Uzwojenia transformatora FLYBACK - dziwny pomiar indukcyjniości

psooya wrote:

A gdyby pierwotne nawinąć bifilarnie z dodatkowym uzwijeniem gaszacym mielibyśmy coś podobnego do rysunku 1 z 2 kluczami i diodami. Tak sobie mysle. Sprzężenie miedzy uzwojeniami powinno być najwyższe.

Wtedy sąsiadujące zwoje na końcu uzwojenia miałyby względem siebie różnicę potencjałów przekraczającą 600V, a to nie wróży dobrze jeśli chodzi o bezawaryjność.

Łukasz.K wrote:

Flyback z górnego rysunku by zwracał energię całkowicie do zasilania moim zdaniem. Ale potrzebne są do tego dwa tranzystory, co się z tym wiąże jest potrzebny transformator nimi sterujący, co powoduje wzrost kosztów wykonania. Przy jednej czy kilku sztukach jest to praktycznie bez znaczenia ale w masowej produkcji miałoby znaczenie.

Elektronicy opracowują tysiące różnych rozwiązań, a tylko jedno jest najlepsze z punktu widzenia księgowego To najtańsze, tańszym sposobem od gasika jest tranzystor pracujący z przepiciem lawinowym (wielu producentów tranzystorów to dopuszcza). Transformator nie jest jedynym sposobem na topologie 2T, driver z bootstrapem też może być.

Spotkałem się z rozwiązaniem 2T forward w zasilaczu 200W i w spawarce, tam miało to sporo sensu, nie marnujemy miejsca na uzwojenie rozmagnesowujące w oknie i nie potrzebujemy wytracać mocy z gasika która mogła by być spora. W małym, tanim flybacku nie maiło by sensu, we flybacku większej mocy może już tak. A jaki moze być sens flybacka dużej mocy? Widziałem projekt zasilacza laboratoryjnego na flybacku, moc była chyba 150W, a jakie zalety flybacka - możliwość wykorzystania pełnej mocy przy różnych nastawach napięcia ze 150W możemy mieć wydajność 3A przy 50V i 15A przy 10V.

Lm na dolnym rysunku to co to jest? Nie wiem co to jest driver z bootstrapem ale nie za dobrze to brzmi. I pewnie też nie działa za dobrze.

Łukasz.K wrote:

Lm na dolnym rysunku to co to jest?

Najprostszy, książkowy, model transformatora złożony z Lm indukcyjności głównej, transformatora idealnego i Llk - indukcyjności rozproszenia.
Jeśli widziałeś >0 książek o transformatorach albo przetwornicach to na pewno spotkałeś ten sposób modelowania transformatora.

Łukasz.K wrote:

Nie wiem co to jest driver z bootstrapem ale nie za dobrze to brzmi.

Genialna odpowiedź, podoba mi się tak bardzo że wydrukuję sobie na T-shircie, żeby koledzy też mogli ją docenić

Może by Pan schemat zechciał zamieścić skoro działa to tak dobrze. Może by się autorzy książek o przetwornicach czegoś od Was nauczyli.

Drivery z bootstrapem to nic strasznego, tylko trzeba pamiętać o ich ograniczeniach, a także stosować się do zaleceń podawanych w notach aplikacyjnych.
Najczęstszą przyczyną niepowodzeń jest przekraczanie dopuszczalnego napięcia zasilającego górny stopień drivera, spowodowane indukcyjnościami rozproszenia w obwodzie prądowym.

Ale izolacji galwanicznej to ten układ raczej nie zapewni z tego co się domyślam.

psooya wrote:

Używałeś DRC tylko C nie bylo rownolegle z R tylko do masy? A ja mialem w planie nawinąć dodatkowe uzwojenie jak do forwarda ale zaprzestalem z tym zabaw.
Co myślisz o tym pomyśle? Drut moglby być cienki bo prad bylby ponad 10x mniejszy. Cala energia gaszenia szła by do kondensatora.

https://rudys.typepad.com/files/snubber-e-book-complete.pdf
Figure 4-45 na stronie 123.

Elementy snubbera to Ds,Cs,Rs.

Rs musi mieć wartość w okolicach kilkunastu kΩ.
Na pewno nie zadziała dla małego Rs. Testowane w praktyce podmieniając wartość rezystora.
U mnie Rs=47kΩ, Cs=15nF 630V

Ale można poeksperymentować. 33kΩ o ile pamiętam też działało całkiem nieźle. Ogólnie moc wydzielana na rezystorze 47kΩ była w okolicach 0.7W. Wcześniej, kiedy ten sam rezystor próbował rozproszyć całą energię (w "typowej" topologii gasika DRC) przy zachowaniu zbliżonej wartości "strzału" napięcia to się po prostu palił bo rozpraszana moc była znacznie wyższa (nie mierzyłem).

