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

24 Mar 2020 19:18 882 51
  • Poziom 15  
    Witajcie, nawiązując do tematu miałbym kilka krótkich pytań:

    1. Czy dławiki mocy do przetwornic impulsowych muszą być nawijane w taki sposób aby występowała tylko jedna jedna warstwa uzwojenia?
    2. Czy zastosowanie wielu warstw uzwojenia na dławiku powoduje znaczne zwiększenie pojemności pasożytniczej i tym samym przedostawanie się szumów np z transformatora bezpośrednio do obciążenia?
  • TermopastyTermopasty
  • Moderator Projektowanie
    1. Nie musi być tylko jedna warstwa. Istotne jest równomierne nawinięcie uzwojeń (aby okno rdzenia było jak najbardziej równomiernie wypełnione) a gdy stosujemy więcej warstw to izolacja musi wytrzymać napięcie miedzy warstwami.
    2. Pojemności pasożytnicze między warstwami są rzędu pojedynczych setek pF. Od biedy można estymować tą pojemność poprzez potraktowanie uzwojeń jako okładek kondensatora... ale to jest BARDZO zgrubne przybliżenie, tak +/- 2-3 rzędy błędu.
  • Poziom 11  
    Pojedyncze pikofarady kolego. Góra dziesiątki pikofarad. Setki na pewno nie.
  • Moderator Projektowanie
    To zależy od geometrii rdzenia i drutu nawojowego. Jednak faktycznie w bardziej ogólnych przypadkach raczej będą to pojedyncze pF.
    Dodam tylko, że im więcej warstw tym mniejsza pojemność, taka nie oczywista na pierwszy rzut oka zależność.
  • Poziom 15  
    Załóżmy, że rozmawiamy o rdzeniu toroidalnym. Pytania były podyktowane moim ciekawym spostrzeżeniem w przetwornicy Half-Bridge. Kolega _lazor_ pewnie jeszcze pamięta taki temat jak pętla sprzężenia zwrotnego gdzie próbowaliśmy umęczyć jakieś rozwiązanie w przetwornicy z regulowanym wyjściem 0-30V , 0-20A. Wracając do spostrzeżenia, to zauważyłem, że na dławiku toroidalnym własnej roboty(nawijany wielowarstwowo) , rdzeń ARNOLD MS-250026(64,7mm x 30,4mm x 25,9mm - kawał rdzenia) - 300uH oraz 3000uF na wyjściu mam około 5 razy większe szumy Pk-Pk na pomiarze AC niż na kupnym dławiku 47uH od Ferystera DTMSS-40/0,047/25-V.

    Teraz próbuje dopasować teorie dlaczego tak się dzieje, pierwsza koncepcja to właśnie pojemność pasożytnicza.
  • Poziom 11  
    Oj bida z wiedzą u Ciebie kolego żadna pojemność miedzyzwojowa hehe.

    Nie o to chodzi.

    Zuważyłeś efekt odwrotny do zamierzonego jakoby dlawik o mniejszej indukcyjności jest lepszym od dławika o większej indukcyjności bowiem wraz ze wzrostem częstotliwości tłumienność filtrów LC zwiększamy poprzez zmniejszenie indukcyjności w ich rezonansie. I jest to całkiem naturalne że tak się dzieje. Po prostu ktoś policzył odpowiednią indukcyjnos dławika filtru o największej tłumienności w rezonansie. Widać, że masz, nie zrozum mnie źle, blade pojęcie o zaleznosciach filtrów RLC.
  • Poziom 15  
    Hektar_Zahler Nigdzie nie napisałem, że jestem jakimś specem w tym zakresie. Przyznam szczerze, że nie pamiętałem takiej zależności o której wspomniałeś. Co prawda trochę czasu upłynęło od czasów studiów. Zgodnie z informacją, która przekazałeś pewnie dlatego często występuje w zasilaczach kombinacja duża indukcyjność i duża pojemność oraz drugi stopnień filtra to mała indukcyjność i mała pojemność. Pewnie razem mają pokryć jakiś zakres częstotliwości i w jakiś sposób na siebie nachodzą. Kolego posiadasz jakieś materiały do poczytania na ten temat, tak pod kątem zasilaczy impulsowych ?
  • Poziom 11  
    Otóż to. Dokładnie o to chodzi. Teraz mnie zadziwiles myśleniem jak prawdziwy elektronik. Materiałów nie mam bo w szpitalu jestem teraz.
  • TermopastyTermopasty
  • Poziom 15  
    W każdym razie bardzo dziękuje za przekazane informacje i wracaj prędko do zdrowia i domu.
  • Poziom 11  
    Kolego śmiało pytaj na te tematy w dziale radiotechnika.
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Zuważyłeś efekt odwrotny do zamierzonego jakoby dlawik o mniejszej indukcyjności jest lepszym od dławika o większej indukcyjności bowiem wraz ze wzrostem częstotliwości tłumienność filtrów LC zwiększamy poprzez zmniejszenie indukcyjności w ich rezonansie. I jest to całkiem naturalne że tak się dzieje. Po prostu ktoś policzył odpowiednią indukcyjnos dławika filtru o największej tłumienności w rezonansie. Widać, że masz, nie zrozum mnie źle, blade pojęcie o zaleznosciach filtrów RLC.
    Proszę jaśniej, bo ta odpowiedź nie podaje przyczyn, dlaczego "zmniejszamy". Ja przyczynę widzę właśnie w pojemności pasożytniczej, ograniczającej zakres częstotliwości, w jakim cewka ma charakter indukcyjny.

