резонансный стабилизированнй блок питания на IR2520ds

[АККИМ]

Предложу Вашему вниманию резонансный стабилизированнй

блок питания на IR2520ds
Осталось у меня штук 20 от ушедших в историю люминисцентных
балластов
Удивился столько она может а используют IR2153
Данная схема не LLC а LCC
Что получилось ---- работает в диапазоне 180-240 сетевого напряжения
Кпд 93-96%
; Выходное напряжение- 25.2 вольта ;Ток- 2.15ампера
После диодов двухполярный выпрямленный синус как и у трансформаторных
блоков питания
: пульсации при полной нагрузке 17 мв пик-пик
отсутствие ВЧ выбросов практически вообще
;абсолютно не боиться КЗ в нагрузке режим топологии сварочников
Время реакции на изменение нагрузки с полной до 25% с частотой 20 герц
2.5-3 милисекунды
Разница выходного напряжения при этом менее 150 миливольт
;транзисторы на дюймовом полигоне платы имеют перегрев 5-6 градусов
градусов ;дроccель и трансформатор 10 и 15 градусов
соответственно диоды Шоттки без радиаторов 22 градуса
из за не совсем правильной компановки некоторые элементы греют друг друга
Непрерывно гонял его на полную нагрузку 5 часов
С НЕБОЛЬШИМИ изменениями можно увеличить мощность ватт до 75
Большую мощность можно получить с другими транзисторами и умощнив выход
IR2520ds


Все подробные расчеты в файлах Matcad

[АККИМ]

По поводу уточнения расчета перегрева трансформаторов в программах В Денисенко (Старичок)
Цитата автора-
вот это крупный недостаток всех моих программ - я не считаю сопротивление переменному току на основе эффекта близости.ПЕРЕГРЕВ ОБМОТОК ТРАНca С УУЕТОМ ЭФФЕКТА БЛИЗОСТИ.pdf

Заносим в файл посчитанные данные из программы RingFerriteExtraSoft сверху для первички ниже для вторички
Диаметр провода =0.2 их количество 7 или 19 в скрутке
размеры кольца
максимальную частоту f=50000
температуру окр среды Ta=30
количество колец n=1
расчет дает нам по всем обмоткам мощность=0.541ватт
RingFerriteExtraSoft в нашем случае потери в обмотках=0.294ватта
Манипулируя диаметром и количеством проводов в первичной обмотке
Добиваемся потерь =0.541 ватт
Результат без учета эфф близости RingFerriteExtraSoft дает перегрев 12 градусов
С нашей корректировкой получается перегрев 17 градусов

---------- Сообщение добавлено 13:05 ---------- Предыдущее сообщение было 13:00 ----------

Ну вот еще раз в 20-40 быстрее, и может будет видно.

не понял это прикол что ли ?
нажимаешь на картинку видиш спад 1.44 микросекунд о обозначеный курсорами
или я что то не то показываю?

---------- Сообщение добавлено 13:15 ---------- Предыдущее сообщение было 13:05 ----------

Вот по этой причине сейчас у меня в разработке многопостовой источник тока в цех гальваники для своего предприятия Прошу прощения за оффтоп, но малые динамические потери – это не привилегия резонансников, как может показаться читателям этой темы.
На картинке МУ-топология в общем виде, из которой видно, что практически полное отсутствие динамических потерь в ключах довольно просто получить без привлечения резонансных топологий, причем во всём диапазоне нагрузок. И с раздельной поканальной стабилизацией, что может быть важным для ухобойных применений.

замечательно

пожалуйста схему в нормальном виде с номиналами и
формулы для расчета элементов для применения пол конкретную задачу

[poddel]

о петле обратной связи

Да, ждем.

[АККИМ]

Да, ждем.

О корекции в цепи обратной связи--- я ее не рассчитывал
Попался мне оптрон TLP181 я посмотрел на его коэффициент передачи
При малых токах=100микроампер он может падать до 15 %
Я регулирую частоту еще меньшими токами
решил что коэф передачи может упасть до 8%
значит для компенсации нужно усиление 12.5 раз
Еще 1.3-1.4 раза надо взять на изменение питающего напряжения
Учитывая что у TL431 стоит 3.9 килоом я взял 62 ком в обратную связь
Далее быстродействие оптрона при таких малых токах около 250 микросекунд
Значит время интегрирования надо взять в 10 раз больше
Меняя емкость в обратной связи от 10 нанофарад до 47 нанофарад
Я получил что надо где то 15-22 нанофарады
Время реакции петли около 3 миллисекунд

все выложил больше сказать нечего

[Alex]

Ну вот еще раз в 20-40 быстрее, и может будет видно.

