Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zasilacz 800W - PFC, rdzenie, straty

13 Sie 2009 22:39 5276 29
  • Poziom 11  
    Witam!
    Przymierzam sie do projektowania zasilacza, ktory by mial:
    - napiecia: 48V @ 15A, 56V @ 1.5A
    - czestotliwosc pracy 100kHz
    - uklad polmostka
    - PFC podbijajacy do 380V

    Z tego co liczylem wynika:
    - transformator:
    - rdzen ETD44
    - gestos pradu 4A/mm2
    - 40 zwojow pierwotne, S 1.25mm2
    - 2x13 zwojow wtorne 48V, S 3.75mm2
    - 2x16 zwojow wtorne 56V, S 0.5mm2
    - wypelnienie karkasu 72% - bez izolacji
    - Bmax 115mT

    - dlawik sprzezony
    - rdzen ETD29
    - gestosc pradu okolo 4A/mm2
    - szczelina 1mm
    - uzwojenie dla 48V - 10uH - 10 zwojow, S 3.9mm2
    - uzwojenie dla 56V - 100uH - 33 zwoje, S 0.5mm2
    - wypelnienie karkasu 80%
    - Bpeak 305mT
    - Bp-p 80mT

    Po stronie pierwotnej 2x STW13NK60Z + IR2110 + TL494.
    Teoretycznie straty to 15W/tranzystor, 50% z tego to straty z
    wylaczania. Sterowanie bramkami poprzez rezystory 22R + dioda do
    szbszego wylaczania. Radiatory po 5K/W na tranzystor. 4 kondensatory
    1uF MKS/MKP odcinajace skladowa stala z transformatora, po 2 do masy i
    380V. Pomiar pradu na rezystorze 40mR (200mV @ 5A). Kondensatory na
    wejsciu 3 x 220uF 400V

    Po stronie wtorej glownie dioda 40CPQ100. Tez radiator 5K/W.

    Do tej pory wstepnie wyglada ladnie. O ile nie popelnilem bledow?

    Na wejsciu chce wrzucic PFC.

    Patrzac na to co jest latwo dostepne, to przyjrzalem sie pierw ukladowi
    L6562. Generalnie pracuje on w trybie TM (Transition Mode), ale po
    malej przerobce w/g tego mozna pracowac w trybie FF-CCM, ktory jest
    dedykowany do wiekszych mocy, i ponoc dlawik moze byc o polowe
    mniejszy.

    Dla mocy wyjsciowej 900W i zakresu napiec sieci 205-255V dla pierszego
    przypadku wychodzi dlawik 400uH i Isat 9A, co by sie dalo nawinac na
    ETD44 ze szczelina 2.2mm.
    Dla drugiego przypadku, gdzie zgodzinie z AN dlawik powinien byc mniejszy
    wychodzi on 630uH Isat 9A, a to mozna na ETD49 ze szczelina 3mm przy
    gestosci pradu 4.2A/mm2.

    Co polecacie zrobic z tym PFC. Mozna to jakos zmniejszyc? Czy mozna
    jeszcze bardziej zmniejszyc straty przy wylaczaniu tranzystora (bez
    przetwornic rezonansowych)? Jakie ogolne porady, zmiany macie?

    Pozdrawiam
    Karol
    Darmowe szkolenie: Ethernet w przemyśle dziś i jutro. Zarejestruj się za darmo.
  • Poziom 42  
    Pierwszy błąd jest w dławiku sprzężonym - stosunek ilości zwojów ma być dokładnie równy stosunkowi napięć. Przy tak różnej mocy i tak zbliżonych napięciach dławika sprzężonego nie da się poprawnie skonstruować.

    Co do PFC - sam się męczę z PFC o mocy 1400W na L6562 i nie da się zmniejszyć dławików. A bajka o mniejszym dławiku jest tylko bajką, niestety.

    Co do strat w tranzystorach - stosujesz IR2110 i dałeś aż 22 omy na bramki? Rachunku strat nawet nie sprawdzam.
  • Poziom 11  
    Wiec w tym wypadku lepiej zrezygnowac ze sprzezonego
    dlawika?

    Wartosci tych rezystorow poprawilem na 4R7. Nie jest duzo lepiej na
    symulacji.

    Do PFC sklaniam sie raczej do trybu FF-CCM, wlasnie ze
    wzgledu na CCM.

