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

Przetwornica DC/DC, buck, 0-28V, 25A

07 Lip 2012 10:10 7098 16
  • Poziom 12  
    Witam.

    Tworzę przetwornice napięcia DC/DC typu buck o następujących parametrach:
    - Vin(min)= 33V,
    - Vin(max)=35V,
    - Vout= od 10 do 29V- regulowane za pomocą zewnętrznego napięcia Vref,
    - Iout= 25A,
    - sterownik TL5001,
    - częstotliwość 100kHz,

    W załączniku zawarte są poczynione obliczenia na podstawie not aplikacyjnych Texas Instruments.

    Poniżej przedstawiam dotychczas stworzony schemat.
    Przetwornica DC/DC, buck, 0-28V, 25A

    Układ wzmacniacza błędu (Error Amplifier) został przedstawiony poniżej. Pomimo że na schemacie są wzmacniacze operacyjne Linear Technology, funkcjonalny prototyp został zbudowany za pomocą wzmacniaczy 741.
    Tu pierwsze z moich pytań:
    1) Czy zmiana wzmacniaczy operacyjnych na nowsze typu TL074 wpłynie pozytywnie na charakter pracy ukłądu (szumy, niezrównoważenie wejść, itp.)?

    Przetwornica DC/DC, buck, 0-28V, 25A

    Połączenia pomiędzy powyższymi schematami są następujące:
    - Uster= Vref- napięcie jakie ma być uzyskane na wyjściu przetwornicy,
    - DC_DC_out- napięcie pobierane z wyjścia przetwornicy do wzmacniacza błędu,
    - Out- wyjście do FeedBack sterownika TL5001.

    Jako klucz końcowy wykorzystałem MOSFET'a P firmy IXYS o symbolu IXTH90P10P, -100V, -90A.
    Ze względu na jego właściwości parametry jego bramki to:
    Pojemność bramki Ciss= 5800pF.
    Ładunek bramki Qg(on)= 120nC.

    Jako driver wykorzystałem rekomendowany układ Texas Instruments TPS2817 o maksymalnym prądzie 2A.

    Skoro ładunek (Q)=czas (t) * prąd (I), to czas wpompowania ładunku będzie wynosił t=Q/I= 60ns. I tu pojawia sie kolejne z mich pytań:
    2) Czy driver który zastosowałem do sterowania MOSFET'em posiada wystarczająca wydajność prądową aby dostatecznie szybko ładować bramkę, czy te 60ns jest wystarczające?
    Czasy stanu wysokiego impulsu sterującego t(on) maksymalnie osiągną 8,8us co da 88% wypełnienia- wg. załącznika.

    W nocie aplikacyjnej drivera zostało napisane że jeżeli znajduje się on dostatecznie blisko bramki tranzystora kluczującego, nie jest wymagany rezystor wstawiony szeregowo w obwód bramki ( dziwne???), w przypadku gdy odległość wynosi ponad 5 cm należy stosować rezystor 10Ω w obwodzie bramki.
    Driver będzie nie dalej jak 1 cm od bramki, lecz dziwnym jest pozostawienie obwodu bez rezystora. Co o tym sądzicie, proszę o poradę/ opinie czy dla bezpieczeństwa jednak go tam stawić?

    Ogólnie proszę o opinie na temat projektu. W trakcie jego tworzenia będę aktualizował dane na forum.

    Aaaaaaaa, jeszcze jedno pytanko:

    JAKIM CUDEM przez nóżkę tranzystora kluczującego o wymiarach 0,8mmx1,4mm (1,12mm^2) może płynąc prąd 90A??? Czy nóżki nie będą się za bardzo grzały, czy po dłuższym czasie działania nie zadziałają jak bezpiecznik???

    Druga rzecz to ścieżki, Eagle wyliczył że ścieżka jednostronna o:
    - szerokości 10mm i grubości foli miedzianej na PCB=105um, może przewodzić maksymalnie 29A.
    - szerokości 7mm i grubości foli miedzianej na PCB=105um, może przewodzić maksymalnie 20A.

    Czy jeżeli ułożę ścieżki o szerokości 7mm po dwóch stronach laminatu, połącze je dużą ilością przelotek będzie OK?


    Proszę o parę zdań do powyższego
    Pozdrawiam.
  • PCBway
  • Poziom 42  
    1. Użycie dławika przeciwzakłóceniowego DTP zamiast dławika mocy DTMSS to dość spory błąd. Dławik DTP będzie się grzał przy tak wysokiej częstotliwości.

    2. Łańcuch wzmacniaczy operacyjnych to jakiś koszmar. Po co to? Przecież dla regulacji napięcia w podanym zakresie wystarcza prosty układ na trzech rezystorach. Ewentualnie wtórnik i/lub odwrócenie sygnału sterującego na _jednym_ wzmacniaczu operacyjnym.

