рабочего цикла. То есть мощность, отдаваемая в нагрузку, не меняется, она стабилизирована.
Эксплуатация накладывает требование на этот резистор: он должен быть неиндуктивным, в противном случае он сам будет давать всплески, преждевременно выключающие ключевой транзистор. Большая часть продаваемых сопротивлений, тем не менее, индуктивна. И индуктивность выводов также играет роль.

Когда ток катушки сильно ограничен,(для выходного тока 50ма) появляется еще эффект медленного включения, т.е. даже без нагрузки напряжение на выходных конденсаторах поднимается до ограничения секунды 2-3.

Да, всё верно. Получили soft start.

Первый и второй способы - если мы внесем доп. сопротивление, то помоему, это окажет влияние на стабильность выходного тока?

Oui, до некоторой степени, bien sûr. Но речь идёт о значениях в несколько промилле. Гораздо большую нестабильность внесёт сам диод-вычитатель, поскольку он термонестабилен. С ростом температуры вычитаться будут всё меньшие значения напряжения, что приведёт к некоторому увеличению тока нагрузки.

Что если я использую следующую схему:

Работать будет, но не слишком ли сложно? Обратите внимание, что в варианте со стабилитроном, он проявляет себя только во время аварии, в остальное же время его ток пренебрежимо мал. Что касается дополнительного последовательного резистора, то при R1=20k, например, и собственном значении 33R, падение на нём будет составлять около 40мВ при любых токах нагрузки. Всё зависит от требований к стабильности, если они высоки, то разумно будет применить термостабильный источник образцового тока или иное решение, исключив диоды-вычитатели вообще.

(извиняюсь за качество рисунка)

Возможно, было бы лучше вам найти ресурс, на котором вы могли бы разместить файлы. Тогда можно было бы публиковать снимки или файлы схемотехники.

3. Похоже с катушкой все-же что-то не то. Установил ограничивающий сопрот (тот про который писал в 1.)
- На затворе ПТ сигнал чуть сглажен с левого края, с небольшими зазубринами.
- На аноде шотки прямоугольный, но в начале каждого импульса висит какая-то синусоида...

Это нужно видеть. Прошу вас сделать снимки осциллограмм. Либо, в самом крайнем случае, сообщить амплитудно-временные координаты экстремумов и перегибов. И мне придётся это рисовать...
ПТ будет включаться не мгновенно и не ровно, сигнал затвора будет иметь ступеньки и даже всплески. Нужно видеть. Чем вы приводите ПТ? И какой именно ПТ?
Про ДШ: вы описываете, возможно, всплеск паразитной индуктивности, но пока это гадание. Нужно видеть. Попробуйте включить параллельно ДШ снаббер: резистор 1R0-3R6 и последовательно с ним конденсатор 1-68нФ, параметры подберите сами, если это всплеск разряда, он должен уменьшится. Резистор - строго неиндуктивный, но выводы можете ему оставить. В схеме все соединительные провода должны быть минимальной длины, всё, что имеет потенциал нуля, должно быть сведено в одну точку, к которой и подводится "-", "RETURN" блока питания. Входной конденсатор должен быть подключен своими выводами непосредственно к выводу истока ПТ и 2-у выводу катушки.

При увеличении сопротивления нагрузки, в задней части импульса появляются провалы(выходное напряжение ниже ограниченного FB).

То есть при снижении выходной мощности? Стабилизация поддерживается?

По сериям замеров:
Нет возможности вычислить эффективность, т.к. не дано входное напряжение.
1-я серия: не запасается необходимое количество энергии в катушке. Какова длительность включенного и выключенного времён ПТ?
2-я серия: то же.
Катушка горячая?

Может при таком ограничении конвертор не успевает запасти требуемую энергию в катушке с маленькой индуктивностью?

Вы можете варьировать рабочую частоту или скважность? Если - да, то уменьшайте частоту или увеличивайте время включенного состояния ПТ. Ограничение по току катушки снимите, защита - блоком питания. Задача: получить по меньшей мере 25В на 25R.