не понял это прикол что ли ?
нажимаешь на картинку видиш спад 1.44 микросекунд о обозначеный курсорами
или я что то не то показываю?

Нет, не прикол.
Там-же видны какеи-то зазубринки на спаде, что в них происходит? Или то артефакты осциллографа?

P.S. у меня осциллограф умел и потери в мосфетах/диодах, и dV/dt показывать, причем последнее - с поиском максимума.

Ладно, закончили с этим, работает - и ладно.

[poddel]

[QUOTE=АККИМ;2449247

все выложил больше сказать нечего[/QUOTE]

Признателен. С такой дотошностью я на своём "веку" не рассчитывал. Практиковался "грубый" расчет и далее все "доводилось" через обмеры реального макета. Намедни "сваяю" посчитанный макет и увижу "точность счета".

[АККИМ]

Признателен. С такой дотошностью я на своём "веку" не рассчитывал. Практиковался "грубый" расчет и далее все "доводилось" через обмеры реального макета. Намедни "сваяю" посчитанный макет и увижу "точность счета".

на практике точность счета не учитывает таких вещей как точность компонентов
lдалее реальные потери -пусть и небольшие влияют на передаточную характеристику
они как бы сверху надавливают на вершину чуть уплощается- спады подеъмы становяться положе
т к я свой блок считал меннее тщательно чем выкладывал тут и еще не учитывал потери
то вместо диапазона 250-340 вольт получил перекрытие 263-330 вольт
диапазон регулирования почастоте вместо 44-50кгц был 41-49кгц
но если бы подбирал по точнее элементы- было бы получше
особо подвела партия конденсаторов СВВ-81- мне достались с отклонением 10%
и почему то все в минус у некоторых отклонения до 15% были отклонения
китай- что тут поделаешь -мерить надо прежде чем ставить
особая благодарность девочкам с производства намотавшим дроссель после 3 раза получилась точность 3%

пишите кому интересно

[Rea_]

Очень интересная тема, хорошо бы для простых смертных схему на 200-300 Вт .

[АККИМ]

Очень интересная тема, хорошо бы для простых смертных схему на 200-300 Вт .

не ну можно конечно и на 200-300ватт

Потенциал данной схемы -с используемой микросхемой-можно дотянуть ну ватт до 130-150 без переделок схемотехники
далее- если оставаться с перегревом транзисторов- без радиаторов -в пределе 10 градусов ;индуктивных элементов в тех же пределах
диодов без радиаторов то придется применять более дорогие и малодоступные транзисторы
увеличивать размеры а значит и цену сердечников ставить полупроводники на радиаторы
драйверы надо мастрячить для умощнения выхода микросхемы
я не знаю для чего 200-300ватт нужно ? может подскажете?
домашняя акустика даже при 100 ватт на канал на реальной музыке потребляеет 20-25ватт
при полной громкости -вплоть до клиппинга для комбика что я делаю более чем достаточно
только разве что для усилителя музыкантам в группу
если вы согласны на такие траты то я вам посчитаю
и дам рекомендации

[АККИМ]

Признателен. С такой дотошностью я на своём "веку" не рассчитывал. Практиковался "грубый" расчет и далее все "доводилось" через обмеры реального макета. Намедни "сваяю" посчитанный макет и увижу "точность счета".