    3. Brak jakiejkolwiek kontroli prądu w locie :(

    4. Kondensatory C34 i C35 niweczą działanie dławika skompensowanego. Kondensatorów w układzie Y używa się po drugiej stronie dławika, w przypadku zasilania sieciowego trójprzewodowego (z przewodem ochronnym) a nie przy zasilaniu DC.
  • PCBway
  • Poziom 12  
    Witam -RoMan-

    Odnośnie dławika.

    Z dławikiem DTMSS będzie problem ponieważ Fersyter w swojej ofercie nie posiada dławików na wymagany prąd przy określonej indukcyjności. Ja potrzebuje wg. obliczeń zawartych w załączniku, minimum 115uH dla 25A, a maksymalne wartości indukcyjności dławików DTMSS dla Imax= 30A to 44,5uH.
    Ewentualne wyjście to dławik na specjalne zamówienie.
    Czy Pana zdaniem Ferryster wykona dławik dla wymaganych parametrów czyli Imax= 25A, L=min 115uH? Liczę się z tym że będzie on duży.

    Ta przetwornica będzie pracowała okresowo, co min. 10-15 minut, przez czas max 5 minut, także dławik DTP miałby czas czas na ostygnięcie, jeżeli będzie potrzeba to dołożony zostanie wentylator do schłodzenia.

    Odnośnie układu wzmacniaczy operacyjnych.

    Tworząc ten układ wzorowałem się po części na zasadzie działania z poniższego linku:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic595416-30.html
    Mógłby Pan przedstawić koncepcję na 3 rezystorach, bo szczerze mówiąc to tego nie mogę wymyślić.
    Takie rozbudowanie to po prostu:
    - U7 i U3 wtórniki napięciowe,
    - U8 i U13 układy odejmowania,
    - U6, R15, R16 źródło stałej wartości 0,5V odejmowanej od sygnału napięcia wejściowego,
    - U4 wzmacniacz x2 sygnału błędu uzyskanego z wcześniejszych operacji.

    W załączniku symulacja w LTSpice do analizy.

    Układ zmontowałem w prototypie i działa ze sterownikiem na Imax=5A zbudowanym na TL5001.

    Odnośnie kontroli prądu w locie.

    Sterownik posiada wbudowane zabezpieczenie przeciwzwarciowe (wyprowadzenie sterownika- SCP). Innej kontroli ten sterownik nie przewiduje. Jakieś sugestie.

    Odnośnie kondensatorów i dławika skompensowanego.
    Taki układ zastosowaliśmy w jednym z nasz sterowników (w firmie) i od od strony zasilania jest czysto- układzik nie sieje w kabel zasilający, a układ wyjściowo steruje impulsowo obciążeniem około 2A- może nie dużo ale jest cisza.
    Pańska sugestia: zlikwidować?

    A odnośnie pozostałych pytań: sterowania kluczem, zamiany typów wzmacniaczy operacyjnych, grubości ścieżek? To mnie mocno interesuje, a nie mam za dużo czasu na wykonanie gotowego urządzenia.

    Dziękuję za zainteresowanie.
    Pozdrawiam.
  • Poziom 42  
    1. Obliczenia błędnie zakładają absurdalnie zawyżona wartość dławika, wynikającą z absurdalnie zaniżonego prądu tętnień.

    2. Ponad 90% produkcji Ferystera to elementy na zamówienie.

    3. TL5001 posiada zabezpieczenie oparte o timer - ma się to nijak do zabezpieczenia w locie. Takie zabezpieczenie nadaje się do układów małej mocy.

    Nie mogę oferować pomocy, nie znając zastosowania tej przetwornicy. Na razie za rażący błąd uważam absurdalnie zawyżoną indukcyjność.
  • Poziom 12  
    Przeznaczenie przetwornicy.

    Buduję stanowisko testowe na którym testowane mają być samochodowe regulatory dla prądnic napięcia stałego. Regulatory mają stabilizować napięcie wyjściowe na poziomie 28V +-3% poprzez regulację napięcia wzbudzenia prądnicy.

    Poniższy rysunek przedstawia zamysł.

    Przetwornica DC/DC, buck, 0-28V, 25A

    Część górna przedstawia rzeczywiste stanowisko testowe.
    Część dolna przedstawia zmodyfikowane stanowisko z wykorzystaniem symulatora prądnicy. Dodam że prototyp całego układu na obciążenie do 5A już działa- napięcie z zasilacza 40V-60A jest stopniowo zwiększane od wartości 0V do 35V, w trakcie mierzone jest napięcie na +GEN, regulator poprzez wyjście wzbudzenia oddziaływuje na przetwornice która stabilizuje napięcie na poziomie charakterystycznym dla danego testowanego regulatora.
    Teraz pozostała kwestia zwiększenia prądu wyjściowego do 25A aby można było regulator obciążyć określonym prądem.

