Jak zbudować przetwornicę DC-DC 5V na 100V z UC3843 i maks. prądem 10mA?

brzozetti napisał:

....a więc jest to przetwornica DC-DC z 5V na 100V o maksymalnym prądzie obciążenia 10mA.
Moje pytania
- co to jest ta kompensacja częstotliwościowa wzmacniacza błędu? (ale tak na prosty chłopski rozum)
- jak dobrać ten tranzystor T1? (jakie parametry katalogowe brać pod uwagę)
- czy ktoś wie gdzie można ściągnąć biblioteki UC3843 do pspice ?
- do czego służy kondensator C4?

Za diodą chce dołączyć bezpiecznik elektroniczny na 10mA...Moje pytania
- Czy to wszystko ma szanse zadziałać?
- Jakimi parametrami mam się kierować przy doborze tranzystorów w bezpieczniku?

UC3843 wyłącza się poniżej zasilania 7,9V, a włącza powyżej 8,5V i nie może poprawnie pracować z zasilaniem poniżej 9V. Czytaj specs (UVLO):Aby zobaczyć materiał na tym forum musisz być zalogowany
Ponadto dla Uwy=100V musi być R4/R3 równe 19.
Kompensacja częstotliwościowa ogranicza pasmo wzmocnienia dla zapewnienia stabilności wzmacniacza. W opamps realizuje się ją przez dodanie kondensatora zewnętrznego.
Dla 100V/10mA: T1 - V-MOS N-ch 150V/0,5A/1W lub mocniejszy. Możesz użyć tranzystora bipolarnego NPN 150V/0,5A/1W lub mocniejszy z wysoką Ft jak tranzystory wyjściowe video w TV/monitorach, ale musisz włączyć w szereg z bazą opornik 680Ω.
R1 - zacznij z wartością 4,7Ω/0,5W. Pin 3 układu (CS) realizuje zabezpieczenie przed przeciążeniem wyjścia i można doborem wartości R1 ustawić limit prądu Iwy.
Modelu Spice szukaj tu:Aby zobaczyć materiał na tym forum musisz być zalogowany
C4 blokuje zasilanie układu dla wysokich częstotliwości - tyle powinieneś już wiedzieć, jeśli się bierzesz za takie układy.

brzozetti napisał:

....Za diodą chce dołączyć bezpiecznik elektroniczny na 10mA...Moje pytania
- Czy to wszystko ma szanse zadziałać?
- Jakimi parametrami mam się kierować przy doborze tranzystorów w bezpieczniku?

Tylko z zasilaniem >9V! Tego bezpiecznika nie potrzebujesz, bo może realizować to UC3843. Jeśli już, to wartości elementów dla 100V trzeba by przeliczyć i dopiero wtedy dobrać tranzystory.

Proponowany układ nie nada się do generacji napięcia 100VDC, bo spec dla wewnętrznego tranzystora wyj. jest 40V max. Mógłbyś jednak użyć transformatora w miejsce indukcyjności L i pracować po stronie pierwotnej z niższymi napięciami. Alternatywnie możesz użyć tranzystora zewnętrznego, który spełnia wymagania napięciowe, jak np. tu na rysunkach 9/str. 6 lub 11b/str.7Aby zobaczyć materiał na tym forum musisz być zalogowany Co do obliczeń, Ct=760pF zdaje się być niepoprawne, gdyż dla tej samej częstotliwości w załączonych app notes wyliczono 220pF. Brakuje wyliczenia L, które jest kluczowym elementem przetwornicy. Obliczenia R1 jest błędne, gdyż jest to wartość nieskorelowana z Iwy tylko z Uwy. R1/R2 tworzą dzielnik na wejściu opampa, więc zakładasz R2 takie, by nie obciążać nadmiernie wyjścia i wyliczasz R1. Wartości C1 nie wylicza się, tylko wybiera według zaleceń. MC34063 ma układ limitowania prądu i nawet wyliczyłeś wartość Rsc, które ustala taki limit. Czytaj na str. 3 w linku OnSemi, jaki podałeś.
Zdaje się, że nie masz jasnośności co do zasad pracy takich układów. Poczytaj:Aby zobaczyć materiał na tym forum musisz być zalogowany Pozdro

No, no, no, Brzozetti! Tak to nie idzie, jak już Ci kolega RoMan zwrócił uwagę. Proponowałem Ci lekturę, nieprawdaż?. Sam sposób, w jaki podłączyłeś cewkę, świadczy, że nie masz krzty idei w temacie. Potrzebujesz step-up conwerter! Poczytaj teorii, aby zrozumieć, jak ma być włączony klucz i cewka. Znajdziesz np. tu (Application Hints, od str. 17):Aby zobaczyć materiał na tym forum musisz być zalogowany . To jest też kontroler, którego mógłbyś użyć wg schematu z FIGURE 20/str. 20, wystarczy tylko przeskalować obliczenia dla Uwy z 15V na 100V i dla Iwy=10mA!
Jeśli przedstawiasz obliczenia, to tak, żeby było widoczne, co robisz, a nie zgaduj-zgadula! No! Jeśli teraz nie załatwisz się z tym picco bello, to klops!
Czytaj teżAby zobaczyć materiał na tym forum musisz być zalogowany iAby zobaczyć materiał na tym forum musisz być zalogowany
Może tam znajdziesz coś gotowego. I nie nawal!

