Вариант Источника питания для усилителя Д класса с синхронным двунаправленым выпрямителем на доступных деталях.

[sousmanster]

Рабочая схема SMPS по мотивам Hypex.
95кГц 600Вт номинально.
из особенностей - применения сверхдешевых готовых развязывающих трансформаторов (0,3$). Они очень мелкие, потому заряд затвора силовых транзисторов должен быть менее 30нК, а частота выше 75кГц.
Функционал:
- защита по току
-детектор сети (отключение при отсутствии)
-защита поперегреву транзисторов первичной стороны
-защелка по внешнему сигналу
-формирование STBY
-AUX +/-18В

Позволяет без дополнительных мер полумостовому усилителю клипировать на 10Гц без существенного перекоса напряжжения плеч (пульсации в таком режиме 3В RMS)/

Мощность ХХ 4Вт.

[BAFI]

Трындец)

[thickman]

во время ДТ трансформатор отрезан синхронными ключами от источников и потребителей энергии с обеих сторон

К сожалению, через паразитные диоды мосфетов синхронных выпрямителей, часть тока намагничивания через вторичные обмотки убегает в нагрузку. Поэтому в ZCS-преобразователях, когда режим ПНН обусловлен лишь током намагничивания, под полной нагрузкой режима ПНН может и не быть, если не предпринимать дополнительных мер.
Обсуждаемый преобразователь без проблем моделируется, совпадение с железом хорошее. В овале отрицательный ток, обусловленный работой синхронного выпрямителя. У автора на осциллограмме такого участка нет, но он непременно появится, если преобразователь нагрузить как следует.

[tomtit]

когда режим ПНН обусловлен лишь током намагничивания, под полной нагрузкой режима ПНН может и не быть, если не предпринимать дополнительных мер.

Можно, и может даже нужно, добавить очень маленький зазор в сердечник и подобрать ДТ. Энергии для ПНН сильно прибавится, индуктивность намагничения будет стабильней и не зависеть от стяжки сердечника СТ. В моей модели оптимум частоты находится в точке точного последовательного резонанса, без обратной волны.

[DrModd]

К сожалению, через паразитные диоды мосфетов

А если это GaN? У них нет паразитов)))

[tomtit]

А если это GaN? У них нет паразитов)))

У них большая выходная емкость, что плохо для класса-Д и терпимо для ИИП.

[BAFI]

Индуктивность намагничивания обычно не участвует в работе LC резонанса - так как по сути это нагрузка резонансного контура. Сам по себе резонанс - если работает как положено - даёт опережение тока или напряжения на 180 градусов, поэтому и идёт включение при нуле тока или напряжения. А здесь - ребят - Вы просто оптимально отрегулировали работу гистерезиса прямохода. Да - потери меньше - но нагрузив как следует по *току* радиатор от 7805 стабилизатора не поставишь. Имхо.

[DrModd]

У них большая выходная емкость,

Ну если не использовать монстров высокотоковых, то вполне приемлемо.
Я использовал в одном из своих усилителей INN650DA260A
По одному в резонансном БП, и по паре в плечо в усилителе. 125 ватт на 8 ом, 220 на 4 ома вполне себе работают. Посмотрите на их емкость.

[tomtit]

Offтопик:
Дело в том, что если бы удалось поднять частоту до 2-3Мгц, то глубину ОС можно было бы поднять до 100-120дБ, что сразу сделало бы все остальные УНЧ технологии неконкурентоспособными.
Но увы, для частот 500-700к и 75дБ ОС, кремний дешевле и проще в использовании и не видно преимуществ GaN. Только гемор с ЕМС и разводкой. Не забывайте, что для продаж надо пройти ЕМС. В современных ИИП это уже доходит до 50% стоимости, габаритов и расходов. На своей шкуре испытано

[DrModd]

Offтопик:

если бы удалось поднять частоту до 2-3Мгц

1,5 мегагерца помоему поднимал. Греются, да и минимальный ДТ у доступных мне драйверов SI8274 не менее 6 наносекунд получается.

---------- Сообщение добавлено 17:34 ---------- Предыдущее сообщение было 17:31 ----------

По одному в резонансном БП, и по паре в плечо в усилителе.

Чтобы не быть голословным.

[tomtit]

Ну отлично!

Offтопик:
Как результат? Пурифай побежден?

[BAFI]

Вообще убирал ДТ в резонансе.

[DrModd]

Как результат? Пурифай побежден?

Модулятор практически и пурифай. Звучит отлично, но вот БП пришлось переделать, хотел на попсовом NCP13992 сделать, но пришлось вернуться к проверенной классике L6599.

[tomtit]

Модулятор практически и пурифай.

А GaN транзисторы тогда что дают, если не секрет?
Особенно в связке со старинной L6599?

[DrModd]

Offтопик:

А GaN транзисторы тогда что дают, если не секрет?

Более высокие частоты, собственно более легкие в управлении, да, и ганы более доступны чем специализированные транзисторы типа CFD7 и им подобные.
Я кстати попробую сделать что-то вроде БП этой ветки только на ганах.
Давно хочу перейти на планарные трансформаторы, несколько попыток было, нюансы учтены.

