ПН 12V>220V на МС UC3843

[Сергеj]

Понадобился маломощный преобразователь с 12 на 220 вольт, 20 ватт. Собрал на UC3843 -работает. красным на схеме то что впаяно.
Возникли вопросы:
1) На какой ток нужен полевик для 20-ти ваттной нагрузки. а если не затруднит, то как его рассчитать?
2) Как рассчитать номинал резистора тока?
По моим прикидкам сопротивление должно быть 0,075 Ом. но впаял то что было, тем боле не уверен в таком номинале резистора.

[Slabovik]

В случае пограничного режима (ток опускается до 0, но дед-тайм тоже нулевой), ток в дросселе двукратный от среднего. Транзистор берём с запасом. Получается в нашем случае ампера четыре, значит, транзистор ампер на десять будет востребован.
Исходя из 4-х ампер, резистор на 0,15 Ом вполне годен - максимальное напряжение компаратора, если не ошибаюсь, 1,25 вольта - это задаёт в принципе максимальный ток.

На деле такая большая разница напряжений приведёт к затягиванию периода цикла "накачки" и очень короткому циклу "разрядки". Поэтому дроссель надо иметь двухобмоточным (со средним выводом). Это и режимы облегчит, и кпд повысит, и транзистор высоковольтный не надо будет. Соотношение витков на обмотках надо выдержать: N1:N2 = (Uвх):(Uвых-Uвх)

Схема называется 'Tapped Boost' (любят буржуи всё как-то называть)

[Сергеj]

Надеюсь правильно понял тебя и посчитал витки дросселя

[Slabovik]

Да, всё в правильную сторону

[zenon]

А как поведёт себя если регулировку добавить, ну, скажем от 50-70 до 120-170?

[Сергеj]

дроссель надо иметь двухобмоточным (со средним выводом).

Совет с двух обмоточным дросселем меня заинтересовал. но что-то не то я намотал . На выходе 220 вольт, но на ХХ потребление стало на 30% больше, при подключении нагрузки(лампочка с холодильника на 15 ватт), напряжение падает до 90 вольт. симптомы как с перепутанной фазировкой.
Мотал на желтом кольце дросселя АТХ, 11+174 витка. обмотки фазированы правильно.

[Slabovik]

А индуктивность-то какая получилась на первичке?
384x конечно просты, но есть нюансы... Да и дроссель хорошо бы феррит иметь с зазором - полностью аналогично как у обратноходовых, ибо на жёлтом кольце потерь будет ппц...

если регулировку добавить, ну, скажем от 50-70 до 120-170?

Для регулировки надо схему чуток поправить - добавить резистор в разрыв ООС - там, где =10кГц написано, чтобы частотка не плавала. Переменник в нижнее плечо (также, как и сейчас), но вообще сопротивление делителя маловато - 220 вольт на 100 кОм - это пол-ватта в тепло.Вот здесь
 http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps_e/aww_smps_e.html
можно посмотреть, как работает Bost, а вообще Tapped-Boost - это один-в-один обратноходовой с двухобмоточным трансом
 http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps_e/spw_smps_e.html
Пристегнул ещё пару интересных книжек

[Сергеj]

на первичке?

1-30 мкГн.
2-260 мкГн.
Щас попробую сфазировать и впаять готовый трансформатор от обратноходового БП с выходной обмоткой 12 вольт

[Slabovik]

Просто подключить не пойдёт - спалишь. У тебя частота зачем-то 10 кГц нарисована, при этом конденсатор большой - длинный Duty не выходит, оттого и мощи нет... Оставь пока кольца как есть, подними частоту килогерц до 40-60 - резистор оставь 3,3 кОм, конденсатор 10 нан (0,01мкФ плёнку!), будет где-то 50 кГц. Пиковый ток через транзистор будет выше - можно уменьшить сопротивление в истоке - поставь 0,1 или два по 0,15 параллельно. Транзистор найди низковольрный - 60 вольт будет достаточно. Ампер на 20-30 - они лёгкие в управлении. Подшунтируй R10 диодом, анодом к затвору, катодом к микросхеме.Глянул быстренько по ссылке, что приводил выше. При 30 мкГн первички и твоём соотношении витков очень даже работоспособно

С потерями в колюце только разобраться. По-хорошему, феррит с зазором надо.