    Filtr wyjściowy przetwornicy to filtr dolnoprzepustowy, który w rezonansie ma najmniejsze tłumienie, nawet gorzej podbicie, (lepiej było by ten rezonans tłumić). Więc nie wiadomo o którym rezonansie mówisz, podejrzewam że o którymś pasożytniczym, ale trudno w ten sposób dyskutować, opierając sie na domysłach.
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza

    Kiedy zarzucasz koledze powyżej blade pojęcie, wypadało by sprostować błędy które zauważyłeś, bo w przeciwnym wypadku prowokujesz tylko pustą gadaninę i sprzeczki.

    Moje eksperymenty z cewką na rdzeniu toroidalnym Φ33mm, nawiniętym licą o przekroju 1mm2, w dwóch warstwach razem ok 120zw wykazywały pojemność ponad 100pF - liczone na podstawie częstotliwości rezonansu własnego. Autor wątku ma większy rdzeń i będzie miał jeszcze więcej.

    Główną przyczynę tętnień na wyjściu można określić na podstawie kształtu przebiegu.
  • Moderator Projektowanie
    Jeśli przy większym obciążeniu takie tętnienia by zanikały to oznacza że faktycznie przyczyną jest obwód filtra LC. Takie filtry pi są układem LC z równoległym obciążeniem do kondensatora, które przy małym obciążeniu najbardziej wzmacniają zakłócenia.

    Wątpię aby w takich problemach pasożytnicze pojemności na dławiku by miały jakikolwiek wpływ na wyjście. przy 200pF i 1Mhz masz 800 ohm Impedancji. Jeśli to by było jednak przyczyną do dodanie równolegle do kondensatora elektrolitycznego, małego (z 10nf) kondensatora z dużym pasmem, co by robił dzielnik z tą pojemnością pasożytniczą.
  • Poziom 11  
    A zapytam jeszcze czym kolega te szumy mierzył i czy pomiar w.cz. był prawidłowy ? No bo powiedzmy jeżeli mowa będzie o pomiarze oscyloskopem to sonda oscyloskopu również wtrąca pewną pojemność i będzie w trakcie pomiaru stanowić element filtru. Prawidłowy pomiar pk-pk wielkiej częstotliwości polega na tym że sonda mierzydzyszczytowa jest podłączona od masy GND bezpośrednio do mierzonego punktu. Bardzo częsty błąd gdy mierzymy miernikiem true rms szumy w.cz. na zasilaczu to miernik pokaże głupoty bo jego zakres pracy to kilkadziesiąt kHz.
  • Poziom 43  
    Hektar_Zahler napisał:
    A zapytam jeszcze czym kolega te szumy mierzył czy pomiar w.cz. był prawidłowy ?
    Zazwyczaj błąd polega na podłączeniu masy sondy, przewodem z krokodylkiem.
    Hektar_Zahler Prosiłem żebyś skonkretyzował zarzuty w stosunku do kolegi powyżej napisałeś że ma blade pojęcie, wyśmiałeś go i zero argumentów. Interesują mnie takie tematy, wolał bym żeby pojawiała się w nich merytoryczna dyskusja, z której więcej osób skorzysta. Ja też mam swoje obserwacje, kilka metrów drutu przylegającego ściśle do siebie nie daje pojemności liczonej w pojedynczych pF ale powyżej setki, robiłem układy impulsowe pracujące na kilku MHz i tam to naprawdę przeszkadza, dzielę się wiedzą, a nie piszę na zaczepkę "Oj bida z wiedzą u Ciebie kolego żadna pojemność miedzyzwojowa hehe."
  • Poziom 11  
    Zazwyczaj błąd tkwi w samym sposobie pomiaru. Jest jakby dwie szkoły mówiące o pomiarze filtrów za pomocą oscyloskopu. Jedna mówi że można zaś druga że nie można tak robić. Moje stanowisko jest takie że absolutnie nie można dokonywać pomiarów filtrów w.cz. w ten sposób ponieważ filtr w.cz. zostaje w ten sposób rozstrojony pojemnością sondy, pojemnością kabla i pojemnością wejścia oscyloskopu. Prawidłowy pomiar w.cz. pk-pk filtru w.cz. oscyloskopem jest tylko i wyłącznie wtedy gdy mamy dopasowanie impedancji źródła szumu w.cz. do wejścia przyrządu. Dlatego niektórzy producenci oscyloskopów wyszli naprzeciw tej niedogodności doposazajac oscyloskop w dodatkowy przełącznik impedancji wejścia 1M ohm do standaryzowanej w radiotechnice 50 ohm. Tylko i wyłącznie gdy impedancja źródła w.cz. jest dopasowana do impedancji przyrządu pomiar napięcia pk-pk w.cz. jest prawidłowy. Niekiedy filtr w.cz. zostaje całkowicie rozstrojony pojemnością sondy oscyloskopu i ponieważ szumy zasilaczy impulsowych sięgają 30MHz przyrząd niedopasowany impedancyjne będzie pokazywał całkowite głupoty. Najlepszym pomiarem napięcia pk-pk w.cz. zatem jest sonda miedzyszczytowa w.cz. która ma impedancję bliska nieskończoności i jest "przezroczysta" dla mierzonego układu.

