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

Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza

paladyn 26 Mar 2020 10:24 810 47
  • #31
    jarek_lnx
    Poziom 43  
    Filtr LC ma za zadanie tłumić tętnienia o częstotliwości przełączania i efekty jego modyfikacji jest sens oglądać na podstawie czasu w zakresie dziesiątek mikrosekund na działkę. Tętnień 100Hz przechodzących ze strony pierwotnej nie odfiltrujesz filtrem LC, bo wymagało by to wielkich cewek i kondensatorów, te wolnozmienne przebiegi to powinna niwelować pętla sprzężenia zwrotnego.

    Czy sprawdzałeś jak układ reaguje na nagła zmianę obciążenia? Kształt odpowiedzi skokowej, czas regulacji, to są istotne parametry regulatora, które pozwolą ocenić efekty pracy.
  • TermopastyTermopasty
  • #32
    paladyn
    Poziom 15  
    Kwestie PFC może zostawie sobie na przyszłość. Na pewno nie jest to temat do rozwiązania w kilka wieczorów. Jeśli chodzi o pętle sprzężenia zwrotnego to sporo wariantów przeliczyłem jak i zbadałem. Na chwilę obecną już odlutowałem duży dławik aby zmierzyć jego pojemność, ale ani Sanwa RD701 ani chiński wynalazek LC100-A nie był w stanie zmierzyć jego pojemności. Trzeba założyć, że jednak musi być stosunkowo mała. Odpowiedzi skokowej w sumie nie badałem na dużym dławiku natomiast mam charakterystykę bodego.

    Na wyjściu przetwornicy około 5V, prąd wyjściowy około 9A
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza

    Na wyjściu przetwornicy około 12V, prąd wyjściowy - nie zmierzyłem. Obciążenie to spora ilość halogenów, która znajduje się obok siebie przez co szybko zmienia rezystancje.
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza

    Na wyjściu przetwornicy około 24V, prąd wyjściowy również nie zmierzony, ale samo zbieranie charakterystyk wiąże się ze zmianą uśredniania z 10 na 2 próbki z racji, tego że halogeny topią cynę w czasie krótszym niż 20s. Na tym wykresie już widać, że coś niedobrego się dzieje przy niskich częstotliwościach, ale z czego to wynika to na chwilę obecną nie wiem. Może to kwestia samego pomiaru? Ciężko powiedzieć
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza
  • #33
    _lazor_
    Moderator Projektowanie
    Tak dla Twojej wiedzy popatrz na pomiary prądu z tego projektu flyback:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3572985.html

    pik ma 250mA dla mocy 12W. Jeśli nie zrobisz PFC dla 600W to u Ciebie taki peak będzie wynosił duużooo więcej, a tego sama elektronika może nie wytrzymać pod dłuższym czasie.
  • #34
    jarek_lnx
    Poziom 43  
    paladyn napisał:
    Kwestie PFC może zostawie sobie na przyszłość. Na pewno nie jest to temat do rozwiązania w kilka wieczorów. Jeśli chodzi o pętle sprzężenia zwrotnego to sporo wariantów przeliczyłem jak i zbadałem. Na chwilę obecną już odlutowałem duży dławik aby zmierzyć jego pojemność, ale ani Sanwa RD701 ani chiński wynalazek LC100-A nie był w stanie zmierzyć jego pojemności. Trzeba założyć, że jednak musi być stosunkowo mała.
    Pojemności bezpośrednio nie zmierzysz, pomiar impedancji w szerokim zakresie częstotliwości (VNA) pozwolił by ją oszacować. Ja robię inaczej, podaję impuls i obserwuję częstotliwość zanikających drgań własnych na oscyloskopie, z tego wyliczam pojemność. Żeby pomiar był poprawny, układ wzbudzający drgania i pomiarowy nie powinny zmieniać parametrów badanego elementu. Sondę sprzęgam przez kondensator 1pF, a drgania wymuszam zasilając jedne zwój kluczowanym napięciem.

    paladyn napisał:
    Odpowiedzi skokowej w sumie nie badałem na dużym dławiku natomiast mam charakterystykę bodego.
    Czym badałeś charakterystykę bodego? odpowiedź skokową łatwo badać, tranzystor generator rezystor to wszystko czego potrzeba.

