Авто преобразователь на 500 ватт

[Andrey_RTF]

Я все таки решился изменить главный пост темы и расписать все о сборке данного ИИП.
Итак мощность которую я хотел получить от преобразователя, а в последствии и получил - 500 W. Напряжение на выходе равно +-27 V. Оно обусловлено напряжением питания TDA8924TH.

Весь процесс начался с расчетов трансформатора. У меня в наличии были следующие кольца:

• 50х30х20 материал N87
• 45х28х12 материал M2000

Мне сразу объяснили, что для моих требований как раз подходит колечко отечественного производства - 45х28х12 материал M2000. Почитав темы с подобными разработками, выяснил, что для моей мощности необходимо по два транзистора IRF3205 в плече. В качестве ШИМ контроллера взял проверенную временем микросхему - TL494. Частоту задающего генератора, равную 55 кГц взял исходя из материала ферритового кольца.
Ну вот - все данные для расчета трансформатора у нас есть, можно приступать к расчету. Для расчета трансформатора я использовал программу Excellent IT(https://forum.vegalab.ru/showthread....ов-и-дросселей), разработанную Starichkom, за что ему большое СПАСИБО!!! В результате расчетов вот, что у меня получилось:

• Расчет трасформатора:

Далее предстоял процесс намотки трансформатора - если честно, это самое нелюбимое мое занятие. Выслушав на форуме все рекомендации по намотке, понял (не сразу конечно), что первой на кольцо нужно наматывать вторичную обмотку. Это связано с тем, что первичная обмотка обычно состоит из 4+4 витков, и если ее намотать первой, то равномерно расположить на ней вторичную обмотку уже не получится.
Перед намоткой острые грани кольца необходимо обточить, чтобы исключить факт повреждения лаковой изоляции на медной проволоке. Я бы еще посоветовал обмотать само кольцо несколькими слоями лакоткани для большей надежности. Именно так я и поступил.

• Вторичная обмотка:

• Первичная обмотка:

После намотки трансформатора нужно было определится с электрической схемой преобразователя. В качестве драйвера, переключающего силовые транзисторы было решено применить IR2113. Выходной ток данной микросхемы 2 A - этого достаточно для переключения IRF3205. Также необходимо было организовать защиту от КЗ и перегрузки. С этим вопросом мне помог strannicmd. Принцип работы системы защиты заключается в том, что считается падение напряжения на полевых транзисторах. Входные электролитические конденсаторы были взяты LOW ESR. Их количество (10 штук) взято с учетом потребляемого тока при номинальной нагрузке. В моем преобразователе этот ток составил порядка 45 A, а один такой конденсатор может отдать в нагрузку 4,74 A. Вот и считайте Выходные диоды нужно брать минимум с двухкратным запасом по току и напряжению - я взял MBR20100CT (20 A/100V). И вот в результате всевозможных доработок имеем следующую электрическую схему преобразователя:

• Схема ИИП:

Далее началась разработка печатной платы. Первые мои попытки создания печатной платы, как вы уже наверное догадались, оказались неудачными. Более менее нормальная работа пошла после того, как Starichok показал мне как нужно организовать разводку "силовой" части. Основная идея состоит в следующем:

• Все дорожки должны быть как можно короткими и широкими насколько это возможно
• Все конденсаторы(LOW ESR) должны находиться как можно ближе к транзисторам
• Земля драйвера должна быть расположена как можно ближе к земле силовых транзисторов

В результате всеобщих усилий вот такой вот шедевр получился на выходе:

• Разводка печатной платы:

Далее началось непосредственно изготовление печатной платы. Для изготовления ПП я использую фоторезистивную технологию. Благодаря такой технологии, печатные платы в итоге получаются отличного качества. Минимальная ширина дорожек и расстояние между дорожками может доходить до 0.15 мм - это мой личный рекорд.

• Печатная плата:

Затем я приступил к сборке преобразователя. На сборку ушло пару дней - это с учетом перекуров, учебы... В результате получился вот такой девайс

• Собранный ИИП:

Ну вот вобщем то и все)))

[Andrey_RTF]

видишь, сколько обнаружено недостатков, а ты не обсудив толком схему, делаешь плату.

Ну самое сложная часть ПП разведена, а ОС и защиту переразвести недолгое дело))

Я об этом уже писал. Человек не слушает.

Что то я не припомню такого!

выкинуть тл431, и стабилитроном погасить львиную часть выходного напряжения, а оставшуюся маленькую часть через небольшое сопротивление подать на оптрон.

Это получится как у Евгения Москатова(см. вложение)

между 3 и 15 ногами нужно поставить конденсатор, можно без последовательного резистора. мне всегда хватало 1 мкФ.

Что ставить - керамику???

вторую тл431 выбросить

Какую именно - которая около микросхемы или около выходной цепи???

[korolkov24]

Это получится как у Евгения Москатова(см. вложение)

Где смотреть?

[Bulich]

Определяется нестабильностью стабилитрона и светодиода, в сумме не более 0.5В, но зато идеальная устойчивость.