 

[Негр]

Доброго.
Возникли несколько впоросов по аварийной системе на слуай обрава кабеля питания.
Возможно ли сделать так:
трёхпозиционный переключатель задаёт:
- Выкл.
- Вкл. питание от выносноного блока (питание 6V) основного осветительного модуля (в данном контексте не рассматривается, напр. взят готовый), и СИД1 (ток потребления 40мА).
- Резервный экономичный режим (только СИД1)

Интересует впервую очередь этот "некий модуль Х". Он должен при наличие напряжения с основного блока питания пропускать ток на СИД1, при отсутвии напряжени на основном блоке питания питать СИД1 от двух литиевых батарей (форм-фактор "как в часах")
На сколько я понимаю, это длжен быть запирающий транзистор?

Почему я собираюсь воспользоваться литиевыми батареями, а не подзаряжемым от основного блока питания ионистрами? На сколько я понимаю, такя схема будет проще, а применяться батареи должны лишь в аварийной ситуации (напр. обрыв кабеля).

 

[angel]

Не проще: ты же не знаешь что такое модуль икс,а что такое ионистр знаешь
Проще установить в корпус дополнительный небольшой источник питания и переключаться между ними вручную. Модуль икс тогда не будет нужен вообще,как и в предложенной тобой

трёхпозиционный переключатель задаёт:
- Выкл.
- Вкл. питание от выносноного блока (питание 6V) основного осветительного модуля (в данном контексте не рассматривается, напр. взят готовый), и СИД1 (ток потребления 40мА).
- Резервный экономичный режим (только СИД1)

схеме.
Доброго.

 

[Негр]

Что-то я излишен заморочился. прошу, прощения. Приведённая выше схема - как минимум, нерациональна.
На сколько я понял, гораздо проще можно реализовать данную задачу

(Знаю, что идея уже публиковлась, но отыскать подобную схему не смог; буду благодарен, если укажут)
Соотв. появились новые вопросы:
годится лидля данной схемы ионистор К58-9 5.5В 1.0Ф?
Если нет, то какие можете посоветовать?

 

[Dhaitya]

Ионистор подходит. Параллельно ему поставьте стабилитрон на 5В, последовательно с входным диодом - резистор 56-150R.

"некий модуль Х"

2 ПТ, 2 резистора, 1 стабилитрон.

 

[Dhaitya]

Индуктор.

Andrey
Я не стал вас ждать и снял данные со стенда, использовав вашу катушку. Опыт ставился с целью определения возможности накопления порошковым сердечником малого размера энергии, необходимой для ваших условий - для мощностей порядка 30Вт. Нет никаких различий, как бы разряжалась катушка - на нагрузку с малым током, но большим напряжением или же наоборот. Были выбраны параметры, близкие к вашим рабочим.

Ключ: IRF1405 с резистором затвора 10R.
Выпрямитель: SR506.
Нагрузка: 16R9.
Должная управляемость от частот ~20кГц, оптимум 40-111кГц. Использовалась имеющаяся обмотка на 12В.
Вход: 7В25.
Выход: 25В0.
Входной ток: 5А56-5А53.
Управление: период 20мкс, ПТ включен 14мкс, что соответствует рабочему циклу 70%.
Эффективность: 0.88-0.91 с преобладающим разогревом катушки, ПТ тепло не рассеивал и в охлаждении не нуждался.
Однако не думайте, что я лишил вас сомнительного удовольствия выбора индуктивности и её расчёта, this is not the end, this only...

DIMETICON, к вам это тоже относится.