Te same elementy potrafią być w ten sposób lepiej wykorzystane.
Z wad to na pewno jest to, że kondensator musi wytrzymać wyższe napięcie.
Przy połączeniu do masy od razu zostanie naładowany do tego samego napięcia co filtr główny. Przy dzisiejszej dostępności kondensatorów 1kV i większych nie widzę tu raczej problemów.

Mimo iż kondensator na 630V to oscylogramy wskazywały, iż maksymalnie na tranzystorze było te 550V (strzał 250V względem zasilania, tranzystor na 650V) więc dosyć daleko od granicy.

Ogólnie do większych mocy zdecydowanie wolę półmostek.
Spora moc przy małym nakładzie pracy.
Napięcie przemienne na wtórnym ułatwia życie.
Mając podwajacz po stronie wtórnej mogę nawijać tylko połowę tego, co normalnie trzeba. Do tego nieograniczone możliwości stosowania różnych pomp ładunkowych i innych takich.


Jeśli chodzi o "dziwne" topologie to jest taka fajna książka "Power Topologies Handbook" od Texas instruments.
https://www.ti.com/seclit/ug/slyu036/slyu036.pdf
Warto sobie przejrzeć.
Są pokazane przebiegi wzorcowe.

Flybacki są używane bo to najoptymalniejsza topologia dla mocy kilku÷kilkudziesięciu watów. Dla takich mocy nie ma sensu od razu budować czegoś większego bo koszty rosną znacznie a oszczędność energii nieznacznie.

Dodano po 15 [minuty]:

Jeżeli komuś zależy najbardziej na braku strat i niezawodności to rozwiązanie z dwoma kluczami jest najlepsze. Dlatego że jak się bifilarnie nawinie uzwojenie zwracające energię z uzwojeniem pierwotnym to wówczas występuje wysoka różnica potencjałów na całej długości uzwojeń co może spowodować przebicie izolacji w krótkim czasie.

Łukasz.K wrote:

Jeżeli komuś zależy najbardziej na braku strat i niezawodności to rozwiązanie z dwoma kluczami jest najlepsze

Nie widzę tego 'braku strat'. Nie widzę różnicy w niezawodności między topologią 1T a 2T, czy to flyback, czy forward. Niezawodna może być konstrukcja (oparta o daną topologię), a nie sama topologia. W symulatorze z idealnymi elementami wynalazki typu BIFRED są, a jakże, niezawodne, i zawsze pięknie się symulują, aż do wielu kV napięcia między "stopniami". Symulator nigdy nie wypluł mi komunikatu "Przepraszamy, ale element XX uległ uszkodzeniu"
Ten sam BIFRED na stole był specjalnym miejscem w piekle dla niegrzecznych tranzystorów. Zamknięcie pętli sprzężenia to przednia zabawa. Nie polubiliśmy się z tą topologią.

Łukasz.K wrote:

Dlatego że jak się bifilarnie nawinie uzwojenie zwracające energię z uzwojeniem pierwotnym to wówczas występuje wysoka różnica potencjałów na całej długości uzwojeń co może spowodować przebicie izolacji w krótkim czasie.

Podaj jeden dobry powód, dlaczego miałoby się nawijać uzwojenie rozmagnesowujące bifilarnie z pierwotnym. I podaj jeden dobry powód, czemu by w ogóle robić to takim samym drutem?...

Aby rozbić gradient napięć na taki, z którym poradzi sobie email, tfu, emalia, w właściwych przypadkach nawija się w "Z". Poczytaj. Taki sposób nawijania dodatkowo pozwala zmniejszyć pojemności pasożytnicze w trafie.
Z życia wzięte: mały, kilkunastowatowy flyback DCM z trafem nawiniętym w "C", badań EMC nie przechodził. Przechodził dopiero po dołożeniu ekranów z taśmy miedzianej między uzwojeniami (bardzo droga technologia w produkcji)...
...i przechodził również gdy pierwotne zostało nawinięte w "Z" (asymetrycznie, zresztą), bez żadnych ekranów.

Poczytaj. Materiałów w internecie mnóstwo

Ooo, dzięki za link.
Polecisz jakies symulatory ciekawe poza wszystkim znaną schmidt-walter?

