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.

Przetwornica DC/AC 12/230V - dziwne przebiegi przy zmniejszaniu wypełnienia

DRAIVER 26 Jun 2020 21:30 747 20
Optex
  • #1
    DRAIVER
    Level 13  
    Witam serdecznie
    Projektuje przetwornice 12/230V na rdzeniu ETD49.
    Układ opieram na schemacie przetwornicy Irka do car audio ze zmianami.
    Zmiany które wprowadzam nie mają związku z moim problemem (inny układ kontroli prądu i zabezpieczenia).
    Mam jednak problem z układem stabilizacji napięcia a właściwie dziwnymi przebiegami w momencie zmniejszania wypełnienia sygnału sterującego.

    Przy wypełnieniu 100% przebiegi wyglądają dobrze, tranzystory się nie grzeją. Gdy zmniejszam wypełnienie prąd pobierany nieznacznie spada, napięcie obniża się a mosfety zaczynają się mocno nagrzewać.
    Problem pojawia się niezależnie czy uzwojenie wtórne jest podłączone do prostownika czy jest obciążone (mosfety nagrzewają się tylko z obciążeniem).
    Testowałem układ na dwóch transformatorach - jednym wykonanym porządnie do przetwornicy car audio (testowanym już wcześniej ale bez stabilizacji) i drugim wykonanym prowizorycznie do tego projektu i efekt jest identyczny.

    Kilka słów o układzie:
    -mosfety dwie pary IRF3502
    -trafo ETD49 - 2X3 zw. pierwotne
    -częstotliwość pracy 50kHz

    Pewnie wszystkiego nie opisałem. Proszę o pomoc bardziej doświadczonych kolegów o pomoc i podpowiedzi z czego mogą wynikać te problemy. Poniżej zamieszczam zdjęcia oscylogramów z opisami. Pozdrawiam
    [28-30.06.2022, targi] PowerUP EXPO 2022 - zasilanie w elektronice. Zarejestruj się za darmo
  • Optex
  • Helpful post
    #2
    jarek_lnx
    Level 43  
    W przetwornicy Irka nie ma dławika wyjściowego, stabilizacji napięcia miało w niej nie być. W przetwornicach push-pull/forward/full/half-bridge przez transformator przenosi się napięcie prostokątne, a na wyjściu jest układ D-L-C tak jak w układzie buck który odpowiada za zamianę przebiegu prostokątnego na napięcie proporcjonalne do wypełnienia.

    Kiedy brak dławika i próbujesz zmniejszyć wypełnienie, tranzystory i kondensatory dostają duże przeciążenia prądowe.
  • #3
    DRAIVER
    Level 13  
    Dziękuję za szybką odpowiedź. Robiłem próby z dławikiem z innej konstrukcji lecz był to przypadkowy dławik. Nie wprowadzał żadnych zmian. Może jedynie szpilka widoczna na jednym z oscylogramów robiła się większą. Natomiast uzwojenie wtórne było również całkowicie odłączone to przebiegi wyklądały identycznie (jedynie miały większe oscylacje)

    Zastanawiam się dlaczego w fabrycznych przetwornicach nie ma takiego dławika a stabilizacja jest.

    Kiedyś znalazłem kiedyś stronę z obliczaniem dławików do różnego typu przetwornic teraz nie mogę jej odnaleźć. Czy któryś z kolegów ma adres takiej strony lub jakis kalkulator?
  • Optex
  • #5
    DRAIVER
    Level 13  
    Dzięki za podesłanie linka. Właśnie o ten kalkulator mi chodziło.
    Nie ma w nim konfiguracji takiej jak w moim układzie ale użyłem do obliczeń układu pełnomostkowego. Mam nadzieję że dobrze. Z obliczeń wyszło że dławik ma mieć 1160uH na rdzeniu etd44. Dziś wykonam taki dławik i zrobię próby.

