Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

TL494 moduł do przetwornicy - proszę o sprawdzenie

Vatras 29 Oct 2018 15:09 1653 16
Altium Designer Computer Controls
  • #1
    Vatras
    Level 12  
    Witam,
    Jestem na etapie projektowania przetwornicy step-down na bazie TL494.
    Założenia projektowe:
    V_in_max = 54V6
    V_in_min = 43V2
    V_out = 40V
    I_out = 5A
    f = 70kHz
    L = 600 uH
    D = BVY79E-200 http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/NXP_Semiconductors/BYV79E_SERIES.pdf
    T = SA1694 PNP (mogę go bezpośrednio z przetwornicy sterować) - Czy ten tranzystor się nada? Czy lepiej zastosować C4PC30UD (IGBT) lub W20NK50Z (MOSFET)?
    Chciałbym również prosić o poradę dot. wyjścia sprzężenia zwrotnego (nóżka 3 i nóżka 2) Znalazłem w notach aplikacyjnych kilka sposobów na poprawę stabilności pracy przetwornicy. Zawsze stosowałem tylko rezystor R1 = 51k i R11 = 510 co daje sprzężenie = 101. Ale znalazłem również układ z kondensatorem i rezystorem R1 = 1M, R15=47k i C7=100n. W zasilaczu ATX jest znowu inaczej. Który układ jest stabilniejszy?
    1.
    TL494 moduł do przetwornicy - proszę o sprawdzenie

    2.
    TL494 moduł do przetwornicy - proszę o sprawdzenie
    Schemat mojej aplikacji - proszę o rzucenie okiem i porady.
    TL494 moduł do przetwornicy - proszę o sprawdzenie
    DZIĘKUJĘ!
    [28-30.06.2022, targi] PowerUP EXPO 2022 - zasilanie w elektronice. Zarejestruj się za darmo
  • Altium Designer Computer Controls
  • Helpful post
    #2
    wójtaszek
    Level 24  
    Vatras wrote:
    T = SA1694 PNP (mogę go bezpośrednio z przetwornicy sterować) - Czy ten tranzystor się nada? Czy lepiej zastosować C4PC30UD (IGBT) lub W20NK50Z (MOSFET)?

    Stosowanie tranzystora bipolarnego związane jest z dużymi stratami i dopuszczalne jest jedynie w układach o bardzo małej wydajności.
    Vatras wrote:
    Zawsze stosowałem tylko rezystor R1 = 51k i R11 = 510 co daje sprzężenie = 101. Ale znalazłem również układ z kondensatorem i rezystorem R1 = 1M, R15=47k i C7=100n. W zasilaczu ATX jest znowu inaczej. Który układ jest stabilniejszy?

    Dobrze byłoby jakbyś przedstawił dokładnie o które elementy ci się rozchodzi i zamieścił odpowiednie rysunki. To również tyczy się twojego schematu, a raczej zbioru elementów do schematu.

    Prawdopodobnie rozchodzi ci się o elementy wzmacniacza błędu i kondensator ograniczający pasmo tego wzmacniacza. Zasada jest taka sama jak dla każdego wzmacniacza operacyjnego.
    Vatras wrote:
    V_in_min = 43V2
    V_out = 40V
    I_out = 5A

    Zbyt wygórowane parametry wyjściowe ,do zaniżonych wejściowych. Może być trudno w takiej konfiguracji jak przedstawiłeś.
    Zobacz sobie gotowe rozwiązania w postaci kitów w tym układy AVT( na przykład: 2779).
  • #3
    Vatras
    Level 12  
    Na schemacie układu z AVT jest stabilizator U2 7812. Z jakiego powodu został on tam zastosowany? Dlaczego autor nie podał na diodę D2 napięcia zasilania całego układu? Układ Bootstrap'u (D2 i C14) wówczas by nie działał prawidłowo?