 

[Andrey]

DJ Сварщик
Выложил схему и осцилограммы здесь
http://fotoplenka.ru/users/napalmharm/309891/
Схема - scheme01 та что есть в настоящий момент, т.е. коммутаторы регулировки тока не подключены. Номиналы - те что есть на данный момент.
В общем, уменьшил я сопрот Rsn (совсем закорачивать не стал)
(до уменьшения Rsn) osc01 - сигнал на затворе ПТ, osc02 - на катушке
(после уменьшения Rsn) osc02 - сигнал на затворе ПТ, osc04 - на катушке
т.е. уже что-то, я вот думаю, а какой там вообще ток нужно ограничивать? если у меня напруга д.б. увеличена в 3 раза (грубо говоря), т.е. СРЕДНИЙ входной ток увеличится в 3 раза, то ток в катушке нельзя ограничивать 3-х кратным выходным, она же запасает энергию только в течении части цикла. Но если не ограничивать вообще, то конвертор начинает жрать немеряно на старте, даже чирикает при запуске. Сейчас там стоит кусок нихромовой проволоки с расчетной длиной 5мм(по расчетам д.б. 0.021 ом), но там еще по 3 мм с каждой стороны чтобы припаять(кстати, купил по случаю флюс для пайки люминия, с ним и нихром класно лудится), при таких размерах точности этого сопротивления добиться не получится.
Непонятные "всплески" в сигналах были из-за того что я прицепил землю к осцилографу отдельным проводом. В общем
osc05
здесь прицепил осцилограф нормально - сигнал вроде стал получше. osc05 - здесь же увеличил частотозадающий сопрот до 510к (на схеме номинал как раз такой) чем уменьшил рабочую частоту до 40кгц(период ~25мкс) (до этого была в районе 57кгц, период ~17.5мкс).

Снял нагрузочную характеристику(блок питания у меня к сожалению паршивый)

Rнагр Uout Iout Pout Uin Iin Pin КПД
20 16.5 0.825 13.61 8.3 2.12 17.596 0.77
40 22.5 0.563 12.65 10.7 1.69 17.914 0.706
60 27 0.45 12.15 11.1 1.52 16.872 0.72
80 28.5 0.356 10.14 11.2 1.27 14.224 0.713
100 28.5 0.285 8.122 11.3 1.01 11.413 0.712
120 28.5 0.237 6.768 11.3 0.85 9.605 0.704
140 28.5 0.203 5.785 11.3 0.73 8.249 0.701

Сейчас катушка намотана проводом 1.0мм, 10 витков, 5микрогенри. Греется капитально.
Вот думаю, намотать катушку в 5 проводов диаметром 0.6мм, те-же 10 витков. Может поможет уменьшить наргрев и увеличить КПД?

p.s. опять я затупил насчет сопрота, который ограничивает ток в катушке, извиняюсь.

Ток достиг порога. Это означает, что индуктивность накопила соответствующую энергию - Eпор.=(LxIпор.2)/2.

Но только по снятой нагрузочной характеристике ну совсем не видно никакой стабилизации ни тока, ни мощности, вот выходное напряжение, то - да, ограничивает железно.

 

[Dhaitya]

Схема - scheme01 та что есть в настоящий момент...

Хорошо. Это стенд.

osc01 - сигнал на затворе ПТ, osc02 - на катушке...

ИМС не успевает открывать ПТ - мала нагрузочная способность её выходного каскада. Фронты затянуты. Выходы: можно поставить повторитель на 2-х биполярных транзисторах или 4-х маленьких полевых (в последнем случае можно будет приводить даже IRF1405), можно уменьшить частоту в 1.5 раза, чтобы оценить ущерб от медленного переключения (времена фронта и спада будут значить тем менее, чем больше будет продолжительность открытого состояния относительно их длительностей), можно взять ПТ с меньшим зарядом переключения (меньшей входной ёмкостью, если такие есть). Я бы рекомендовал все 3 варианта в последовательности 2-3-1, это даст вам опыт.
Об ограничении тока в катушке: резистор можно изготовить и из медной проволоки, тогда его можно будет сделать длинее и регулировать будет удобнее; чем меньше рабочий цикл, тем сильнее отличается пиковый ток от среднего тока потребления схемы. Ограничьте пока значением 9-10А.
Но вообще, я считаю нынешней задачей построение самого силового узла - транзистора, управления им, катушки, выпрямителя и нагрузки, без схем контроли и ограниченя - их наладка будет лишь затем. Сейчас нужно научиться запасать энергию и делать это без потерь.