    Swoją drogą obliczył mi transformator na rdzeniu e65. Trochę duży jak na moc około 500 - 600W
  • #6
    jarek_lnx
    Level 43  
    DRAIVER wrote:
    Zastanawiam się dlaczego w fabrycznych przetwornicach nie ma takiego dławika a stabilizacja jest.
    Podaj przykład. Bo ja takich przetwornic nie widziałem. Na forum była już nie jedna kłótnia o "zbędności" dławika, zwolennicy tej teorii nie posiadają oscyloskopów, nie umieją używać symulacji, ani nie potrafią analizować działania układów na papierze, więc nie ma sposobu żeby zrozumieli co się dzieje w układzie, i nie ma jak ich z tego błędu wyprowadzić.
  • #7
    DRAIVER
    Level 13  
    Praktycznie każda przetwornica w tych aluminiowych obudowach. Od małych po większe ok. 1kw, z przebiegami prostokątnymi, aproksymacją i z sinusem. Obecnie używam przetwornicy 300W sinus lepszej jakości niż typowy chińczyk i jest stabilizacja napięcia (oraz regulacja napięcia potencjometrem) a dławika brak. Chyba że w takich sprzętach rozwiązane jest to inaczej.

    Znalazłem też układ takiej przetwornicy w EP ze stabilizacją i również nie zastosowali dławika. W artykule nie padło nawet słowo o nim.

    W zasadzie chce zrobić stabilizację że względu na to że przy biegu jałowym i napięciu zasilania powyżej 14V napięcie na kondensatorze przekracza 450V a przy napięciu 11V musi być zapas by nie spadło poniżej 320V. Falownik sinus na wyjściu będzie sam stabilizował napięcie wyjściowe wiec nie będzie dla niego znaczenia czy będzie 330 czy 400V więc stabilizacja jako taka to dużo za dużo do mojego zastosowania.
  • #8
    jarek_lnx
    Level 43  
    DRAIVER wrote:
    Praktycznie każda przetwornica w tych aluminiowych obudowach. Od małych po większe ok. 1kw, z przebiegami prostokątnymi, aproksymacją i z sinusem. Obecnie używam przetwornicy 300W sinus lepszej jakości niż typowy chińczyk i jest stabilizacja napięcia (oraz regulacja napięcia potencjometrem) a dławika brak. Chyba że w takich sprzętach rozwiązane jest to inaczej.
    Jeśli przetwornica mi sinus na wyjściu to nie ma możliwości żeby nie było w środku filtra LC.

    Sam PWM nie nie jest metodą regulacji napięcia, żeby tą "sieczkę" zamienić na proporcjonalne napięcie musi być element indukcyjny.
  • #9
    _lazor_
    Moderator of Designing
    jarek_lnx wrote:
    full/half-bridge przez transformator przenosi się napięcie prostokątne


    Zazwyczaj ale są topologie gdzie możesz przenieść prąd prostokątnie ;) Albo w sinusie, jak kto co potrzebuje (nikt nie mówił dla jakiej częstotliwości ten sinus)

    jarek_lnx wrote:
    DRAIVER wrote:
    Zastanawiam się dlaczego w fabrycznych przetwornicach nie ma takiego dławika a stabilizacja jest.
    Podaj przykład. Bo ja takich przetwornic nie widziałem.


    Przetwornice LLC ;)
  • #10
    DRAIVER
    Level 13  
    Oczywiście nie mówię o filtrach na samym wyjściu. Ale przetwornice z prostokątem nie mają nic poza trafem no i malutkim filtrem na wejściu 12V. W prostych przetwornicach musi być jakoś rozwiązane to by napięcie nie przekraczało napięcia kondensatora. Nie wiem czy dobrze rozumuje temat. Jeśli nie to mnie poprawcie:) Robiłem różne przetwornice ale z taką mam pierwszy raz do czynienia a chce wykonać ją porządnie.

    Nie chce się spierać o zasadności stosowania dławika. Chciałbym tylko zrozumieć czemu fabryki takich nie stosują

    Biorę się za wykonanie dławika. Czy rdzeń toroidalny z materiału 3E25 się nada?
  • #11
    jarek_lnx
    Level 43  
    _lazor_ wrote:
    Przetwornice LLC
    Chciał bym wytłumaczyć autorowi że podłączanie źródła napięciowego do kondensatora który obserwowany w infinitezymalnym czasie ma charakter źródła napięciowego nie jest podstawą do zbudowania dobrze działającego układu. Uważasz że LLC jest wyjątkiem od tej reguły, czy że nie ma w nim indukcyjności :)

    _lazor_ wrote:
    Zazwyczaj ale są topologie gdzie możesz przenieść prąd prostokątnie ;) Albo w sinusie, jak kto co potrzebuje (nikt nie mówił dla jakiej częstotliwości ten sinus)
    A więc istnienie bardziej zaawansowanych rozwiązań które mają sens ma być zachętą dla autora do wykonania prymitywnego układu który działa źle i sensu nie ma. Przeczytaj trzy razy co masz w podpisie bo chyba nie zrozumiałeś ;)
  • #12
    _lazor_
    Moderator of Designing
    jarek_lnx wrote:
    Chciał bym wytłumaczyć autorowi że podłączanie źródła napięciowego do kondensatora który obserwowany w infinitezymalnym czasie ma charakter źródła napięciowego nie jest podstawą do zbudowania dobrze działającego układu.