    Co sadzisz o projektach tych traf/dlawikow?

    Pozdrawiam
    Karol
  • Poziom 42  
    Możesz zastosować dławik ale z liczbą zwojów jak podałem.
    Co do transformatora - nie zgadza mi się indukcja - mi wychodzi połowę mniejsza... Ale jestem już dziś tak wykończony, że mogę popełniać jakiś błąd. Moim zdaniem niepotrzebnie wchodzisz tak wysoko z częstotliwością.
    Co do reszty - przy tej mocy i tak musisz zastosować wymuszone chłodzenie i gęstość 5A/mm^2 nie jest czymś nadmiernym.

    Indukcja się zgadza - p-p. Ale Ferroxcube dla ETD44 z 3C90 zezwala na dwukrotnie większą: 230 mT - straty (mW/cm^3) dla indukcji zmieniającej się w zakresie +/-115mT przy częstotliwości 100kHz:
    Zasilacz 800W - PFC, rdzenie, straty
    Co daje nam minimum strat dla ETD44 na poziomie rzędu 21W - trochę za dużo. Dla +/-57.5mT są ok. 6-krotnie mniejsze - przesada w drugą stronę. Osobiście zostawiłbym liczbę zwojów i uciekałbym z częstotliwością w dół. Przy 50 kHz i tej samej ilości zwojów masz straty w rdzeniu na poziomie 8-9W (mniej niż połowa dopuszczalnych) a straty na przełączanie zmniejszą się dwukrotnie.
  • Poziom 11  
    Moje zalozenia projektowe do wzorow z tamtego pdf:
    - Vin 205 - 255V ac
    - Vout 380V
    - Pout 900W
    - Kr 0.4
    - f sw max 100kHz

    Z tego wyszlo:
    - k min 0.76
    - k max 0.99
    - t off 7.6us
    - t on min 100ns
    - gamma 4.66A
    - I pk max 6.9A
    - d I L pk 2.43A
    - L 622uH
    - I L pk max 8.1A
    - R sense 0.2 Ohm
    - I L pk max 9A
  • Poziom 42  
    Coś za duża indukcyjność dławika PFC Ci wyszła :(
  • Poziom 11  
    Hmm.. A Ci ile wychodzi? Jesli kozystasz ze wzorow z
    tego pdf, to napisz w ktorym momencie rozjezdzaja sie
    wyniki.

    Faktycznie zmniejszajac liczbe zwoi na dlawiku sprzezonym (14uH), czy
    mozna jeszcze za nim dorzucic kolejny dlawik, aby bylo w sumie te
    100uH zmniejszajac tym samym prad, jakim dostaje kondensator?


    Pozdroo
    Karol
  • Poziom 42  
    Próbowałem liczyć z wzorów i wychodziły mi koszmarki. Wkurzyłem się i oszacowałem proporcjonalnie na podstawie innej konstrukcji. Zobaczymy, co wyjdzie w badaniach.
    W nocie aplikacyjnej masz policzony PFC 375W z dławikiem 330uH. Nijak PFC o ponad dwukrotnie większej mocy nie może mieć dławika o prawie dwukrotnie większej indukcyjności. Nawet zakładając to, że nie wymagasz uniwersalnego zasilania - indukcyjność może być co najwyżej zbliżona a nie prawie dwukrotnie większa.

    Nie możesz nic kombinować z dławikiem sprzężonym, bo stracisz współbieżność napięć. Czyli albo godzisz się z prądami albo robisz drugą przetwornicę.
  • Poziom 11  
    Dla napiec wejsciowych uniwersalnych (90-265) faktycznie
    wszystko sie zgadza, lacznie z tymi 330u i mniejszym
    dlawikiem. Wartosci te leca w gore dopiero przy 'naszym'
    zasianiu (205-255V).

    Z kolei ze wzorow z UC3854, ktorego tez dostac mozna,
    wychodzi 500uH i 7.6A Isat. I tez dla 100kHz

    -----

    To dodatkowe napiecie mialo byc do ladowania akumulatorow.
    Raczej to uproszcze dorzucajac to napiecie osobno na flyback'u.
    Wiec na glownym trafie bedzie tylko 48V @ 15A.

