Przetwornica step down/ buck niepoprawna regulacja U wyj. od pewnego poziomu U wej.

Witam. Znalazłem na YouTube filmik ze schematem i wykonaniem układu przetwornicy step down z U wej. do 30V i regulowane U wyj. razem z I wyj. Układ opiera się na TL494, 2 połączonych tranzystorach P mosfet sterowanych driverem na BD139 i BD140. Układ ze schematu z filmu działa opierając się na U wej. 30V, a ja potrzebuję go do pracy z U wej. 60V i dlatego dokonałem zmian na wykonaniu mojego układu ze schematu, na którym nie ma zmian, ale opiszę co zrobiłem. Tranzystory P mosfet ze względu na wyższe napięcie dałem 100V DS czyli IRFP9140 połączone równolegle i 1 rezystor 10K między bramkę i źródło , rezystory bramkowe 10 omów, tranzystory drivera BD137 i BD138, potencjometry PRki niestety nie miałem 1k i 6,8k to dałem 10k, zasilanie TL494 że względu na max 40V dałem na diodzie Zenera 33V 1,3W i rezystor 270 omów 1W, rezystor obciążeniowy na wyjściu zamiast 680 omów dałem 820 omów, dławik 95uH i potem 220uH bo przekładałem, dioda Schottkego w szereg 2 x SB2040 20A i 40V bo nie miałem jednej na 80V lub 100V więc jest 20A 80V, kondensator na wyjsciu 1 x 2200uF, RT I CT przy TL494 to 5,6k i 3,3nF . Problem w tym, że gdy zasilam układ max do 37,5V to regulacja U wyj. działa poprawnie, gdy tylko przekroczę U wej. 38V i więcej np 45V to na wyjściu pojawia się od razu wartość U wej i możliwości regulacji nie ma. Co jest przyczyną? Układ zmontowany na płytce uniwersalnej. Na wyjsciu podwojna dioda CTB34 połączona równolegle by napięcia z ładowanego akumulatora nie cofało się. Kondensatory wejściowe 2 x 250uF/200V. Czy zastosowana PRka zamiast 6,8k 10k ? Myślę, że nie, a moze jednak. Proszę o podpowiedzi.

Driver musiał byś poprawić. Dodając za TL494 coś co wytrzyma ponad 60V. Większość scalaków nie dopuszcza napięć przekraczających zasilanie, a u ciebie żeby było Vgs=0V napięcie na nóżkach 8 i 11 musiało by osiągnąć wartość równą zasilaniu - 60V. Nie wiem czy on ma diody zabezpieczające, które zaczną przewodzić kiedy napięcie na kolektorach przekroczy zasilanie, czy może nie ma i zaczną przebijać tranzystory w środku ale jedno jest pewne, tak jak jest dobrze nie będzie.

Malas1984 napisał:

Problem w tym, że gdy zasilam układ max do 37,5V to regulacja U wyj. działa poprawnie, gdy tylko przekroczę U wej. 38V i więcej np 45V to na wyjściu pojawia się od razu wartość U wej i możliwości regulacji nie ma.

Powinno się pojawić takie zjawisko, ale wg moich obliczeń powyżej 50V więc moja wiedza o twoim układzie jest niepełna, twój układ musi wyglądać inaczej niż schemat który sobie poskładałem w myślach. Tak to jest jak się pracuje bez schematu.

Dzielnik napięcia bramki na R7 i R9 jest akceptowalnym rozwiązaniem tylko w niezbyt szerokim zakresie napięć, jaki u ciebie będzie zakres?