    Dodano po 21 [minuty]:

    Masa GND w miejscu innym, niż wyjście zasilacza i przyrząd również ma prawo pokazywać głupoty.
  • Poziom 15  
    Już wyjaśniam co i jak robiłem.
    Pomiar szumów wykonuje przy ustawieniu sondy na 1X, tryb AC oraz za pomocą sprężynki założonej na masę sondy tak aby zminimalizować odległości. Jako, że na PCB przetwornicy wyjście zrealizowane jest poprzez terminal blokowy zasilanie jak i masę mam obok siebie.

    Poniżej przebieg wyjściowy dla dławika 300uH oraz pojemności 3000uF. Przepływ prądu około 9A
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza
    Poniżej przebieg wyjściowy dla dławika 300uH oraz pojemności 3000uF. Przepływ prądu około 24A
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza

    Tematyka jest bardzo skomplikowana, wiem bo robię tą przetwornice ponad 3 lata z przerwami. Zrobiłem jeszcze taki test, że dodałem drugi stopień filtra LC, który składał się z dławika 0.22uH oraz kondensatora 100uF. Szumy przy 9A był około 8x mniejsze niż powyżej. Przy dużych prądach nadal występował magiczny przebieg o częstotliwości 100Hz, ale o trochę mniejszej amplitudzie.

    Ogólnie chce się upewnić czy problem jest dalej w sprzężeniu zwrotnym czy może jednak dławik dokłada 3 grosze. Cel był taki aby sprawdzić dwie skrajne sytuacje. Z jedne strony mam dławik 47uH a z drugiej 300uH. W teorii przebieg prądu na tym 300uH będzie dużo gładszy, mniejsze tętnienia itd. Przeczytałem sporo książek o zasilacz SMPS, ale większość jest pisana bardzo płytko i po macoszemu. Teraz wyznaję zasadę, że bez R&D niczego nie zaprojektuję.
  • Poziom 43  
    Powinieneś dać przebiegi z takim samym prądem.
  • Poziom 28  
    Nie używajcie sond ustawionych na X1. Prawie każdy oscyloskop ma wtedy ograniczone pasmo, pojemność obciążająca układ rośnie dramatycznie i w ogóle bez sensu.
    Jak macie miejsce na PCB to czasem warto dać footprint pod gniazdko do sondy (tanie BNC), dlatego lubię TESTEC'a bo daje adaptery BNC-Sonda w komplecie, czego Tektronix nie umie. Ani Rigol, tylko Rigol to rozumiem czemu (bo oscyloskop z sondami kosztował tyle co 4 sondy Tektronixa....)

    Np tanie sondy TESTEC TT-LF312 mają
    15 MHz; 47pF w trybie X1
    150 MHz; 15.5pF w trybie X10.

    Rigol RP2200 ( kitowy z DS1054Z)
    7 MHz, 100 pF w trybie 1X
    150 MHz, 17 pF w trybie 10X

    Tyle sond mam pod ręką w domu :D, pomijam sondy 100X bo do pomiaru szumów słabo się nadają.
  • Moderator Projektowanie
    Ja wiem że ludzie lubicie wchodzić w szybkie sygnały bo to jest bardzo ciekawy temat, ale temat nie wygląda na taki.

