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

Przetwornica boost i dziwne skoki napięcia

08 Lip 2012 23:19 5281 19

  • Poziom 30  
    Buduję przetwornicę boost do sterowania lampą Nixie Z566M oraz neonówkami. Z 12V muszę wytworzyć 150V i utrzymać to napięcie na względnie stabilnym poziomie.

    Na schemacie obciążeniem jest neonówka z rezystorem, ale jeżeli jest sam rezystor to problem też występuje.

    Przetwornica boost i dziwne skoki napięcia

    Sygnał sterujący tranzystor pochodzi z ATmegi, co działa bez problemu. Ma stałą częstotliwość 48kHz, a zmiana współczynnika wypełnienia powinna płynnie regulować napięcie na wyjściu. Jednak tak nie jest! Okazuje się, że istnieją pewne wartości wsp wypełniania, przy których napięcie nagle skacze ok. 20-40V, a potem pozostaje stałe mimo ciągłego zwiększania wypełnienia. Mniej więcej te progi to wartości 20%, 40%, 60% i 80%. Nie wiem skąd to się bierze i jak ulepszyć przetwornicę.

    Na pierwszym zdjęciu poniżej znajduje się sygnał podawany na bramkę tranzystora. Nie wiem skąd biorą się cztery "górki" w stanie niskim. Na oscyloskopie widzę, że kiedy wsp. wypełnienia jest zbyt duży, aby pomieścić te cztery górki, wtedy napięcie wyjściowe nagle wzrasta, a z czterech górek zostają trzy, co widać na obrazku po prawej.


    Przetwornica boost i dziwne skoki napięcia Przetwornica boost i dziwne skoki napięcia

    Zrobiłem też zdjęcie napięcia na cewce. Wydaje się, jakby tranzystor otwierał się podczas tych górek i to pewnie powoduje te skoki napięcia wyjściowego, o których pisałem wcześniej, ale co powoduje te górki?

    Przetwornica boost i dziwne skoki napięcia

    No i co tu robić? :) Przetwornica sama się zakłóca?
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Gorszej diody nie było?, niektórzy producenci podają dla 1N400X trr=30µs.
    Ten ostatni oscylogram to rezonans indukcyjności z pojemnością wyjściową tranzystora - normalne, może trochę zmieniać energię gromadzoną w cewce w każdym cyklu.
  • Poziom 10  
    Witam
    Uprzedzam iż nie wiem co z tego wyniknie ale spróbuj dołożyć diodę zaraz za cewką lub przełożyć istniejącą. Łopatologicznie rozumując zapobiegnie to rezonansowi, ale nie wiem jakie jeszcze pociągnie za sobą konsekwencję w działaniu układu.
    pozdrawiam Robert
  • Poziom 36  
    AVE...

    Robercie, zmieni to zachowanie układu, bo tranzystor będzie zarówno ciągnął napięcie z cewki, jak i potem z kondensatora i odbiornika tej energii. Dioda musi być za tranzystorem w takiej przetwornicy ZAWSZE...

    @Leonow32...
    Szybka dioda zamiast tej prostowniczej i dodatkowo druga w kierunku zaporowym równolegle do tranzystora. Zmniejsz też indukcyjność do 470-680uH lub częstotliwość pracy do 22-30kHz. C1 mam nadzieję jest LowESR?

    Obacz ten układ:
    Przetwornica boost i dziwne skoki napięcia Przetwornica boost i dziwne skoki napięcia

  • Poziom 30  
    Dziękuję za zainteresowanie tematem ;)

    Zmieniłem diodę na UF4004 (trr=50ns), kondensatory oczywiście są low ESR, zmniejszyłem częstotliwość do 30kHz.

    Skoki w sygnale sterującym udało się wyeliminować poprzez wstawienie dodatkowego tranzystora sterującego blisko mosfeta. Widocznie coś się indukowało w długim kabelku sterującym.

    Przetwornica boost i dziwne skoki napięcia

    Chyba wykryłem, co powodowało te skoki napięcia i nieliniowość sterowania. Poniżej są przebiegi sygnału sterującego MOSFET (żółty) i napięcia na cewce (niebieski). Na cewce robią się jakieś oscylacje, a skok napięcia występował, kiedy wsp. wypełnienia zmienił się na tyle, że ostatnia szpilka napięcia nie mieściła się w czasie, kiedy sygnał sterujący był stanie niskim. Lepiej to wyjaśniają obrazki :D po lewej jest 7 szpilek niebieskich, a po prawej 6. Powoduje to zmianą napięcia wyjściowego o kilka-kilkanaście V.