[Сергеj]

Поднял частоту 50кГц, на ХХ потребление поднялось еще на 10%(стало 105мА, с обычным дросселем было 60мА)
С нагрузкой 15 ватт с 220 просело до 210 вольт. В истоке поставил 0,1 Ом. напряжение на выходе не проседает.
Нагрев полевика уменьшился в 2 раза. хотя думал что при нагрузке 15 ватт он не будет греться и без радиатора.

[Slabovik]

Для жёлтого кольца только один путь уменьшения нагрева (потерь) - снижать риппл тока, увеличивая индуктивность первички (и вторички).
Увеличь количество витков обоих двукратно - нагрев станет меньше... Но транзистор, возможно, станет прогреваться чуть больше.

2SK4106 - 500-вольтовый транзистор с 0,4 Ома сопротивления в открытом состоянии. На 5 амперах на нём мгновенная мощность потерь 10 Вт... Найди 50-60-вольтовый транзистор, какой-нибудь 30N06 - у него и внутреннее 40 милли ом (мгновенная мощность на 5 амперах 1 Вт - в 10 раз меньше) и заряд затвора в 1,5 раза меньше...

[Сергеj]

забыл написать, что полевик тоже поменял на низковольтный. 


:: добавлено 28 Окт., 2024, 12:45
С обычным дросселем на частоте 50кГц ПН работать не захотел, выходное напряжение с 220 падало до 170 вольт. при 10кГ -нагрузку держал стабильно.
С дросселем со средним выводом наоборот. Почему так?

[Slabovik]

А я ссылки для чего давал? Чтобы их посмотрели, поигрались параметрами и стало чего-нибудь понятно.

Транзистор хороший, но слегка излишен. У очень "сильных" транзисторов ёмкости тоже больше, поэтому и паразитные расходы энергии тоже растут А то, что у него миллиом не 40 а 25 на потерях уже скажется слабо. Это конечно не мешает экспериментировать, но надо учитывать.

Я не зря упомянул, что 384x не такие простые. Ты ведь в курсе, что настройки пределов Duty Cycle и Dead Time у них зависят от параметров RC-цепочки, что частоту задают? От балды их не надо вставлять. Максималка Duty Cycle должна быть привязана к возможностям и индуткивности первички дроссль-трансформатора. Будет ограничен Duty Cycle при большой индуктивности - не будет мощи. Будет малая индуктивность - лови большой ток.
Что у тебя там - гадать сложно, надо бы осциллограммы глянуть. Что у тебя там за токи, что с сигналом на шунте, что с уровнями. Нет ли вообще возбуда по ОС...

Если непонятен Tapped Boost - лучше вешго представить, что это банальныйобратноходовик, имя которым легион... Только на входе у него не 300, а 12, ну и гальваноразвязки нет из-за соединения обмоток. Работают они абсолютно одинаково.

[Сергеj]

У очень "сильных" транзисторов ёмкости тоже больше, поэтому и паразитные расходы энергии тоже растут

Тогда воткну IRFR48Z
 

[Slabovik]

Ну... просто ты вывод сделал противоположный тому, о чём я говорил 
Поставь, попробуй конечно.
Но я бы всё-таки рекомендовал разобраться с дросселем и токовым резистором. На каком уровне там пила и почему мощность "не лезет" - напрямую от них зависит. Надо ток побольше - уменьшай токовый резистор. Надо меньше риппл - увеличивай индуктивность. Но большая индуктивность опять же не даст расти току, если Duty зажат. 10 нан и 3,3 кОм - нормально. Можно сопротивление увеличить пропорционально, а ёмкость пропорционально же уменьшить - частота сохранится, предел по Duty подрастёт - подвинется вниз минимальное напряжение, необходимое для поддержания мощности.

