ИБП с несколькими гальванически развязанными напряжениями

[banan]

Доброго времени суток. Я начинающий. Возникла необходимость изготовить блок питания на 75, 12, 5 вольт с гальванической развязкой. Мощности соответственно 200, 15, 5 Вт(По ТЗ). (а на деле можно в сумме по расчетам выжать 440Вт.) По отдельности каждая часть работает, мощность отдает. Но все вместе- не получается. Уже руки опустились- собрался делать несколько отдельных ИБП. Не знаю где найти дроссель ДГС - пробовал по незнанию феррит без зазора- естественно не получилось. Пробовал феррит с зазором около 5 мм из другого блока питания который
был установлен фильтром по 220В -тож не получилось. Установил дроссель ДГС из компового ИБП - получается слишком большая просадка по 75 вольтам- процентов 30-40 при нагрузке всего около 100Вт(лампочку вешал). 5 вольт при этом "почти нормально" - с 5,5 до 5,2 просело. дроссель мотал - кол-во витков= напряжение*2.
Стабилизация по 5В. Схема переделана-нет обр связи по току и обмотки не связаны.
пока пробовал два напряжения - 75 и 5.

[kozak]

на самом деле Кзап там равен около 25%, а не 50%. каждый импульс составляет четверть периода.

Да ну, два импульса по 1/4 как раз и будут равны 1/2, т. е. Кзап.=50%, а не 25%.

Вот в книге "Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Г. С. Найвельт, К. Б. Мазель, Ч. И. Хусаинов и др.; под ред. Г. С. Найвельта. - М.: Радио и связь, 1986. - 576 с., ил." на стр. 376, есть формула для Кзап.:

Кзап.=2*tи/Тп; где

tи- длительность импульса,
Тп- период преобразования.

[Bulich]

В предварительном приближенном расчете- где я ошибся очередной раз?
скажите пожалуйста
Sc=3.14*(r^2)=3.14*(.75^2)=1.76625см^2
So=3.2*0.85=2.7см^2
Pгаб = Sc · So · F · Bm / 150= ватт 500 (Bm взял 0.25, f=66kHz)
U1 =Uпит.пр/2 −2 ·Uкэ.нас(для полумоста, Uс.ис.нас=1.8В) =150В
n1 =U1*10^4/(4 · F · Bm· Sc) = 13 витков

Банан, как у вас с английским?
Я же сказал что вам надо делать: читать семинары Унитрод.
Вот то, что вам нужно: http://www-s.ti.com/sc/techlit/slup126.pdf стр.4-10.

Правильная формула:
N=U*t*10^4/( B· S)
где:
U (в вольтах)= прикладываемое к обмотке напряжение
t (в секундах)= время на которое прикладываетс напряжение. Для случая если генератор работате на частоте 66к, трансформатор переключается на частоте 33к, а значит время равно 1/33 000= 30 мкс
В (в теслах)= размах индукции от - B до +B (в большинстве случаев берется 0,2-0,4)
S (в квадратных см)= площадь поперечногосечения.

Почему эта фолрмаула правильная:
1. читаем статью по ссылке выше.
2. Она следует из закона фарадея: Для любого замкнутого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур.

Е это наше U
N = витки.
dt = время действия импульса.
Поток Ф это произведение В на S.
Замените и преобразуйте в мою формулу выше.

Далее подставьте все цифры и посмтрите, что получится. Но точно не 13 витков.

И поверьте в данном случае работать лучше при Кзап=0,9. Т.е. в место t в формулу надо ставить T*0,9=30*0,9=27мкс.
То что в АТ БП применяют 50% заполнение не показатель.

[Bulich]

И еще википедия рулит:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%...D0%B8%D1%8F%29
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%...82%D0%BE%D0%BA

[Starichok]

И поверьте в данном случае работать лучше при Кзап=0,9. Т.е. в место t в формулу надо ставить T*0,9=30*0,9=27мкс.
То что в АТ БП применяют 50% заполнение не показатель.