Сегодня закончил переделку блока - для стерео варианта -пришлось поднять мощность в 1.6 раз
В этот раз пользовался своими же расчетами точность получилась очень хорошая
Рассчитанный диапазон изменения частоты при изменении напряжения питания отличался от измеренного на 1-2%
перегрев элементов по среднему в расчете и среднему по измерениям не более 3-5 градусов
мощность блока 80 ватт (25 вольт на 3.2 ампера)
переделка заключлась в изменении значений Сr; Cs; Lr
сердечник дросселя тот же
при изменении мощности температура транзисторов выросла на 5 градусов
( по сравнению с предыдущим вариантом на 55 ватт )
Трансформатор-- практически не именилась
Дроссель на ---8 градусов
Диоды (точно померить не могу мешают другие элементы) но прикидочно градусов на 10-15
С помощью ЛАТРА получил диапазон входного напряжения
напряжение на выходе (25.03 вольта -25.06вольта) при входном 165-260 вольт- сетевое
при напряжении 245 вольт сетевого появился не постоянный подвозбуд петли ОС
который устранил небольшим изменением параметров цепи ОС

[poddel]

Сегодня закончил переделку блока - для стерео варианта -пришлось поднять мощность в 1.6 раз

при напряжении 245 вольт сетевого появился не постоянный подвозбуд петли ОС
который устранил небольшим изменением параметров цепи ОС

"Дальше-больше". Я пока ещё не "скомплектовался" в полном объёме для экспериментальной части.
Вот источником "подвозбуда" в цепи ОС было что? Ну и как проявлялась эта нестабильность?

[АККИМ]

"Дальше-больше". Я пока ещё не "скомплектовался" в полном объёме для экспериментальной части.
Вот источником "подвозбуда" в цепи ОС было что? Ну и как проявлялась эта нестабильность?

Подвозбуд проявился как тихий противный писк блока питания с увеличивающейся громкостью при увеличении входного сетевого напряжения с 245 до 265 вольт
На осциллографе видно очень быстрое дрожание частоты преобразователя
Т е относительно более глубокая частотная модуляция чем нужно для
поддержания стабильности выходного напряжния
На выходе это незаметно т к для более глубокой фильтрации я применил
дополнительный фильтр дифференциальных помех
Сейчас при полной нагрузке 80 ватт- ВЧ помехи в диапазоне 100 кгц -10 мгц
менее 6 милливольт пик-пик
Устранил подвозбуд увеличением емкости в цепи обратной связи с 10 нф до 15 нф
и уменьшением резистора с 68 ком до 51ком
(253 вольта максимум по госту- 264вольта граница области безопасной работы импортной аппаратуры)
Сегодня испытываю блок на 275 вольт!!! вот уже 1.5 часа -полет нормальный
Далее буду думать про симисторную защиту от «медленной» перегрузки (косорукий электрик при ремонте дал две фазы и у друга во всем доме случился трындец)
с учетом относительной допустимой энергии поглощения симистора ;ограничительного термистора и быстродействующего плавкого предохранителя
пока в точное решение не оформилось
,быстрая защита как и был остается на варисторе или думаю в параллель ему ТРАНСИЛ

По перегреву элементов отпишусь -сегодня вечером принесут профессиональный пирометр что то своему за 1200 руб я не очень верю

[АККИМ]

Собрал вариант блока питания с выходной мощностью 80 Ватт 25,6 Вольт на нагрузку 8 ом после 4 часов работы на полную мощность привожу температуру элементов

Температура поверхности платы после 4 часов работы около 34 градусов

Термистор - 61 градус
Диодный мост- 62 градуса
Входной конденсатор 180 микрофарад- 44 градуса
Входной синфазный фильтр- 40 градусов
Резонансный дроссель- 60 градусов
трансформатор- 54 градуса

Сглаживающий дроссель- 59 градусов
Радиаторы диодов- 61 и 64 градуса
Выходной конденсатор 2200 микрофарад- 40 градусов
Транзисторы на площадках 4 квадратных сантиметра- 55 градусов
Микросхема 2520- 57 градусов

Сейчас снимаю пульсации на выходе блока питания до фильтра и после фильтра вечером если интересно выложу

[poddel]

Вот эта температурная картина как бы снята на источнике в том виде как на фото? То есть естественный открытый обдув? Или источник находился 4 часа под нагрузкой в закрытом объёме?

Пульсации "холодного" источника и после прогрева как-то разнятся? Ну и исполнение нагрузки мне очень понравилось, нужно будет "взять на вооружение".

[АККИМ]

Вот эта температурная картина как бы снята на источнике в том виде как на фото? То есть естественный открытый обдув? Или источник находился 4 часа под нагрузкой в закрытом объёме?

Пульсации "холодного" источника и после прогрева как-то разнятся? Ну и исполнение нагрузки мне очень понравилось, нужно будет "взять на вооружение".