Сейчас катушка намотана проводом 1.0мм, 10 витков, 5микрогенри. Греется капитально.
Вот думаю, намотать катушку в 5 проводов диаметром 0.6мм, те-же 10 витков. Может поможет уменьшить наргрев и увеличить КПД?

КПД это увеличит не сильно - сейчас основные потери, которые нужно удалить, происходят из замедления управления ПТ и слишком малой индуктивности. Попробуйте увеличить её, доведя число витков до 25-и, а затем попробовать понять, будет ли нужно ещё и убыстрять управление.
Есть ещё один момент. Сколь бы высок ни был КПД в рамках 85-95%, при малых габаритах индуктивности она будет очень горячая, вплоть до того, что может понадобиться ставить на неё теплоотвод или выбирать сердечник другой геометрии, ферритовый на этот раз, т.к. порошковые выпускаются только в виде колец. Действительно, если вы питаете нагрузку в 25 Вт с эффективностью 0.92, то потери составляют 2.2 Вт, при попытке рассеять хотя бы 1.5 из них на катушке, она будет уже весьма горячей, а при рассеивании 3-х ватт она будет легко плавить канифоль.

Но только по снятой нагрузочной характеристике ну совсем не видно никакой стабилизации ни тока, ни мощности...

Не видно. До ограничения тока ПТ схема не доходит. Если хотите посмотреть, как оно, ограничение, происходит, увеличивайте токовый резистор.

 

[Dhaitya]

Совсем забыл: конденсатор С3 едва ли сможет эффективно сглаживать пики, работая с источником, выходное сопротивление которого всего 0.021R. Перед ним можно поставить сопротивление 56R-1k, его же собственное значение при этом, скорее всего, придётся уменьшить до 100пФ-3н3.

 

[Andrey]

Перед ним можно поставить сопротивление 56R-1k

Между Rsn и C3?
А назначение C3 - сглаживать "паразитные" выбросы? Не получится так что он будет переключать ПТ "с задержкой", т.е. пропустит момент накопления нужной энергии?

 

[Dhaitya]

Между Rsn и C3?

Да.

А назначение C3 - сглаживать "паразитные" выбросы?

Да.

Не получится так что он будет переключать ПТ "с задержкой", т.е. пропустит момент накопления нужной энергии?

Получится. Задержка зависит от величины произведения Rдополн.хC3. Задержки, образующиеся от сглаживания сравнительно узких выбросов, не внесут существенных искажений в работу схемы.

Об управлении ПТ.
Стенд выдаёт следующие сигалы:

1. ПТ исток-сток, 2мкс/дел., 10В/дел.

2. ПТ исток-затвор, 2мкс/дел., 5В/дел.

3. Драйвер отключен от затвора, можно оценить влияние ёмкости последнего.

 

[Andrey]

DJ Сварщик
Провел 2 серии замеров с катушкой.
Результаты здесь - http://fotoplenka.ru/users/napalmharm/309891/
seria01 и seria02
- по первой серии - осцилограммы на катушке с Rнагр=120 и 140 ом, непонятный провал в конце импульса(может индуктивности катушки не хватает?)
катушка греется прилично
- по второй серии - катушка почти не греется, транзистор, как и в первой серии греется не сильно
- по обоим сериям - выбросы на Rsn, увеличиваются с ростом нагрузки - те что нужно давить? Добиваться их полного исчезновения на входе LM3478 Isn?
Увеличение КПД
- снижать рабочую частоту пожалуй некуда, 40кгц, а LM3478 по датащиту работает от100кгц до 1мгц
-

можно поставить повторитель на 2-х биполярных транзисторах или 4-х маленьких полевых (в последнем случае можно будет приводить даже IRF1405)

если можно, опубликуйте пожалуйста схему.
- транзистор с меньшей емкостью затвора поищу.
- потери в катушке, как я понимаю, только на активном сопротивлении обмотки, т.е. уменьшаем их увеличением индуктивности(уменьшается пиковый ток) и с увеличением сечения обмотки?