    Dławik został wyżyłowany w celu zabezpieczenia przed tętnieniami prądu. W nocie aplikacyjnej wg. której były wykonywane obliczenia wskazują wartość 10%. Dla takiej wartości tętnień obliczenia są zawarte w załączniku.
    Jaką procentową wartość tętnień doradził by Pan? Dla 10% można było by zastosować DTMSS-47/0,068/45.

    Dziękuję za zainteresowanie i proszę o poradę.
  • Poziom 42  
    Skoro to jest symulator do sprawdzania regulatorów, to na diabła wydajność aż 25A?

    Ale - skoro koniecznie chcesz, niech będzie 25A. Nie mam pojęcia, jakim cudem wyszła Ci indukcyjność aż 68uH. Bo mi dla pulsacji +/-10% wychodzi ledwie 10uH.

    Taki dławik można spokojnie zrobić na rdzeniu MS-157075-2, stosowanym w dławikach DTMSS40 - tańszych i mniejszych od DTMSS-47.

    Charakterystyka nasycania proponowanego dławika:
    Przetwornica DC/DC, buck, 0-28V, 25A

    Do liczenia dławików dla step-down używaj raczej http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/abw_smps_e.html - daje bardziej miarodajne wyniki.
  • Poziom 12  
    O jakich 68uH mówimy???
    Mi wyszło 11,5uH.
    Odnośnie prądu to takie są wymogi dla testu tego regulatora- ale mnie wgłębiajmy się w regulator.
    A kilka zdań na temat sterowania kluczem, zamiany scalaków i całej reszty o którą pytałem?

    Ta charakterystyka wygenerowana została przez jakiś program, bo na Ferrysterze nie mogę nic takiego znaleźć?

    Dla pulsacji 10%, indukcyjność= 11,5uH, znalazłem:
    - DTMSS-27/0,022/30 - dla 25A około 15uH- chyba lepszy,
    - DTMSS-40/0,068/30 - dla 25A około 32-33uH- chyba gorszy

    Dla pulsacji 5%, indukcyjność= 23uH, znalazłem:
    - DTMSS-40/0,068/30 - dla 25A około 32-33uH

    Skąd wynika wartość pulsacji prądu na poziomie 10%? Chyba im mniejsza tym lepiej?
  • Poziom 42  
    fets napisał:
    O jakich 68uH mówimy???
    Mi wyszło 11,5uH.


    Pytasz o dławik DTMSS-47/0,068/45 - to jest właśnie dławik o znamionowej indukcyjności 68uH.

    W pierwszym dokumencie wyszło Ci 115uH i chciałeś brać dławik proszkowy 150uH.

    Widzę, że nie oczekujesz pomocy, tylko potwierdzenia błędnych założeń i próbujesz - dość nieudolnie - manipulować. Ja nie mam czasu na takie zabawy. Swoje merytoryczne uwagi i propozycje podałem. Nie odpowiadają - trudno.
  • Poziom 12  
    Chwilka, bez nerwów.

    Troszkę się zakręciliśmy. Od nowa.

    Wg sugestii zmniejszyłem wartość pulsacji z 1% do 10%. W załączniku "Obliczenie przetwornicy DC-DC dla TL5001- prąd +-10_procent.pdf" wyszła mi indukcyjność porównywalna z Pańską.
    Wg Pańskich L=około 10u.
    Wg moich L= około 11,5u.

    Na tej podstawie poszukałem dławika z serii DTMSS. O jako pierwszy typ faktycznie zapytałem o DTMSS-47/0,068/45 i tu mój błąd. Lecz w kolejnym zapytałem o konkretniejsze wartości czyli

    "Dla pulsacji 10%, indukcyjność= 11,5uH, znalazłem:
    - DTMSS-27/0,022/30 - dla 25A około 15uH- chyba lepszy,- powinno być 11uH
    - DTMSS-40/0,068/30 - dla 25A około 32-33uH- chyba gorszy"

    Określenie chyba lepszy i chyba gorszy miało znaczyć że nie wiem i liczę na podpowiedz.

    Czy DTMSS-27/0,022/30 który dla 25A posiada około 11uH ( a nie 15uH- tu mój błąd) - był by ok?

    Przetwornica DC/DC, buck, 0-28V, 25A

    Nie oczekuję potwierdzenia błędnych założeń. Napisałem tu z myślą o podzieleniu się pomysłem i nadzieją na konstruktywną pomoc. Postępuje wg wskazówek, jak narazie o zmianie wielkości i typu dławika.