    Musisz podać topologię, częstotliwość pracy oraz jak zrealizowałeś sprzężenie zwrotne.
  • Poziom 15  
    Dorzucam jeszcze pomiary przy zastosowaniu dodatkowego filtra LC. 0.22uH oraz 100uF

    Poniżej przebieg wyjściowy dla dławika 300uH oraz pojemności 3000uF. Przepływ prądu około 9A
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza
    Poniżej przebieg wyjściowy dla dławika 300uH oraz pojemności 3000uF. Przepływ prądu około 24A
    Dławik mocy - sposób nawijania a pojemność międzyzwojowa / pasożytnicza

    _lazor_ Moje dywagacje są kontynuacją tego wątku: Half Bridge - pętla sprzężenia zwrotnego - jak zaprojektować ?
    W skrócie przetwornica regulowana 0-30V, 0-20A(obecnie da się więcej) Half Bridge, kluczowanie 40kHz, kompensacja napięcia realizowana za pomocą kompensatora typu 3.

    CosteC
    Raczej mało kto montuje gniazdo BNC w przetwornicach, jestem ograniczony do rigolowej sondy, którą wymieniłeś powyżej.

    Z czego możne wynikać przebieg 100Hz przy dużym obciążeniu ?
  • Poziom 43  
    Coś źle zrozumiałem z poprzednich wykresów.
    Myślałem że są dla różnych cewek. Ale widzę że nie są.
    Więc daj wykresy dla różnych cewek.
  • Poziom 15  
    Za prostownikiem znajdują się trzy kondensatory każdy 1000uF / 50V oraz ESR = 25mΩ. Sumarycznie daje to 3000uF i wypadkowy ESR = 8.3 mΩ. Przy dławiku 300uH i pojemności 3000uF częstotliwość rezonansowa wynosi 168Hz
    Na chwilę obecną nie posiadam wykresów z dławikiem 47uH, ale nic nie stoi na przeszkodzie aby przelutować dławik, zmienić kompensacje i zrobić pomiar.
  • Moderator Projektowanie
  • Poziom 15  
    Prostownik wejściowy to mostek gretza, za nim znajdują się cztery kondensatory 680uF / 200V. Dwa połączenia szeregowo po czym następuje połączenie równoległe. Czyli uzyskuje łączną pojemność 680uF oraz możliwość pracy przy napięciu do 400V. Przy małych obciążeniach napięcie na skrajnych biegunach kondensatorów wynosi około 330V, przy dużym obciążeniu jak to powyżej (24A) napięcie spada do 280V.
  • Moderator Projektowanie
    No to masz przyczynę. Daj na wejściu filtr PI i powinno to rozwiązać problem. Najlepiej byłby jakiś PFC aktywny, no ale pasywny od biedy może być.
  • Poziom 15  
    _lazor_ Faktycznie, teraz wiadomo skąd tętnienia mają równo 100Hz. Orientujesz się jaką indukcyjność posiada dławik do PFC? Spróbuje czegoś poszukać ewentualnie dolutuję trochę pojemności na wejściu na testy.

    Edit:

    Kolejny eksperyment:
    Dolutowałem kondensator 1000uF / 400V do głównej szyny zasilania i na zasilaniu z sieci amplituda przebiegu 100Hz spadła z 220mV do 116mV. Napięcie na kondensatorach około 290V (dzisiaj mniejsze napięcie w sieci). Po czym przepiąłem się na autotransformator, ustawiłem maksymalne napięcie (Uwy > Uwe). Udało mi się uzyskać 312V na kondensatorach i oscylacje na wyjściu około 90mV.
    Bardzo dobrze widać powiązanie przebiegu 100Hz z napięciem na wejściu, natomiast nie bardzo wyobrażam sobie rozwiązanie problemu samą pojemnością. Aktywne PFC pewnie by rozwiązało problem, ciekawo jak pasywne.

    W powyższych pomiarach był wykorzystany drugi stopień filtra LC. 0.22uH oraz 100uF
  • Poziom 28  
    Jeśli robisz zasilacz rzędu 600 W to aktywne PFC to jest właściwa droga. Zaskakująco ułatwia projektowanie następnego stopnia też, bo nagle napięcie wejściowe jest praktycznie stałe.
    Zdziwiłem się jak znalazłem w 600 W zasilaczu do PC topologię forward, z 2 kluczami, ale mimo wszystko forward a nie półmostek ani nie LLC.

    Wurth robi gotowe dławiki do PFC, na oko tobie potrzeba z 500 uF /5.5 A. Bardzo na oko liczone.
  • Poziom 43  
    Ale przy okazji wyszło że sprzężenie zwrotne przetwornicy nie bardzo działa.
    Ono by wycinało tętnienia napięcia wejściowego.
  • Moderator Projektowanie
    atom1477 napisał:
    Ale przy okazji wyszło że sprzężenie zwrotne przetwornicy nie bardzo działa.
    Ono by wycinało tętnienia napięcia wejściowego.


    Chyba że zakłócenia dochodzą do samego sprzężenia zwrotnego po stronie pierwotnej. Tam mamy bardzo duże wzmocnienie, więc pojedyncze mV spowodują znacznie większe zakłócenia na wyjściu.