Sprawdzenie schematu przetwornicy dwufazowej UC3846 do laptopa 19V 5A

Question

Właśnie zabieram się za taką przetworniczkę do laptopa. Uwy=19V Iwy=5A.
Wzoruję się na projekcie kolegi Dar.El

Załączam schemat i proszę o jego sprawdzenie pod kątem jakichś błędów. Wszelkie uwagi mile widziane :]

-RoMan- · Accepted Answer

Pierwsze koty za płoty. Jak na tak wykonaną płytkę wynik jest bardzo dobry i nie ma co płakać - następną płytkę zrobisz na pewno lepiej.
Jest oczywiste, że 10 rezystorów 1206 połączonych równolegle, przy przemyślanym projekcie płytki, będzie dzwonić mniej niż jeden rezystor 4723 i nieoptymalna płytka.

To, co jest ważne dla mnie - _da_ _się_ zrobić działającą przetwornicę na UC3846

-RoMan- · Answer

To jest step-up a nie forward i dławik L3 powinien być umieszczony już za pierwszym kondensatorem, tworząc z drugim filtr PI.

Mam też zastrzeżenia co do dzielnika na nóżce 1 - tam powinno być ok. 1.5V (3*Ur8 + 0.5V) - dałbym szeregowo od Vref: rezystor 3.9k, potencjometr montażowy 1k i rezystor 1k do masy, wyprowadzenie na nóżkę 1 ze ślizgacza potencjometru i ustawienie prądu szczytowego na 6.7A (napięcie 335 mV na R8) przy najgorszych warunkach, czyli zasilaniu 10V, napięciu wyjściowym 19V i prądzie wyjściowym 4.7A.

Dławiki na rdzeniach TN23/14/7.5-3C20-A65 - 33uH czyli po 23 zwoje. Ponieważ dławiki będzie jednowarstwowe, będą pracować z dużą składową stałą (4.63A dla najgorszego warunku), można sobie pozwolić na nawinięcie go pojedynczym i grubym drutem - 1.2 mm powinno wystarczyć i nie powodować nadmiernego grzania się uzwojeń.

Nie udzielam prywatnych porad technicznych czy korepetycji via e-mail/PW. Jeśli szukasz pomocy - pytaj innych na forum. W sprawach komercyjnych kontakt ze mną zawsze da się znaleźć.

Zapraszam na stronę wieloletniego redaktora naczelnego czasopisma Elektronika dla Wszystkich - Piotra Góreckiego, wydającego obecnie czasopismo w formie elektronicznej, pod tytułem Zrozumieć Elektronikę: https://patronite.pl/Zrozumiec-Elektronike

madart · Answer

Wprowadziłem te zmiany. Napięcie wyjściowe do komparatora pobierać zza dławika?
Ścieżkę od CS- lepiej poprowadzić osobno, nie zalewając ją masą?
W bramki nie trzeba dawać żadnych rezystorów? Teraz ta ścieżka od Q1 krótka nie jest, mam nadzieje że nic nie nawyrabia

Co do dławików to myślałem żeby może nawinąć 4x0,5mm ? Bo tego grubszego muszę poszukać. Może coś znajdę co się nada na długość.

A tu prototyp pcb :

Dodano:
Nawinąłem rdzeń na próbe 4x0,5mm i tak wygląda:
Sprawdzenie schematu przetwornicy dwufazowej UC3846 do laptopa 19V 5A

Najgrubszy drut jaki mam to tylko 1mm odwinięty z dławika ATX i starczy go na 2 nawinięcia, więc chyba lepiej zostane przy tym 0,5mm.
Myślę, że można by nawinąć 5 lub 6x0,5mm i wypełnić cały rdzeń?

-RoMan- · Answer

Napięcie sprzed dławika L3 - dławik to tylko filtr tutaj.
Zamiast ścieżek lepiej CS+/- poprowadzić skrętką dwóch cienkich drutów.
Oczywiście rezystory bramkowe są konieczne. 10 om starczy w zupełności.
Jesli chcesz nawijać cienki drutami - proszę bardzo. Ale skręć je ze sobą przed nawijaniem i staraj się lepiej naciągać podczas nawijania

Dodano po 22 [minuty]:

Acha - dodaj sobie regulację napięcia, bo rezystora 3.7 kom raczej łatwo nie kupisz. Wciśnij pomiędzy 10k a 3.6k potencjometr 1k.

madart · Answer

Przetworniczka zmontowana i uruchomiona bez fajerwerków i od sztycha

Uwy jest z dzielnika 10k i 3,6k i wynosi 19,3V . Nie zamontowałem potencjometru, bo już płytka się trawiła