Witaj jarek_inx. Ta przetwornica ma być podłączona do paneli fotowoltaicznych, które dają w rozwarciu 60V i podłączone 55V i ok 6A. Ma ona ładowac akumulator 12V. Jak wiadomo napięcie na panelach będzie skakać bo słońce lub mniej albo nic. Nie do końca Cię zrozumiałem z tą diodą ograniczającą. A co gdyby zastosować taki driver tylko, że napięcie nie jak na schemacie 24V bo wiadomo, że panele skaczą? Wspomniałem, że dałem diodę Zenera na 33V i 1,3W wraz z rezystorem 270 omów by nie przekraczać napięcia zasilania TL494 na pin 12, które nie może przekraczać 40V. Przepraszam za brzydki rysunek na szybko zaraz mi się pewnie oberwie za to, cóż .

Malas1984 napisał:

Nie do końca Cię zrozumiałem z tą diodą ograniczającą.

To że większość scalaków ma diody zabezpieczające które przewodzą kiedy próbujesz wymusić napięcie większe niż zasilanie.

Najprostsze rozwiązanie jakie przychodzi mi do głowy to kaskoda, układ zacznie działać 7-10V powyżej napięcia diody Zenera czyli powyżej 40V, trzeba uważać ok 37V bo MOSFETy będą dostawały za niskie napięcie i sie będą grzać.

Witam. Czyli zamiast 1k z pin 8 i 11 3,3k i zamiast 270 omów z zasilania przy dzielniku 1k. Jeśli wpuszczę ok 60V to ruszy Twoim zdaniem? Czy jeszcze nie ma pewności? Jeszcze taki układ znalazłem, ale to całkiem inny temat bo na UC3845 i N mosfet.

Malas1984 napisał:

Czyli zamiast 1k z pin 8 i 11 3,3k i zamiast 270 omów z zasilania przy dzielniku 1k. Jeśli wpuszczę ok 60V to ruszy Twoim zdaniem?

To jest na 100% poprawne rozwiązanie, ale to co opisujesz nie do końca pasuje do tego czego się spodziewam po układzie. Podejrzewam że coś innego może być źle albo jest jakaś niezgodność ze schematem albo czegoś nie wiem.

Malas1984 napisał:

Jeszcze taki układ znalazłem, ale to całkiem inny temat bo na UC3845 i N mosfet.

Widziałem kiedyś podobny ale prawie dobry, a tu jest sporo pomylone.

Witaj jarek_inx. Mam pytanie czy Ty czasem nie nasz przypadkiem ukończonego kursu z telepatii lub zdolności telepatycznych🙂? Normalnie masz nosa jak diabli. Twierdziłeś, że Twoje myślenia nad tematem, obliczenia, szacunki wychodzą inaczej, ale nie do końca ponieważ to co przedstawiłem na schemacie nie pasuje Tobie do końca i pisałeś, że chyba czegoś nie wiesz 😀 Masz nosa Panie kolego!!! Nabroiłem troszkę. A mianowicie na schemacie napięcie zasilania TL494 jest rezystor 270 omów i dioda Zenera 33V 1,3W. Zatem napięcie wpływające na dzielnik 2 x 270 omów na schemacie wpływające bezpośrednio z zasilania czyli 0-60V. Niestety teraz rozkminiłem sobie to i przeanalizowałem płytkę co zrobiłem. Bojąc się o zbyt wysokie napięcie na dzielniku 2 x 270 omów zasiliłem to z punktu zasilania TL494 czyli ok 33V I działo się co działo. Teraz wprowadziłem zmiany, że zasilanie wpływające na dzielnik jest zgodnie ze schematem, a zasilanie TL494 poprzez rezystor i nie już 270 omów 1W tylko 820 omów 2W i diodę Zenera jak wcześniej 33V 1,3W. Zasilając układ 54V napięcie wyjściowe mogę regulować, ale tylko w granicach 2V - 21V, a na zasilaniu TL494 35,5V czyli 4,5V - 5V zapasu. TL494 ciepły przy pracy przetwornicy na jałowo przy U wej. 54V i U wyj. 13,8V. Myślę, że wystarczy, ciekawe jak pod obciążeniem będzie, ale to sprawdzę jeszcze. Powiem Ci, że dobrze wyczaiłeś, że jest babol gdzieś . Teraz pod obciążeniem sprawdzę jak się zachowuje. Dławik 220uH zostawiam. Podłączyłem rezystor 8 omów 100W na próbę i narazie tak wygląda. Prąd pewnie 1,7A tylko płynie obecnie bo 13V / 8 omów = ok 1,7A. Niech podziała troszke na 8 omach i później podepnę 4 omy by było wiecej amperów obciążenia ok 3,5A. Podłączyłem też 2 rezystory równolegle 4 i 8 omów = 2,7 oma co daje prad ok 5A. Miernik zaniża bo spadki na łączach bananowych i przewodach. Dławik wiadomo, że gorący się robi. Dziękuję za podpowiedzi, pozdrawiam. Odezwę się jeszcze.

