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

Przetwornica Buck- Poprawianie sprawności i kilka innych pytań.

Wr841nd 25 Gru 2012 08:31 3534 19
  • #1 25 Gru 2012 08:31
    Wr841nd
    Poziom 12  

    Witajcie !.
    Przestudiowałem forum/ Google ale nie znalazłem odpowiedzi :
    1 Sprawa to oczywiscie dławik i jego parametry..( w tym rdzenia)
    Przyjmujemy F pracy np 30 khz :
    I dla pradu 1A wychodzi okolo 500uH a dla pradu 5A 150uH ( Vin 25V )

    I teraz widze od razu że jesli zrobie dławik na 5A to przy 1A poleci mi na pysk sprawność.. ( bo np liczy sie dla maksymalnego obciażenia a co z mniejszymi ? )

    Co mogłbym zrobić : Przełączyć odczepy na dławiku ( czy kiedys ktos widział takie rozwiązanie )
    Lub ( nie wiem czy to jest logiczne ) Zmienić czestotliwość pracy przetwornicy.. ( czy istnieja jakieś przetwornice z pływajacą czestotliwoscią względem obciążenia ? )

    Sprawa dławika : Widomo zrobić jest go najlepiej na materiale DTMSS. Niestety nie posiadam aktulanie takiego rdzenia ale mam rdzen "iron powder " z zasilacza ATX ( najprawdopopdobniej T184-26 --zołto białe) opis ich jest ze do 1Mhz pracują...

    W sieci znalazłem kilka przetwornic opartych o te rdzenie i pracuja..

    Czy oscyloskop wykaże mi że rdzeń się nasycił ( według mnie przebieg będzie wygladał jak po przejsciu przez ogranicznik napiecia "taki kwadrat") wiadomo organoleptycznie to będzie się grzał ( własnie uzwojenie na pewno ale rdzeń też ? )

    Myslałęm że Buck jest w miarę prosty ale po pierwszych testach juz widze że to nie takie proste..

    0 19
  • Sklep HeluKabel
  • #2 25 Gru 2012 09:35
    Urgon
    Poziom 36  

    AVE...

    Nie jestem pewien, ale chyba imć RoMan w paru tematach podkreślał, iż rdzenie proszkowe pełniące funkcję dławików w zasilaczach ATX nie nadają się do budowy przetwornic DC/DC. Więc nie wiem, czy to, co robisz ma sens. Aha, znalazłem jedną przetwornicę z rdzeniem proszkowym, w konfiguracji Cuka, zbudowaną tak, iż bałbym się tego dotknąć, by się nie rozsypało...

    Zamiast PWM sprawdziłby Ci się kontroler PFM(PSM), który może pracować w szerokim zakresie obciążeń, kosztem większego "śmiecenia" zakłóceniami. Są też scalone kontrolery pracujące w trybie PWM dla dużych obciążeń i PFM dla małych...

    Nasycenie rdzenia możesz sprawdzić mierząc prąd płynący przez uzwojenie. Gdy rdzeń się nasyci, pojawi się gwałtowny skok prądu, który zwykle kończy się uwaleniem tranzystora. Mnie się tak robiło w przetwornicy half-bridge...

    0
  • #3 25 Gru 2012 12:15
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    I teraz widze od razu że jesli zrobie dławik na 5A to przy 1A poleci mi na pysk sprawność.. ( bo np liczy sie dla maksymalnego obciażenia a co z mniejszymi ? )
    A za jakiej przyczyny miała by "polecieć na pysk"?

    Cytat:
    mam rdzen "iron powder " z zasilacza ATX ( najprawdopopdobniej T184-26 --zołto białe)
    Jeszcze nie widziałem ATX'a z tej wielkości rdzeniem, który producent takie daje, przy jakich mocach nominalnych?
    Cytat:
    opis ich jest ze do 1Mhz pracują...
    Grzałkę można wykonać znacznie prościej ;)
    Nie zgaduj tylko sprawdź micrometals
    Może ci się przyda post RoMan'a Link
    Cytat:
    W sieci znalazłem kilka przetwornic opartych o te rdzenie i pracuja..
    Różnica jest taka że ty chcesz żeby twoja pracowała dobrze, z dużą sprawnością, a nie "po prostu działała".

    Cytat:
    Czy oscyloskop wykaże mi że rdzeń się nasycił ( według mnie przebieg będzie wygladał jak po przejsciu przez ogranicznik napiecia "taki kwadrat"))
    W kształcie napięcia nic nie zauważysz.