блин...
еще один любитель удвоенного значения Кзап.
индукция изменяется от -В до +В за ОДИН импульс, то есть, за 0,15 периода, а не за 0,9 периода.
а за время действия другого импульса индукция уже меняется от +В до -В.
именно поэтому все расчеты ведутся по Кзап одного импульса, а не суммы двух импульсов.

[kozak]

И где так ведут расчеты? Хотелось увидеть какую-то ссылку.
В силовой технике, отталкиваются от передачи энергии, а она идет при обеих импульсах.
И с какого боку здесь индукция.
Или уже и «основы» электропитания - неправильны? : -Справочник / под ред. Г. С. Найвельта.:
http://padabum.com/d.php?id=3218

[Starichok]

тогда почитай Хныкова.
Хныков А.В. - Теория и расчет трансформаторов 2004.djvu

[Bulich]

Для случая если генератор работате на частоте 66к, трансформатор переключается на частоте 33к, а значит время равно 1/33 000= 30 мкс

Вот тут я ошибся. Время в формуле должно быть 1/66кГц= 15мкс. Извините.

T*0,9=30*0,9=27мкс.

T*0,9=15*0,9=13,5мкс.

еще один любитель удвоенного значения Кзап.
индукция изменяется от -В до +В за ОДИН импульс, то есть, за 0,15 периода, а не за 0,9 периода.
а за время действия другого импульса индукция уже меняется от +В до -В.
именно поэтому все расчеты ведутся по Кзап одного импульса, а не суммы двух импульсов.

Старичок, каждый считает так, как ему привычнее.
Я рассматриваю, что период не 30 а 15мкс. Т.е. период это величина обратная частоте работы генератора контроллера, она же частота работы выходного дросселя. Мне пох, что транс перключается на частоте в два раза ниже. С точки зрения передачи энергии, как сказал сказал Козак, да и сточки зрения работы источника в целом, разницы между работой ключей нет, это одно и тоже. Если вас не устраивает, то считайте как вам удобно, хватит на эту тему спорить, это уже не в первый раз.

5 страниц споров и разговоров. Можно было запостить одно сообшение в котором расписать как считатеся трансформатор и почему. Банан бы прочитал, понял, намотал бы транс и сделал источник. Когда я пытаюсь хоть начать что-то делать идет критика, без корректировок расчетов.

[Starichok]

да, каждый считает, как хочет.
0,45 * 30 = 0,9 *15.
как не назови, в результате получается одно и то же.

---------- Добавлено в 10:47 ---------- Предыдущее сообщение в 10:32 ----------

ваще-то мы считаем трансформатор.
а трансформатору тоже пох, какой выпрямитель используется, складываются там два полупериода, или не складываются.

[kozak]

Сначала я даже и засомневался, в правильности определения Кзап.
Может за последнее время изменились определения и перешли на определения эквивалентные западной терминологии.
Посмотрел ссылку Bulich, http://www-s.ti.com/sc/techlit/slup126.pdf
Да нет основы как были 20 лет назад так и остались одинаковыми. А утверждения Starichkа.
Ничем не подкреплены.

«Вот определение рабочего цикла, которые тотожны коэффициенту заполнения : (Duty cycle- is defined as the amount of time the power switch is on in relation to the switching period: D = ton/Ts.)(Рабочий цикл – отношение интервала времени, при котором силовой ключ находится в открытом состоянии к периоду преобразования.). А далее утверждается что для РР, он может достигать 90%, т е трансформатор передает энергию на выход в течении 90% времени периода преобразования, хотя каждый из ключей работает только 45% от длительности периода.»

Так же пока я и не увидел «правильных» расчетов от Starichkа.
Хотя он почему-то каждому указывает о неправильном результатах, и вопит о том что некоторые, решения, которые основанные на авторитетных технических источниках - бессмысленны, несмотря на то, что есть и экспериментальные данные подтверждающие, их правоту.

не правильны оба результата.

Хорошо наверное то, что когда я лет 20 назад, начинал знакомится с импульсной техникой, и мотал импульсные трансы, не выслушивал эти бредни, а опирался на справочною и теоретическую информацию.
А устройства, с импульсными трансформаторами которые приходилось делать, в большинстве случаев работают и поныне.