Żeby symulacja zgadzała się z fizycznym układam, to trzeba sporo pracy włożyć, żeby poprawnie zamodelować elementy pasożytnicze, a mimo to często ma to sens, ze względu na szybkość z jaką można wprowadzać zmiany w symulacji. Kolega nsvinc często pisze o rożnych zaawansowanych konstrukcjach, więc nie uwiężę że nie umie użyć symulacji tak żeby dawała poprawne/użyteczne rezultaty.

nsvinc wrote:

Symulator nigdy nie wypluł mi komunikatu "Przepraszamy, ale element XX uległ uszkodzeniu"

W jakimś prymitywnym symulatorze, używanym do uczenia studentów, widziałem taką funkcję - symulator pokazywał że element sie spalił, działało to na zasadzie 1A element działa 1,00001A element spalony -czy takiej funkcjonalności poszukujesz

psooya wrote:

Polecisz jakies symulatory ciekawe poza wszystkim znaną schmidt-walter?

LTSpice

W poniższym dokumencie jest wyjaśnione z czego wynikają wartości elementów RCD układu odciążającego. Pokazano alternatywne rozwiązanie z diodą i transilem.
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN1679-D.PDF

Mierzyłeś indukcyjność rozproszenia, uzwojenia pierwotnego, przy zwartym wtórnym? Trafo jest cały, nie zmieniła się wielkość szczeliny? W takim przypadku układ odciążający może nie wyrobić i stąd te dewastujące przepięcia.

Uzwojenie zwracające energię nie musi być takim samym drutem. Może być cieńszym drutem. Jeżeli druty są blisko siebie to jest mniejsza indukcyjność rozproszenia i wówczas nie wydziela się tyle energii na gasikach.

Ono nie jest nawinięte z myśą o rozmagnesowywaniu rdzenia tylko o stabilizacji napięcia lub zwracania energii do źródła. Rdzeń się i tak rozmagnesowuje gdy energia jest przekazywana do obciążenia. To że rdzeń się rozmagnesowuje poprzez uzwojenie oddające energię dzieje się jako skutek uboczny stabilizacji napięcia wyjściowego gdy przekroczy ono zadaną wartość. Gdy wartość jest poniżej napięcia stabilizowanego uzwojenie nie rozmagnezowuje rdzenia.

Jeżeli uzwojenia pierwotne o różnicy potencjałów 325V nawija się obok siebie to powinny być one z drutu wysokiej jakości przeznaczonego do tego celu.

W układach większej mocy moim zdaniem byłaby różnica między istnieniem tego uzwojenia i jego brakiem (choć nie mam doświadczenia w tym temacie).

Aby odseparować pojemność międzyuzwojeniową od kolektora tranzystora daje się szybką diodę wysokonapięciową między plusem zasilania a owym uzwojeniem oddającym energię do źródła. Katodą dołączoną do plusa.

Dzieki za odpowiedzi, dużo ciekawych infornacji się dowiedziałem.
Można by o ile by Wam się chciało zrobić jakis poradnik krok po kroku jak policzyć każdą topologie i zbudować cos prostego.

atom1477 wrote:

Po angielsku obowiązują te same literki w nazewnictwie?

Tych literek używam rozmawiając z nawijarniami, i nikt mnie nigdy nie poprawił. Ale racja, 'C' powinno być 'U'.

jarek_lnx wrote:

symulator pokazywał że element sie spalił, działało to na zasadzie 1A element działa 1,00001A element spalony -czy takiej funkcjonalności poszukujesz

Zawsze o tym marzyłem

Łukasz.K wrote:

Ono nie jest nawinięte z myśą o rozmagnesowywaniu rdzenia tylko o stabilizacji napięcia lub zwracania energii do źródła. Rdzeń się i tak rozmagnesowuje gdy energia jest przekazywana do obciążenia

W 1T flyback, jest tak jak piszesz. Późna godzina, i chwilowo mi się zapomniało, że tutaj jest mielony flyback, stąd 'uzwojenie rozmagnesowujące' W tym przypadku powinno być 'uzwojenie snubbera'.

psooya wrote:

Można by o ile by Wam się chciało zrobić jakis poradnik krok po kroku jak policzyć każdą topologie i zbudować cos prostego.