    Z charakterystyki Bodego wynika że masz małe wzmocnienie przy niskich częstotliwościach tylko 20dB, jaki stosujesz wzmacniacz błędu?
  • TermopastyTermopasty
  • #35
    paladyn
    Poziom 15  
    _lazor_
    Faktycznie piki prądowe mogą być duże choć zastanawiam się jak chiński zasilacz regulowany 0-30V , 0-20A np taki PS-3020, który nie posiada PFC ani jakieś dużego dlawika osiągają tętnienia poniżej 100mVp-p. Może faktycznie nie potrzeba ani dużych dławików ani PFC, albo ściemnieją z tymi parametrami. Dobrze jest podpatrzeć inne konstrukcje, bo gdzieś ten kompromis leży.

    jarek_lnx
    Co do pomiaru pętli to pomiary robię za pomocą Analog Discovery 2 wraz z przystawką, która wyprowadza generator wraz z sondami na złącza BNC. Ogólnie do pomiaru używam 2 sond oraz transformatora wstrzykującego przebieg sinusoidalny w pętlę sprzężenia. Sam pomiar wygląda identycznie jak przy Bode 100. Wzmacniacz błędu to TL3474, ten w SG3525 jest nie używany.

    Piszesz, że tylko 20dB wzmocnienia przy niskich częstotliwościach, pytanie czy to wzmocnienie nie będzie się zmieniało w zależności od obciążenia oraz od ustawionego napięcia wyjściowego. Choć tak na dobrą sprawę czy nie ważniejszy jest przebieg fazy oraz jaki jest margines fazy gdy wzmocnienie wynosi 0dB ?
  • #36
    _lazor_
    Moderator Projektowanie
    paladyn napisał:
    Co do pomiaru pętli to pomiary robię za pomocą Analog Discovery 2 wraz z przystawką, która wyprowadza generator wraz z sondami na złącza BNC. Ogólnie do pomiaru używam 2 sond oraz transformatora wstrzykującego przebieg sinusoidalny w pętlę sprzężenia. Sam pomiar wygląda identycznie jak przy Bode 100. Wzmacniacz błędu to TL3474, ten w SG3525 jest nie używany.


    Ładne wykresiki, a jako że też byłem na seminarium ON semiconductors i mam tą przystawkę to się nawet skuszę na Analog Discovery 2.

    Pamiętaj, że papier przyjmie wszystko i chińczycy to piszą to co ktoś chce przeczytać.
  • #37
    jarek_lnx
    Poziom 43  
    paladyn napisał:
    Choć tak na dobrą sprawę czy nie ważniejszy jest przebieg fazy oraz jaki jest margines fazy gdy wzmocnienie wynosi 0dB ?
    Dla stabilności tak, ale za dokładność regulacji odpowiada wzmocnienie.
  • #38
    paladyn
    Poziom 15  
    jarek_lnx napisał:
    Dla stabilności tak, ale za dokładność regulacji odpowiada wzmocnienie.


    Tego nie wiedziałem, tylko problem ze wzmocnieniem jest taki, że wpływa na fazę. Może być tak, że wzmocnienie będzie dobre, a faza będzie szorować blisko 180 stopni. Ogólnie zastanawiam się jeszcze nad kilkoma kwestiami:

    1. Jeśli faza w niskich częstotliwościach jest w granicach powiedzmy 160 stopni po czym spada i dla wzmocnienia 0dB wynosi np 60 stopni, to czy mogę uznać taki układ za niestabilny ? Osobiście skłaniał bym się, że tak, ale jestem ciekaw waszego zdania.
    2. Jak poprawnie powinienem oszacować wzmocnienie układu znając parametry filtra wyjściowego?
    3. Jeśli mam dławik np 300uH oraz 47uH , który teoretycznie będzie lepszy przy zasilaczu regulowanym? Jak było widać w pierwszych postach dławik o większej indukcyjności nie zawsze jest lepszy. 47uH posiadało sporo mniejsze zniekształcenia, choć metoda pomiaru budziła pewne zastrzeżenia, ale cóż nie posiadam lepszego sprzętu do takich pomiarów. Podejrzewam, że gdzieś jest ten złoty kompromis, ale lepiej się utwierdzić w przekonaniu.
    4. Jak dobrać drugi stopień filtra LC? Wiem, że jeden z kolegów odsyła do działu radiotechnika, natomiast chciał bym zaczerpnąć waszej opinii na ten temat. Zrobiłem rozpoznanie chińskiego zasilacza regulowanego 0-30V, 0-5A , który cechował się dość niskimi szumami pk-pk bo jak dobrze pamiętam <60mV w całym zakresie napięć wyjściowych i posiadał filtr LC zbudowany w następujący sposób:
    Pierwszy stopień 100uH oraz 2200uF - częstotliwość rezonansowa 339Hz
    Drugi stopień 5uH oraz 1680uF - częstotliwość rezonansowa 1737Hz
    Wychodzi na to, że drugi stopień ma około 5 razy dalej przesuniętą częstotliwość rezonansową niż pierwszy stopień. Jest to jakaś reguła, czy tylko przypadek ?
  • #39
    CosteC
    Poziom 28  
    1) Kryterium Nyquista proszę pana a nie "widzimisię". Przy 60' na 0 dB układ jest BARDZO stabilny. Przy 170' zapas stabilości jest mizerny, ale przy 120' zapasu jest super.
    2) Odpowiedz to rozdział z książki :)
    3) Zależy na czym ci zależy. Jeśli na szybkiej odpowiedzi to 300 uH na pewno ją spowolni.
    4) Zależy na czym ci zależy. Można np usuwać najbardziej upierdliwe harmoniczne. Albo ustawić tak aby tłumił dobrze tam gdzie pierwszy stopień już nie daje rady. Analizowane przykłady sugerują odpowiedź drugą.
  • #40
    paladyn
    Poziom 15  
    CosteC napisał:
    1) Kryterium Nyquista proszę pana a nie "widzimisię". Przy 60' na 0 dB układ jest BARDZO stabilny. Przy 170' zapas stabilości jest mizerny, ale przy 120' zapasu jest super.

    To, że w 60 stopniach układ jest bardzo stabilny to wiem, dużo książek zakłada nawet 45 stopni, tylko bardziej rozchodziło mi się o sam przebieg fazy. Nie jest prostą sprawą utrzymanie przebiegu fazy w lini prostej, a powiedział bym wręcz, że to niemożliwe. Czasami gdy testowałem różne warianty sprzężenia przy 0 dB układ posiadał np 100 stopni ale przy 300Hz było już 170 stopni czyli słabo.

    CosteC napisał:
    2) Odpowiedz to rozdział z książki

    Coś polecasz ?

    CosteC napisał:
    3) Zależy na czym ci zależy. Jeśli na szybkiej odpowiedzi to 300 uH na pewno ją spowolni.

    Czy to może powodować przeregulowania napięcia wyjściowego? Chodzi o sytuacje np podczas startu przetwornicy, masz ustawione np 5V , a przez moment dostajesz pika 6V po czym spada do 5V.
  • #41
    Hektar_Zahler
    Poziom 11  
    Piki w starcie miałem jak zylowalem zasilacz 1kW do 13,8V który nominalnie dawał 48V nieregulowane. Nigdy więcej mi się takie coś nie przytrafiło. Masz gdzieś zbyt duże opoznienia w pętli sprzężenia zwrotnego albo wręcz zbyt małe i pętla się dławi tzw efekt dławienia się pętli.
  • #42
    jarek_lnx
    Poziom 43  
    paladyn napisał:
    To, że w 60 stopniach układ jest bardzo stabilny to wiem, dużo książek zakłada nawet 45 stopni, tylko bardziej rozchodziło mi się o sam przebieg fazy. Nie jest prostą sprawą utrzymanie przebiegu fazy w lini prostej, a powiedział bym wręcz, że to niemożliwe. Czasami gdy testowałem różne warianty sprzężenia przy 0 dB układ posiadał np 100 stopni ale przy 300Hz było już 170 stopni czyli słabo.