Co do zmian to rezystory w bramkach mają po 24omy i kond C3 ma 15n
Wstawię oscylogramy bo troszkę nieładnie wyglądają

Dren Q1:

Bramka Q1:

Dren Q2:

Bramka Q2:

Rezystor źródłowy:

Tutaj to raczej mało co widać, ale to raczej wina mojego oscyloskopu, to co na nim widać ja traktuje tylko orientacyjnie, bo jest troche rozlegulowany. Ustawiony był na 5V/dz i 2us/dz.
Te oscylacje to pewnie wina nawinięcia dławików, dlatego takie oscylacje. Pomiar był przy obciązeniu 0,7A na wyjściu. Powyżej 1A na drenach praktycznie mało co widać a dławiki zaczynają piskać. Ale grzeje siętylko dioda wyjściowa. Sprawdzałem do 3A bo mam tylko mały aku żelowy 7Ah.
Powyżej 1A napięcie wyjściowe trochę przysiada, przy 3A jest koło 18,5V.
Jakieś sugestie co do poprawy?
Dodaje jeszcze widok na płytkę:

-RoMan- · Answer

Oscylacje na pierwszym zdjęciu są normalne - układ przy małym obciążeniu pracuje w trybie CCM. Jeśli przy większym przysiada - zwiększ trochę częstotliwość pracy. Trochę martwi mnie słaba symetria - wygląda tak, jakby dławiki były nawinięte różną ilością zwojów lub położenie szczeliny diametralnie inne.
Obserwuj, czy przysiadanie nie ma związku ze spadaniem napięcia na akumulatorze - może on już nie wyrabia... No i skorzystaj z regulacji prądu szczytowego.

Dar.El · Answer

Witam Za mało kondensatorów, za mała symetria ścieżek i są za wąskie. Dławiki zbyt blisko siebie. I na koniec - cynowanie pogarsza przewodzenie prądu, trzeba lutować blaszki miedziane.

-RoMan- · Answer

Moim zdaniem wynik zaskakująco dobry

Oczywiście masz rację co do kondensatorów - jeden dławik blisko kondensatorów, drugi na dłuuugiej ścieżce.
Zasilanie kontrolera zamiast z kondensatorów - ze ścieżki pomiędzy dławikami. Położenie dławików mogłoby być lepsze, trochę za blisko tab jednego z tranzystorów - to też może wpływać na indukcyjność.

madart · Answer

Po odrobinie testów jestem zadowolony

Zmieniłem C3 na 2,2n. Na nóżce 1 ustawiłem 1,12V - mniejsza lub większa wartość powoduje spadek Uwy. Wziołem aku z samochodu. A teraz konkrety:
Uwe=11,6V; Uwy=18,9V; Iwe=8A; Iwy=4,45A; n=90%

Myślę że całkiem nieźle jak na takie cuś

A teraz zdjęcia:

Widać co od czego więc nie będe opisywał

Dławiki świergotają przy prądach niższych niż 4A, powyżej cisza

Mosy ciepłe ale dają rady, dioda się grzeje, kondy zimne. Użyłem jakie miałem bo przesyłka nie dotarła na wczoraj :evil:

. Dławiki ledwo co się grzeją

Dziękuje za pomoc :please:

Jak mówiłem wszelkie uwagi mile widziane i niezwykle cenne

-RoMan- · Answer

Zmniejsz R2 - ten układ nie potrzebuje dużego wzmocnienia dla większych częstotliwości. Zaryzykowałbym nawet całkowite wywalenie R2 i zastosowanie trochę mniejszej pojemności C3 - powinno przestać ćwierkać.
C5 przeniósłbym bezpośrednio na nóżki kontrolera albo dodał w tym miejscu drugi kondensator.

madart · Answer

Wywaliłem R2 a C3 dałem 1n - znacznie się uspokoiło. Teraz wszystko zależy od ograniczenia prądu. Przy ustawieniu na niższe jest całkowita cisza. Przy ustawieniu "końca" na 4,7A wyjściowego słychać piszczenie dla Iwy 3 do 4A.
C5 jest przy kontrolerze

Wszystkie szpilki które widać na foto są tylko na R8, Na układzie jest piękna piła.

Spróbuje jeszcze odrobinę zwiększyć częstotliwość. Może to poprawi ten malutki niedobór mocy

Bo teraz to chyba wszystko co się da wyciskam z tych dławików.