łOoo panie...
Samych podstawowych topologii jest kilkanaście. Razy ich warianty hard-switched. Razy ich warianty soft-switched. Razy tryb kontroli (prądowy, napięciowy)... Nie da się 'policzyć' topologii. Topologia i sam power train na niej oparty to tylko jeden z wielu bloków w zasilaczu.
Topologia tylko odpowiada na (skrócone) pytanie: w jakiej pozycji klucz(e) spółkuje z elementem magnetycznym
Do liczenia wszelkiej maści flybacków na Elektrodzie są materiały, zresztą mielone wielokrotnie w kółko. Zasoby w internecie, pierwszy z brzegu (nie wiem czy dobry).

Najprostsze są flybacki pracujące w trybie DCM czyli z całkowitym oddawaniem energii do obciążenia w każdym cyklu dlatego że unika się podobno problemów ze stabilnością układu i nie wydają one w czasie pracy podejrzanych dźwięków.

No i jak jest układ flyback lub forward to w przeciwieństwie do półmostka lub mostka unika sie problemów wynikających z jednoczesnego przewodzenia dwóch tranzystorów umieszczonych między plusem i minusem zasilania oraz ryzyka nasycania się rdzenia - to też duże ułatwienie podczas projektowania i budowy układu.

Jak jest kontrola prądu uzwojenia pierwotnego w jednym z powyższych układów (99% albo więcej układów) i układ niezbyt dużej mocy to powinno to działać tak czy inaczej. Czasami trochę gorzej, czasami trochę lepiej.

Moim zdaniem zamiast robić półmostek lub mostek, bezpieczniej a więc i prościej jest zbudować flyback lub forward.

atom1477 wrote:

Jeszcze dopytam dla pewności.
Pisząc "C" chodziło Ci o A-U
Pisząc "Z" chodziło Ci o B-Z

W tym przypadku B-Z.
Ale nie spotkałem się nigdzie z klasyfikacją A,B,C,D. [chyba] nawet w setkach inżynierskich opracowań z internetu, które przetrawiałem, też nie. Za to na pewno klasyfikacja U (chociaż nawijarnie, jak widać, też rozumieją 'C'), i Z, jest bardzo powszechnie stosowana. Nigdy nie widziałem B-Z. Zawsze tylko samo 'Z'.
W opracowaniach z dalekiego wschodu zauważalnie używają 'C', nie 'U'. Ale chociażby PI używa 'U', więc masz rację. Z A-U również nie spotkałem się wcześniej...

Dodano po 24 [minuty]:

Łukasz.K wrote:

Najprostsze są flybacki pracujące w trybie DCM czyli z całkowitym oddawaniem energii do obciążenia w każdym cyklu dlatego że unika się podobno problemów ze stabilnością układu i nie wydają one w czasie pracy podejrzanych dźwięków.

Wydawanie dźwięków świadczy tylko o nie-do-końca-poprawnym zamknięciu pętli sprzężenia. Lub o braku pasożytniczego obciążenia dla konstrukcji która bez obciążenia pracować nie powinna.
Flyback DCM posiada umiejętność piszczenia, oscylacji wokół setpointa, i wielu innych psot ;]

Łukasz.K wrote:

No i jak jest układ flyback lub forward to w przeciwieństwie do półmostka lub mostka unika sie problemów wynikających z jednoczesnego przewodzenia dwóch tranzystorów umieszczonych między plusem i minusem zasilania oraz ryzyka nasycania się rdzenia - to też duże ułatwienie podczas projektowania i budowy układu.

Za to zyskuje się:
- o wiele trudniejszy proces odkłócania układu, aby Radio Z Twarzą było ładnie słychać jak zasilacz do wzmacniacza pracuje...
- problem nasycania się rdzenia jest poważniejszy w konstrukcjach pracujących tylko w pierwszym kwadrancie B-H. O wiele poważniejszy
- każdy sensowny kontroler (pół)mostków na rynku natywnie wprowadza dead time, więc to jest 'non-issue'

Łukasz.K wrote:

Jak jest kontrola prądu uzwojenia pierwotnego w jednym z powyższych układów (99% albo więcej układów) i układ niezbyt dużej mocy to powinno to działać tak czy inaczej. Czasami trochę gorzej, czasami trochę lepiej.

Pominąłeś trzecią, najczęściej występującą opcję prototypowych konstrukcji: wcale. Prądowy tryb pracy kontrolera to nie jest święty graal. I ten tryb czasami eksponuje problemy, których by się nie spodziewano. Zacznijmy od oscylacji subharmonicznych. Skończ na 'niby działa, ale piszczy, i nie da się tego obciążyć'.

Łukasz.K wrote:

Moim zdaniem zamiast robić półmostek lub mostek, bezpieczniej a więc i prościej jest zbudować flyback lub forward.

