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

Podstawy przetwornic impulsowych

07 Lis 2005 13:45 4193 17
  • Poziom 29  
    Witam
    Przeglądnąłem chyba większość tematów forum elektrody na temat przetwornic i czytam w kółko: push-pull, step-down, fly-back, jednotaktowa, dwutaktowa, ale nie znalazłem opisu co to wszystko znaczy - pewny to ja jestem pojęć mostek i półmostek choć nie wiem do czego zaliczyć np. przetworkę na trafie z odczepem i sterowana przeciwsobnie dwoma kluczami. A zresztą nieważne, po prostu nie mogę znaleźć w necie podstawowych opisów poszczególnych przetwornic - najlepiej po polskiemu :-)

    PROSZĘ O JAKIEŚ "Przystępne" LINKI

    ps.mimo to udało mi się zbudować całkiem niezłą przetwornicę
  • IGE-XAO
  • IGE-XAO
  • Poziom 29  
    No to jedną (tej nie znałem wcale) przetworniczkę mam z głowy (już w głowie)... z chęcią poczekam na "zgrubny" opis innych...

    1. BUCK
    2.
  • Pomocny post
    Poziom 40  
    Witam
    Zaraz wychodzę, działanie opiszę w pracy.

    Kolega RoMan dał bardzo dobry link na przetwornice, więc nie ma sensu abym opisywał działanie. Chyba że będziesz miał jakieś zapytanie to odpowiem.
    Pozdrawiam
  • Poziom 29  
    Super stronka - już ją gdzieś widziałem... Dzięki ale szkoda że nie po polsku (znam język ang. ale nie do końca ;-) ) - mimo to bardzo mi się przyda.

    Ale nie ma tam opisanej (a taką zrobiłem) do jakiej zaliczyć przetworkę z odczepem... ???

    czekam na opisy i rysunki Aleksandra
  • Pomocny post
    Poziom 40  
    Witam
    Zacznijmy od momentu gdy kondensator za diodą jest już naładowany do napięcia zasilania. Teraz podajemy impuls na bazę tranzystora kluczującego. Wysterowany tranzystor zaczyna przewodzić, a napięcie kolektor-emiter spada do wartości mV. Łatwo zauważyć że napięcie na kondensatorze (katodzie diody) jest większe niż na kolektorze (anoda diody). Właśnie w tym momencie dioda spolaryzowana jest zaporowo i blokuje "cofnięcie" się napięcia z kondensatora. Przez indukcyjność i tranzystor przepływa prąd narastający liniowo. Podczas przepływu przez indukcyjność prądu, napięcie na indukcyjności ma większą wartość z lewej strony (od strony zasilania). W tym czasie energia magazynowana jest w polu magnetycznym indukcyjności.
    Gdy "zdejmiemy" sterowanie z tranzystora to prąd płynący przez tranzystor przestanie płynąć. Indukcyjność chcąc zachować dotychczasowy stan energetyczny "odwróci" biegunowość napięcia.
    Czyli teraz napięcie na indukcyjności jest większe z prawej strony. Zauważ że napięcie zasilania Uwe i napięcie na indukcyjności są "połączone" w szereg, czyli na wyjściu układu mamy sumę napięć (Uwe + Ul) lub mówiąc inaczej napięcie na wyjściu będzie większe od napięcia zasilania (Uwe) o napięcie powstałe na indukcyjności.

    Podam Ci teraz trochę wyidealizowanych wzorów aby uprościć zrozumienie tematu.
    Uwy/Uwe=Ts/(Ts-ton) czyli stosunek napięcia wyjściowego do napięcia wejściowego jest równy stosunkowi czasu jednego okresu do różnicy czasu okresu minus czas załączenia tranzystora. Lub inaczej : gdy czas załączenia tranzystora będzie wzrastał to różnica (Ts-ton) będzie malała. Skoro mianownik maleje przy stałym liczniku to wartość ułamka rośnie.

    Max prąd płynący przez tranzystor jest równy : IRL/(Ts-ton) + ΔIL/2.

    W tym opisie co nie co uprościłem (np. pominął spadek napięcia na diodzie) z powodu łatwiejszego wyjaśnienia zasady działania.
    Ale się opisałem. Na razie starczy.
    Pozdrawiam

    FLYBACK działa identyko, z tym że zamiast indukcyjności stosujemy trafo,
    spójż na schemat.
  • VIP Zasłużony dla elektroda
    Aleksander_01 napisał:

    FLYBACK działa identyko, z tym że zamiast indukcyjności stosujemy trafo,
    spójż na schemat.


    no i właśnie tu sie zaczynają schody: ONsemi (wcześniej Motorola) pisze troche inaczej - załącznik ; wydawało mi sie że trafo separuje galwanicznie...

    załącznik to fragment:
    http://www.onsemi.com/pub/Collateral/SMPSRM-D.PDF

    (polecam także inne dokumenty czołowych producentów j.w czy Fairchild itd. - niestety po angielsku)

    prokopcio napisał:

    Przeglądnąłem chyba większość tematów forum elektrody na temat przetwornic i czytam w kółko: push-pull, step-down, fly-back, jednotaktowa, dwutaktowa, ale nie znalazłem opisu co to wszystko znaczy


    wyprzedziłeś mnie z tym pytaniem, być może operujemy tymi pojęciami bez zastanowienia (np. po wyglądzie widać że takie coś to musi wzmacniać napięcie więc -> 'boost' czy 'step-up') i nie wgłebiamy sie ich znaczenie

    Mnie trapi "off-line converter" - może ktoś ze speców wytłumaczyć znaczenie off-line w tym przypadku ?
  • Poziom 29  
    Nie jestem pewiem o co Ci chodzi - trafo izoluje galwanicznie. To, że w niektórych przetwornicach z pdf-a nie jest odizolowane zasilanie od wyjścia wynika z faktu bezpośredniego sprzężenia zwrotnego od wyjścis z kontrolerem, który jest na stronie pierwotnej (chyba)...
  • VIP Zasłużony dla elektroda
    prokopcio napisał:
    Nie jestem pewiem o co Ci chodzi - trafo izoluje galwanicznie. To, że w niektórych przetwornicach z pdf-a nie jest odizolowane zasilanie od wyjścia wynika z faktu bezpośredniego sprzężenia zwrotnego od wyjścis z kontrolerem, który jest na stronie pierwotnej (chyba)...


    czyli oddziela obciążenie od zasilania (np. wyprostowane napięcie sieciowe) - może i dałoby sie zrobić takiego step-downa z 300 na 12V ale mialby niski wsp. wypelnienia i byłby 'troche' niebezpieczny.
    Jak juz jest wymagana izolacja trafem to sygnal sprzężenia z wyjścia do kontrolera też jest odizolowany galwanicznie -> transoptor.

    Jeszcze odnośnie Flybacka to pan junior Lloyd H. Dixon napisał troche inaczej:
    Switching Power Supply Topology Review by Lloyd H. Dixon, Jr.
    (dokument ze strony TI)

    Prokopcio tylko się nie załam niektórymi zdaniami np.:
    "The Half Bridge is also a push-pull version of the buck regulator"
    albo:
    "However, the transformer in figure 4 is not a transformer, but an inductor with primary and secondary windings. Its purpose is to store energy. (The purpose of a true transformer is to directly couple energy, not to store it.)"
  • Pomocny post
    Poziom 40  
    Witam
    Kolego WojtasJD; czy myślisz że nie wiem co to separacja galwaniczna ???
    Opis i zasada działania BOOST'a wydają mi się bardziej skomplikowane niż FLYBACK'a , a pisząc identyko mam na myśli podobnie zachodzące zjawiska i mam nadzieję że Kolega Prokopcio po przeczytaniu i zrozumieniu zasady działania BOOST'a nie będzie miał najmniejszych problemów z FLYBACK'iem. Wystarczy spojżeć na FL...K'a i przez analogię do zwykłego zasilacza zrozumieć jego zasadę pracy. W normalnym zasilaczu (trafo na 50 Hz) transformowana energia zależy od napięcia wejściowego i prądu, a prąd zależy od obciążenia na wyjściu. Poza zmianą wartości obciążenia nie mamy wpływu na parametry transformowanej energii, albo inaczej : przy stałej wartości obciążenia napięcie i prąd strony wtórnej są z góry ustawione . I tu praktycznie można zakończyć opis tego zwykłego "zasilacza".
    Natomiast we FLY....k'u przez sterowanie czasem otwarcia tranzystora mamy wpływ na napięcie strony wtórnej. Oczywiście sterujemy PWM, czyli impulsy sterujące otwierają tranzystor ze ściśle określoną częstotliwością a zmianie podlega tylko czas trwania impulsu (tzw. wypełnienie). Reszta opisu jak dla zwykłego trafa.
    Może jeszcze wzorek Uwy/Uwe=(N2/N1)(ton/toff) a możemy go dosyć łatwo zinterpretować : napięcie na wyjściu przetwornicy FLY..K zależy od wartości napięcia wejściowego, przekładni trafa oraz jest wprost proporcjonalne do stosunku czasu załączenia do czasu wyłączenia tranzystora.
    I niechcąco opisał się FLYBACK.

    Pozdrawiam
  • Pomocny post
    VIP Zasłużony dla elektroda
    ja jednak dalej swoje i proponuje chociaż przejrzenie PDFa ze strony TI (wzięte z seminariów Unitrode) co podałem wcześniej - wydaje mi się że facet pisze logicznie np o tym że można rozróżnić trzy podstawowe topologie: buck, boost i flyback - wspólnie połączone w układ T: klucz, indykcyjność i dioda - tyle że w innej konfiguracji; każda z nich ma inne zależności między Uwe i Uwy, prądami i wsp. wypełnienia np. BUCK -> Uwy mniejsze od Uwe z tą sama polaryzacją ; BOOST: Uwy większe od Uwe z tą samą polaryzacją ; FLYBACK: Uwy może być zarówno mniejsze jak i większe ale polaryzacja jest przeciwna względem Uwe.
    Potem przedstawione są wersje z trafem dla BUCK i FLYBACK (gdzie warto zwrócić uwage na szczególy jak kropka oznaczająca początek uzwojenia ..)