[tomtit]

Offтопик:
А это фото моего 150W на кремнии
400V->48V.
С обратной стороны платы - только
заказной китайский СТ за 2$ на EFD25 (не планар),
несколько кер. конденсаторов 2225 и разъём.
Это был прототип, в окончательном варианте
поставил более мелкие силовые транзисторы 5х6мм и чуть
изменил компоновку.

IIP_45x45x15mm.djvu

[sousmanster]

совпадение с железом хорошее.

Красиво у вас получилось )) Почти идентично.

---------- Сообщение добавлено 20:09 ---------- Предыдущее сообщение было 20:08 ----------

Это был прототип, в окончательном варианте
поставил более мелкие силовые транзисторы.

Мелко конечно. Что за драйвер?

[DrModd]

Offтопик:

Что за драйвер?

99% L6599

[tomtit]

Offтопик:

99% L6599

Нет, c L6599 не получилось, это Monolithic, уже не помню какой.
З.Ы.
Если собираетесь мельчить, не забывайте об электробезопасности.
Creepage 4мм и/или просветы 2мм обязательны, хотя и пожирают офигенно много места на плате.
Иначе - глухая заливка теплопроводным силиконом с тестом на утечки. А то и за решетку можно угодить за «рекордную» плотность мощности.

[sousmanster]

Приехала вторая партия плат. Немного улучшил форму тока.
Пробовал заменить ключи на STF13N60M2 , но с ними не вышло получить ПНН, видимо емкости слишком большие.маленькие. Нужно поиграться
Так что остановился на древних IRF840. На нагрузке 600Вт блок все еще в режиме ПНН, после 600 начинает выскакивать.
Для первых 10 штук оказалось проще заказать там же у производителя ПП радиаторы





Немного ошибся, зазор между низкой стороной и радиатором вышел 4,5мм, а на радиаторе предусмотрел отверстие под терморезистор.Пришлось изолировать. Переделаю в след партии.

---------- Сообщение добавлено 26.06.2023 в 11:30 ---------- Предыдущее сообщение было 25.06.2023 в 22:16 ----------


Нагрузка в районе 600Вт.

---------- Сообщение добавлено 15:40 ---------- Предыдущее сообщение было 11:30 ----------

Собрал я 4-тый экземпляр блока, но в этот раз намотал первичную обмотку в два слоя первой, а затем вторичную. Первые три блока я старался минимизировать индуктивноять рассеяния и мотал вторичную сверху и снизу. Как показал эксперимент- на ПНН это не повлияло. Основной вклад от паразитных емкостей транзисторов. в наличии были 26nq60, 13n60, irf840, на последних все опять заработало как надо. Причем индуктивность рассения в последнем случае минимум в полтора раза выше.

[tomtit]

На ПНН влияют ДТ, емкость ключей и энергия, запасённая в трансформаторе, которая и вызывает «пассивный» переброс полярности во время ДТ. Индуктивность рассеяния определяет ПНТ и почти синусоидальную форму тока в обмотках. Выбирают её значение (для полумоста) приблизительно как Imax=Uпит/sqrt(Ls/Cr).
А частота переключения должна быть около 1/2/pi/sqrt(Ls*Cr). Где Ls-индуктивность рассеяния.
Т.е. нужно решить систему из двух уравнений, чтобы получить оценку требуемой Ls.
Отсюда видно, что просто минимизировать Ls нужно только если использовать внешний резонансный индуктор.
На частотах выше 100к в многослойных обмотках начинает сказываться эффект близости и очень сильно растут кондуктивные потери, поэтому используют литцендрат, иногда делают длинные и узкие сердечники, чтобы уложиться в один слой. Индуктивность рассеяния тоже греет медь попусту.
Сильная связь между обмотками и малые потери характерны для планаров, но тогда не получается задействовать Ls и приходится ставить внешний резонансный индуктор, который тоже стоит денег и греется током нагрузки+ток намагничения первичной обмотки.
У трансформатора с сильной связью есть проблема - велика межобмоточная ёмкость, и поэтому возникают проблемы с кондуктивными помехами. Сильная магнитная связь неминуемо приводит к сильной электростатической связи на высокой частоте. С частотой, сцепление полей увеличивается примерно как f^4, и в конце-концов мы имеем электромагнитную волну. Так что оптимальный дизайн трансформатора может весьма различаться для каждой конкретной решаемой задачи.
В большинстве случаев, повышение частоты выше 100к оправдано только если надо влезть в заранее заданный вес и объём. Иначе - экономически невыгодно, а в бизнесе это, к сожалению, решает всё.
З.Ы.
Транзисторы с маленькой ёмкостью - не проблема, её всегда можно добавить снаружи. Я использовал STL9N60M2 c добавочной емкостью для ПНН. GaN тоже были бы очень хороши.
А вот для выхода в классе Д, который всегда hardswitch с частотой >500к - необходимы с малой емкостью, хотя для моста с низким напряжением питания, возможно, что сильно выйграет GaN.