[Сергеj]

Почему противоположный? емкость меньше, сопротивление сток-исток тоже меньше.

Попробую еще на Ш образном феррите с зазором намотать.

[Slabovik]

Выходная - да. Но полный заряд затвора уже 40 против 25 у предыдущего - он открываться и закрываться помедленнее будет при прочих равных. Тем не менее, всегда говорю - надо попробовать.
Диод-то поставил, про который я говорил, параллельно резистору?

[Сергеj]

Диод-то поставил

Поставил. полевик быстро нагрелся. щас убрал.

[Slabovik]

Нагрелся? А должен был подостыть... Чувствую себя автором кучи вредных советов... Вроде всегда наоборот было...

?

[Сергеj]

Вроде всегда наоборот было...

Советы твои всегда дельные. Благодаря твоим советам, большинство моих поделок успешно работают многие годы.
Меня это не удивило. в усилителе Д-класса тоже такое было. делаешь ему как лучше, а получается наоборот

:: добавлено 28 Окт., 2024, 21:37
Намотал дроссель на EI-28, на частоту 50 кГц. первичка -5 витков, вторичка -104 витка. На ХХ 220вольт, потребление 90мА. поцепил нагрузку, напряжение просело до 160 вольт. к резистору 0,1 Ом подпаял 0,5 Ом. Нагрузку держит, на выходе 220 вольт. Тут всё хорошо, но сильно греется транзистор.
Сижу думаю......... Возвращать высоковольтный полевик и простой дроссель или перематывать трансформатор с удвоением витков..........

[Slabovik]

104 витка как бы многовато уже при 5 в первой части... На 5 витках при Duty 12 вольт, на 104+5 витках 261 вольт при той е скорости изменения магнитного поля. Значит, Duty должен быть короче и "тяговитее" (для одного и того же количества энергии), а "сброс" энергии будет дольше и помягче. Угадаю - по программе Володи (Старичка) считал?
А намотку перемежал?
А какие диоды быстрее, UF или SF?
Пилу на резисторе смотрел?
Ток в дросселе прерывистый?
Колебания на стоке есть?
Бидик не пробовал в исток подставлять? А на ногу диода? От диода "обратного удара" точно нету? При такой намотке диоду сложнее - на нём двойное напряжение (520 где-то вольт), хотя по току всё много проще. В исходном варианте по 1-амперному диоду ток до 5 ампер долбал...
Я сейчас подумал, что если сбалансировать трансик, то не 43-я микросхема, а 45-я должна нормально работать. Но опять же...  к теплу на транзисторе это вряд ли относится...Сделал модельку, но не 3843, а так, полностью самодельную но с этим же принципом. На базе LM339 - одной штуки уже хватило, чтобы застабилизировать напряжение. Но пока не об этом. Получается по диоду очень сильно долбит. Параллельно диоду поставил RC-демпфер с параметрами C=100 пФ, R=4,7кОм. Стало плавненько. Наверное R можно увеличить, скажем, до 10 кОм.

[Сергеj]

к теплу на транзисторе это вряд ли относится.

Вижу что накосячил я с расчетами дросселя. получилась большая амплитуда индукции. думаю что нагрев из за этого.
Выдернул с однотактового БП трансформатор ER-28, по размеру немного больше предыдущего, но с зазором 0,6мм. На частоту 50 кГц получилось: первичка 8 витков, вторичка 152 витка.

По формулам считать не умею, а программа Старичка выдала такое количество витков 8+152. Андрей, проверь пожалуйста такое соотношение витков.

