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

[Rozwiązano] Oscylacje przy załączaniu tranzystora w przetwornicy flyback

kamil94goldman 21 Gru 2017 19:30 795 13
  • #1 21 Gru 2017 19:30
    kamil94goldman
    Poziom 3  

    Witam, zrealizowałem ostatnio przetwornicę sterowaną mikrokontrolerem XMEGA o parametrach:

    Parametry:
    - Napięcie wejściowe = 17 V
    - Napięcie wyjściowe regulowane od 0 do 200 V
    - Średni prąd wyjściowy równa się 0,3 A

    Obliczyłem transformator i zrobiłem:
    - Rdzeń EDT39, szczelina powietrzna 1,2 mm
    - Indukcyjność uzwojenia pierwotnego 30 uH, zwoje pierwotne 13, zwoje wtórne 153 zwojów
    - Maksymalny prąd pierwotny około 12 A
    - Przetwornice zaprojektowałem na tryb ciągły prądu.

    Generalnie jeśli chodzi o samą pracę przetwornicy, to działa wszystko dobrze, mam jeszcze co prawda trochę problemów z funkcją regulacji, ale to kwestia czasu i dopracowania. Natomiast mam duży problem z oscylacją na rezystorze bocznikowym, na którym to kontroluje prąd w obwodzie. Zabezpieczenie zrobiłem w taki sposób że:
    - Wykorzystałem wewnętrzny komparator mikrokontrolera (czas przełączania rzędu 30 ns)
    - Do wejścia "+" podłączyłem rezystor bocznikowy
    - Do wejścia "-" podłączyłem wewnętrznie przetwornik DAC

    Tak wygląda przebieg napięcia (prądu mierzonego przez rezystor bocznikowy) na rezystorze bocznikowym:
    - przebieg żółty to przebieg z rezystora bocznikowego, a niebieski to przebieg za filtrem RC (z nóżek cpu)
    Oscylacje przy załączaniu tranzystora w przetwornicy flyback

    Przez oscylacje przy załączaniu tranzystora, układ nie jest w stanie wyłączyć zwarcia na wyjściu układu, wszystko działa poprawnie przy przeciążeniu, bo dodałem funkcje:
    - Blanking time, czyli opóźnienie przy wykryciu zdarzenia, przez komparator, żeby nie reagował na te oscylacje, lecz czas musiałem ustawić tak duży, że zabezpieczenie nie działa przy zwarciu.
    - dodatkowo włączyłem filtr cyfrowy na 8 cykli

    Widać na tych oscylogramach, że coś tam widocznie oscyluje, zastanawia mnie co? bo to chyba nie są indukowane szpilki, bo raczej, aż tak długo by nie trwały. Moim pytaniem jest, przez co może być to spowodowane oraz w jaki sposób można by się pozbyć tych oscylacji, tak żeby była możliwość zadziałania zabezpieczenia przy zwarciu?

    0 13
  • #2 21 Gru 2017 19:57
    czareqpl
    Poziom 28  

    Poczytaj o technice redukcji takich oscylacji za pomocą snubber'ów. Wstawia się je równolegle do uzwojenia pierwotnego na transformatorze. Ogranicza to relaksację uzwojenia w stanach przełączania tranzystorów.

    0
  • #3 22 Gru 2017 11:34
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    czareqpl napisał:
    Wstawia się je równolegle do uzwojenia pierwotnego na transformatorze. Ogranicza to relaksację uzwojenia w stanach przełączania
    Oscylacje w czasie włączania i wyłączania mają różne częstotliwości drgań własnych i uczestniczą w nich inne elementy pasożytnicze, snubber o którym piszesz najczęściej stosuje sie do zmniejszenia oscylacji przy wyłączaniu, gdzie oscylują indukcyjność główna z pojemnością wyjściową klucza - to ten łatwiejszy przypadek, a autor chce się zająć tym drugim trudniejszym.

    Szeregowo włączony gasik R||L był by tu bardziej pomocny. Oscylacje przy włączaniu odbywają sie w obwodzie o małej impedancji i bardzo zależą od layoutu, (te przy wyłączaniu nie mają takiej właściwości), żeby zobaczyć prawdziwy kształt przebiegu ważny jest też prawidłowy sposób podłączania masy sondy oscyloskopowej - bez użycia przewodu z krokodylkiem.

    Przebieg ten będzie wyglądał inaczej w zależności od wyboru punktu podłączenia masy (no chyba że masz perfekcyjnie zrobiony layout) w pozostałych przypadkach co innego będzie na rezystorze, co innego na oscyloskopie, a jeszcze inny przebieg pojawi się na wejściu uC względem masy uC.

    0
  • #4 22 Gru 2017 12:39
    kamil94goldman
    Poziom 3  

    jarek_lnx napisał:
    Szeregowo włączony gasik R||L był by tu bardziej pomocny. Oscylacje przy włączaniu odbywają sie w obwodzie o małej impedancji i bardzo zależą od layoutu, (te przy wyłączaniu nie mają takiej właściwości)


    A w jakim miejscu obwodu pierwotnego włączą się szeregowo taki gasik RL? Oraz czy ma on jakaś nazwę po angielsku, żeby poczytać o nim jak dobrać jego wartości? Bo za bardzo nie mogę nic znaleźć.

    0
  • #5 22 Gru 2017 14:56
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    A w jakim miejscu obwodu pierwotnego włączą się szeregowo taki gasik RL?
    Szeregowo w obwodzie pomiędzy kluczem a transformatorem.
    Cytat:

    Oraz czy ma on jakaś nazwę po angielsku,
    Gasik to tyle co snubber, w tym przypadku RL current snubber.
    W ten nocie znajdziesz co nieco.
    http://www.ee.bgu.ac.il/~dcdc/notes/Additional_2012/Snubbers.pdf

    Nie dobierałem jeszcze takiego, ale przypuszczam że można go dobierać podobnie jak dobiera się pojemnościowy, tj wstawić niewielka indukcyjność dobraną tak aby częstotliwość oscylacji spadła dwukrotnie a później wyliczyć z tego L i C jakie "dzwonią" w układzie, a także jakiej potrzeba rezystancji aby uzyskać tłumienie krytyczne.