Schemacik nie jest dobry, bo jak przekroczysz napięcie 40V na pinie 1, co zgodnie z Murphy na pewni Ci się zdarzy, to klops. Wskazałem Ci już kilka odpowiednich układów!

No, Brzozetti, robisz postępy! Układ jest ok. Tylko, jeśli bezpiecznik umieścisz po prawej stronie, zaoszczędzasz połowę tych części (no i ten tranzystorek na dole "npn", co się odwrócił do góry nogami)!
Po stronie wejścia i tak masz już zabezpieczenie na Rsc (ustaw je wstępnie na 200mA +20%). To, co tu wykombinowałeś, to istny overkill! Pozdro

Słuchaj, Brzozetti! Widzę, że nie tylko nie zrobiłeś nic sensownego z tym bezpiecznikiem, to na domiar znowu powróciłeś do dławika z odczepem. Czeski film. No, jeśli to ma być kooperacja, to ja wysiadam.

brzozetti napisał:

A ta pierwsza wersja układu z bezpiecznikiem (rysunek 1) by nie działała czy chodziło o to, że można to prościej zrobić??

Chodziło o to, że ta pierwsza wersja nie robiła wiele sensu, gdyż dublowała zabezpieczenie prądowe konwertera, zabezpieczała sumaryczny pobór prądu, zamiast wyjściowego i była dwukrotnie bardziej rozbudowana. Teraz złóż może w "Paint" dwie poprawne części w jedną, co? W tym bezpieczniku musisz zwiększyć wartości R8...R10 do jakichś sensownych, przynajmniej 20-krotnie! Z podaną wartością R9 (7k5) bezpiecznik sam pobierałby ca. 14mA! Dzwoni gdzieś?
Roman nie wyliczył, tylko założył typową (pesymistyczną) wartość sprawności do celów obliczeń. Jej nie da się wyliczyć, bo zależy od zbyt wielu czynników, jak choćby wykonanie indukcyjności. Praktyczna wartość jest zwykle wyższa, co pozytywnie weryfikuje obliczenia. Claro? Pozdro

Zakładasz sprawność 0,8. Na tej bazie robisz wyliczenia, tzn. dla poboru mocy równemu 125% nominalnej mocy wyjściowej. Zweryfikować sprawność możesz tylko w realnym wykonaniu. Możesz założyć sprawność mniejszą, jeśli lubisz, ale wtedy wyniki praktyczne będą odbiegały i np. ograniczenie prądowe na Rs będzie działało "później", niż w założeniu. Nie możesz natomiast zakładać sprawności 100%, bo wtedy okaże się np., że konwerter nie dostarczy projektowanej mocy, bo wyliczone wartości L i/lub Imax są niewystarczające.

Brzozetti! Miałeś dość czasu, aby poznać zasadę działania regulatorów impulsowych. Popełniłeś błąd umieszczając ten projekt tutaj, zamiast w dziale "Początkujący...". Nie ma czasu na tłumaczenie podstaw i jest wątpliwe, aby ktoś się tego podjął. Kilka poprawek:

"Po każdym impulsie z oscylatora, którego częstotliwość określa element Ct zostaje załączony tranzystor T1." - Wraz z początkiem cyklu ładowania Ct prądem 35µA (przez wewnętrzne źródło prądowe) zostaje załą....
Po osiągnięciu przez Ct napięcia Uref, równego 1,25V, T1 jest wyłączany ... (to jest opisane w spec's tego IC)