    Cytat:
    Nasycenie rdzenia możesz sprawdzić mierząc prąd płynący przez uzwojenie. Gdy rdzeń się nasyci, pojawi się gwałtowny skok prądu, który zwykle kończy się uwaleniem tranzystora.
    Przy rdzeniach proszkowych to wygląda nieco inaczej szybkość narastania prądu rośnie powoli, rdzeń stopniowo się nasyca.

    0
  • #4 25 Gru 2012 20:59
    Wr841nd
    Poziom 12  

    Cytat:
    A za jakiej przyczyny miała by "polecieć na pysk"?


    Jesli jestem w błedzie to poprawcie : Przetwornice liczy się zawsze na maksymalny prąd oddawany. I np dla prądu 1A mamy 750uH ( 31Khz ) dla 5A 150uH...

    I dlatego myślę że sprawność pójdzie w diabły. Ale to moje domysły ! Albo sprawnośc spadnie o kilka -kilkanaście procent..

    Cytat:
    Różnica jest taka że ty chcesz żeby twoja pracowała dobrze, z dużą sprawnością, a nie "po prostu działała".


    To prawda w 101% ale jak to się mówi najlepiej nauczyć się na błedach co dziś stwierdziłem bo miałem rdzen zielony z zółtym paskiem( -40 model ?według talbicy u Romana )z dławika przeciwsobnego i na wyjsciu przetwornicy miałem 50 -70mA ( moj domysł taki że rdzeń zadziałał jak dławik doskonały ) i chyba widze że musze szukać rdzenia z jak najniższym "minusem" ? Oczywiscie najlepiej kupic gotowy dławik na materiale DTMSS ale wtedy nie ma "wiedzy doświadczalnej"

    Mam uszkodzonego Tagana 600W i tam widze dławik na wyjsciu szaro-- ( tego nie wiem bo jeszcze dławik siedzi w płytce i musze go wyciągnąć..

    Bo post romana czytałem ale nie jest tam napisane jakie dławiki powinno sie stosowac w przetwornicy ( pisze tylko o przenikalnosci ) w sumie dalje to mgliste pojecie że powninno być jak największe...

    0
  • #5 25 Gru 2012 21:10
    Urgon
    Poziom 36  

    AVE...

    Lepiej mieć dławik ciut za duży, niż za mały. W Twoim przypadku dławik 750uH nie będzie po prostu w pełni wykorzystany i tyle. Dławiki liczy się tak, by maksymalna pulsacja prądu, jaka może wystąpić nie nasyciła rdzenia. Dlatego też w temacie Romana jest podany zapas 50 i 25%...

    0
  • #6 25 Gru 2012 22:22
    CosteC
    Poziom 26  

    Niezbyt rozumiem czemu DTMSS ma być najlepszym materiałem. Pytanie tak naprawdę co robisz. Inne problemy spotkasz przy robieniu przetwornicy z napięciej wyjściowym 1.2V a inne gdy napięcie wyjściowe to 120V. Inne problemy powstają przy mocach rzędu watów, inne przy setkach watt. Nie ma jednej rady, nie ma jednej metody. Zawsze ciekawe jest:
    - topologia (PWM, quasi rezonansowe, rezonansowe, PFM, constant-Ton, constant toff
    - Sposób prostowania (aktywne, pasywne)
    - optymalizacja procesu przełączania
    - optymalizacja strat w indukcyjnościach i kondensatorach

    0
  • Sklep HeluKabel
  • #7 26 Gru 2012 13:32
    Wr841nd
    Poziom 12  

    Co robie : Przetwonice do ładowania akumulatorów... wydajność 5-10 ( max 20 A ale to w przyszłości )
    Mówisz ze DTMSS to niekoniecznie najlepszy materiał.. ( wsumie na elce gdzie trafiłem to mówiono o tym rdzeniu.. )

    Właśnie wyrwałem z Tagana ten rdzeń jest zielono niebieski czyli -52..

    Bede robił próbe nawiniecia około 50-80zw by osiągnąć 150uH...( nie mam miernika indukcyjnosci ale mam odbiornik radiokomunikacyjny a wtedy LC=F a wtedy bede wiedział jaką mam indukcyjnosc z wzoru na układ rezonansowy...

    0
  • #8 29 Gru 2012 21:58
    Wr841nd
    Poziom 12  

    Urgon : Mnie pulsacja prądu boli tyle co zeszłoroczny śnieg..
    Narazie nawinełem cewke ( Drut 0.7 około 80zw )
    F pracy 31 Khz i przetwornica wyszła nieźle ! 94% sprawności ! Oczywiscie dla okreslonego punktu... przy zmianach prądu wyszło 90-88%..

