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

Pytanie o poprawność polityczną przetwornicy 12V/30V/3A.

13 Kwi 2010 16:16 3803 19
  • Poziom 43  
    Witam.
    Zaprojektowałem, zbudowałem i przetestowałem taką przetwornicę jak w załączniku.
    Zasilanie 10…16V (akumulator).
    Wyjście 3A. To znaczy stabilizacja prądu. Do tego jest zabezpieczenie przed nadmiernym napięciem ustawione na około 40V.
    Przetwornica ma zasilać diodę LED 27V 80W. W zasadzie dioda jest mniejsza ale w krótkich impulsach może pracować z mocą 80W.
    Trochę odkłada się na przewodach do diody więc przetwornica nominalnie musi dawać około 30V/3A.
    Tyle że dorywczo. To znaczy impuls 300ms zasilania diody i 3 sekundy przerwy.
    Czyli wypełnienie 10%.
    W związku z tym pozwoliłem sobie na mniejszą sprawność i zastosowałem częstotliwość aż 75kHz.
    Zgodnie z tą niemiecką stroną wyszedł mi dławik 25uH. Prąd z 11A przy zasilaniu 10V.
    Zrobiłem dławik z dławika DPT100A6. Odwinąłem drut, podzieliłem go na pół i nawinąłem dwa razy więcej zwojów podwójnym drutem na tym samym rdzeniu.
    Teoretycznie wyszedł 25uH 12A.
    Po przetestowaniu przetwornicy ku mojemu zdziwieniu sprawność osiągnęła 80% przy zasilaniu 10V.
    I taką przetwornicę zaczął bym stosować gdyby nie RoMan który stwierdził że dławik jest na za małym rdzeniu.
    Dławik na pewno wymienię na większy. To znaczy nadal będzie to 25uH 12A ale na większym rdzeniu (o ile nie zmienię częstotliwości). Będzie to najprędzej coś na rdzeniu:
    http://www.feryster.pl/polski/dtmss27.php
    więc teoretycznie mógł bym nawet jeszcze zwiększyć częstotliwość.
    Więc co zrobić? Zmniejszyć częstotliwość? Czy zwiększyć? Zależy mi na małych rozmiarach i niskiej cenie. Ale przesadzić też nie chcę.
    Czy kondensatory wyjściowe mają odpowiednią pojemność? Duże tętnienia mi nie przeszkadzają. Ale może mimo tego powinny być większe?
    Kondensatory C5...C9 oczywiście są Low ESR.
    Sterowanie jest z pinu DTC.
    I poza tym czy coś jest jeszcze źle zrobionego w tej przetwornicy?
    Z góry dzięki za odpowiedzi.
  • Pomocny post
    Poziom 42  
    Absolutnie nie należy robić przetwornicy step-up tej mocy, przy tak dużych prądach, na kontrolerze napięciowym. Zdecydowanie UC3843A - tak, jak w spisie treści działu pierwsza przetwornica do laptopa. Oczywiście po zmianach.
  • Poziom 43  
    Ok.
    Tylko jak zrobić stabilizację prądu?
    Może być tak (wartości elementów są jeszcze niepodobierane)?
    A jak by zastosować rezystor R* to napięcie zadziałania Isense wyniesie 0,5V? Kiedyś tak próbowałem zrobić i nie działało mi to.
    Dał bym jeszcze mniejszy rezystor R* co jeszcze bardziej obniżyło by zadziałanie ogranicznika prądu. Wtedy zamiast 12-tu rezystorów mógł bym zastosować kawałek ścieżki jako rezystor pomiarowy prądu cewki.
  • Pomocny post
    Poziom 42  
    Rezystor kontroli prądu można złożyć z 7 rezystorów metalizowanych 0R33/0.6W (przewlekane) albo zastosować rezystor SMR/WSR3 0R5/3W SMD. Niestety, w TME nie ma teraz metalizowanych 0R22/1W lub 0R1/2W, których można użyć mniej :(

    Rezystor R* ma za małą wartość, zresztą - ponieważ wypełnienie wynosi ponad 50% i tak trzeba zastosować slope-compensation, czyli tranzystor NPN - kolektor do Vref, baza do Rt/Ct, emiter do R* - wtedy to 3k9 ma sens. Ale rzeczywistą wartość trzeba dopiero dobrać - czyli w prototypie PR 10k ustawiony przed pierwszym włączeniem na połowę wartości i kręcony bardzo ostrożnie.