Пересчитал программой Москатова и получил сходные результаты с моими, исходные данные:

параметры родного трансформатора (Sc=1,2см^2, U1=150В, Bm=0.25Т, f=35kHz)

[Bulich]

Блин, ну хватит об этом. Один считает так, второй по-другому. Главное чтобы было понимание процесса.
Я например оперирую с понятием "вольтсекундка" на форуме ниразу такого не слышал, так значит, надо всем это понятие навязать? Конечно нет...
Программы для расчета лично мне вообще не ясно для кого.
Для начинающих это зло, они не понимая происходящего в трансе или дросселе пользуются черной коробкой... Отбери у них комп и всё...приехали.
Для спецов тоже как то не очень, так как никому не известно, что заложил автор в расчет, как доверять проге, если не понятно как она считает...
Так что

Пересчитал программой Москатова

это вообще хреновый пример для меня лично.

[kozak]

Блин, ну хватит об этом. Один считает так, второй по-другому. Главное чтобы было понимание процесса.

А я и не начинал, просто если кто-то пытается поучать других - своей правотой, хотелось бы узнать на чем это основано.
Ведь смотря на цифру количества постов, на этом и других форумах, складывается впечатление, что многие хорошо умеют стучать по клавиатуре, а за паяльник брались наверное уже давно. Но при этом, почему-то пытаются уверить меня в том, что те решения которые я лично проверил на практике – неработоспособны.

это вообще хреновый пример для меня лично.

Да я согласен, что не очень удачен, но сходные результаты, получались и с другими методиками.
Раньше также считал по формулам вручную, но сейчас быстрее получается в Экселе набить пару строчек. А для расчетов полных решений пользуюсь, фирменным софтом от ST, EPCOS, FARCHILD и пр.
Вот и хотелось услышать что-то, в подтверждение своих слов – неправильно, а то брызгать слюной все горазды. Ведь «правильных» значений, еще никто не выложил.

[Starichok]

А утверждения Starichkа. Ничем не подкреплены.

я их подкрепил ссылкой на книгу Хныкова.

---------- Добавлено в 17:56 ---------- Предыдущее сообщение в 17:49 ----------

Так же пока я и не увидел «правильных» расчетов от Starichkа.

правильные расчеты можешь увидеть в моей программе.

[Starichok]

про Duty cycle читаем:
1. в Википедии http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%EA%...ED%EE%F1%F2%FC
речь идет об одной импульсной последовательности, а не о сумме длительностей импульсов нескольких последовательностей (в нашем случае две последовательности от двух ключей)
2. http://eetimes.com/design/power-mana...Switch-Forward
ясно сказано, что топология с двумя ключами имеет максимум 50%
3. смотрим даташиты на двухтактные ШИМ-контроллеры, и видим там Duty cycle тоже не более 50%.
достаточно доказательств?

[kozak]

1. в Википедии http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%EA%...ED%EE%F1%F2%FC
речь идет об одной импульсной последовательности, а не о сумме длительностей импульсов нескольких последовательностей (в нашем случае две последовательности от двух ключей)

В этой ссылке нет вообще термина - «импульсная последовательность», а тем более нигде речь не ведется о их сумме и пр. И в приведенной ссылке вообще нет двухполярных импульсов.

А вот в посылке Bulich-а, в официальном документе от Texas Instruments:
http://www-s.ti.com/sc/techlit/slup126.pdf
Черным по белому, написано что для двухтактных преобразователей
(push-pull circuit), необходимо учитывать оба импульса, чтобы избежать неоднозначности в определении. и если этого не учитывать, то возможна абсурдная ситуация, что на выходном фильтре, рабочий цикл преобразователя, «чудесным» образом удваивается.
Аналогичное определение для двухтактных преобразователей, есть и в одном из основных и пожалуй единственном - справочном пособии СССР по источникам питания, составленным целой группой специалистов, ссылку на который я уже приводил.