    Zapytam inaczej : Wiadomo najgorszy wariant to nasycenie rdzenia ( aktualnie mam T130-52 i to raczej nie szybko się nasyci )
    I jesli teraz dam mniej zwoii ( mniejsza indukcyjność )
    TO :
    Spadnie sprawność czy wzrośnie pulsacja na wyjściu( pulsacja mnie nie boli)

    0
  • #9 29 Gru 2012 22:09
    Urgon
    Poziom 36  

    AVE...

    Nie chodzi o pulsację na wyjściu, na miłość borską, lecz o pulsację prądu na cewce, a przez to o pulsację pola EM w rdzeniu. Ta pulsacja ogranicza Ci sprawność, bo energia marnuje się na podgrzewanie nasycającego się rdzenia. Możesz albo podnosić częstotliwość pracy, albo indukcyjność. Ale i tak w przypadku PWM dla małych obciążeń straty będą większe ze względu na sprawność klucza tranzystorowego czy diody prostowniczej. Stąd koncepcja sterowania PWM/PFM(PSM) się wzięła w niektórych kontrolerach przetwornic. Diodę możesz zastąpić prostownikiem synchronicznym na mosfecie...

    Spróbuj podnieść częstotliwość pracy do 60-120kHz...

    0
  • #10 30 Gru 2012 08:31
    CosteC
    Poziom 26  

    Wr841nd jeśli zależy ci na wysokiej sprawności tego układu, zwiększ częstotliwość do przynajmniej 100kHz i zadbaj o synchroniczne prostowanie. myślę że 98% sprawności jest osiągalne. Koledzy nie wspomnieli że straty w rdzeniu cewki pochodzą nie tylko z jej nasycenia ale też od zmiany strumienia magnetycznego. Im większa zmiana tym większe straty (rosną szybciej niż liniowo) stąd wzrost częstotliwości do pewnego stopnia zmniejsza straty. Poza tym mniejsza indukcyjność to mniej drutu na cewce - też mniejsze straty.

    Powodzenia.

    0
  • #11 31 Gru 2012 20:18
    Wr841nd
    Poziom 12  

    Cytat:
    Poza tym mniejsza indukcyjność to mniej drutu na cewce - też mniejsze straty.

    Zawsze moża nawinąć podwójnie...
    Co do F pracy niestety za pysk trzyma mnie procesor... osiągnełem 47Khz i padł stabilizator procesora pociągając go samego na dno...oczywiscie by osiągnać to przetaktowałem procesor o 33%..

    Ale macie racje z tymi zwojami .. fakt nawiniecie na rdzeniu T130-52 80 zw 0.7 to juz trochę męki ...

    Czytałem troche o synchro prostowaniu.. ( Nie wiem czy da sie to zrobić z tego samego taktowania czyli np klucz napiecie bramki UP fet robiacy za diode Down -- pisze tu o sterowaniu... )
    [/quote]

    0
  • #12 31 Gru 2012 20:30
    nsvinc
    Poziom 35  

    CosteC napisał:
    zwiększ częstotliwość do przynajmniej 100kHz

    "zwiększ"? Nie za bardzo - wyższe częstotliwości to większe straty na kluczu. Dodatkowo zdecydowanie większe problemy z generowanym EMI. Wyższe częstotliwości pracy przetwornicy wymagają dosyc inteligentnego doboru gasików - trzeba zmierzyć częstotliwość oscylacji tuż przy zboczach przełączania tranzystora i na tej podstawie dobrać elementy gasika. W necie chodzi pare dokumentów na ten temat...

    CosteC napisał:
    zadbaj o synchroniczne prostowanie.

    ...i wygeneruj sobie potencjalnie niepokonywalny problem z EMI przy 100kHz... Tragedia zacznie sie przy małych wypełnieniach...

    CosteC napisał:
    myślę że 98% sprawności jest osiągalne

    Oj bardzo w to wątpię... 98% jest ledwo osiągalne stosując leading-edge elementy i topologie QR...

    CosteC napisał:
    Poza tym mniejsza indukcyjność to mniej drutu na cewce - też mniejsze straty.

    Bierzesz pod uwage tylko straty w drucie. Straty w drucie przeważnie są mniej istotnym problemem niż straty w rdzeniu, w szczególności jeśli mówimy o rdzeniach z szczeliną rozproszoną. To trzeba starannie policzyć, a nie zgadywać. Arnold Micrometals udostępnia oprogramowanie, dzięki któremu można trafnie dobrać rdzeń i drut, tak, aby element indykcyjny nie uniemożliwił potencjalnie dobrej sprawności przetwornicy...
    Wyższa częstotliwość - większe straty w rdzeniu wynikające z przemagnesowania, ale za to dopuszczalna mniejsza indukcyjność (pod kątem [delta]IL)

    CosteC napisał:
    Im większa zmiana tym większe straty (rosną szybciej niż liniowo) stąd wzrost częstotliwości do pewnego stopnia zmniejsza straty.