    Jeśli chodzi o zabezpieczenie nadnapięciowe, to zamiast R19 daj diodę Zenera na 33V a R20 zmniejsz do 470R.

    Kontrola prądu zrealizowana dobrze, choć zamiast baterii rezystorów 1 om, zastosowałby 3 rezystory 0R47/0.6W lub dwa 0R33/1W. Pomiędzy R21 a R22 potencjometr 470R, którego ślizgacz dopiero na wejście.

    R8 do Vref a nie do +12V!

    Rezystory metalizowane 0.6W i 1W o małej rezystancji są dostępne w TME i w sklepach.
  • Poziom 43  
    Co do rezystorów to rozumiem. Ale chciałem po prostu zmniejszyć koszty.
    Rezystory poniżej 1R są strasznie drogie.
    Mniejszy rezystor kontroli prądu to przy okazji mniejsze straty.
    Najprawdopodobniej i tak poskładam to z bardzo tanich rezystorów 1R SMD.
    Duża moc nie jest potrzebna do układ będzie pracował 300ms co 3 s.
    Czyli moc wydzielana na tych rezystorach będzie 10 razy mniejsza niż przy pracy ciągłej. Chyba że jeszcze jakoś mnie przekonasz ;)
    Co da dioda Zenera zamiast R19? Takie coś będzie w czymś lepsze od rozwiązania z rezystorem?
    Zamiast potencjometru pomiędzy R21 i R22 to pewnie będę stosował jako rezystor R22 dwa rezystory połączone równolegle (1k5 + 4k7...22k).
    A R* to rozumiem że też trzeba dobrać, ale tylko raz w prototypie? Tak zgrubnie go dobrać? No i czym się kierować? Bo piszesz że trzeba delikatnie kręcić potencjometrem. Ok, ale jak nie będę wiedział co dostrajam to delikatne kręcenie nie uchroni przetwornicy przed dymem ;)
    Częściowo poprawiony schemat.
  • Pomocny post
    Poziom 42  
    0R33 0.6W kosztuje 0.35PLN netto w detalu. Przy zakupie 100 sztuk - 0.20 PLN netto (ceny TME). 1W są... tańsze - 0.15 PLN w detalu.
    Co do nadmiaru mocy - rezystory SMD mogą szybko wydymić, jak Ci się coś zwiesi i impuls się przedłuży.

    Między R21 a R22 koniecznie potencjometr - rozrzut parametrów jest większy niż tolerancja diod.

    Dioda Zenera da ostrzejsze odcięcie i mniejszą zależność od temperatury - obecnie wpływ diody na wejściu jest za duży.

    R* myślę, że wystarczy raz dobrać w prototypie - to ograniczenie prądu szczytowego klucza. Kierujesz się obserwacją przebiegu na rezystorach źródłowych. Oscyloskopem. Prąd szczytowy przy 9V na wejściu nie powinien przekraczać 12A. Być może okaże się, że wartość R* będzie absurdalnie niska (poniżej 1k5) to wtedy trzeba będzie się wspomagać dodatkowym rezystorem między Vref a Isense
  • Poziom 43  
    -RoMan- napisał:
    0R33 0.6W kosztuje 0.35PLN netto w detalu. Przy zakupie 100 sztuk - 0.20 PLN netto (ceny TME). 1W są... tańsze - 0.15 PLN w detalu.
    Co do nadmiaru mocy - rezystory SMD mogą szybko wydymić, jak Ci się coś zwiesi i impuls się przedłuży.

    No racja. O tym, nie pomyślałem.
    Chociaż mam bezpiecznik polimerowy na wejściu. Obliczony do pracy chwilowej. Teoretycznie zadziałał by on przy zbyt długotrwałej pracy przetwornicy.

    -RoMan- napisał:

    Między R21 a R22 koniecznie potencjometr - rozrzut parametrów jest większy niż tolerancja diod.

    Ok. Tylko boję się że użytkownik przekręci PRkiem i napsuje. Ale zobaczę. Będę go zalewał czy coś.

    -RoMan- napisał:

    Dioda Zenera da ostrzejsze odcięcie i mniejszą zależność od temperatury - obecnie wpływ diody na wejściu jest za duży.

    Kurcze też racja. Chociaż stabilność tego ogranicznika nie musi być duża w sumie.