    Obliczenia wg podanej strony www wychodzą mi następująco:
    Dane wejściowe:
    Vin_min / V= 33
    Vin_max / V=35
    Vout / V=28
    Iout / A=25
    f / kHz =100

    Wyjściowo uzyskuje:
    L / H= 5.627E-6 (5,6u)
    ΔIL / A for Vin_max= 10- to pulsacja prądu obliczana dla 40% prądu wyjściowego.

    Dla pulsacji rzędu 10% otrzymuje wyniki:
    L / H=22.51E-6(22,5u)
    ΔIL / A for Vin_max= 2.5

    Dla pulsacji rzędu 20% otrzymuje wyniki:
    L / H=11.25E-6(11,25u)
    ΔIL / A for Vin_max= 5

    I to by się zgadzało, bo analizując wzór i dokument dla moich obliczeń jest w punkcie 7.2:
    Przetwornica DC/DC, buck, 0-28V, 25A

    U mnie 10% pulsacji jest mnożone x2 i faktyczna wartość ΔIL =2*pulsacja[%]*Iout

    Czy mógłby Pan jeszcze raz na spokojnie od nowa spojrzeć na to wszystko?

    Czy, już nie biorąc pod uwagę wielkości dławika, nie jest tak że im ΔIL mniejsze tym lepiej?
  • Poziom 12  
    Witam.

    Więc oprócz -Romana- nikt na tym forum nie zamierz dzielić się wiedzą o przetwornicach DC/DC?
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 12  
    Witam.

    Dlatego 25A ponieważ w warunkach technicznych jest zapis odnośnie oscylacji prądu ładowania na poziomie 8A i pojedynczych udarów prądowych o dowolnej biegunowości na poziomie 15A.
    Badane regulatory są bardzo starych typów w których może występować takie zachowanie.

    Ale nie wnikajcie w regulator. Takie było założenie że ma być przetwornica, i tak to lepiej niż cały układ z silnikiem, prądnicą itd.

    Może ktoś udzieli merytorycznych odpowiedzi na pytania??????????????

    Atut przetwornicy względem liniowego: MOC:
    - w tej przetwornicy maksymalna moc tracona to ≈ 18W,
    - w rozwiązaniu liniowym przy zasilaniu 35V, moc tracona ≈175W
  • Poziom 27  
    Użycie P-MOSFETa to moim zdaniem pomyłka - N-MOSFET o podobnych parametrach jest tańszy i łatwiej dostępny.

    Driver do MOSFETa: pomyłka: ubijesz tranzystor który ma Ugs max 20V. przejściowe 30V ale nie liczyłbym na to.

    Co do topologii prosi się synchroniczne prostowanie i prosi się tryb prądowy, zwłaszcza, że chcesz kontrolować prąd. Przechodziłem przez pomysł kontroli prądu przez złożony łańcuszek wzmacniaczy operacyjnych - nie polecam. Wzbudza się aż miło a że zabezpieczeń nie masz tranzystory będą płonąć.

    Co do dławików: Feryster nie jest jedynym dostawcą na rynku. Przy tych mocach poważnie bym się zastanowił nad zleceniem nawinięcia tego albo zrobieniem tego samemu. Co do wartości dławika RoMaN chyba powiedział wszystko.
  • Poziom 42  
    Oczywiście, że jest wielu dostawców na rynku. Ale wskaż mi takiego, który zrobi jedną sztukę nie zdzierając...
  • Poziom 27  
    Roman - ile to jest "zdzierając"? Dzisiaj zamówiłem 10 próbek na EFD20/10/7 po 22PLN/sztukę. Nawinięte, sklejone i jak trzeba.

    fets - P mosfet jest bardziej porażkowy niż sądziłem. Ma prawie 40mOhm przy 100'C a będzie tyle miał spokojnie jeśli nie będzie miał wielkiego radiatora. FDD4141 of Fairchilda wygląda lepiej, nawet można by dać dwa równolegle jak już sie koniecznie chce mieć P-MOSFETA.

    Nie lepiej: IRFP3206PBF? jakieś 5mOhm włączony. koło 6.5nF pojemności bramki i 170nC ładunku.
  • Poziom 42  
    Złotym drutem nawijane te EFD20? ;) Podeślij na priv specyfikację - z ciekawości dowiem się, ile to by kosztowało.
  • Poziom 27  
    Dla postronnych:
    bo ja wiem czy to zdzierstwo za prototyp wykonany tak jak element produkcyjny? Nie muszę u siebie mieć 40 gatunków drutu, ileś gatunków foli, karkasy, maszynki do szlifowania rdzeni.... ale tańsi dostawcy są zawsze mile widziani.