Malas1984 napisał:

Mam pytanie czy Ty czasem nie nasz przypadkiem ukończonego kursu z telepatii lub zdolności telepatycznych🙂?

Dyskusje na elektrodzie tego uczą, przecież nikt ci nie powie że zrobił źle Zresztą praca zawodowa też, trzeba uważać na każdą "niezgodność" teorii z praktyką, bo to znaczy że gdzieś się dzieje coś złego, a ty o tym (jeszcze) nie wiesz, jak olejesz to zemści się później.

Malas1984 napisał:

Zasilając układ 54V napięcie wyjściowe mogę regulować, ale tylko w granicach 2V - 21V, a na zasilaniu TL494 35,5V czyli 4,5V - 5V zapasu. TL494 ciepły przy pracy przetwornicy na jałowo przy U wej. 54V i U wyj.

Ale zgodnie ze schematem, nadal przekraczasz dopuszczalne napięcie na kolektorach TL494, więc kaskoda #4 jest potrzebna. Zastanawiałem się czy nie podłączyć jej do Vref i zmienić dolny rezystor, wtedy by działała w szerszym zakresie np 15-80V.

Witaj ponownie. Rozumiem, że w tej kaskodzie mogę użyć kolejnego tranzystorach BD137. Spróbuję w wolnym czasie do dołożyć bo napięcie na pin 8 i 11 wędruje ok 54V czyli napięcie zasilania. Troszkę pobrobowałem obciążając prądem 1.7A, 3.5A, 5A. Fotki troszkę oszukują prąd na mierniku bo przewody i złącza bananowe gorące i straty generują. Pozdrawiam.

Najprostsze rozwiązanie jakie przychodzi mi do głowy to kaskoda, układ zacznie działać 7-10V powyżej napięcia diody Zenera czyli powyżej 40V, trzeba uważać ok 37V bo MOSFETy będą dostawały za niskie napięcie i sie będą grzać.
[/quote]

I teraz pojawia się problem. Jeszcze nie zrobiłem tej wskazanej przez Ciebie kaskody, układ działa, ale jak wspominasz poniżej 37V mosfety grzać się będą. Włączyłem układ, U wej. 54V , U wyj. 13.5V i leciałem w dół z U wej i przy ok 30V mosfety grzeją się strasznie, a w panelach wieczorem czy gdy napięcie spadnie to to nie przetrwa raczej zbyt długo. Myślę co tutaj wykombinować. Jeszcze na takim kanale pewnego młodego człowieka o dużej wiedzy znalazłem między coś takiego: https://youtu.be/OFlNTwUDUsE?si=iR2grYraOxSL5FXc i tutaj kolega wykorzystuje drugi wzmacniacz błędu do innego celu niż u mnie - do prądu. Pozdrawiam.

Przy 30V schemat z #1 ma źle dobrany dzielnik, jak oczekujesz szerokiego zakresu napięć to nie można ograniczać napięcia dzielnikiem.

Malas1984 napisał:

a w panelach wieczorem czy gdy napięcie spadnie to to nie przetrwa raczej zbyt długo.

Panele są źródłem prądowym, kiedy napięcie spadnie to znaczy że i wydajności prądowej nie ma. Napięcie paneli nie powinno spadać, w zakresie w którym generują użyteczną moc, bo to znaczy że pracujesz w złym punkcie daleko od MPP

Malas1984 napisał:

Myślę co tutaj wykombinować.