    TL494 moduł do przetwornicy - proszę o sprawdzenie

    Edit: Link do AVT2779
  • Helpful post
    #4
    wójtaszek
    Level 24  
    A no z takiego jak zawsze stosuje się stabilizatory:
    - w tym przypadku dla stabilizacji napięcia zasilającego blok wykonawczy przetwornicy, czyli pośrednio dla stabilizacji parametrów jego działania.
    Pominięcie jego spowodowałoby, że w pełnym zakresie obciążenia napięcie wejściowe zmieniałoby się i tym samym zmieniany byłby punkt pracy tego stopnia(przecież napięcie wejściowe może przysiadać , może być różne ze względu a niestabilizowane źródło jakim jest transformator z prostownikiem, czy wytracający energię akumulator). Taka sytuacja wpływałaby na dodatkowe straty w przetwornicy i niestabilną pracę.
  • #5
    lechoo
    Level 39  
    Ten 7812 jest tam nieco na wyrost, w zupełności wystarczyłby stabilizator parametryczny z diodą Zenera. Być może autor po prostu użył tego co miał w szufladzie...
  • Altium Designer Computer Controls
  • #6
    wójtaszek
    Level 24  
    Dokładnie tak. Z zastrzeżeniem, że dioda zenera 3W.
  • #7
    lechoo
    Level 39  
    wójtaszek wrote:
    Dokładnie tak. Z zastrzeżeniem, że dioda zenera 3W.

    Ten obwód bootstrap pobiera nie więcej niż kilkanaście mA.
  • #8
    wójtaszek
    Level 24  
    Ale stabilizator zasila cały układ drivera tranzystora wykonawczego. W oryginalnej konstrukcji Irka stabilizator 1-2A, markowy, po krótkiej chwili przy obciążeniu nominalnym staje się dość ciepły. Na pewno oddaje prąd większy niż kilka miliamper. Trzeba by dokładnie sprawdzić, ja przyznaje się nie sprawdzałem i nie mierzyłem :D( dobrałem jedynie dla klienta w gotowym module radiator i wymuszone chłodzenie dla pracy ciągłej przy 12A/11,8V).

    W sumie to sam autor przyznał, że konstrukcja była jego jedną z pierwszych i nie do końca opracowaną.
    Lechoo ogólnie masz rację.
  • Helpful post
    #9
    jarek_lnx
    Level 43  
    Quote:
    Dlaczego autor nie podał na diodę D2 napięcia zasilania całego układu? Układ Bootstrap'u (D2 i C14) wówczas by nie działał prawidłowo?
    Działał by, ale napięcie Ugs było by 24V podczas gdy katalogowe absolutne maksimum to 20V, prąd wynikający z przeładowania pojemności MOSFET-a to 2,5mA, reszta pobiera 13mA*wypełnienie, czyli typowo przy zasilaniu 24V będzie 9mA i 100mW strat w stabilizatorze, można było dać 78L12, albo układ na elementach dyskretnych, ale skoro układ nie jest przeznaczony do masowej produkcji to oszczędność tych kilkudziesięciu groszy nie ma sensu, a tak jest mniej elementów.
  • #10
    wójtaszek
    Level 24  
    Może kolega ma rację z tą mocą traconą, ale praktycznie stabilizator 12V/2A przy pełnym obciążeniu po kilku minutach staje się nie źle ciepły , aby nie powiedzieć gorący. Nie wygląda to na te wynikające z teorii kilkaset miliwatów strat. Nadmienię, że piszę tu o przetwornicy pracującej już od roku bezawaryjnie 24h/7dni w tygodniu przy obciążeniu 12A/11,8V, Uwe niecałe 20V( a wcześniej też pracowała z rok zanim do mnie trafiła na poprawienie chłodzenia ). Może coś jednak pomijamy, co Irek założył?
    Może uda mi się wykonać przegląd tej pracującej przetwornicy i wykonam precyzyjne pomiary, ze sprawnością włącznie:D.
  • #11
    Vatras
    Level 12  
    Doposażyłem peryferia tl494 o zabezpieczenie termiczne (żywcem zerżnięte z AVT) oraz o kondensatory filtrujące.
    Moduł wykonawczy również zmałpowałem tylko zamiast tranzystora MOSFET dałem IGBT G4PC30UD w którym napięcie Vge również wynosi 20V. Teoretycznie IGBT jest lepszy w takich zastosowaniach niż MOSFET - takie rewelacje wyczytałem w Internecie. Jak to wygląda praktycznie? Czy zapewni większą sprawność?
    Niestety nie mogę zastosować 7812 do zasilenia - nie wytrzyma 54V. Zastosuje zewnętrzne zasilanie 12V.
    Proszę o wszystkie uwagi czy nigdzie nie strzeliłem babola projektowego.
    DZIĘKUJĘ!
    TL494 moduł do przetwornicy - proszę o sprawdzenie
    TL494 moduł do przetwornicy - proszę o sprawdzenie
  • #12
    wójtaszek
    Level 24  
    Vatras wrote:
    Teoretycznie IGBT jest lepszy w takich zastosowaniach niż MOSFET - takie rewelacje wyczytałem w Internecie. Jak to wygląda praktycznie? Czy zapewni większą sprawność?