    To wcale nie jest źle
    Pokażę przykład z symulacji, faza osiąga 178° przy 10Hz przejście przez zero jest przy 1,7kHz z marginesem fazy 106°
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza
    Układ jest stabilny, odpowiedź skokowa nie wygląda źle
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza


    paladyn napisał:
    Czy to może powodować przeregulowania napięcia wyjściowego? Chodzi o sytuacje np podczas startu przetwornicy, masz ustawione np 5V , a przez moment dostajesz pika 6V po czym spada do 5V.
    Przyczyn tego zjawiska może być kilka, dobrze jest mieć softstart.
  • #43
    paladyn
    Poziom 15  
    jarek_lnx Mam rozumieć, że faza w niskich częstotliwościach może być bliska 180 stopni , a liczy się ile stopni mam przy wzmocnieniu 0dB ? Co do softstartu układ SG3525 takowy posiada i obecnie jest na tyle długi, że kondensatory wejściowe mają czas się naładować. Jeszcze dodam, że obecnie zero kompensatora jest ustawione na częstotliwość rezonansową filtra LC przez co uzyskuję początkową fazę na poziomie 135 stopni i wydawało mi się, że tak ma być , natomiast gdy ustawiałem zero w połowie częstotliwości rezonansowej początkowa faza była koło 160-170 stopni przez co miałem obawy, że właśnie układ jest niestabilny. Choć jak dobrze pamiętam takie ustawienie zwiększało początkowe wzmocnienie pętli, ale musiał bym to jeszcze sprawdzić.
  • #44
    jarek_lnx
    Poziom 43  
    paladyn napisał:
    Mam rozumieć, że faza w niskich częstotliwościach może być bliska 180 stopni
    Tak, przy okazji takie przesunięcie fazy będziesz miał przy nachylaniu 40dB/dek, co da szybsze narastanie wzmocnienia kiedy częstotliwość spada.
    Pokazałem skrajny przypadek, udowadniający to co jest w podane w kryterium Nyquista - tylko faza przy 0dB decyduje o stabilności. W praktyce nie wystarczy nam stabilność rozumiana jako drgania gasnące po dowolnie długim czasie, dlatego interesuje nas odpowiedź skokowa.

    Kolejny przykład, prawie identyczna odpowiedź skokowa, ale faza w środku zakresu 90° margines fazy 32°
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza
    Porównaj z postem #42 wynika z tego że faza w pewnej odległości od 0dB też ma wpływ na odpowiedź skokową, ale nie musisz zawsze trzymać się z daleka od 180°

    paladyn napisał:
    natomiast gdy ustawiałem zero w połowie częstotliwości rezonansowej początkowa faza była koło 160-170 stopni przez co miałem obawy, że właśnie układ jest niestabilny.
    Jeśli wykres Bodego nie daje ci pewności powinieneś zbadać odpowiedź skokową. W końcu wykres Bodego pełni funkcje pomocniczą, a w gotowym urządzeniu interesuje nas odpowiedź w dziedzinie czasu.

    Jeszcze dołożę przykład pokazujący znaczenie wzmocnienia pętli, wzmacniacz odwracający o wzmocnieniu teoretycznie bliskim 1, na wejściu przebieg o amplitudzie 1 wiec na wyjściu też powinna być amplituda 1.
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza
    Wzmocnienie wzmacniacza w otwartej pętli kolejno 20dB 40dB 60dB 80dB i odpowiednio wzmocnienia całego układu 0,833 0,980 0,9979 0,99977, widać że dysponując małym wzmocnieniem trudno uzyskać zakładane parametry.
  • #45
    Rzuuf
    Poziom 43  
    Koledzy!
    Kto jeszcze pamięta "złotą" regułę doboru kondensatora po prostowniku, w zależności od prądu obciążenia?
    To było 2000uF na 1A (dla prostownika 2-połówkowego)!
    Zatem przy 3000uF prostownik (z filtrem) będzie się zachowywał "przyzwoicie" do ok. 1,5A,, a potem pojawią się tętnienia. 100Hz - coraz większe, i ew. stabilizator "nie ma z czego" tego wyrównać.
    Warto policzyć, jakie będzie napięcie tętnień np. przy 3000uF i poborze np. 8A, a potem sobie narysować ten przebieg.
    Czy mam przypomnieć odpowiedni wzór dla tych obliczeń? Jest tutaj: https://ea.elportal.pl/zasilacze.html
    A może ktoś ambitny zechce zasymulować to na p-spice?
  • #46
    atom1477
    Poziom 43  
    Rzuuf napisał:
    To było 2000uF na 1A (dla prostownika 2-połówkowego)!
    Zatem przy 3000uF prostownik (z filtrem) będzie się zachowywał "przyzwoicie" do ok. 1,5A,, a potem pojawią się tętnienia. 100Hz - coraz większe, i ew. stabilizator "nie ma z czego" tego wyrównać.