Powodzenia z tym podejściem. Topologię dobiera się pod zastosowanie. Podaj jeden dobry powód, aby grzałkę, czy audio, czy silnik BLDC, napędzać przez forward? Albo, o zgrozo, flyback?... Najprostsze symetryczne półmostki radzą sobie z tym śpiewająco, nawet bez feedbacku. A jak już chcesz feedback, to nawet amator zamknie pętlę w kilka godzin prób i błędów. Nie powiedziałbym tego o flybacku w CCM.

Ja tylko piszę jakie ja miałem doświadczenia z w.w. układami i co piszą autorzy fachowych książek. Może Pan nsvinc miał inne doświadczenia. Nie wiem czemu silnika czy grzałki nie zasilać z forwarda skoro można w tym układzie tworzyć spawarki 3700W. Napięcie stałe to napięcie stałe. Co ma do obciążenia układ pracy? Widziałem układy zasilaczy komputerowych zbudowanych w układzie forward. Są to układy większej mocy powyżej 500W np. ukady Chieftec i MS-Tech jeżeli się nie mylę. Schematy takich zasilaczy są na elektrodzie. Można sobie popatrzeć.

Gdyby forwardy siały takie zakłócenia to nikt by ich nie pchał w zasilacze komputerowe.

To że układy mają dead time jest oczywiste, ale istnieją jeszcze problemy tzw. "staircase saturation" który polega na tym że w wyniku niesymetrii układu która zawsze wystąpi w układzie, rdzeń jest stopniowo magnesowany w jednym kierunku i w końcu nasyca się paląc tranzystory. Żeby go wyeliminować jest potrzebny specjalny układ albo właśnie wspomniany tryb prądowy albo i to i to. już zwiększający stopień trudności.

Poza tym problem zwany "flux doubling" który może spowodować nasycenie się rdzenia w wyniku nagłego obciążenia układu gdy tranzystory nagle zaczynają przewodzić przez pół okresu a rdzeń nie jest magnesowany od -B do B tylko od zera do 2B bo zasilacz pracował przed chwilą bez obciążenia i rdzeń nie był magnesowany do -B. Przez co następuje nasycenie rdzenia. Aby wyeliminować ten efekt znów kłania się tryb prądowy albo inny układ ograniczający szerokość impulsu = dodatkowa komplikacja. Powyższe dwa problemy nie istnieją w układach typu forward. We flybacku problemy te można wyeliminować poprzez użycie np. trybu prądowego w który każdy flyback jest wyposażony. Stąd właśnie zapanowanie nad nimi wydaje się prostsze.

Układy forward i flyback są naturalnie zabezpieczone przed nasycaniem się rdzenia w przeciwieństwie do układów przewodzących przez 95% czasu. Poza tym ich praca jest stabilniejsza. Przynajmniej tak twierdzą autorzy książek z tej dziedziny.

Ja bym proponowal zebrać te materialy z forum i stworzyc jeden temat gdzie będą zamieszczone. Swego czasu RoMan rozpoczal taki temat ale niestety to umarlo.
Moj flyback pracowal glownie w ccm z racji mniejszych prądów w impulsie i mialem sporo problemów ze stabilnością. Troche walki bylo aż udalo mi sie cos osiągnąć.

Mozna zacząć od flybacka.
Zrobić kilka przykładów, może nawet zamieścić jakąś gotową konstrukcję, sprawdzoną z pcb by ktoś miał na start.
Ja dawno tego nie robiłem i nawet nie znam obecnych nowych kontrolerow typu uc384x która nie wymagaja 1mA do startu bo to wielki kłopot. Tak wiem o tny i top ale nigdy nie robiłem bo nie bylo sensownych.
Zawsze wg mnie lepiej mieć klucz z malutkim Rds niż tani gotowiec.
Fajnie jakby pojawił się opis o snubberach oraz filtrach wejściowych i sposobach pomiaru ich skuteczności.
Mozna by jakies PFC też wrzucić.
Nie chodzi o to by rozpykać miliony odmian ale dość sensownie nakreślić temat.
Jak widać mój przypadek rozwinął się w bardzo ciekawy wątek który zniknie w otchłani postów a można by to powiesić jak nawijać trafa.
A ja tylko zapytałem czy uzwojenie pierwotne może być
podzielone niesymetrycznie Teraz już wiem,że TAK.
Oraz wiem,że ilość zwojów i indukcyjność liczy sie orientacyjnie a potem daje taką by wypełnić okno rdzenia i mieć zbliżoną wartość do obliczonej.