А еще дешевле чем TL431+обвязка и занимает меньше места на плате.
Хозяин - барин.

[Andrey_RTF]

Ссори забыл прикрепить))) Теперь все ок.

[Bulich]

Что то я не припомню такого!

Очень плохо, смотрите пост #32 в этой же теме.

[korolkov24]

Это получится как у Евгения Москатова

Да, но я бы параллельно светодиода поставил резистор на 5К, чтобы выйти на нормальный ток стабилизации стабилитрона.
По обвязке TL494, в этом случае не подскажу, уже лет 20 как с ней дела не имею - забыл.

[Bulich]

Это получится как у Евгения Москатова(см. вложение)

Ага, как в этой схеме.
Вы только транзисторы к у этого "спеца" не ставьте.

---------- Добавлено в 11:45 ---------- Предыдущее сообщение в 11:44 ----------

Да, но я бы параллельно светодиода поставил резистор на 5К, чтобы выйти на нормальный ток стабилизации стабилитрона.

Именно поэтому и надо считать (прикидывать) сопротивление резистора транзистора оптопары.

[Andrey_RTF]

Блин я окончательно запутался с ОС... Какую из TL431 оставлять?? или убирать их обе, но тогда ОС будет термонестабильной (я специально искал схемы с 431,чтобы напруга не уходила при изменении окружающей температуры, а тут оказывается что из за них самовозбуд может быть)...

[Bulich]

Блин я окончательно запутался с ОС... Какую из TL431 оставлять?? или убирать их обе, но тогда ОС будет термонестабильной (я специально искал схемы с 431,чтобы напруга не уходила при изменении окружающей температуры, а тут оказывается что из за них самовозбуд может быть)...

Ладно, раз уж все молчат, да и Корольков ошибается с разбросом в 0.5 Вольта, поясню в чем проблема.
Дело не в уходе напряжений из-за плохой термостабильности оптрона и стабилитрона. Проблема в сильнейшей зависимости коэффициента передачи оптрона по току. Именно им и будет обусловлен уход напряжения на выходе. У одного из форумчан напряжение менялось с 60 до 75 вольт при нагреве оптрона паяльничком. Это конечно жестко, он никогда не нагреется до температур порядка +80 или 100 градусов. Но зимой в машине - 20, а летом под солнешком может быть и +40, ну и нагрев внутренних компонентов.
Так что оставляйте TL431.
Какую убирать??? Во-первых в посте 32 я написал какую убирать. Во-вторых мы здесь трем-трем, а вы получается не понимаете о чем речь? Здорово!
Возбуда бояться не надо. В любой случае первая плата - макет. Если не получится подбором кондеров сделать петлю стабильной, то возьмете нож и откорректируете дорожки около чипа - уберете усилитель ошибки. Это должно помочь.
На самом деле петля в voltage mode простенькая, и компенсируется элементарно. В current mode сложнее, но тоже получается сделать стабильно.

[Andrey_RTF]

Спасибо за помощь. Щас чуть погодя схему испралю.

В любой случае первая плата - макет.

Все бы ничего - но как потом трансформатор выпивать, чтобы уже на отлаженную плату перекинуть???

[IVX]

В current mode сложнее

ку-ку, с чего бы вдруг сложнее-то? Для чего тогда вроде бы и нужен был кёрент моуд-то собсно?

[Slavik-65]

но как потом трансформатор выпивать

ты в плату сразу не паяй сделай невысокие стойки 5 - 7 мм из монопровода медного диам. 3 -5 и к ним

[korolkov24]

Проблема в сильнейшей зависимости коэффициента передачи оптрона по току.

Он мало влияет на напряжение стабилизации, + -0.5В.
Допустим имеется стабилитрон на 60В, и оптрон с прямым напряжением диода 1В, и того 61В.
Допустим напряжение начало увеличиваться, и напряжение на оптроне выросло до 1.2В, в следствии его логарифмической нелинейности ток в цепи стабилизации растёт во много раз быстрее напряжения, то есть условно говоря, при 1.2В ток на коллекторе фото транзистора увеличиться в 10 раз, наступит стабилизация, так же и при падении напряжения.
Допустим мы сильно разогрели оптрон, и прямое напряжение диода понизилось до уровня 0.7В, значит просто выходное напряжение станет меньше на 0.3В.
Порог регулирования и его пределы определяются только активной зоной прямого напряжения светодиода, той в которой существует ток - это может быть, например 0.8...1.2В.
В каких случаях может быть малая стабильность напряжения - тогда, когда не учитывается минимальный ток стабилитрона, то есть, когда он нагружен только на светодиод.
Не достигая напряжения стабилизации, стабилитрон подсвечивает оптрон, поэтому и нужно оптрон зашунтировать, для обеспечения требуемого тока стабилизации на пороговом уровне светодиода.

[Bulich]

ку-ку, с чего бы вдруг сложнее-то? Для чего тогда вроде бы и нужен был кёрент моуд-то собсно?