    Przyjrzalem sie temu UC3854. Chyba na tym bedzie lepiej zrobic PFC.
    Co o tym sadzicie?
  • Poziom 11  
    Teraz zabralem sie za koncowy stopien zasilacza, a dokladniej
    sterownik PWM. Przymierzalem sie do TL494, ale utkwilem na
    ograniczeniu pradowym.

    Jaki polecacie sterownik i wykonanie ograniczenia pradowego?
    Napiej na rezystorach przy napieciu spadku < 0.5V .
  • Poziom 42  
    UC3846/3856
  • Poziom 39  
    Przy tej mocy szkoda zdrowia i tranzystorów na pomiar prądu przez spadek napięcia na rezystorze źródłowym... Ponadto w przypadku półmostka będzie to trudne do realizacji, gdyż będziesz mógł mierzyć prąd tylko dolnego tranzystora. Zrób przekładnik na małym pierścionku i będzie po kłopocie.
  • Poziom 42  
    Bez przesady z tymi szkodami ;) Wystarczy 350 mV spadku do stabilnej pracy przetwornicy. Ale oczywiście nie w półmostku. Przy 800W można rozpatrzeć już pełny mostek na IR2101 i IRF840.

    W przypadku użycia przekładnika można użyć UC3825 jako kontrolera w trybie prądowym.
  • Poziom 39  
    Indukcyjność pasożytnicza takiego rezystora potrafi sporo nabroić... Oczywiście można użyć rezystorów bezindukcyjnych, ja mimo wszystko nie przepadam za tym rozwiązaniem.
  • Poziom 42  
    Ale jest oczywiste, że używa się rezystorów bezindukcyjnych. Nie zapominaj, że przekładniki również lubią "dzwonić" :(
  • Poziom 39  
    Tak, ale włączając przekładnik w szereg z transformatorem w niczym to nie przeszkadza, to nie to samo co dzwonienie na rezystorze źródłowym gdyż nakłada się wtedy na sygnał sterujący bramką tranzystora.
    Ale zamiast sprzeczać się spróbujmy pomóc autorowi w zbudowaniu tego zasilacza, bo na razie to ma chyba coraz większy mętlik w głowie...
  • Poziom 11  
    Metlika niemam :)
    Znam te metody, ale chce wybrac optymalna.
    Puki co stanalem na polmostku odsprzeganym 6 x 1u MPBX2
    (podobne do MKP, przynajmniej w stratach, ktore sa mniejsze niz
    dla innych). Cenowo wychodzi taniej niz druga para
    tranzystorow i driver.
    Sterownik UC3846 @ 50kHz. Pomiar pradu na rezystorze.
    Straty 3.5W sa ok. Wada jest pomiar pradu tylko jednej 'polowki'
  • Poziom 42  
    Pomiar jednej połówki nie wchodzi w grę w trybie prądowym.
  • Poziom 11  
    Wyjasnij, prosze :)

    W takim razie co by bylo do sterowania polmostka?
    Dobrze by bylo gdyby mialo zabezpieczenie przed za duzym
    pradem (zwarcie, przeciazenie).

    Ale po namysle, to chyba faktycznie juz lepiej dac to male
    trafo do pomiaru pradu..
  • Poziom 42  
    A co tu wyjaśniać? Zajrzyj do PDFa i zobacz, jak działa tryb prądowy. Bez sygnału z czujnika prądu da Ci pełne wypełnienie i tyle. Półmostek w trybie prądowym praktycznie tylko z przekładnikiem.
  • Poziom 11  
    Troche poczytalem o trybie pradowym i napieciowym, i w sumie
    juz niewiem ktory bardziej by byl odpowiedni do tego zasilacza.
    Przez wiekszosc czasu by byl obciazony w 5 .. 15%, od czasu do
    czasu skoczylo by mu obciazenie do 50 .. 60%, a w krytycznych
    momentach 90 .. 100%.

    Na tryb pradowy patrzalem glownie ze wzgledu na ograniczenie
    pradowe.
    Jak juz by bylo trafo do pomiaru pradu, to chyba innym rozwiazaniem
    moglo by byc zastosowanie komparatora, ktory by sterowal wejscie shutdown drivera (IR2110).

    Pozatym zastanawiam sie, czy zeby uzyc TL431 do 48V wystarczy
    dioda Zenera rownolegle z TL431 i transoptorem?
  • Poziom 42  
    Tryb prądowy to nie shutdown.
  • Poziom 11  
    No tak.. Sterowanie SD IR2110 to pomysl na ograniczenie pradowe.