"Obliczam stosunek czasów wyłączenia i załączenia tranzystora kluczującego T1" - następujące po tym wyliczenia, w szczególności kolejność, są bez sensu. Fundamentalny wzór:
ton/toff = (Vout/Vin)-1 daje tu ton/toff = 19. Dla T = 20µs --> ton=19µs toff=1µs (ten IC nie dopuszcza stosunku większego niż ca. 6:1, dlatego częstotliwość będzie mniejsza od założonej)
CT = 4.0•10–5×ton = 760pF. <--- wzór stąd, że prąd wewnętrznego źródła ładującego Ct jest 35&micro;A. Prąd wewnętrznego źródła rozładowującego Ct (kiedy T1 jest wyłączony) jest 200&micro;A --> toff = 760pF•1,25V/200&micro;A = 4,75&micro;s --> F = 1/(ton + toff) = 1/23,75&micro;s = 42kHz. <--- mniejsza ca. 20% od założonej. Teraz uwaga! Zwiększenie Imax o ca. 10% da około 21% wzrostu energii gromadzonej w indukcyjności i w ten sposób skompensuje ten spadek częstotliwości wynikający z ograniczenia IC (uwaga RoMana, że można kompensować zwiększając L jest błędna!). Pamiętaj, że E = L•Imax^2/2. Przytaczana dokumentacja błędnie formułuje Lmin, sugerując, że chodzi o wartość minimalną, podczas, gdy chodzi o wartość nominalną, wynikającą z wyliczonej wartości Ipk(switch)! Zwiększenie tej Lmin prowadzi do proporcjonalnego zmniejszenia Ipk(switch) i zmniejszenia mocy przenoszonej. Faktycznie, wymaganie, aby Ipk(switch) wzrosło o 10% implikuje, że częstotliwość będzie jeszcze troszkę mniejsza, niż wyliczona, ale w pewnym sensownym i nieznacznym odstępie od wyliczonej F, warunek bilansu mocy zostanie spełniony. Lepiej nie przytaczaj tego ostatniego zdania jako argument w swojej pracy, chyba, że rozumiesz, o czym mowa!
Jeśli raz wyliczasz Ipkswitch = 0,4A, to nie może on nagle później wynosić 0,276A! W konsekwencji obliczenie Rs jest błędne. Celowe byłoby Ipkswitch = 0,4A + 10...20% (j.w.).
T1 wybierasz prosto: Icmac >05A, Ucbmax> 100V, Ptotmax > 20% z 1,25W = 0,25W (założone 80% sprawności, zakładamy wszystkie straty w T1). Dla pewności lepiej wziąć 4-krotny zapas: Ptotmax >= 1W.
Wyliczenia bezpiecznika wskazują, że masz problemy ze zrozumieniem prostych układów tranzystorowych i ten projekt daleko przerasta Twoje możliwości. Od biedy, przejdą, ale są dalekie od pierwotnej idei. Bez urazy; nie wiem, w jakiej szkole się uczysz, ale musisz włożyć więcej ścisłego rozumowania w takie projejkty, jeśli chcesz mieć efekty. I jeszcze uwaga: Nie kokietuj ofiarowaniem punktów! Nie potrzebujesz tego, ja również.

PS: Do administratora: Edytor html na elektrodzie wykazuje nagle dziwne błędy w interpretacji symboli specjalnych w oknie "Podgląd", stąd nieczytelne wyrażenia, jak np. &micro;A - miało być mikroA. Takie efekty uniemożliwiają sensowną wymianę formuł. Wcześniej wszystko działało poprawnie.
Pozdrawiam

Dla uzupełnienia, kilka poprawek:
Ct - kondensator foliowy, MKT lub tp. 750pF/napięcie dowolne
D1 - BA 157 - szybka przełączająca, 1A 400V (lub inna typu "Fast Recovery" 1A, U>=150V). Nie możesz tu użyć zwykłej prostowniczej diody!
Diody D2/D3 były pierwotnie LED, zwykłe natomiast są zbyteczne! Możesz je sobie odpuścić. R6 możesz spokojnie wziąć 2x mniejsze, tzn. 47kΩ.
Tranzystory: T1 - j.w., najlepiej "fast" (szybki, przełączający), T3 - ogólnego przeznaczenia, Si-PNP, U>=120V, I>=0,1A, Pmax>=0,6W <-- maksymalna moc będzie znacznie mniejsza przy wartościach R w układzie, ale zapas musi być. T2 - to samo, z tym, że Pmax może być 0,2W lub mniej. Takie rzeczy musisz umieć policzyć. Na wyjściu bezpiecznika wypadałoby dolożyć elektrolit, np. 47&micro;F 160V celem poprawy impedancji dla zmiennych obciążeń. EOT.
Pozdro.