Упс, неужели напутал...похоже на то, сорри. Все равно TL-ку оставлять! . Не так все страшно.

[Starichok]

Крайне не желательное решение! Скверная температурная стабильность.

тебе уже задавали вопрос, ты прецизионный лабораторный блок питания делаешь или ПН для усилителя, которому по фигу высокая стабильность?
я уже ясно сказал, что успокоить ОС с двумя ОУ можно, и я успокаивал. но быстродействие падает очень сильно по сравнению, когда один ОУ.
приведу свой практический результат. при двух ОУ мне удалось успокоить при конденсаторе на тл431 10 мкФ, а с одним ОУ прекрасно работает с конденсатором 0,1 мкФ.
+1 Алексей Корольков.

[Bulich]

Он мало влияет на напряжение стабилизации, на уровне менее 0.5В.
Допустим имеется стабилитрон на 60В, и оптрон с прямым напряжением диода 1В, и того 61В.
Допустим напряжение начало увеличиваться, и напряжение на оптроне выросло до 1.2В, в следствии его логарифмической нелинейности ток в цепи стабилизации растёт во много раз быстрее напряжения, то есть условно говоря, при 1.2В ток на коллекторе фото транзистора увеличиться в 10 раз, наступит стабилизация, так же и при падении напряжения.
Допустим мы сильно разогрели оптрон, и прямое напряжение диода понизилось до уровня 0.7В, значит просто выходное напряжение станет меньше на 0.3В.
Порог регулирования и его пределы определяются только активной зоной прямого напряжения светодиода, той в которой существует ток - это может быть, например 0.8...1.2В.
В каких случаях может быть малая стабильность напряжения - тогда, когда не учитывается минимальный ток стабилитрона, то есть, когда он нагружен только на светодиод.
Не достигая напряжения стабилизации, стабилитрон подсвечивает оптрон, поэтому и нужно оптрон зашунтировать, для обеспечения минимального тока стабилизации на пороговом уровне светодиода.

Вы ошибаетесь, попробуйте посмотреть на ситуацию с другой стороны. Ничего не меняется, выходной ток, напряжение и т.д. все стабильно. Меняем только температуру оптрона! Ток светодиода при этом (допустим) практически не меняется, но! меняется ток транзистора на выходе оптрона, поэтому меняется падение на его резисторе, следовательно будет меняться напряжение на входе усилителя ошибки и поэтому и выходное напряжение.
Это проверено практикой. Слава богу не моей, хватило мозгов так не делать. Дельта составила 15 вольт.

---------- Добавлено в 13:31 ---------- Предыдущее сообщение в 13:28 ----------

тебе уже задавали вопрос, ты прецизионный лабораторный блок питания делаешь или ПН для усилителя, которому по фигу высокая стабильность?
я уже ясно сказал, что успокоить ОС с двумя ОУ можно, и я успокаивал. но быстродействие падает очень сильно по сравнению, когда один ОУ.
приведу свой практический результат. при двух ОУ мне удалось успокоить при конденсаторе на тл431 10 мкФ, а с одним ОУ прекрасно работает с конденсатором 0,1 мкФ.
+1 Алексей Корольков.

Ну если изменение в 5-10 вольт на плечо устраивает, то конечно можно применить стабилитрон.
А на счет лабораторного блока... Вперед за китаем! Делаем г..но, но дороже и сами.

[korolkov24]

меняется ток транзистора на выходе оптрона, поэтому меняется падение на его резисторе,

Допустим это произошло и напряжение, на выходе понизилось на 1В.
Значит и на диоде оптрона оно понизилось на 1В, а значит транзистор закрылся и напряжение пришло в нору.

Я сторонник для усилителя делать стабилизацию помягче.

[Andrey_RTF]

Ну если изменение в 5-10 вольт на плечо устраивает, то конечно можно применить стабилитрон.

Такое изменение конечно не устраивает. Вот переделал схему - может еще что то забыл выкинуть из ОС, зацените.

[IVX]

Упс, неужели напутал...похоже на то, сорри. Все равно TL-ку оставлять! . Не так все страшно.

одним полюсом меньше - кобыле легче, нате:

Since the Error Amplifier is now used to command
an output current rather than voltage,
the effect of the output inductor is minimized
and the filter now offers only a single pole to
the feedback loop (at least in the normal region
of interest). This allows both simpler
compensation and a higher gain bandwidth
over a comparable voltage-mode circuit.

[Starichok]

Ну самое сложная часть ПП разведена, а ОС и защиту переразвести недолгое дело))

Что то я не припомню такого!

Это получится как у Евгения Москатова(см. вложение)

Что ставить - керамику???

Какую именно - которая около микросхемы или около выходной цепи???

схема Москатова кишит принципиальными ошибками. когда я про это писал.
да, керамику.
я, по-моему, ясно выразился. вторую - которая стоит после оптрона и стабилизирует напряжение питания оптрона. или ты думаешь, что коллектор оптрона находиться на вторичной стороне преобразователя?