    Dodano po 31 [minuty]:

    Odłącz zasilanie stopnia mocy i sprawdź jaka część z tych oscylacji pochodzi z obwodu bramkowego, bo przy szybkim driverze, to też może sie zdarzyć.

    0
  • #6 22 Gru 2017 14:57
    Urgon
    Poziom 36  

    AVE...

    Mnie to wygląda na problem z indukcyjnością rozproszoną transformatora. Wraz z pojemnościami pasożytniczymi masz tam układ, który sam z siebie oscyluje. Masz też oscylacje przy wyłączaniu tranzystora, a to wymaga układu gasikowego, na szczęście ten nie jest skomplikowany...

    Pokaż, jak zmontowałeś prototyp. Jeśli możesz, to połącz ADC mikrokontrolera do wejścia sygnału z bocznika, ustaw by Ci mierzył napięcie i wysyłał wyniki przez UART z maksymalną możliwą prędkością do komputera, potem z tego zrób wykres. Obraz oscylacji będzie bardziej prawdziwy...

    0
  • #7 22 Gru 2017 15:40
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Urgon napisał:
    Mnie to wygląda na problem z indukcyjnością rozproszoną transformatora. Wraz z pojemnościami pasożytniczymi masz tam układ, który sam z siebie oscyluje.
    We flybacku indukcyjność rozproszenia zawsze będzie problemem i nie da sie jej całkowicie usunąć. Pozostaje pytanie z co jest pojemnością tego obwodu rezonansowego, bo żeby stłumić obwód rezonansowy trzeba go najpierw zidentyfikować. Oprócz oscylacji może być ukryty w tych "krzakach" pik prądu wyłączania diody, ciekawe jak szybką diodę autor zastosował.

    Urgon napisał:
    Masz też oscylacje przy wyłączaniu tranzystora, a to wymaga układu gasikowego, na szczęście ten nie jest skomplikowany...
    Znajomość rozwiązania innego problemu nie przybliża nas nijak do rozwiązania tego właściwego.

    0
  • #8 22 Gru 2017 17:17
    kamil94goldman
    Poziom 3  

    jarek_lnx napisał:
    Oprócz oscylacji może być ukryty w tych "krzakach" pik prądu wyłączania diody, ciekawe jak szybką diodę autor zastosował.


    Chodzi tu o diode mosfeta? Szczerze mówiąc nie dodałem do niej żadnej innej szybkiej diody. Myślałem, że one są potrzebne tylko w mostku do zwracania prądu.

    0
  • #9 22 Gru 2017 18:14
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    kamil94goldman napisał:
    Chodzi tu o diode mosfeta?
    Nie, chodzi o diodę na wyjściu po stronie wtórnej, w chwili załączania tranzystora ta dioda przewodzi, później zmienia sie kierunek prądu i dopiero po chwili ta dioda go przerywa. Dioda mnie interesuje dlatego że szukałem przyczyny piku w przebiegu po filtracji, teraz myślę inaczej - przecież na oko widać że przebieg niebieski nie jest tym samym co uśredniony żółty, lepiej pokaż layout i schemat do niego.

    0
  • #10 23 Gru 2017 01:44
    kamil94goldman
    Poziom 3  

    Wiec tak:

    Schemat:
    (cpu dołączyłem na podstawce, więc zaznaczone są piny)
    Oscylacje przy załączaniu tranzystora w przetwornicy flyback

    PCB:
    Oscylacje przy załączaniu tranzystora w przetwornicy flyback
    Dwie uwagi:
    - Kondensator wyjściowy dołączony jest z zewnątrz
    - zamiast układu IR2117 jest układ IR2111 i małą przeróbką (nie korzystam z zabezpieczenie prądowego tego układu)

    0
  • #12 05 Sty 2018 15:18
    brodo
    Poziom 13  

    Kondensator wyjściowy powinien być jak najbliżej obwodu wyjściowego (minimalizacja pętli prądowej !). Dołączenie go na zewnątrz to pewne kłopoty.
    Obwód wejściowy : mosfet, uzwojenie pierwotne, kondensator wejściowy też należałoby zoptymalizować na PCB.

    1
  • #13 12 Kwi 2018 19:18
    kamil94goldman
    Poziom 3  

    Problemem okazuje się dioda wyjściowa a bardziej brak tłumika RC podłączonego równolegle do diody wyjściowej. Dodałem równolegle kondensator polipropylenowy C = 47 nF oraz rezystor R = 1 kohm.

    0
  • #14 27 Maj 2018 11:24
    kamil94goldman
    Poziom 3  

    Problemem okazuje się dioda wyjściowa a bardziej brak tłumika RC podłączonego równolegle do diody wyjściowej. Dodałem równolegle kondensator polipropylenowy C = 47 nF oraz rezystor R = 1 kohm.

    Teraz przebiegi wyglądają tak jak poniżej. Jak widać zniknęły wprawie całkowicie oscylacje przy ZAŁĄCZANIU tranzystora a został jedynie duży pik, który wynika z czasu wyłączania diody wyjściowej i jest raczej zjawiskiem normalnym.

    Oscylacje przy załączaniu tranzystora w przetwornicy flyback

    Nie za rozumiem tylko dlaczego bez tłumika RC są oscylacje a z tłumikiem ich nie ma.

    0