    Jak wyżej - to tylko teoria...
    To co piszesz to są dobre wskazówki dla kogoś, kto wie co robi... Jeśli przetwornicę buduje początkujący, to lepiej stosować inne rady:
    - get slow - 50kHz to juz spora częstotliwość...
    - ferrytowy dławik - łatwiej policzyć, generalnie mniejsze straty, lepsze wlasciwosci magnetyczne
    - drut jest tani - lepiej lekko przewymiarować dławik

    0
  • #13 01 Sty 2013 20:58
    CosteC
    Poziom 26  

    Witam powtórnie
    po pierwsze robienie przetwornicy na procesorze jest w mojej opinii strzelaniem sobie w stopę. Albo będzie to bardzo powolne albo będzie to zawodne. 30kHz było dobre 20 lat temu. Albo i 30 lat temu. Dzisiaj jest mnóstwo dobrych i tanich układów scalonych do budowy przetwornic.

    nsvinc:
    100kHz to dosyć powolna przetwornica jak na DC/DC. EMI naprawdę jest do opanowania. Podobnie przy synchronicznym prostowaniu. Różne są do tego kontrolery, zobacz na płytę główną od twojego komputera. Standardem są tam przetwornice 12V->0.8V 50A na przykład.. EMI opanowane, wszystko na tanich komponentach.

    Co do strat w drucie i rdzeniu, proszę policz - bardzo się to wszystkim przyda. Weź jakiś rdzeń od Micrometals i zaprojektuj :) Sam jestem ciekaw czy projekt wyjdzie limitowany miedzią czy rdzeniem.

    Straty przełączania przy małych napięciach, a o takich tu rozmawiamy (25V) są znikome. Znowu - można to policzyć. Dobry tranzystor i sterownik i straty będą rzędu 0.25W są spokojnie osiągalne.

    0
  • #14 01 Sty 2013 22:18
    Urgon
    Poziom 36  

    AVE...

    CosteC, poczytaj sobie notę katalogową i aplikacyjne PIC16F785. I przejrzyj rodzinę dsPIC pod kątem zastosowań w przetwornicach. Potem wypowiadaj się o mikrokontrolerach w zasilaniu. Zresztą Nsvinc pracuje, bądź pracował przy przetwornicach na mikrokontrolerach, i jakoś mu się to udaje, nieprawdaż, Nsvinc?

    Ja bym radził dojść nawet do 100kHz. Można próbować też bawić się przetwornicami wielofazowymi, wtedy i sprawność lepsza, i zakłóceń mniej, a i wyjście gładsze. Zresztą wygładzanie załatwić może spory dławik i elektrolit LowESR w układzie filtru dolnoprzepustowego LC...

    0
  • #15 02 Sty 2013 12:48
    CosteC
    Poziom 26  

    Drogi Urgon
    Wszystko można zrobić. Pytanie brzmi po co. Dla mnie mikrokontroler przetaktowany 33% to gruby błąd projektowy. 47kHz to dosyć powoli. Warto? Moim zdaniem nie.

    Co do standardowych mikrokontrolerów w zasilaniu zdanie będę miał negatywne - Niskie częstotliwości kluczowania, trudności w opracowaniu zabezpieczeń: zwarciowych, nadprądowych klucza, niska rozdzielczość PWM, kłopoty ze stabilnością.

    Rozwiązania dedykowane są dobre, ale rozróżniajmy proszę dsPIC or PIC16. PIC16 ma 20MHz zegara, 5MHz zegara instrukcji i jeśli dobrze widzę to w nocie aplikacyjnej http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01047a.pdf że użyto 5bitowego PWM Moim zdaniem nie za wiele. Ale co kto lubi.

    0
  • #16 02 Sty 2013 13:37
    Urgon
    Poziom 36  

    AVE...