    Powiem Ci że nie spodziewałem się tak przekonywujących odpowiedzi ;)

    -RoMan- napisał:
    R* myślę, że wystarczy raz dobrać w prototypie - to ograniczenie prądu szczytowego klucza. Kierujesz się obserwacją przebiegu na rezystorach źródłowych. Oscyloskopem. Prąd szczytowy przy 9V na wejściu nie powinien przekraczać 12A. Być może okaże się, że wartość R* będzie absurdalnie niska (poniżej 1k5) to wtedy trzeba będzie się wspomagać dodatkowym rezystorem między Vref a Isense

    Ok. Zobaczymy jak to zbuduję.
    Wielkie dzięki.
    Temat można by nawet zamknąć ale może poczekam z tym tydzień…dwa tygodnie aż dostanę płytki zbuduje układ. Wtedy będę dobierał elementy i może coś dziwnego wyniknie.
  • Pomocny post
    Poziom 31  
    -RoMan- napisał:
    0R33 0.6W kosztuje 0.35PLN netto w detalu. Przy zakupie 100 sztuk - 0.20 PLN netto (ceny TME). 1W są... tańsze - 0.15 PLN w detalu.
    Co do nadmiaru mocy - rezystory SMD mogą szybko wydymić, jak Ci się coś zwiesi i impuls się przedłuży.

    Indukcyjności rezystorów też mogą dać sie we znaki. Trzeba uważać.

    Jak chcesz sie pomęczyć zrób pomiar na Rdson, ja zrobiłem, tylko nie na step-up ale na forward:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?t=926672

    U mnie to działa jeszcze :) Przy prądach 12A, tranzystor dałbym IRFZ34N, na IRFZ44 może być za mało rezystancji do pomiaru.
  • Poziom 43  
    trol.six napisał:
    -RoMan- napisał:
    0R33 0.6W kosztuje 0.35PLN netto w detalu. Przy zakupie 100 sztuk - 0.20 PLN netto (ceny TME). 1W są... tańsze - 0.15 PLN w detalu.
    Co do nadmiaru mocy - rezystory SMD mogą szybko wydymić, jak Ci się coś zwiesi i impuls się przedłuży.

    Indukcyjności rezystorów też mogą dać sie we znaki. Trzeba uważać.

    Indukcyjności też mnie martwiły ale skoro połączę ze 3 rezystory równolegle to chyba tragedii nie będzie.

    trol.six napisał:
    Jak chcesz sie pomęczyć zrób pomiar na Rdson, ja zrobiłem, tylko nie na step-up ale na forward:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?t=926672

    Myślałem o tym ale to chyba za dużo kombinowania.
    Szkoda że aż 10% mocy będę tracił na tych rezystorach ale przeboleję to.

    W ogóle to się dziwię że nie ma jakiegoś odpowiednika układu UC3843 do przetwornic na niskie napięcia, gdzie Isense miało by większą czułość. A może jest?
  • Pomocny post
    Poziom 42  
    To są rezystory metalizowane a nie druciaki - nie będzie tak źle z ich indukcyjnością.

    Co do kontrolerów - są lepsze. Ale droższe znacznie. Np. LM3478 - 165 mV typowo.

    Nie będziesz tracił 10% mocy - dla 7x0R33 moc wydzielana dla najgorszego wypadku wynosi 3,65W. Na rezystorach pomiaru prądu diod (3x0R47) stracisz 1.4W.
  • Poziom 43  
    Policzyłem to dla przypadku gdy zasilanie ma 10V a na rezystorach będzie 1V. Ale nie uwzględniłem że prądy zwykle będą mniejsze a do tego piłokształtne więc ten 1V będzie uzyskiwany rzadko albo i wcale.
  • Poziom 42  
    Nigdy nie będzie 1V - przy 12A i 0R047 (7x0R33) masz niecałe 0.57V w szczycie. Przebieg prądu w tym punkcie to trapez o niepełnym wypełnieniu. Prad skuteczny dla najgorszego przypadku wynosi ok. 8.8A.
    P = I^2*R i wszystko jasne.
  • Pomocny post
    Poziom 31  
    atom1477 napisał:
    Myślałem o tym ale to chyba za dużo kombinowania.

    Obwód DRC do bramki i tranzystor mosfet N kanał.
    Istnieje tylko ryzyko przenoszenia impulsu podczas przełączenia, stąd może wyjść potrzeba drugiego tranzystora. I to jest już troche kombinowania nawet dla mnie. Z tym że w końcowym efekcie okazało się to zbędne. Niestety step-up nie robiłem, i nie wiem jak się układ zachowa. Mogą być inne szybkości narastania. U mnie jest układ RC na drenie tranzystora kluczującego, i to zawsze jednak coś daje.