    Tutaj jak najbardziej się z Tobą zgodzę.
  • #13
    jarek_lnx
    Level 43  
    DRAIVER wrote:
    Biorę się za wykonanie dławika. Czy rdzeń toroidalny z materiału 3E25 się nada?
    Nie, dławik na ferrycie musi mieć szczelinę, lub szczelinę rozproszoną jak rdzenie proszkowe.
    Strona Schmidt'a-Walter'a podaje też propozycje wykonania dławików.
  • #14
    DRAIVER
    Level 13  
    Jestem w trakcie testów. Fakt 3E25 się nie nadaje. Zrobiłem dławik na etd44 ze szczeliną. Nawinąłem na początek 1800uH i zmniejszam liczbę zwojów. Przebiegi mocno się zmieniły ale wyglądają nadal strasznie. Mosfety przestały się nagrzewa a podczas regulacji wypełnienia prąd pobierany ze źródła płynnie się zmienia. Niestety bez obciążenia nie udaje się regulować napięcia wyjściowego. Dwa zdjęcia oscylogramów - z wypełnieniem 100% i około 20%


    W temacie przetwornicy car audio Irek wspomniał coś o ograniczniku napięcia biegu jałowego. Czy któryś z kolegów wie coś na ten temat?
  • #15
    DRAIVER
    Level 13  
    Kolejny dzień zmagań. Wykonałem dławik o indukcyjności 3mH i przebiegi znacznie się poprawiły. Nic się nie nagrzewa i pracuje poprawnie. Rozumiem dlaczego napięcie bez obciążenia nie za bardzo się reguluje.
    Zastanawia mnie jeszcze tylko ta oscylacja na górnym przebiegu (dren). Pojawia się ona w momencie włączenia drugiego mosfeta. Na drugim mosfecie jest ona wyraźnie mniejsza. Układy gasikowe nieznacznie na ną wpływają. Ciekawe jest to że maleje gdy dotykam palcami uzwojeń dławika
  • Helpful post
    #16
    jarek_lnx
    Level 43  
    DRAIVER wrote:
    Niestety bez obciążenia nie udaje się regulować napięcia wyjściowego.
    W układach buck też tak jest, pętla sprzężenia zwrotnego zmniejsza wypełnienie do skrajnie małych wartości aż napięcie spadnie.
    DRAIVER wrote:
    Zastanawia mnie jeszcze tylko ta oscylacja na górnym przebiegu (dren). Pojawia się ona w momencie włączenia drugiego mosfeta.
    Pewnie masz dużą powierzchnię pętli którą płynie prąd i duże reaktancje pasożytnicze.
  • #17
    DRAIVER
    Level 13  
    Duża powierzchnia pętli tzn? Płytkę projektowałem wzorując się na rozwiązaniu fabrycznym.

    Wczoraj rozebrałem moją fabryczną przetwornice. Zbudowana jest na sg3525 i ma stabilizację a dławika brak. Ciekawe jest to że nie byłem wstanie zmierzyć przebiegów. Były jakby rozmazane. Wstępnie przejżałem płytkę i stabilizacja jest rozwiązana na wewnętrznym wzmacniaczu operacyjnym sterownika. Napięcie wyjściowe można regulować w zakresie 280 - 320V Oznacza to że jest jakiś patent na wykonanie takiej stsbilizacji
  • #18
    DRAIVER
    Level 13  
    Witam.
    Poszukałem trochę w internecie przetwornic opartych na sg3525. Oczywiście konstrukcji amatorskich. Wszystkie miały taki sam układ stabilizacji. Wykonałem go i okazało się że nie jest to żaden tajemny sposób. Te układy płynnie zmieniają współczynik wypełnienia i co ciekawe w żadnej z tych konstrukcji nie ma dławika. Czyżby autorzy ignorowali to że na mosfetach można gotować wodę? U mnie powodowało to ten sam efekt przy pracy bez dławika.
    Teraz pozostaje mi tylko dobrać dławik. Jeśli ma za małą indukcyjność dość mocno nagrzewa się sam dławik - gdy za dużą przetwornica jak gdyby wzbudza się. Jednak powoli wszystko zmieża we właściwym kierunku. Przy pracy jałowej mogę płynnie zmieniać wartości napięcia a pod obciążeniem jest wystarczająco stabilne.
  • #19
    jarek_lnx
    Level 43  
    DRAIVER wrote:
    Duża powierzchnia pętli tzn? Płytkę projektowałem wzorując się na rozwiązaniu fabrycznym.
    Układy gasikowe RC pomagają w tłumieniu oscylacji pomiędzy indukcyjnością główną transformatora, a pojemnością kluczy. Tu mamy oscylacje pomiędzy pojemnością filtru, a indukcyjnościami rozproszonymi w obwodzie, dlatego podejrzewam spore indukcyjności pasożytnicze w obwodzie, kiedyś bawiłem sie w tłumienie czegoś takiego gasikiem RL - da się.
    Jest też możliwe że tych oscylacji w rzeczywistości nie ma w układzie, a jedynie za długie połączenia masy oscyloskopu jest winą.