Dodano:
Zwiększenie częstotliwości niewiele pomogło. Dla max Iwy jest stabilna, troche poniżej przestaje być i poniżej 3A znów sobie radzi. Myślę że to wina sprzężenia. Może przydałoby się trochę więcej pojemności? Sprawdze dopiero jak przyjdą kondy low ESR.

Dar.El · Answer

Popatrz jak wyglądają przebiegi w mojej dwu-fazowej przetwornicy. Nie wpadałbym w samozachwyt przy takich dzwonieniach!. Bez problemu na miniaturowych dławiczkach wyciągnąłem 5A, ale jest problem z chłodzeniem, są nawinięte wyjątkowo cienkim drutem.

Prąd na rezystorze pomiarowym.
https://obrazki.elektroda.pl/67_1161022625.jpg

madart · Answer

Fakt, nie umywają się

To wina rozmieszczenia elementów czy samych dławików? Kondy na wyjściu mam aktualnie jakieś zwykłe 105'. Może dzięki low ESr coś się polepszy?
U mnie zaczęły się małe problemy gdy napięcie na aku siadło do 11V. Wtedy mam najwyżej 4,4A i 18,5V.

-RoMan- · Answer

Po przemyśleniu: spadek napięcia na wejściu do 11V powoduje zadyszkę przetwornicy - nie da się już utrzymać trybu CCM i prąd zaczyna spadać.
Energia gromadzona w dławiku nie wzrośnie - można tylko podnieść częstotliwość pracy.
Sytuację na pewno poprawiłaby bateria kondensatorów SMD pomiędzy "szyny" + i masy - żeby ograniczyć impulsowe spadki napięcia w tym miejscu.

madart · Answer

Jest dokładnie tak jak mówisz

Dziś założyłem kondy low ESR i zrobiłem parę testów. Przy obciążeniu 4,5A i zjechaniu napięciem wejściowym z 12V do 11V napięcie wyjściowe spada proporcjonalnie o ten 1V.
O ile można by podnieść częstotliwość? 10kHz ? 30kHz? To jeszcze sprawdzę.
Mam tylko 1 nie rozwiązany problem jak do tej pory. Dla zakresu Iwy 3,3 - 4,3A przetwornica jakby się wzbudza. Słychać pisk, napięcie wyjściowe spada a prąd źródeł zaczyna wariować. Potem jest cisza i napięcie wraca do normy. Próbowałem ze sprzężeniem, ale żadnych różnic nie widzę. To może być wina jakiegoś sprzężenia na płytce, obciążenia czy to co innego? Jako obciążenie stosuje drut oporowy z tostera

taki jak na zdjęciu Może dochodzi do jakiegoś rezonansu?

trol.six · Answer

A gdzie dałeś te LOW ESR na wyjściu czy wejściu?

Przy przetwornicy dwufazowej tętnienia są mniejsze, jednak mimo wszystko przy takim obciążeniu raz że prąd to 7,4A z aku przy 11V, a tutaj spadki już wszędzie zaczynają dawać znać o sobie, a dwa, przy tętnieniach dochodzą efekty naskórkowości.
Tutaj największe tętnienia są na pojemnościach wyjściowych i warto dać dobre kondensatory. Dobre kondensatory o małym ESR poprawiają (zmniejszają) też pulsacje wyjściowe co też poprawia ogólnie stabilność przetwornicy. No i dodatkowe grzanie sie kondensatorów od prądów RMS, i szybsza utrata pojemności z czasem.

A jak masz pisk pod obciążeniem to może po prostu działa ograniczenie prądowe? Jeżeli to piszczą dławiki.

Promuję tematy:
22.05.2021 Programator VHH -- tropic -- mikrokontrolery pic i inne
02.12.2020 Analiza kilku filtrów RC przy uzyskiwaniu napięcia z sygnału PWM
18.11.2020 Symulacyjny program do szacowania kilku filtrów RC dla PWM
11.09.2020 Programator optoizolacyjny inne RS232 UART AVR soft linux
01.04.2020 Zadajnik napięciowy z pomiarem: ESEM

-RoMan- · Answer

Trzeba dodać slope compensation a to wymaga tranzystora NPN. Można spróbować na pająka - kolektor do Vref, baza do Ct, emiter przez rezystor 4.7 kom do CS+. Może być konieczna korekta dzielnika ustalającego prąd szczytowy po dodaniu kompensacji. UCC3808x mają już kompensację rampą wbudowaną.

madart · Answer

Na wejsciu 3x1000u na wyjściu CLC też po 1000u.
To piszczenie jest właśnie o tyle dziwne, że dla prądu 4,7A jest OK, przebiegi też są ładne a trochę poniżej zaczynają się wariacje.. Ten pisk jest dość wysoki i trudno zlokalizować jego źródło.