2. http://eetimes.com/design/power-mana...Switch-Forward
ясно сказано, что топология с двумя ключами имеет максимум 50%

Бред сивой кобылы от - Starichok.
Здесь вообще рассматривается топология -"The two-switch forward", на нашем языке звучит как - двухключевой прямоходовый преобразователь, а по простому – «косой мост». И у которой по определению, коэффициент заполнения всегда должен быть меньше 50%. И которая никаким боком не связанна с двухтактной топологией.
А речь в этой статье, о модификации этой топологии, путем добавления ещё одного ключа для повышения Кзап с максимально возможных 50% до 67% (Fig 5).

3. смотрим даташиты на двухтактные ШИМ-контроллеры, и видим там Duty cycle тоже не более 50%.

Очередной - бред сивой кобылы.

Смотрим даташит на микросхему UC3825, рассчитанную на РР-топологию:
http://www.datasheetcatalog.org/data...nts/uc2825.pdf
Страница №3, строка Duty Cycle Range мах -80%, или мах -85%.

Или сейчас пойдут ссылки на универсальные контроллеры, которые могут применятся и в однотактных схемах, для которых обычно и есть ограничение на Duty Cycle Range, на уровне 50%.

я их подкрепил ссылкой на книгу Хныкова.

В книге ничего не сказано, ни о Кзап, ни о «Duty Cycle Range» или даже о скважности, применительно к двухтактному преобразователю. Есть только понятие - относительной длины импульса.
Хотелось бы увидеть на какой странице, говорится о том, что имеет отношение к теме разговора.
В противном случаи, это просто пи…, не подкрепленный никакими источниками.

Блин, ну хватит об этом. Один считает так, второй по-другому. Главное чтобы было понимание процесса.

Вот именно, складывается впечатление, о абсолютном непонимании процессов.
Если приводятся ссылки на то, что вообще не имеет никакого отношения к рассматриваемому вопросу.

Учитывая вышесказанное.
Можно только догадываться, какой результат можно получить используя софт от Starichok:

правильные расчеты можешь увидеть в моей программе.

[Bulich]

Все три примера действительно неудачны и неинформативны.

Однако и пример Козака неоднозначен:

Смотрим даташит на микросхему UC3825, рассчитанную на РР-топологию:
http://www.datasheetcatalog.org/data...nts/uc2825.pdf
Страница №3, строка Duty Cycle Range мах -80%, или мах -85%.

И теперь смотрим даташит на UCC38084 и там указано 50%. Техас с его Унитродом это Боги в SMPS строительстве, и даже они указывают и так и так. Нет общепринятого правила! Ссылке на любые книги в данном случае бесполезны! Никто никому ничего не докажет.
Хватит спорить. Разницы нет никакой. А если для кого-то есть, значит он болван. Мне вот вообще пох., могу считать и так и так. Но мне удобнее везде использовать 0-100% исходя из того, что есть только бак конвертер, а пуш, мост, полумост, форвард и т.д. это и есть бак с добавленным трансом и пох сколько тактов у транса..."левый" ключ от "правого" ничем не отличается. Так же как и -В от +В тоже не отличается, нельзя сказать что левый ключ гонит от - к +, а правый наоборот... Работа левого и правого ключа это одно и тоже. В результате все приходит к баку с его заполнением 0-100%.

Ну правда хватит.

[kozak]

И теперь смотрим даташит на UCC38084 и там указано 50%.

Да действительно указанно 50%, но с поправкой в второй графе, относительно условий измерения. Что это касается только одного выхода микросхемы «А» или «В», о не их одновременной работе. Так что, это нельзя принимать за доказательство.

Ну правда хватит.

Да и я за это, хватит уже наверное считать себя наивысшим «гуру» в импульсной технике, и постоянно упрекать неправильными расчетами, не выкладывая своих результатов.
А то можно уже сделать вывод, что все делают ИИП – неправильно.
И до сих пор нету ни одного, даже малюсенького прямого доказательства, что Кзап для двухтактного преобразователя нужно считать по методике, рекомендуемой Starichkом, хотя обратных множество. Но тем не менее почему-то идут постоянные упреки, в неправильном подходе к этому вопросу.