    Z tego co się orientuje rezystory węglowe mają mniejsze indukcyjności. Metalizowane wcale nie są też aż tak mocno odporne. Choć mam jeden prototyp do testów, tam jest wprawdzie jeden, 0,2 oma, daje rade w zakresie swojej mocy, ale jeszcze go nie przeciążałem :) ale przebieg prądu trzeba całkować kondensatorem. Więc wpływ indukcyjności jakiś jest.
  • Poziom 43  
    Ostatnia wersja.
    Trochę dziwaczne sterowanie On/Off ale takie wydało mi się najprostsze.
    Rezystory dobrane mocą na styk (te 1R to 0,25W a te 0,22R to 1W).
    Na szczęście nominalnej mocy nie przekroczą, a przy zbyt długiej pracy i tak zadziała bezpiecznik polimerowy (albo zadziała dioda LED. ;) i :( jednocześnie).

    PS. Mówiłem że rezystory o małych wartościach są drogie bo spojrzałem na SMD. Takie to i z 10zł potrafią kosztować.
    Przewlekane oczywiście taniutkie.
  • Poziom 42  
    Czemu zamiast stada 1R nie dasz dwóch 0R33/1W?

    C9 jest niepotrzebny a może być nawet szkodliwy. Dioda Zenera na zbyt wysokie napięcie. Zamiast MBR20100CT dałbym MBR1645. Kondensatory na 35V wystarczą.

    Co do wyłącznika - preferuję tranzystor lub transoptor zwierający Comp (1) do masy. Bezpośrednie (niemal) podanie potencjału na nóżkę FB wydaje mi się jakieś nieeleganckie.

    C1 ma chyba za małą wartość - dałbym co najmniej 330p, C3 domyślam się, że między nóżki 5 a 7, brakuje kondensatora blokującego 100n pomiędzy Vref a GND.
  • Poziom 43  
    -RoMan- napisał:
    Czemu zamiast stada 1R nie dasz dwóch 0R33/1W?

    Chm. Pozostało o poprzednim schemacie ;)

    -RoMan- napisał:
    Dioda Zenera na zbyt wysokie napięcie. [...] Kondensatory na 35V wystarczą.

    Ale właśnie takie napięcie potrzebuję.
    Nie wiadomo ile na przewodach do diody LED mi się napięcia odłoży. Chociaż z tego by wynikało że potrzebuję przetwornicę o większej mocy.
    Najprędzej o zejdę w prądem gdyby napięcie było zbyt wysokie (żeby mocy 80W nie przekroczyć bo do takiej mocy dławik będzie). Dlatego jak na razie diodę zostawiam na wyższe napięcie (choć w sumie niższy próg ogranicznika nadnapięciowego dał by taki sam efekt jak zejście z prądem).
    Jak uda mi się kupić to wstawię diodę Zenera 36V co da ze 40V ogranicznika.
    Tranzystor i tak wytrzyma o wiele więcej (55V, a kondensatory 63V).
    Kondensatory wstawiłem 63V bo innych w TME nie mieli. Poluję już od roku i nie ma. Są jednej firmy po 10zł (dostępne) i drugiej firmy (po 2zł) praktycznie ciągle niedostępne. Jak się pojawią to ludzie od razu wykupują.
    Na razie założyłem parametry 30V/3A bo dioda pracuje na 27V/3A. Czyli 3V na przewody. Jak rzeczywiście tyle będzie to dam diodę Zenera 33V. Ale puki co , 36V/39V. Zresztą to tylko schemat ;)

    -RoMan- napisał:
    Zamiast MBR20100CT dałbym MBR1645.

    Też bym dał jak by w TME mieli ;)

    -RoMan- napisał:
    Co do wyłącznika - preferuję tranzystor lub transoptor zwierający Comp (1) do masy. Bezpośrednie (niemal) podanie potencjału na nóżkę FB wydaje mi się jakieś nieeleganckie.