-RoMan- · Answer

Przy pełnym obciążeniu układ działa bez sprzężenia zwrotnego i działa już tylko ogranicznik prądu (o ile daje radę) - stąd stabilna praca.

Kosztem stabilności napięcia wyjściowego można całkowicie pominąć wzmacniacz błędu i użyć diody Zenera 18V + rezystor 100 om do masy. Z punktu wspólnego wyprowadzić na wejście CS+ przez rezystor 2.2 kom - w ten sposób napięcie wyjściowe będzie wpływać na próg ogranicznika prądowego.
Ale zanim to wypróbujesz, namaluj schemat, żeby czegoś nie pomieszać.

madart · Answer

Więc wina leży w tym całym sprzężeniu jednak.
Dołożyłem to slope compensation i nic się właściwie nie zmieniło. Trzeba było zmiejszyć rezystor między Vref a potkiem od prądu.
Mam teraz zostawić to i dodać tą diodę Zenera czy wywalić tą kompensacje?

-RoMan- · Answer

Szczerze mówiąc - zacząłbym od nowej płytki - z lepszą symetrią i miejscem na większe kondensatory. Plus sporo SMD blisko dławików.

W ramach eksperymentu możesz spróbować z diodą Zenera. Wejście wzmacniacza błędu w takim przypadku do masy, żeby nie bruździło.

Slavd · Answer

Usprawni calosc dodatkowa dioda schotky pomiędzy L3 (k) i masą (A).
W okresie martwym - tzn gdy tranzystory MOSFET nie przewodzą L3 nadal przewodzi. I teraz dodatkowa dioda może przejąć prąd z diody głównej i dławików. Poprawia to sprawność przetwornicy

-RoMan- · Answer

W pierwotnym schemacie dławik L3 był umieszczony błędnie. Poprawiony schemat jest tutaj: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1014833.html#5147091

To jest przetwornica step-up a nie forward. To w przetwornicach forward jest konieczna dioda kluczująca. Ona nie tylko zapewnia wyższą sprawność - ona wręcz umożliwia poprawną pracę forward. Ale to nie dotyczy tego układu.

madart · Answer

Wywaliłem tą dodatkową kompensację i wstawiłem Zenera. Napięcie utrzymywało się, tylko że przetwornica przestała być stabilna, i nie pomagała regulacja ograniczenia prądowego.
Właśnie pracuje nad nową płytką, na razie wygląda tak:

Co do tych kondów smd przy dławikach to konkretnie jaki typ to ma być? Zwykłe małe elektrolity np 47u/16V czy jakieś małe 100n ?

-RoMan- · Answer

Wiem, że zależy Ci na małych rozmiarach ale nie możesz umieszczać kondensatorów tak blisko dławików - będą podgrzewane polem magnetycznym i wprowadzi to dodatkowe straty, Daj kilka mm odstępu.

Co do kondensatorów - ceramiczne SMD o jak największej pojemności. Najlepiej X7R.

Dodano po 28 [minuty]:

Poprawka - X5R - mają mniejszą ESR.

madart · Answer

Mam następną wersje płytki

Zrobiłem ją bardziej prostokątną bo to praktyczniejszy kształt niż kwadrat. Dodałem też kompensacje pod spodem układu, można montować lub nie

zależy czy będzie potrzebna.

Na te ceramiki smd jest sporo miejsca, bo pod dławikami idzie masa, więc dam ile się da

-RoMan- · Answer

Gdzieś Ci złącze wejściowe wcięło. Poza tym - między dławikami daj tylko dwa kondensatory - będzie luźniej.

madart · Answer

Postanowiłem że się wlutuje kablami na konda po środku

Przy okazji, zwiększyłem częstotliwość do 150khz i piszczenie przeniosło się do prawie niesłyszalnego pasma

a moc wzrosła

Teraz mam 19V@4,7A przy 11,5V na wejściu.

-RoMan- · Answer

Piszczenie ucichnie, jak zalakierujesz dławiki. Ale to dopiero po porządnym ustawieniu przetwornicy. 150 kHz to za dużo.

Sprawdzenie schematu przetwornicy dwufazowej UC3846 do laptopa 19V 5A

Post #1

Post #2

Post #3

Post #4

Post #5

Post #6

Post #7

Post #8

Post #9

Post #10

Post #11

Post #12

Post #13

Post #14

Post #15

Post #16

Post #17

Post #18

Post #19

Post #20

Post #21

Post #22

Post #23

Post #24

Post #25

Post #26

Post #27

Post #28

Post #29

Post #30

Podsumowanie tematu