    Przetwornica boost i dziwne skoki napięcia Przetwornica boost i dziwne skoki napięcia

    Cytat:
    Zmniejsz też indukcyjność do 470-680uH

    Nie mam takiej w swoich zbiorach, więc wziąłem 100uH. Wtedy sytuacja tak wygląda:
    Przetwornica boost i dziwne skoki napięcia

    To właśnie tak ma działać czy coś jeszcze zmienić? ;) w jakiej książce/stronie jest to dobrze wytłumaczone?
  • Poziom 36  
    AVE...

    Ty to składasz na płytce jakiejś, w pająku czy na stykówce?
    Cewka Ci dzwoni, co wpływa na pracę całego układu, kondensator filtracyjny na wyjściu stanowczo za mały. Powinien on mieć wartość o 1-2 rzędy większą. Wstaw elektrolit ze strony pierwotnej jakiegoś zasilacza ATX/...
    Kalkulator do przetwornic boost: http://www.ladyada.net/library/diyboostcalc.html
  • Poziom 32  
    Do przeliczenia przetwornicy polecam ten programik bardzo przydatny i też ostatnio interesowałem się tą tematyką :)

    http://www.ti.com/tool/powerstage-designer

    lub

    http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/smps_e.html#Aww

    Do wyboru do koloru w tym że w 2 linku od razu pokazane są wartości dostępnych cewek a w 1 po obliczeniu i kliknięciu na cewkę diodę lub kondensator mamy pokazane przebiegi

    Również zauważyłem że wypełnienie sygnału sterującego nie jest brane pod uwagę w projektowaniu

    Urgon mógłbyś wrzucić pliki z proteusa ?

    Ewentualnie czy ma znaczenie czy w takiej konstrukcji wykorzysta się NE555, jakiś specjalny układ do przetwornic czy procesor ? Bo wydaje mi się że w tym przypadku niema to znaczenia.
  • Pomocny post
    Poziom 36  
    AVE...

    Jeśli pobór prądu jest stały lub zmienia się nieznacznie, to i NE555 starczy. Albo mikroklocek. Wiele teraz ma kontrolery PWM do budowy przetwornic...
    Problem zaczyna się, jak chcesz stabilizację napięcia w funkcji obciążenia. Układ ze schematu i poniższego załącznika robi stabilizację przez pętlę sprzężenia zwrotnego napięciowego...
  • Poziom 32  
    Czyli w efekcie zmieniane jest wypełnienie impulsów wraz ze zmianą napięcia w dzielniku :) Czyli w sumie potencjometrem reguluje się prąd wyjściowy ??
  • Pomocny post
    Poziom 36  
    AVE...

    Potencjometrem reguluje się napięcie wyjściowe. Gdy napięcie na kondensatorze osiągnie pożądaną wartość, ustalaną przez dzielnik napięcia, tranzystor zwiera pin CV do masy, co przesuwa próg komparatora w NE555 z 2/3Vcc do zera, co kończy impuls sterujący...
  • Poziom 32  
    Dziękuje ale jeszcze mam 1 nurtujące mnie pytanie czy są jakieś przeciwwskazania aby wykonać w urządzeniu 2 przetwornice jedna na około 60 a druga taka jak powyżej na podwójnej kostce NE555 czyli NE556 ? Strasznie to mnie ciekawi bo będą różne częstotliwości

    Pozdrawiam

  • Poziom 30  
    W moim układzie głównym celem tej całej zabawy jest wyeliminowanie wszelkich NE555, MC34063 i innych tego typu scalaków, mimo że działają dobrze. Wszystko ma być sterowane z procesora, a przetwornica ma służyć do zegara Nixie. Wyszedłem z założenia, że skoro procesor przez 99% czasu nic nie robi, to niech zajmie się sterowaniem przetwornicy. Sygnał "ster" pochodzi z wyjścia PWM OC1A, a "ADC" to jak można zgadnąć sprzężenie zwrotne na przetwornik analogowo-cyfrowy :)

    Poza tym, sterowanie przetwornicy z NE555 lub MC34063 ustala napięcie wyjściowe na sztywno i zawsze będzie ono musiało być wyższe od napięcia zapłonu lampy. W przypadku procka, po zapłonie można by napięcie obniżyć aby było trochę wyższe od napięcia gaśnięcia, co rzekomo wydłuża czas życia lampy. A przynajmniej wtedy nie świecą druciki pomiędzy nóżkami a cyframi :D
  • Pomocny post
    Poziom 36  
    AVE...