Zrobić kaskodę z bazą na 5V (Vref) wtedy od 13V układ będzie dawał poprawne napięcie na bramce.


Jeśli chciał byś dalej zabezpieczać to trzeba by blokować przetwornicę <13V

Witaj. Czyli kaskoda wg Ciebie na schemacie i będzie raczej ok? Wtedy gdy panele dadzą 13V nawet to masfety nie zagotują się? A jak myślisz by na próbę ten dzielnik złożony z 2 x 270 omów przerobić czyli dać nie 270 omów na wpływie U+ , a powiedzmy 390 omów? Pozdrawiam.

To działa jak źródło prądowe o prądzie ustalonym rezystorem 330R, co daje stały spadek napięcia na rezystorze 1k, kiedy napięcie zasilania przekroczy 5V (Vref) +7V(Ugs) MOSFETy będą poprawnie sterowane.

Malas1984 napisał:

A jak myślisz by na próbę ten dzielnik złożony z 2 x 270 omów przerobić czyli dać nie 270 omów na wpływie U+ , a powiedzmy 390 omów? Pozdrawiam.

Gdzie masz ten dzielnik?
W #11 wyeliminowałem dzielnik z obwodu bramki, dzięki czemu napięcie na bramce nie będzie zależne od napięcia zasilania.

Witaj. Na schemacie, który edytowałeś nie ma tego o czym wspomniałem. Chodziło mi o schemat nie zmieniany przez Ciebie, w którym jest jeszcze dzielnik, ale to nie ma znaczenia już bo potrzebna jest wspomniana przez Ciebie kaskoda i zmiany elementów wg ostatniego schematu od Ciebie. Zrobię to na BD137 i zobaczę jak mosfety będą się wtedy zachowywać poniżej tych 30V bo jak wiadomo na panelach napięcie będzie różne.

Malas1984 napisał:

poniżej tych 30V bo jak wiadomo na panelach napięcie będzie różne.

Napięcie punktu MPP bardzo mało się zmienia, "różne napięcie" oznacza tylko tyle że układ źle działa. Może warto wtedy pomyśleć jak go naprawić.

Witam ponownie. jarek_inx zrobiłem tak jak na Twoim ostatnim schemacie, który poprawiłeś. Wydaje się, że działa dobrze i mosfety nie gotują się przy niskim napięciu 20V czy 25V lub 30V i więcej tym bardziej. Obciążenie był rezystor 4 omy narazie przy 13,5V. Kaskoda wydaje się być dobrym rozwiązaniem z połączeniem do Vref 5V TL494, dodatkowo dałem kondensator 330nF na wyjściu zasilania, 100nF i 220nF na wejściu zasilania, pin 2 TL494 10uF by 2V z dzielnika były w razie co stabilniejsze . Dam znać jeszcze. Pozdrawiam.


Edit: 2 x równolegle rezystor 4 i 8 omów czyli 2,7 om. Prąd prawie 5A, napięcie ok 13V, wejściowe różne. Jeszcze sprawdzę przy okazji pobór pradu wejściowego jałowy oraz podczas obciążenia na wyjściu te ok 5A. Można podejrzewać po przeliczniku Uwej. / Uwyj. Mniej więcej. 20V na wejściu i 13V na wyjściu I powiedzmy 5A to na wejściu może być ok 2,5A mniej więcej. 50V na wejściu i 13V ok 5A powiedzmy na wyjściu to ok 1,2A na,wejściu, ale zmierzę sobie. Mosfety ciepłe, dławik grzeje się, ale będzie się grzał z tego co mi wiadomo. Pozdrawiam. jarek_inx Twój schemat tutaj działa raczej bardzo dobrze.