Это температурная картина снята на источнике в том виде как на фото-
то есть в открытом виде -естественно никакого обдува там не-т всё происходит на закрытой лоджии с теплыми полами
как я писал температура самой платы 34 градуса
то есть эти 34 градуса нужно вычесть из всех моих данных
чтобы узнать конкретно температуру перегрева каждого элемента

Обычно сопротивление канала открытого полевого транзистора приводят при температуре 25 градусов Цельсия
а c STD5NM50 меня подвела невнимательность- почему-то сопротивление 0.7-0.8 ом для данного транзистора было приведено в даташите при нуле градусов Цельсия
то есть при моих эксплуатационных температурах это сопротивление будет в районе 1,1 -1,3 Ома

Часа через два выложу фото пульсаций

[poddel]

По поводу невнимательности при чтении даташитов - нужно будет также быть внимательным. Хорошо, что обратили внимание на такой момент.

[АККИМ]

Итак про пульсации
На фотографии мы наблюдаем размах пульсаций сетевого напряжения на входном конденсаторе 180 микрофарад (на самом деле измерено 163 микрофарады)
Этот размах равен приблизительно 15 вольтам
Итак про пульсации
На фотографии мы наблюдаем размах пульсаций сетевого напряжения на входном конденсаторе 180 микрофарад (на самом деле измерено 163 микрофарады)
Этот размах равен приблизительно 15 вольтам

Величина амплитуды первой гармоники -данной пульсации -будет равна 5,6 вольта
Всегда равна- размах пульсации приблизительно деленный на 2.7
Амплитуда первой гармоники во вторичной обмотке с коэффициентом трансформации n=5.6 раз -будет 1 Вольт
Kоэффициент подавления пульсаций цепью обратной связи на основе микросхемы tl431 будет равен
1/(!+ К*b) где K- коэффициент усиления tl431= 57 децибел или 708 раз
Где-b- коэффициент деления выходного напряжения резистивным делителем микросхемы tl431
b- моём случае он равен 0,105 -3.9ком/3.9ком+37ком
Подставив эти значения в формулу получаем величину равную 0,013
Умножив это значение на 1 Вольт получаем амплитуду пульсаций 13 милливольт или размах пульсаций 26 милливольт что мы фактически и наблюдаем на второй фотографии
около 30 милливольт
на выходном конденсаторе блока питания -г-образный фильтр (100 микрогенри -2200 микрофарад low esr) т

Теперь подключим выходной фильтр
извиняюсь -продолжу позже

[АККИМ]

Несколько слов о выходном фильтре блока питания

на форуме уже давно присутствует тема про сетевой фильтр
и о том как этот фильтр влияет на воспроизведение музыки
фильтруя входные помехи
совершенно забываем про фильтрацию грязи, которая идет c выхода наших блоков питания
они (эти помехи что ни на что не влияют???) как на это не обращать внимания??
в интернете я не нашел информации по разбору применения выходных фильтров для импульсных блоков питания
единственная информация в журнале радио 2007 года 10 номер
статья Москатова
там на выходе блока питания присутствует достаточно сложный фильтр

Вот схема моего фильтра с кусочком выхода блока питания

После раазделения всех помех с помощью внутренних фильтров осциллографа, имеем

В области от 100 килогерц до приблизительно 800 килогерц присутствует гармоники частоты преобразования с размахом от 20 милливыольтвольт до 6 милливольт

Далее от 1 мегагерц до 10 мегагерц помехи с размахом порядка 3-4 милливольт

Включаем фильтр и имеем уровень помех от 100 кгц до 10 мгц не более 500 -400 микровольт

Но в области 25-27 мгц имеем паразитный звон размахом около 15 милливольт




Размах паразитных колебаний 27 мГц звона удалось уменьшить приблизительно в

2.5раза(этот результат дали ферритовые бусины Murata -BLP41 включенные на входе и выходе фильтра и конденсатор 10 nf NP0 керамика SMD на выходе ) конденсаторна выходе фильтра тут 1нанофарада с 10 нанами размах 4.5 милливольт