    DRAIVER wrote:
    Wczoraj rozebrałem moją fabryczną przetwornice. Zbudowana jest na sg3525 i ma stabilizację a dławika brak.
    W taki razie impulsowe przeciążenia mogą być ograniczane tylko przez indukcyjność rozproszenia transformatora. Dla producenta sprawność (straty w MOSFETach i kondensatorach) ani trwałość przetwornicy (zależna od temperatury elementów) nie są ważne, za to możliwość zaoszczędzenia na elemencie indukcyjnym jest bardzo ważna.

    DRAIVER wrote:
    Wykonałem go i okazało się że nie jest to żaden tajemny sposób.
    Układ sprzężenia zwrotnego jest prosty, optymalizacja tak aby szybko reagował na zmiany obciążenia jest trudna. O dzianiu sprzężenia zwrotnego uczą w technikach, o tym jak to policzyć, uczą dopiero na studiach.


    DRAIVER wrote:
    Czyżby autorzy ignorowali to że na mosfetach można gotować wodę? U mnie powodowało to ten sam efekt przy pracy bez dławika.
    Na testach pracowałeś bez radiatora?
  • #20
    DRAIVER
    Level 13  
    Klucze są na niedużym radiatorze który będzie docelowo w obudowie i chłodzony wentylatorem. Przy normalnej pracy z wypełnieniem 100% i obciążeniem około 100W radiator jest ledwie cieplejszy od otoczenia. Natomiast przy takiej "niepoprawnej pracy" zaczynają parzyć przy po kilkunastu sekundach

    Ze sprzężeniem trochę o co innego mi chodziło. Myślałem że jest to rozwiązane tak że dławika może nie być.
    Tak czy inaczej muszę go dobrać tak aby przetwornica nie wzbudzała się dziwnie.

    Widzę że muszę się jeszcze bardzo dużo nauczyć
  • #21
    DRAIVER
    Level 13  
    Witam po dłuższej przerwie.
    Po wielu godzinach bojów z przetwornicą w końcu udało się ją okiełznać. Wprowadziłem wiele zmian i zaprojektowałem inaczej płytkę.
    Przede wszystkim zmieniłem sterownik na SG3525. Obliczyłem dławik na rdzeniu proszkowym, nawinąłem jeszcze raz trafo i rozpocząłem próby.
    Miałem duże kłopoty ze stabilną pracą stabilizacji. Trafo syczało i brzęczało jednakże stabilizowało napięcie. Pomógł kondensator 10n na wejściu do wzmacniacza operacyjnego. Było jeszcze kilka mniejszych problemów oraz mały pożar (dotknąłem grotem lutownicy do bramki mosfeta gdy przetwornica była podłączona ale wyłączona i mosfecik się załączył😀)
    Koniec końców przetwornica uruchamia małą sprężarkę lodówkową. Osiąga moc 400-500W w szczycie i ciągłą około 300W a na wyjściu mam ładny sinus. Gdy w pełni dopracuje i przetestuje układ pochwale się nim tu na forum. Praktycznie nie spotka się przetwornic impulsowych sinus tylko same badziewia na trafie sieciowym więc będzie to miła odmiana. Dziękuję bardzo za ogromną pomoc bez której naprawdę ciężko by było uruchomić przetwornice. Pozdrawiam serdecznie