    No wiem. To jest rozwiązanie prosto z datasheeta. Ale ta dioda prostsza ;)
    Bezpośrednie zwieranie wyjścia wzmacniacza błędu do masy z kolei mi wydaje się nieeleganckie ;) (pomijając budowę tego wyjścia która umożliwia takie zwieranie)

    -RoMan- napisał:
    C1 ma chyba za małą wartość - dałbym co najmniej 330p, C3 domyślam się, że między nóżki 5 a 7, brakuje kondensatora blokującego 100n pomiędzy Vref a GND.

    Ok. To się poprawi. A C3 właśnie ma być tak jak myślisz.

    -RoMan- napisał:
    C9 jest niepotrzebny a może być nawet szkodliwy.

    C9 szkodliwy?
    Dioda LED będzie podłączona bardzo długimi przewodami. Z 10 metrów.
    Czy w tym przypadku C9 nadal jest szkodliwy?


    I pytanie poza konkursem: Czy w przypadku przetwornicy o mocy 4W (LED 25V/0,14A) zastosowanie TL494 też jest porażką?
    W tym przypadku będzie potrzebne regulowanie prądu od 10 do 140mA.
    Przy TL494 jest łatwo bo napięcie referencyjne pomiaru prądu generuję sobie za pomocą przetwornika DAC w procesorze i już.
    A w przypadku UC3843 jest gorzej. Tutaj nie mam dodatniego wejścia wzmacniacza błędu. Mam tylko ujemne. A dodatnie jest na stałe podłączone pod 2,5V.
    Czyli musiał bym wstawić zewnętrzny wzmacniacz różnicowy na OAmpie jakimś.
    Macie jakieś inne pomysły? Chodzi o to żeby sterować napięciem prąd przetwornicy.
    EDIT.
    Narysowałem sobie taki schemat jak w załączniku. Co o nim myślicie (C10 nie będzie montowany) ?
  • Poziom 42  
    A kto powiedział, ze sterować prądem przetwornicy można tylko na dodatkowym wejściu wzmacniacza błędu? Dajesz wyjście D/A przez rezystor odpowiednio dobranej wartości na wejście FB i masz regulację załatwioną. Tyle, że odwrotną, czyli w miarę wzrostu napięcia na wyjściu D/A będzie spadał prąd.

    Schemat z załącznika - zgroza - potężne wzmocnienie dodatkowego wzmacniacza i przesunięcie fazowe jakie wprowadzi doprowadzi do całkowitej niestabilności.
  • Poziom 43  
    -RoMan- napisał:
    A kto powiedział, ze sterować prądem przetwornicy można tylko na dodatkowym wejściu wzmacniacza błędu? Dajesz wyjście D/A przez rezystor odpowiednio dobranej wartości na wejście FB i masz regulację załatwioną. Tyle, że odwrotną, czyli w miarę wzrostu napięcia na wyjściu D/A będzie spadał prąd.

    Nikt nie powiedział ale i nikt nie zaprzeczył ;)

    -RoMan- napisał:
    Schemat z załącznika - zgroza - potężne wzmocnienie dodatkowego wzmacniacza i przesunięcie fazowe jakie wprowadzi doprowadzi do całkowitej niestabilności.

    No domyślam się ale nie widząc innego rozwiązania zmontowałem takie coś. No i działało. Na ile to było stabilne to nie wiem ale domyślam się że mało.
    Na rozwiązanie z dodatkowym rezystorem na FB też wpadłem ale wydało mi się ono mało precyzyjne (to znaczy była by mała prezycja regulacji prądu).
    Rozumiem że napięcie podaję z zewnątrz zamiast pobrać je z Vref?.
    No to wtedy zakres napięć jakie będę musiał podawać na ten rezystor będzie musiał być mały.
    Bo np. jak podam 0V to z rezystora pomiarowego musiał bym mieć aż 4,6V żeby po podzieleniu wyszło 2,5V na FB.
    Czyli żeby pracować z małymi napięciami na boczniku to napięcie na rezystor musiał bym podawać z zakresu powiedzmy 4…5V.
    Chyba że ten rezystor do Vref zostawię. I dodam trzeci. Kurcza o tym nie pomyślałem. Jeżeli o to Ci chodziło no to faktycznie jest to bardzo dobre rozwiązanie.
    Dzięki.
  • Poziom 42  
    Rezystor do Vref oczywiście pozostaje. D/A dodajesz przez kolejny rezystor o stosunkowo dużej wartości - nie chce mi się liczyć. Jak dobierzesz i sprawdzisz, to się pochwal.
  • Poziom 43  
    Zapomniałem dodać schemat. Oczywiście zrobiłem tak jak napisałeś.