    Podstawy przetwornic impulsowych

    (przy flybacku jak po prawej cięzko mowić o przekładni, trafie itd.)
  • Poziom 42  
    "However, the transformer in figure 4 is not a transformer, but an inductor with primary and secondary windings. Its purpose is to store energy. (The purpose of a true transformer is to directly couple energy, not to store it.)"

    To zdanie jest jak najbardziej prawdziwe i dokładnie opisuje zasadę działania 'transformatora' w klasycznym. 'transformatorowym' układzie flyback. Natomiast oczywiste jest to, że w tekście jest pomyłka i chodzi o rysunek 7 a nie 4.
  • Poziom 29  
    Bardzo fajnie się Was słucha chłopaki, czekam na dalsze "opowieści" - dalej najbardziej interesuje mnie ten układ z trafem z odczepem - zrobiłem i działa a nie wiem co to jest (poza swoim może niegłupim rozumowaniem) ale chcę od Was coś o tym układzie posłuchać...

    ps.Ten temat zapiszę sobie jako e-book ;-)
  • Poziom 40  
    prokopcio napisał:
    dalej najbardziej interesuje mnie ten układ z trafem z odczepem - zrobiłem i działa a nie wiem co to jest (poza swoim może niegłupim rozumowaniem) ale chcę od Was coś o tym układzie posłuchać...
    ;-)


    Witam
    To co zrobiłeś to może być przetwornica o nazwie HALF BRIDGE (półmostek - dwa tranzystory) lub FULL BRIDGE (pełny mostek - cztery tranzystory lub PUSH-PULL (pchaj - ciągnij, dwa tranzystory). Wszystkie te przetwornice mają trafa z odczepem (ale nie muszą, są też zbudowane na "zwykłych" trafach bez odczepu).
    Rzuć schemat na forum to ją opiszę.
    Pozdrawiam
  • Poziom 40  
    Witam
    To przetwornica dwutranzystorowa, półmostkowa typu PUSH-PULL. Jej trafo charakteryzuje się dwusekcyjnym uzwojeniem pierwotnym. Każda z sekcji jest na przemian dołączana do zasilania przez tranzystory BUZ 11. W czasie przewodzenia tranzystora energia przekazywana jest przez trafo na stronę wtórną, gdzie napięcie jest prostowane przez diodę lub mostek prostowniczy i doprowadzone do odbiornika. Strumień trafa zmienia się dwukierunkowo i aby uniknąć podmagnesowania rdzenia tranzystory muszą być sterowane idealnie symetrycznie. Teoretycznie wypełnienie impulsu może dojść do 0,5 czasu okresu. Praktycznie nie wolno dopuścić aby dwa tranzystory przewodziły jednocześnie. Dlatego przy projektowaniu tego typu przetwornic należy uwzględnić tzw. czas martwy. Jest to czas pomiędzy wyłączeniem jednego tranzystora a załączeniem drugiego. Przyjmuje się ten czas w granicach minimum 10 % czasu okresu. Inaczej - max wypełnienie pojedyńczego impulsu może osiągnąć 40 % czasu okresu. Na Twoim schemacie nie widzę diod włączonych zaporowo między C i E lub D i S. Diody te likwidują powstałe przepięcia. Można je też likwidować przy pomocy tłumików RC.
    W czasie przewodzenia jednego z tranzystorów na drugim tranzystorze występuje napięcie dwa razy większe od napięcia zasilania.
    Jeżeli Twoje trafo na wtórnym nie ma odczepu to częstotliwość wtórnego uzwojenia jest równa f sterowania dwóch tranzystorów.

    Teraz trochę wzorów Uwy/Uwe=2 (N2/N1)(czas załączenia/czas okresu) czyli Uwy jest równe podwójnej wartości Uwe pomnożone przez stosunek przekładni i stosunek czasów wypełnienia do okresu.

    Trochę dziwi mnie to trafo, a mianowicie brak odczepu po stronie wtórnej.
    W tego typu przekształtnikach występują częstotliwości rzędu kilkudzięsięciu kHz. Wcześniej napisałem o mostku prostowniczym po stronie wtórnej którego w tych układach się nie stosuje. Gdy zastosujesz pojedyńczą diodę to "stracisz" połowę mocy.

    Pozdrawiam
  • Poziom 29  
    Ja tylko kierwałem się tym schematem - ja mam odczep na wtórnym - dwie diody szybkie w prostowniku - a co do diod na tranzystorach to najczęściej są one wbudowane w strukturę tranzystora tak jak u mnie IRF840 - jednak muszę poszukać podobnych na wyższe napięcie bo one mają 500V a z tego wynika że trzeba na minimum 700V (zasilanie ponad 300V z sieci) - nie wiem naprawdę dlaczego jeszcze nie szczeliły :-) ale za to do mocy ok 100W nie trzeba im radiatora!