    Jeśli obaczysz notę katalogową PIC16F785(http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/41249e.pdf), konkretnie rozdział 13, to zrozumiesz, co mam na myśli. Sygnał PWM o częstotliwości Fosc/2. Czyli 10Mhz. Wypełnienie jest regulowane sprzętowo za pomocą jednego lub dwóch komparatorów, do których mogą być podłączone wewnętrzne wzmacniacze operacyjne. Sygnał dla komparatora może być ze sprzężenia napięciowego, prądowego lub obu. Sygnał do porównania może być generowany przez wewnętrzne źródło napięciowe, lub przez moduł CCP(wtedy trzeba dodać jakiś filtr RC i zewnętrznie połączyć dwa piny). Ponieważ to są dwa generatory sprzętowe PWM z możliwością dość dowolnej konfiguracji, to można na jednym kontrolerze mieć dwie różne przetwornice, albo jedną synchroniczną. Planowałem nawet pełny mostek na tym zrobić, ale chwilowo mam inne zadania...
    Zaprojektowałem i wykonałem prototypowy, uniwersalny sterownik przetwornic na tej kostce(pierwszy prototyp miał kilka błędów, więc pewno będę musiał robić drugi, albo ciut modyfikować płytkę), ale właśnie ze względu na inne zadania jeszcze go nie publikuję, ani nawet nie miałem za bardzo jak przetestować...

    0
  • #17 02 Sty 2013 22:42
    CosteC
    Poziom 26  

    Dosyć ciekawe rozwiązanie jest na stronie 100, ale dalej nie widzę obejścia dla rozdzielczości jaką ustawi się w sofcie. Znaczy: zegar 20MHz, ustawiam 8bit rozdzielczość co daje 78.125kHz i tyle mam. Wypełnienie reguluje się samo, owszem, ale z rozdzielczością 8bit. Często to nie będzie przeszkadzać, dla LED pewnie bez żadnej różnicy, ale do rozwiązań analogowych sporo brakuje. Pozatym: PIC kosztuje koło 10zł w detalu, + driver do mosfeta za parę złotych, kwarc (bo wewnetrzne jest 8MHz tylko) w sumie w cale nie tak tanio, chyba, że procek ma inne zadania poza tym. Mosfeta pomijam bo przy tych prądach niekoniecznie będzie wbudowany w dedykowany kontroler.

    Rozumiem czemu ludzi kusi do takich rozwiązań, ale osobiście podziękuję.

    0
  • #18 02 Sty 2013 23:20
    Urgon
    Poziom 36  

    AVE...

    Drobny detal: gdy upłynie minimalny czas stanu wysokiego, rozdzielczość sygnału PWM nie jest ograniczona przez ustawienia licznika okresu. Preskaler i licznik okresu określają częstotliwość pracy i minimalny czas otwarcia tranzystora. Częstotliwość zależy też od częstotliwości zegara, więc nawet na wewnętrznym zegarze da się uzyskać 4Mhz...

    Mój projekt zawiera takie funkcje, jak pomiar napięcia zasilającego drivery wyjściowe TC4428, natychmiastowe wyłączenie całej przetwornicy wraz z sygnalizacją awarii, gdy zaniknie sygnał Enable(przy okazji odłącza zasilanie driverów), możliwość dowolnej programowej konfiguracji modułu PWM(praca w dowolnej konfiguracji przetwornicy), zmianę napięcia referencyjnego dla komparatorów "w locie", co umożliwia łatwą implementację soft-startu...

    0
  • #19 07 Sty 2013 09:13
    CosteC
    Poziom 26  

    Urgon:

    Cytat:
    gdy upłynie minimalny czas stanu wysokiego, rozdzielczość sygnału PWM nie jest ograniczona przez ustawienia licznika okresu. Preskaler i licznik okresu określają częstotliwość pracy i minimalny czas otwarcia tranzystora. Częstotliwość zależy też od częstotliwości zegara,


    Nie widzę tego w datasheecie. Możesz to dokładniej wskazać?

    0
  • #20 07 Sty 2013 09:32
    Urgon
    Poziom 36  

    AVE...

    CosteC napisał:
    Urgon:
    Cytat:
    gdy upłynie minimalny czas stanu wysokiego, rozdzielczość sygnału PWM nie jest ograniczona przez ustawienia licznika okresu. Preskaler i licznik okresu określają częstotliwość pracy i minimalny czas otwarcia tranzystora. Częstotliwość zależy też od częstotliwości zegara,


    Nie widzę tego w datasheecie. Możesz to dokładniej wskazać?

    A proszę Cię bardzo:
    Cytat:
    13.3 PWM Duty Cycle
    Each PWM output is driven inactive, terminating the drive period, by asynchronous feedback through the internal comparators. The duty cycle resolution is in effect infinitely adjustable. Either or both comparators can be used to reset the PWM by setting the corre-sponding comparator enable bit (CxEN, see Register 13-3). Duty cycles of 100% can be obtained by suppressing the feedback which would otherwise terminate the pulse.

    W punkcie 13.7 masz rozpisany cały cykl pracy w praktycznej aplikacji...

    0