    Ale nie znaczy to, że w dowolnym układzie wstawiasz sobie dowolny IGBT zamiast dobranego w opracowaniu MOSFETA i wszystko jest w najlepszym porządku.
    Proponuję nie przekombinowywać i skorzystać z gotowego, sprawdzonego schematu. Nie koniecznie tego wskazanego. W sieci jest dostępne kilkanaście różnych sprawdzonych opracowań.
    Dość ciekawie przedstawia się oferta dedykowanych przetwornic Texas Instruments pracujących z o wiele większą sprawnością niż to rozwiązanie. Druga z ich zalet, to niewielkie gabaryty ostateczne przetwornicy.

    A może wykonać przetwornice z separacją galwaniczną ?
  • #13
    jarek_lnx
    Level 43  
    Quote:
    Teoretycznie IGBT jest lepszy w takich zastosowaniach niż MOSFET - takie rewelacje wyczytałem w Internecie.
    A czy autor umiał to jakoś uzasadnić? czy też przeczytał w internecie? prawda jest taka że IGBT stosuje się w zastępstwie wysokonapięciowych MOSFETów które mają kiepski Rds(on), IGBT mają wiele wad ale powyżej 200-300V przy niezbyt wysokich częstotliwościach mogą konkurować z MOSFETami.
  • #14
    Vatras
    Level 12  
    jarek_lnx wrote:
    Quote:
    Teoretycznie IGBT jest lepszy w takich zastosowaniach niż MOSFET - takie rewelacje wyczytałem w Internecie.
    A czy autor umiał to jakoś uzasadnić? czy też przeczytał w internecie? prawda jest taka że IGBT stosuje się w zastępstwie wysokonapięciowych MOSFETów które mają kiepski Rds(on), IGBT mają wiele wad ale powyżej 200-300V przy niezbyt wysokich częstotliwościach mogą konkurować z MOSFETami.


    Głównie rozchodziło się o kluczowy parametr Rds(on) który powoduje znaczące straty.
    "Przykładowo, przy przepływie przez tranzystor MOSFET prądu o wartości 20 A, straty na nim wyniosą 120...400 W, podczas gdy na IGBT wytraci się jedynie 33 W." Link
  • Helpful post
    #15
    jarek_lnx
    Level 43  
    Vatras wrote:
    "Przykładowo, przy przepływie przez tranzystor MOSFET prądu o wartości 20 A, straty na nim wyniosą 120...400 W, podczas gdy na IGBT wytraci się jedynie 33 W." Link
    To weźmy IRFP7718 - 1,5mΩ więc wytraci się 0,6W przy 20A (nie licząc strat przełączania). O ile w MOSFETach straty przełączania zależą od szybkości przeładowania bramki (można bardzo przyśpieszyć i przez to zminimalizować straty) to w IGBT są prawie stałe, dla IRG4PC30UD przy 50kHz będzie 24W@5A więc przy 20A będzie bliżej 100W.

    Ty masz 5A więc IRG4PC30UD straci 24W a IRFP7718 37mW czyli ponad 600x mniej, nawet bez radiatora ciepła nie wyczujesz, trzeba poszukać gorszego tranzystora ;)

    Podsumowując opieraj się na konkretnych parametrach konkretnych tranzystorów, zamiast bezmyślnie stosować "regułę kciuka". Gdybyś miał 600V było by zupełnie inaczej - ale nie masz.
  • #16
    Vatras
    Level 12  
    Mam jeszcze jedno pytanie: jak chciałbym zastosować TLP250 to czy pozostawć bootstrap czy usunąć? Czy może odradzacie zastosowanie tego układu?
  • #17
    wójtaszek
    Level 24  
    Kolego zaczynasz udziwniać całkowicie pierwszą swoją konstrukcję. Na początek na prawdę jest dobrze skopiować czyjąś realizację i próbowac ją uruchomić poprawnie. Zwykle takie doświadczenie jest bardzo kształcące.
    Stosowanie specjalizowanego układu ma za zadanie pominięcie wszelkich niedogodności innych rozwiązań. I takim jest układ TLP.
    Jego zastosowanie w jednej płaszczyźnie upraszcza konstrukcje , w drugiej komplikuje ( kwestia zasilania).
    Stosując TLPTLP musisz zastosować całkowicie odmienny schemat realizacyjny.
    Ponadto w jakim celu ci potrzebna izolacja galwaniczna (optyczna)?
    Jak już chcesz zastosować gotowy driver Mosfet ,to z typowych :
    - TC427CPA,
    -TC429CPA,
    -MCP1406,
    -FAN311,
    -MIC4420Y,
    UCC37321P.