Намотаю другой дроссель, потом буду пробовать все твои советы(бусину на ногу полевика, RC-демпфер, диод в затвор транзистора)

[Slabovik]

Да я больше думаю, в какую сторону копнуть.  Без доступа к схеме, без возможности самому пощупать плохо совсем.
У меня тут по работе фигня была - платка одна не работала. Три месяца (ТРИ!) я дистанционно пытался что-то прояснить, разобрался с кодом загрузчика и... ничего. Потом уже психанул, вытребовал пару плат домой. За пять дней выяснил, почему они не работают, расписал, сдал обратно. Вот как-то так.

Подозреваю в излишнем нагреве долбёжку по транзистору, возможно, первичка "продавливает" в момент закрытия - потому ты и заметил эффект усиления нагрева от более чёткого закрытия. Диоды SF проверил данные - отличные диоды. Но демпфер всё-таки тоже хорошо бы попробовать, в промке почти ничего без демпферов нет, а уж там вылизывают схемы, аж кланяться конструкторам хочется, хотя на первый взгляд они такие... простенькие что ли.

Расчёт по программе Старичка слегка своеобразный т.к. там работа обратноходовика считается так, чтобы не заходить в неразрывный режим и передавать побольше мощности, из-за чего индуктивности выходят по-минимуму, а для минимизации отражёнки витков на вторичке меньше, чем для оптимального режима 50-50. От расчётов здесь надо только уверенности, что в рабочих режимах трансик в насыщение не влетит, а вот индуктивность надо бы побольше - у нас неразрывный режим вполне может иметь место.

Соотношение витков - это вообще просто. Первичка - это 12 вольт Duty и -12 вольт Release, что с учётом, что первичка всё-таки к +12 подсоединена левым концом, даёт 24 вольта на Drain. На выходе надо иметь 220. На второй части обмотки, когда на первой -12, должно быть 220-24=196 вольт (приблизительно, можно меньше). Итого 196/12=16,33 - это идеальное соотношение витков частей обмоток, при котором будет цикл 50-50 при 12 на входе и 220 на выходе. 50-50 - это самый "лёгкий" цикл для дросселя, ключей и диодов в плане токовой нагрузки.
У тебя 8 витков первички. 8*16,33 - это 130 витков вторички. Можно облегчить режим диоду по напряжению и сделать 100 витков вторички при 8 витках первички. Но интереснее слегка увеличить индуктивность первички, сделав, например, 10 витков или даже 12-13, оставив во вторичке 130 витков. Будет хорошо. Главная задача расчёта - получить параметр "ампервитки" для нашего сердечника. Максимальный ток на вершинке пилы в первичке, помноженный на количество витков первички никак не должен превысить этот параметр. У Старичка это значение можно узнать косвенно, перемножив максимальный расчётный ток ключа на количество витков, которые он там посчитал для данного сердечника и зазора.

Ну, если ничего не получится - вернёшься к однообмоточному дросселю. Там вся проблема - необходимость высоковольтного ключа. Ну и диод потяговитее надо - ток там без трансформации, как есть, только очень коротко. И конденсаторы с низким ESR, чтобы они такой импульс тока сожрать могли.

[Сергеj]

должно быть 220-24=196 вольт

Уже намотал, думал что ты уже ушел спать.
Не знал что надо -24, и считал 220-12.

(Uвх):(Uвых-Uвх)

Ладно, щас припаяю новый дроссель, посмотрим что покажет...

[Slabovik]

А, ну это я косячу. Так-то всё правильно, но ещё +12. На деле не критично, просто это влияет на "точку равновесия" в соотношении между временем открытого транзистора (Duty Cycle) и открытого диода (relax).

Получившиеся индуктивности скажи. И как обмотки, вперемежку?
И, хорошо бы осциллографом глянуть, что там на токовом резисторе, ну и на стоке транзистора (щупом в режиме 1:10 обязательно). На диод щупом не лезь - опасно для осциллографа.