Tak to teraz praktycznie wygląda z tym, że nie ma na schemacie diody szybkiej na wyjściu by z akumulatora nie cofał się prąd i rezystory bramkowe są 10 omów, a nie 4,7 om. jarek_inx opanował temat i obecnie wygląda na to, że będzie ok. Wrzucam to teraz w obudowę po ATXie i podłączę do paneli, niech się testuje. Dodam tyle jeszcze, że dławik składa się z 2 x złączonych ze sobą rdzeni proszkowych żółtych kupionych w TME : T130-26, 81nH, 11.1mm x 19.8mm x 33mm, nawinięty dwoma drutami bifilarnie każdy fi 1,2mm czyli ok 2 x fi 1,1mm. Razem ok 1,9mm2. 220uH wskazuje miernik indukcyjności.

Witam jeszcze raz na chwilę. Mam jeszcze jedno pytanie. Czy jakąś dużą różnicę i jeśli tak to w czym robi różnica wartości indukcyjności w uH na dławiku powiedzmy 80uH, a 220uH? Czy nie lepiej mi będzie wrócić do dławika 95uH, bo teraz mam ok 220uH. Dziękuję. Pozdrawiam.

Witam

W przypadku tej przetwornicy zastosowanie dławika o większej indukcyjności przełożą się na mniejsze tętnienia prądu płynącego przez ten element. Przy niezmienionej wartości rezystancji szeregowej ESR kondensatorów elektrolitycznych na wyjściu będą mniejsze tętnienia napięcia. Można to sprawdzić oscyloskopem.

Witam. Dziękuję za podpowiedź. Czyli jest korzystniej przy dławiki 220uH niż przy 80uH choć do ładowania akumulatora tutaj nie zagra dużej roli . Teraz jeszcze czy ktoś się orientuje jak ta przetwornica działa nie mając diody Schottkego? Są tylko 3 tranzystory mosfet MDP14N50.

Wpływ dławika na przebiegi możesz zobaczyć w http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps_e/abw_smps_e.html

Malas1984 napisał:

Teraz jeszcze czy ktoś się orientuje jak ta przetwornica działa nie mając diody Schottkego? Są tylko 3 tranzystory mosfet MDP14N50.

Tranzystor jest lepszą diodą niż dioda tylko trzeba go sterować żeby był załączony kiedy dioda ma przewodzić, spadek napięcia będzie mniejszy tak samo straty. Nazywa się to prostownikiem synchronicznym a przetwornicę synchronous buck. Jest to powszechnie stosowane. Jedyna trudność to żeby nigdy nie załączyć dwóch tranzystorów, potrzebne jest niewielkie opóźnienie pomiędzy nimi.

Witam. Tak się zastanawiałem czy właśnie tranzystor nie pracuje jako Schottky, ale nie miałem pewności do końca I raczej się z tym nie wychylałem. Grzanie dławika w moim układzie rozumiem, że jest zjawiskiem normalnym. Myślałem także czy zwiększenie częstotliwości oscylatora nie dałoby jakiś dobrych zmian. 😊 Dziękuję za podpowiedzi i objaśnienia. Pozdrawiam.
https://youtu.be/UzxCCL6y2Hg?si=n0uf6q9eYIzVZ-9c ,
https://images.app.goo.gl/7RZRYqZa945geTrMA ,

Malas1984 napisał:

Grzanie dławika w moim układzie rozumiem, że jest zjawiskiem normalnym.

To że w ogóle się grzeje to tak, ale to jak bardzo się grzeje, zależy od doboru parametrów

Dodano po 6 [minuty]:

Malas1984 napisał:

Myślałem także czy zwiększenie częstotliwości oscylatora nie dałoby jakiś dobrych zmian.

Zwiększenie częstotliwości pozwala zmniejszyć indukcyjność, co pozwala zmniejszyć wymiary cewek, czasem można też zmniejszyć pojemności, ale zwiększenie częstotliwości podnosi straty, dopiero poprawiając układ i zmieniając elementy na lepsze jesteśmy w stanie to niekorzystne zjawisko skorygować.