    Przecież tu mamy przetwornicę.
    Prostownik ma kondensator 680uF, ale pracuje na 300V.
    Przetwornica daje 5V/25A.
    Zatem przetwornica przy sprawności 100% z 300V pobiera 0.417A.
    Zakładając sprawność 80% będzie to 0.521A.
    Zatem z dobrą szkołą trzeba by kondensator około 1000uF. 680uF jest trochę mniejszy, ale skoro obciążeniem jest przetwornica która ma lepsze warunki pracy niż stabilizator, to mniejsza pojemność i wynikające z niej wyższe tętnienia nie są takim problemem jak kiedyś (przy starej szkole).
    Stabilizator przy wysokich tętnieniach ma też większe straty, bo napięcie wejściowe stabilizatora musi być dobrane ze względu na doliny tętnień (doliny muszą być powyżej napięcia wyjściowego + DropOut stabilizatora), stabilizator potem jest grzany i przez szczyty. Więc nim większe szczyty wym większe straty.
    Przetwornica nie ma tej wady. Dla przetwornicy tętnienia są problemem tylko z powodu PSRR tej przetwornicy.
    Oczywiście w jakimś zakresie, powiedzmy do 50% napięcia nominalnego. Poniżej to już wyjdą i inne ograniczenia przetwornicy. No ale tętnienia 50% to i tak o wiele powyżej tych zakładanych przez starą szkołę, więc się nie liczy.
  • #47
    jarek_lnx
    Poziom 43  
    Rzuuf litości, tutaj toczy się dyskusja na trochę bardziej zaawansowane tematy, a ty wyjeżdżasz z "regułą" dla tych którym się nie chce pomnożyć/podzielić trzech parametrów. Ta "reguła" jest niezależna od napięcia, więc daje bzdurne wyniki przy bardzo niskich i wysokich napięciach.
  • #48
    paladyn
    Poziom 15  
    jarek_lnx
    Żeby jeszcze doprecyzować jak wygląda przebieg fazy w początkowych częstotliwościach wrzucę dwa wykresy które posiadają taki sam filtr wyjściowy składającego się z dławika 47uH oraz pojemności 3000uF natomiast jedyna różnica to umiejscowienie zera kompensatora.

    Zero kompensatora ustawione na częstotliwość rezonansową filtra LC = 424Hz, napięcie wyjściowe 12V, prąd 14A
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza
    Zero kompensatora ustawione na częstotliwość rezonansową filtra LC = 212Hz, napięcie wyjściowe 12V, prąd 14A
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza

    Jak zauważycie w pierwszym przypadku pomiar przeprowadzany jest do częstotliwości 1MHz, ale zdałem sobie sprawę, że to bez sensu. Gdy wzmocnienie jest już na tyle małe np -28dB ciężko cokolwiek zmierzyć. Zapewne przetwornik ADC już jest na pograniczu rozdzielczości, dlatego wszystkie późniejsze testy wykonywałem już tylko do 20kHz.

    Jeśli chodzi o kwestie doboru wzmocnienia, to czy następujący sposób jest poprawny? Jeśli nie, to może posiadacie widzę jak poprawnie oszacować wzmocnienie?

    1. Mierze napięcie wyjściowe przetwornicy gdy PWM pracuje z maksymalnym wypełnieniem. U mnie to jest 43V
    2. Sprawdzam w jakim zakresie pracuje komparator PWM w układzie SG3525, pracuje od 0.9V do 3.3V czyli zakres pracy wynosi 2.4V
    3. Robię symulacje, która wygląda jak poniżej:
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza
    4.Oczytuje z symulacji, że kompensator dla Fcross = 4kHz powinien posiadać wzmocnienie równe 12.37dB