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

Przetwornica flyback - separacja galwaniczna sprzężenia zwrotnego.

16 Wrz 2019 17:40 282 14
  • Poziom 3  
    Cześć, jestem na etapie projektowania przetwornicy flyback - jest to przetwornica z 12V na 5V, na wyjściu ma dawać około 0.2A. Układ regulacji jest zrealizowany na płytce DiscoverySTM32f4. Napięcie z uzwojenia wtórnego jest podawane przez dzielnik na ADC, w procku jest zaimplementowany regulator PI który steruje PWM na wyjściu STM'a. Aktualnie mam problem z doborem idei separacji galwanicznej w torze sprzężenia zwrotnego.

    Jeśli by uznać możliwość że płytka Discovery była by zasilana ze strony wtórnej przetwornicy to nie było by raczej problemu z przesłaniem sygnału PWM przez transoptor. Jednak przy takim założeniu przetwornica nie wystartuje bo po podłączeniu 12V na wejście PWM nie będzie generowany - bo po stronie wtórnej nie będzie jeszcze napięcia.

    Drugą możliwością jest zasilenie płytki od strony pierwotnej przetwornicy - i tutaj występuje zasadniczy problem bo trzeba by przesłać sygnał analogowy - tj. wartość napięcia ze strony wtórnej przetwornicy. Troszkę stoję w miejscu bo nie wiem jak to ugryźć.

    Czy izolacja jak na schemacie poniżej ma sens dla mojego przypadku?

    Przetwornica flyback - separacja galwaniczna sprzężenia zwrotnego.

    Tutaj schemat projektowanej przetwornicy:

    Przetwornica flyback - separacja galwaniczna sprzężenia zwrotnego.

    Z góry dzięki za pomoc! :)
  • Specjalista elektronik
    Wygląda w miarę sensownie. Nie wiem, co z napięciem V_OUT1 na górnym schemacie. Pewnie w układzie z takim sprzężeniem zwrotnym pojawią się oscylacje: napięcie na wyjściu zrobi się za wysokie, sprzężenie zwrotne wyłączy przetwornicę, napięcie opadnie, sprzężenie zwrotne włączy przetwornicę, i tak w kółko. Wyjdą z tego jakieś niewielkie wahania napięcia na wyjściu. A może układ R1C1 wygasi te oscylacje?
  • Poziom 27  
    Czy musi być sterowanie z procka? To utrudnia sprawę :) ale ja musi to musi. Można zastosować liniowy transoptory typu HCNR201, nie bardzo tanie ale bardzo liniowe. Przetwornik napięcie na częstotliwość też są jakimś wyjściem.
  • Specjalista elektronik
    Nie jest konieczne, by transoptor był bardzo liniowy, natomiast trzeba brać pod uwagę opóźnienie przekazywania sterowania. To tak, jak przy zarządzaniu włączaniem kaloryferów (widziałem skutki i u nas, i w Niemczech Zachodnich (wtedy jeszcze był podział na NRD i RFN): jak były pod rząd 3 dni ciepłe, wyłączano kaloryfery; jak 3 dni zimne - włączano; a były na zmianę 3 ciepłe, 3 zimne - kaloryfery grzały w te ciepłe. ;)

    Z kaloryferami pewnie można było korzystać z prognoz meteo, i nakazywać ich włączenie, gdy prognozy przewidywały zimne dni, ale to, przynajmniej wtedy, przekraczało umiejętności urzędników, którzy tym zarządzali. I tu wypadałoby przewidywać zmiany i wysyłać sygnał sterujący z wyprzedzeniem, żeby trafiał we właściwy czas. Może tak, żeby narastanie napięcia powodowało zmniejszenie mocy przetwornicy?
  • Poziom 15  
    Wydaje mi się, że ten pierwszy rysunek prześle sygnał analogowy ale już obrobiony przez "analogowy PID". "Analgowy PID" to układ LMV431 z rezystorami i kondensatorami, które tworzą wzmacniacz błędu typu II lub III. Tak więc mikrokontroler będzie robił tylko za generator PWMa, w tym przypadku.

    Można przesłać sygnał analogowy ze strony wtórnej na pierwotną przez wzmacniacz izolowany, przez optoizolator itd ale to wprowadza do pętli regulacji dodatkowe opóźnienie oprócz opóźnienia jakie wprowadzi mikrokontroler. Opóźnienia psują tak zwany margines fazy w pętlach regulacji, co wiąże się z powstawaniem coraz większych oscylacji, więc trzeba je uzwględnić przy projektowaniu PIDa na mikrokontroler.
  • Poziom 3  
    Czyli w moim przypadku układ z pierwszego schematu odpada - potrzebuję przesłać wartość napięcia. A nie już gotowy "algorytm".