П.С. Заложил указанные выше исходные данные В «правильную» программу от Starichok,
и в несколько других «неправильных». И получил соответственно: 42витка в первичной обмотке по Starichok, 41виток по IMPULS.XLS , и 43витка по Москатову. Сердечник EI33 индукция Bm=0.235Т, и Кзап.=90%, что говорит о адекватных расчетах используемого софта (в проге Мусатова, заложено 25% уменьшение индукции – на старение материала сердечника, которое тоже учитывалось).
Поэтому претензии к Starichk-у, в части правильности программы снимаются.

[Bulich]

Сердечник EI33 индукция Bm=0.235Т,

Потери в сердечнике при использовании хорошего материала составят около 1,6Вт, если мои расчет верны.

Вот еще что.
С моей точки зрения полный размах (-В - +В) не должен превышать индукцию насыщения феррита при температуре 100 градусов. т.е. 390мТл для N87. Почему? Да хз, вот такие тараканы в голове.
На самом деле, если использовать частоты порядка 100кГц, выше и не получится.

[Starichok]

даташиты
TL494: Maximum Duty Cycle, Each Output, Push–Pull Mode - максимально 50%
обратите внимание: каждого выхода.
UC3525: Duty-Cycle - максимально 50%
UC3856: Maximum Duty Cycle - максимально 50%

---------- Добавлено в 23:44 ---------- Предыдущее сообщение в 23:39 ----------

например, при частоте 25 кГц, по потерям, можно брать амплитуду индукции 0,3 Тесла (для Эпкос). при этом размах получится 0,6 Т, что больше индукции насыщения даже у холодного феррита.

---------- Добавлено в 23:59 ---------- Предыдущее сообщение в 23:44 ----------

но что интересно, программа от Эпкос на некоторой частоте устанавливает размах индукции 490 мТ, и при дальнейшем уменьшении частоты размах не увеличивает.
кстати, 490 мТ - это, как раз индукция насыщения холодного феррита.
похоже, логика в этом есть. при переходных процессах, например, подаче питания, с таким размахом индукции сердечник не будет входить в насыщение.
приму-ка я это к сведению в следующих версиях своих программ. а то сейчас на низкой частоте я разрешаю брать 0,3 Т.

[Bulich]

Не хотелось бы конечно снова начинать, но приведу еще ссылку, просто для интереса, может кому программка понравится:
http://www.ti.com/tool/powerstage-designer
Далее кнопочка "Download". Запускаем программку, выбираем двухтактник, например пуш-пул, и видим, что Duty Cycle до 100%. А это снова TI.
Программка полезная кстати, осциллограмки, токи, напряжения...

[kozak]

Bulich, Довольно многофункциональная программа - с простым и наглядным интерфейсом.
Если нажать кнопку «Info», то появятся рекомендуемые и предельные параметры для каждой топологии.
Наверное уже нужно всем прийти к общепринятым определениям, а не использовать другие, опираясь только на косвенные доказательства.

Сердечник EI33 индукция Bm=0.235Т

Потери в сердечнике при использовании хорошего материала составят около 1,6Вт, если мои расчет верны.

Неизвестно какого качества феррит применяют китайцы для БП, если это что-то типа N27, то сердечник используется практически уже недалеко от предельных режимов, и возможности для оптимизации трансформатора незначительны.
Я подсчитывал и выкладывал потери на активном сопротивлении обмоток трансформатора. Они получались около 10…12Вт, для «стандартного» китайца в комповом БП(опираясь на сечение и длину проводников в обмотках, и на заявленные токи нагрузок).
Если уменьшить Кзап до 50%, то уменьшится необходимое число витков, и можно увеличить сечение проводов. И при аналогичной величине индукции и потерь в сердечнике, можно существенно уменьшить потери на сопротивлении обмоток, а следовательно и существенно уменьшить суммарные потери в трансформаторе. Но это возможно лишь при качественном материале сердечника типа N87, N97 и пр.