    Tryb pradowy bedzie chyba lepszy. Wiec zostaje przy nim.
  • Poziom 11  
    Ok.. A teraz kwestia kompensacji sprzezenia zwrotnego.

    W jaki sposob polecacie sie za to zabrac? Z tego co czytalem na
    elektrodzie, to teoretyczne wyliczenia malo daja.

    Puki co to na PCB zrobilem miejsce dla kompensacji z zalacznika.
    Czegos brakuje lub cos zmienic?
    Zasilacz 800W - PFC, rdzenie, straty

    Od jakich wartosci elementow wystartowac i jak je potem dopasowac?
    Szukajac informacji znalazlem calkiem ciekawa metode mierzenia
    ch-ki sprzezenia zwrotnego - AN-1889

    Ponadto jest potrzebny (?) uklad 'slope compensation'. Czy wiadomo jak wplywa
    na obliczenia rezystorow przy CLA?
  • Poziom 42  
    1. Należy używać przycisku "Pisownia" podczas redagowania postów.

    2. Nie należy używać wejścia FB, jeśli sprzężenie zwrotne jest realizowane przez TL431 i transoptor. Używaj wejścia Comp a wzmacniacz błędu zablokuj (IN- do masy, IN+ do Vref).
  • Poziom 11  
    Hmm.. Jeśli wepniemy transoptor miedzy COMP a masę, to
    (chyba) dla trybu prądowego, gdzie sprzężenie napięciowe
    jest porównywane z rampa prądu, jeśli obciążenie będzie małe,
    to rampa tez będzie bardzo mała, a juz sam transoptor ma
    napięcie nasycenia rzędu x00mV. Czy to czasem może być
    nie-ok?

    BTW1. UC3846 wygląda na dość dobrego kontrolera, i nowy też
    nie jest, a jakoś mało jest na nim przykładów..

    BTW2. Czy brak polskich haczyków jest traktowane jako ort. ?
  • Poziom 42  
    Wpięcie się w wejście/wyjście Comp ma się nijak do rampy generowanej przez czujnik prądu. Jest to po prostu ominięcie wzmacniacza błędu. Pomiędzy wyjściem Comp a komparatorem rampy jest jeszcze dioda i jej spadek napięcia - wewnątrz struktury nie ma sensu bawić się w rail2rail.

    Błędem ortograficznym jest "U" w "póki". Nieużywanie polskich liter uniemożliwia skorzystanie z funkcji sprawdzania pisowni i _dla_ _mnie_ jest błędem ortograficznym. Jak widać - da się jednak pisać z polskimi literami.
  • Poziom 11  
    Ok. Tak zrobię.

    Wracając do kompensacji. Czytając to - SLUA312 (może jest coś lepszego?) i
    zakładając :
    Cout = 5 * 470uF
    ESR = 0.05Ω / 5
    Rout = 3Ω (48V/16A) - przez przekładnie trafa 1:3.17 -> 5.34Ω
    Rcs = 12Ω - przez przekładnie trafa CS 1:100 -> 1.2Ω
    Vout = 48V
    Vref = 2.5V
    i pozostałe elementy sprzężenia (transoptor, modulator)mają wzmocnienie 1 (coś
    innego można było założyć?)
    Wyszło, że kompensacja w/g układu A-1 będzie miała wartości, które są większe od
    nazwijmy to montażowych. Czyli wnioskując nic nie jest potrzebne do kompensacji.

    Czy to ma sens?
  • Poziom 42  
    Nie. TL431 jest wzmacniaczem błędu o dużym wzmocnieniu i jego trzeba bezwzględnie kompensować.
  • Poziom 11  
    No właśnie.. Wiec jak można do tego podejść?
    Poza tym jak określić wzmocnienie części od transoptora z jego
    rezystorem polaryzującym poprzez źródło prądowe UC3846 aż do
    jego modulatora PWM?

    Czy w ogóle jest sens to liczyć? Czy metodą na czuja to dobrać?
    Jeśli tak, to od czego zacząć i jak dalej postępować?

    Przeglądając transoptory skłaniałbym się w stronę SFH6106-4 ze względu na jego trochę większą szybkość.