 

[Dhaitya]

Провел 2 серии замеров с катушкой.
Результаты здесь...

Ваши замеры имеют образцовое оформление, их следует приводить в пример здесь.

по первой серии - осцилограммы на катушке с Rнагр=120 и 140 ом, непонятный провал в конце импульса(может индуктивности катушки не хватает?)

Точнее, индуктивность слишком мала для данной частоты, при её увеличении картина изменится.

катушка греется прилично

Рассеивает около полутора ватт. (?)

выбросы на Rsn, увеличиваются с ростом нагрузки - те что нужно давить?

Да.

Добиваться их полного исчезновения на входе LM3478 Isn?

Если это нужно. У вас хорошая форма индуктивных выбросов, можно даже попробовать использовать трансфлюксор вместо "предконденсаторного" резистора, т.е. маленькую гасящую индуктивность, обычно планарную или выполненную в виде проволоки, пропущенной ч/ферритовый сердечник в виде "U".

Увеличение КПД

Выше 93%?

снижать рабочую частоту пожалуй некуда, 40кгц, а LM3478 по датащиту работает от100кгц до 1мгц

Тогда - драйвер затвора, схема ниже.

Биполярный вариант.
Т1 - 2N2907, T2 - 2N2222. (DEC-, MPSA-, etc.), R2 - 0R-56R, снижает нагрузку переключения выходного каскада ИМС, выполняет ф-цию защиты при пробое одного из внешних транзисторов, но уменьшает скорость работы, необязателен. R1 1R-10R, снижает нагрузку транзисторов драйвера током затвора, но уменьшает скорость переключения, обязателен.

Полевой вариант.
Т3, Т5 - IRFD9110, 9024 соответственно или подобные.
Т4, Т6 - IRFD110, 120 соответственно или подобные.
R3 - 100R, R4 - 1R-5R, значение уменьшено, исходя из ориентации этого драйвера на большие скорости переключения. Он может приводить IRF1405 на частоте 100кГц в режиме ШИМ, т.е. со скоростями переключения ~50нс.

потери в катушке, как я понимаю, только на активном сопротивлении обмотки, т.е. уменьшаем их увеличением индуктивности(уменьшается пиковый ток) и с увеличением сечения обмотки?

Значительная часть потерь происходит в сердечнике, разогревая его, поэтому желательно, хотя иногда и невыполнимо, чтобы обмотка не закрывала всю площадь сердечника. Поэтому увеличение распределённого сечения обмотки помогает до определённного предела, затем, когда потери обмотки становятся меньше потерь сердечника, оптимизацию обычно прекращают. Кроме того, с увеличением числа витков начинают нарастать специфические потери в проволоке, обусловленные не поверхностным эффектом, эти потери могут стать очень велики, заняв первое место с большим отрывом, хотя обычно они и не рассматриваются и часто даже не учитываются. С ними можно бороться в трансформаторе, но не в дросселе, даже и многообмоточном. Они происходят из линейного течения тока одновременно в 2 противоположные стороны по одному проводу, так что измеряемое значение его определяется векторной равнодействующей, а тепловое - суммой длин векторов.

(если вам важны потери на малых нагрузках, можно сделать многоиндуктивную систему, это было бы... забавно... Допустим, двухиндуктивную, с последовательным или параллельным подключением. В этом случае необходимо, чтобы сервисная электроника не потребила весь выигрыш.)

 

[Andrey]

Рассеивает около полутора ватт. (?)

Во второй серии катушка грелась меньше ПТ. Правда я включал не на долго, минут 5.

Выше 93%

если вам важны потери на малых нагрузках.....

КПД 93% полностью устраивает, я как раз хотел снизить потери на маленьких нагрузках, но несколько индуктивностей это по моему перебор. Попробую собрать драйвер затвора ПТ.