    CosteC napisał:
    Czy musi być sterowanie z procka?
    No niestety musi - to temat projektu, gdyby tak nie było to zastosował bym gotowego scalaka i nie było by problemu :P

    Zastanawiam się czy dobrym rozwiązaniem byłby przetwornik Napięcie/Częstotliwość. Zastosowany po stronie wtórnej zmieniałby wartość napięcia na sygnał prostokątny który można było by przesłać przez transoptor. I po stronie pierwotnej mierzyć poprzez STM'a częstotliwość i zamieniać na napięcie. Czy jest to logiczne? Czy w tym przypadku też będą wchodzić w grę te opóźnienia?
  • Poziom 27  
    Opóźnienia będą zawsze :) przetwornik napięcie częstotliwość ma je łatwe do policzenia ale mogą być duże: nie prześlesz przez zwykły transoptor 10MHz... Obejrzyj HCNR201 - da ci niezłe pasmo i dużą dokładność.

    O jakich prędkościach w ogóle rozmawiamy?
  • Poziom 38  
    Czy musisz koniecznie brać informacje o napięciu wyjściowym ze strony wtórnej? Możliwy jest pomiar tzw. napięcia odbitego na uzwojeniu pomocniczym po stronie pierwotnej - zresztą jeśli STM będzie po stronie pierwotnej to i tak musisz mieć dodatkowe uzwojenie do jego zasilania.

    Wklep w Google "primary side control flyback"
  • Poziom 3  
    CosteC napisał:
    O jakich prędkościach w ogóle rozmawiamy?
    jeśli pytasz o sygnał przesyłany przez transoptor to niewiem - szukam jak narazie jakiegoś rozwiązania. Częstotliwość pracy przetwornicy to 50 kHz

    CosteC napisał:
    Obejrzyj HCNR201 - da ci niezłe pasmo i dużą dokładność.
    Czy ten transoptor pozwoli mi przesłać wartość analogową napięcia?


    Loker napisał:
    zresztą jeśli STM będzie po stronie pierwotnej to i tak musisz mieć dodatkowe uzwojenie do jego zasilania.
    Płytkę chciałem zasilić przez stabilizator liniowy - nie będzie pobierać dużo prądu - zdaję sobie sprawę że będzie to rzutować na sprawności przetwornicy. Z tym sterowaniem masz rację że sprzężenie zwrotne z dodatkowego uzwojenia jest dość prostym rozwiązaniem - tylko że transformator nawijam sam i może być ciężko uzyskać uzwojenia o podobnych parametrach
  • Specjalista elektronik
    O ile pamiętam, taki transoptor przekazuje prąd - prądu przepuszczany na wyjściu = prąd podawany na wejście.

    A może użyć szybkiego transoptora (o opóźnieniu poniżej mikrosekundy - standardowe mają chyba ponad 10us, do 50kHz się nie nadają) i przesyłać sygnał PWM? Plus generator zastępczego sygnału PWM, kiedy nie ma sygnału przez transoptor - np. impuls 1us nie ma włączać klucza (dopiero dłuższy go włączy), ale oznacza, że jest sygnał - brak tego sygnału przez np. 50us ma powodować wygenerowanie impulsu zastępczego o ustalonym czasie trwania.
  • Poziom 38  
    Ideoleo napisał:
    może być ciężko uzyskać uzwojenia o podobnych parametrach
    - uzwojenie wtórne i pomocnicze nie muszą mieć tych samych parametrów. Napięcie odbite, które pojawi się na uzwojeniu pomocniczym zależy od napięcia wyjściowego i stosunku liczby zwojów obu uzwojeń. Jedyny problem to pomiar tego napięcia w odpowiednim czasie:
    Przetwornica flyback - separacja galwaniczna sprzężenia zwrotnego.
  • Specjalista elektronik
    STM32 ma szybkie ADC (nie wiem, jak F4, ale F103 ma 2 niezależne kanały, każdy o szybkości do 1MS/s), powinien sobie poradzić.
  • Poziom 27  
    Panowie... Co wy... Jeśli częstotliwość pracy jest 50kHz to kompensacja powinna być na częstotliwości rzędu 10kHz. HCNR200/201 ma w nocie aplikacyjnej pokazane jak precyzyjnie przenieść napięcie. Pasma mu starczy w tym przypadku. Dokładności bez kalibracji spokojnie 2% o ile pamiętam.

    Aplikacja nie jest klasyczna, pachnie raczej badawczą bo będzie drogo :)
  • Poziom 27  
    Może być, chociaż jeśli ADC ma małą impedancję, a sporo dzisiaj ma, to przydałby się bufor po stronie wtórnej. HCNR201 i IL300 to ta sama idea, może nawet ta sama pinologia.