    Zrób dzielnik napięcia i napisz algorytm zmieniający wypełnienie od zera wzwyż do uzyskania żądanego napięcia, a następnie w każdym cyklu pomiarowym regulujący to wypełnienie w górę lub w dół. Powinno sobie poradzić z zawyżaniem napięcia. Dalej możesz bawić się w dobieranie cewek i kondensatorów oraz częstotliwości. Użyj skryptu, który podlinkowałem by policzyć sobie indukcyjność dla zadanych napięć i maksymalnego poboru prądu...
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Możesz wytłumić te oscylacje.

    Metoda jest taka: równolegle do tranzystora (pomiędzy dren a źródło) dołączasz kondensatory (zaczynając od 220pF) obserwując oscylacje ustalasz wartość pojemności przy której częstotliwość oscylacji zmniejszy się dwukrotnie (co oznacza że twój kondensator ma wartość 3x większą od pojemności pasożytniczej w układzie ;) )
    Następnie liczysz reaktancję pojemności pasożytniczej Cp przy częstotliwości oscylacji fo (przed modyfikacją) Xc=1/(6.3*fo*Cp) do dobranego wcześniej kondensatora dodajesz szeregowo rezystor o wartości równej tej reaktancji.

  • Poziom 30  
    Strzał w dziesiątkę! Zrobiłem jak pisałeś i oscylacje zniknęły prawie do zera!!! Równolegle do tranzystora wstawiłem 270p i 2,2k Próbowałem zmieniać rezystor i kondensator na większy lub mniejszy niż wychodzi z obliczeń i minimalne oscylacje jakie udało się uzyskać są na poniższych obrazkach. Pewnie na gotowej płytce uda się je jeszcze lepiej wytłumić, bo obecnie mam plątaninę drucików :)

    Teraz mam liniową regulację w zakresie jaki mnie interesuje. Dziękuję bardzo wam wszystkim :)

    Przetwornica boost i dziwne skoki napięcia Przetwornica boost i dziwne skoki napięcia

    ...a przy okazji - nie żałuję ani złotówki wydanej na oscyloskop :D
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Powinno się dać jeszcze lepiej wytłumić, choć nie wiem czy jest sens, obliczona w ten sposób wartość rezystancji powinna dać tłumienie krytyczne, a więc drgania powinny zaniknąć po jednym okresie, spodziewałem się większej pojemności skoro sam tranzystor ma katalogowo Coss 200pF.
    Musiałeś też mieć mniejszą indukcyjność niż 1mH (da się wyliczyć z częstotliwości oscylacji, jeśli mamy znaną pojemność).

    Bez oscyloskopu nie wiedział byś że taki problem jest, więc nie miał byś potrzeby posiadania oscyloskopu ;)
    (to dla tych co myślą "a ja nie mam i też dam rade")
  • Poziom 36  
    AVE...

    Na płytce będzie lepiej. Zadbaj tylko o długości połączeń. Im krótsze tym lepiej. Swoją drogą ja bym się nie odważył budować przetwornicy na płytce stykowej. To proszenie się o problemy...

    Co do oscyloskopów, to są straszliwie użyteczne. Zwłaszcza w komplecie z generatorem funkcyjnym. Szkoda tylko, że ceny takiego sprzętu, nawet używanego, są u nas zaporowe dla amatorów...
  • Poziom 10  
    Witam,
    Przeczytałem dokładnie wątek i rozwiązanie .... zastanawiam się jak przy kondensatorze 270p obliczony opornik to 2,2K .... sprawdzam i sprawdzam i ni jak mi nie wychodzi 2.2k ... mogę prosić o podpowiedź :)