Мне показалось что причина этого звона диоды Шоттки
нужна снабберная цепь на диоды Шоттки
Правда как пишут тут ее влияние на звук практически незаметно
На форуме обсуждалась тема по диодам Шоттки в выпрямителях
рекомендуют ультрабыстрые диоды с малым значением Qrr
Но я бы в этом случае обратил внимание на диоды фирмы POWER INTEGRETION
С мягким и плавным переключением они имеют малое Qrr и отношение ta к tb около единицы
К моему глубокому сожалению применить ни ультрабыстрые диоды ни с мягким переключением я не могу
Дело в том что при токе 1.6 ампер через каждый мой диод Шоттки
падение напряжения на них составляет 0.54-0.55 вольт
Мощность выделяемая составляет 0.8-0.9 Вт
приходится, чтобы поддержать температуру диодов не выше 60 градусов применять небольшие радиаторы с термическим сопротивлением порядка 30 градусов на ватт
Падение напряжения же- на вышеперечисленных в диодах- при таком токе будет порядка 1.5 вольта то есть мощность увеличится в 3-4 раза и применять с большие радиаторы с термическим сопротивлением 8 градусов на ватт почему-то не хочется
Если и применять радиаторы то с мощности блока питания не меньше 150- 200 Вт
Снаберная цепь была установлена –и—она не повлияла на звон от слова вообще!
Причина звона не в диодах !

[АККИМ]

Синхронизируя звон с напряжением в точке соединения транзисторов
было замечено что звон привязан к моментам включения и выключения транзисторов
слишком быстро коммутировал по расчету входная емкость транзистора STD5NM50 около 1.1 нанофарады
из даташита подставлены заряды и напряение плато
но из того же даташита вх емкость по графику менее 600 пикофарад
ошибка бала в напряжении плато в даташите оно 7.5вольт
измеренное 5.2 вольта
поставил Infineon IPD60R800CE вот тут все совпадает и расчет и практика
Заменил затворные резисторы 10 ом на 51 ом звон исчез практически совсем
Но!

Т к время выключения увеличилось соответственно и мощность потерь выросла
рассчитывая по приведенным ранее формулам потери в транзисторе мощность потерь при выключении в самом худшем случае была 2-5 милливат стала 10-15 милливатт

И еще при наличии звона при выключении надо бы учитывать мощность потерь выключениия при наличии данного звона

Так что возможно мы и не в проигыше
С пролазом сетевых 100 гц все похуже приведу попозже

[АККИМ]

То что в предыдущем посте, я назвал пролазом сетевых наводок - не совсем правильно- на фото можно увидеть размах пульсации напряжения 100 герц на входном конденсаторе 180 микрофарад видно что размах пульсаций 14 вольт



Так как петля обратной связи имеет конечное усиления и конечное быстродействие, на выходе присутствуют небольшие пульсации напряжения сети размахом приблизительно 33 милливольта- по сути это остаток
не подавленной паразитной амплитудной модуляции


После дальнейшей фильтрации в выходном фильтре, который надо сказать, хорошо справляюсь с высокочастотными помехами , достаточно плохо справляется с низкочастотными сетевыми раз0мах пульсаций 25 милливольт
схема Y2-КОНДЕНСАТОР СВЯЗЫВАЮЩИЙ ЗЕМЛЮ ВТОРИЧКИ С МИНУСОМ КОНДЕНСАТОРА В ПЕРВИЧНОЙ ЦЕПИ


на следующем фото изображены пульсации на выходе фильтра
В первом случае конденсатор Y2 = 1 нФ

Во втором случае конденсатор Y2 = 2,2 нФ

В третьем случае конденсатор Y2 = 12.2 нФ

В четвертом случае конденсатор Y2 = 1 нФ ,но измеряющий пульсации осциллограф включён в сеть через развязывающий трансформатор
Как видно из фото при изменении конденсатора с 1 нФ до 2,2 нФ сетевое напряжение пульсаций уменьшается почти в два раза ,но при дальнейшем увеличении до 10 нанофарад напряжение пульсаций изменяется очень мало ,практически незначительно, то есть увеличивать емкость конденсатора Y2 не имеет особого смысла ,да и о электробезопасности стоит думать.
Развязка осциллографа по сети тоже уменьшает измеряемые пульсации хотя от этого нет практического толка

Продолжение следует

[poddel]

Познавательное исследование. Век живи-век учись. Признателен.