Stres, nie stres, nie trać głowy! Popatrz, co narobiłeś :
Uwaga! W obliczeniach, układzie i na płytce zgubiłeś rezystor kolektorowy dla Q1 i Q2 (piny 1 i 8 IC), co doprowadzi do zniszczenia T1! Wartość R ogranicza prąd bazy T1 w stanie załączenia i powinna wynosić maximum: R = (Uwe- Ubeq1 – Ubet1)/(Ic1max/hfe1) = (5V – 0,7V – 0,7V)/(0,44A/50) = 3,6V/8,8mA = 409 Ohm. Wybieramy 180 Ohm, aby T3 pewnie załączał (Ib1-on = ca. 20mA).
Kilka poprawek w tekscie:
Zdecydowałem się na zastosowanie w moim układzie kontrolera MC34063. Zastosowałem go ponieważ ten układ posiada oscylator, źródło napięcia odniesienia 1,25V, wzmacniacz błędu, bufor sterujący zewnętrznym tranzystorem T1 oraz można go zasilać napięciem 5V bądź niższym. Oferuje on to, co jest potrzebne do zbudowania prostej przetwornicy DC-DC. Przetwornica pracuje w konfiguracji podwyższającej napięcie. Krótki opis zasady działania:
Wraz z początkiem cyklu ładowania kondensatora Ct prądem (wewnętrznego źródła) 35uA zostaje załączony tranzystor T1 (poprzez dwa wewnętrzne tranzystory Q1 iQ2). Prąd w cewce L narasta, wzrasta też energia w niej zgromadzona. Po osiągnięciu przez kondensator napięcia Vref, równego 1,25V, układ zaczyna rozładowywać Ct prądem 200uA, tranzystor T1 jest wyłączany, a energia zgromadzona w cewce L jest przekazywana do kondensatora C0 przez diodę D1. Napięcie na kondensatorze C0 poprzez dzielnik R1/R2 jest porównywane z wewnętrznym napięciem odniesienia 1,25V. Przy przekroczeniu wartości Vref układ zwiększa prąd ładowania Ct, co skraca czas włączenia T1 i zarazem zmniejsza ilość energii gromadzonej w cewce w każdym cyklu On/Off. Powoduje to przeciwdziałanie wzrostowi napięcia wyjściowego przetwornicy.
Układ powinien zawierać zabezpieczenie zwarciowe aby nie uszkodzić elementów przetwornicy. Idea bezpiecznika elektronicznego została podana niżej.

Zasada działania bezpiecznika elektronicznego:

W normalnym stanie pracy tranzystor T3 przewodzi, bo ma bazę podłączoną do masy poprzez rezystor R6. W momencie zwarcia lub zbyt dużego obciążenia na rezystorze R pojawia się spadek napięcia większy niż 0,65V co powoduje przez rezystor R3 załączenie tranzystora T2. Załączenie tranzystora T2 powoduje podniesienie napięcia na bazie T3 i przez to jego wyłączenie. Wyłączenie się T3 powoduje spadek napięcia na wyjściu, a ten spadek poprzez rezystor R5 powoduje podtrzymanie przewodzenia przez tranzystor T2. Powstaje tzw. efekt zatrzasku, czyli włączający się tranzystor T2 blokuje tranzystor T3 a wyłączony T3 podtrzymuje przewodzenie T2. Przywrócić napięcie na wyjściu można dopiero po wduszeniu przycisku S. Układ po włączeniu do źródła zasilania będzie się na początek blokował i napięcie na wyjściu nie będzie podawane. Dopiero wduszenie przycisku S będzie powodowało przepływ prądu.
[Mała uwaga: Zauważ, że przy zwarciu na wyjściu, po wciśnięciu przycisku S, opisany mechanizm jest blokowany i tylko zabezpieczenie przetwornicy (Rsc) skutecznie ogranicza prąd wyjściowy układu. Ten mankament można by usunąć przez włączenie w szereg z S dodatkowego rezystora o wartości ca. 600 Ohm. Niemniej, tak się składa, że przy tych wartościach elementów jest to zbyteczne, bo gdyby przy zwarciu przetwornica „zgasła“, napięcie na emiterze T3 byłoby 5V pomniejszone o spadek na D1, czyli ca. 4,3V. Prąd bazy T3 byłby ca. 3,6V/R6 = 36uA. Prąd kolektora T3 przy założeniu Bt3 = 100: Ic3 = 36uA x Bt3 = ca. 3.6mA ( Ptot3 = ca. 15mW). Ta kalkulacja dowodzi, że przetwornica nie zgaśnie, lecz jej napięcie wyjściowe ustali się na poziomie gwarantującym prąd Ic3 równy (lub większy od) 10mA, czyli ca. 3 x 4,3V = 13V lub nieznacznie więcej. Moc strat T3 będzie ca. 13V x 10mA = 130mW lub nieznacznie więcej (wartość limitowana przez Rsc przetwornicy). Tak więc beta tranzystora T3 stanowi tu m. in. jego faktyczne zabezpieczenie przed przegrzaniem(!)]
Przedstawiony layout płytki jest daleki od idealnego, niebieskie ścieżki powiny tworzyć jedną, maksymalną powierzchnię (GND-plane). okidoki?