|
Курилка-3
|
|
|
|
|
|
| |
| Воскресенье, 28.10.2018, 13:30 | Сообщение # 4404  
| |
Manowar
Сообщений: 1309 Оффлайн
Пользователи | AlesiS,
Всем спасибо, все свободны 
Чоткий конвертер, токи неясно, пацчему сначала трещит, а дуги нету а потом появляется типа дуга, бздрыньк бздрыньк, но без треска Это вначале фильма, в виде эпизода старта конструкции.
|
|
| |
| Понедельник, 29.10.2018, 13:58 | Сообщение # 4405
| |
Manowar
Сообщений: 1309 Оффлайн
Пользователи | Цитата Shaman (  ) тема всё же движется
Тема движется, а вместе с ней видеоряд макета на столе. Звуковая дорожка живет отдельно, сама по себе. Зырь дугу - она есть, а треска нет. Дуги нет - тогда трещит. Хозяин конвертера пацчему то предпочитает демонстрировать звук, но не макет с дугой. Вместо дуги нам вещают светодиод, как собакам Павлова, для рефлексирования
|
|
|
|
| |
| Вторник, 06.11.2018, 02:52 | Сообщение # 4408
| |
Shaman
Сообщений: 1748 Оффлайн
Пользователи | Новые подходы в конструировании конвертеров (преобразователей)
Предпосылки
В общем случае, выделяют два режима работы прео. Это работа с прерывистыми и непрерывными токами.Так флайбэк, работает в режиме разрывных токов, а пуш пул в режиме непрерывных токов. Однако, для решения более узких задач, например в гаусс ганах для быстрой перезарядки больших ёмкостей потребовался третий промежуточный режим, поскольку в цикле перезарядки ёмкости, в первой фазе, при пустой банке, нагрузка преобразователя меняется очень сильно и скачкообразно и это требует работы в двух режимах, иначе на первом этапе прео будет перегружаться и сваливаться в насыщение, а на втором будет недобор по мощности. Другими словами, нужно искусственно поддерживать работу прео в среднем состоянии между двумя его основными режимами. На основании этих простых рассуждений и был создан третий режим работы преобразователя. Который получил название - граничный режим. Проще говоря, было - М и Ж, но появилось третье нетрадиционное состояние души. Ндя. Суть работы этого режима заключается в следующем. В начале цикла когда конденсатор пустой, чтоб не сваливать прео в насыщение выбирают фиксированную длину импульса при длительности паузы в 3-5 раз больше. По мере зарядки с помощью датчика тока и узла поддержания граничного режима укорачивает паузу приблизительно до четверти- одной восьмой от длительности импульса. Таким образом прео подстраивается под состояние нагрузки, в нашем случае капа. Канеша, я описал всё упрощённо и схематично, на самом деле всё замысловатей и интересней. Но об этом ниже.
|
|
|
| |
| Вторник, 06.11.2018, 12:45 | Сообщение # 4410
| |
Shaman
Сообщений: 1748 Оффлайн
Пользователи | Очевидно, первым упоминанием граничного режима, в схемной реализации, в паблике на наших территориях, следует отнести к камраду с позывным Вальдемар. Просто тогда, при отсутствии описания, обратили внимание на левую часть схемы, а правая, как непонятка, осталась без внимания. Хоть она и была типичным примером перевода прео в граничный режим.
Одновременно с этим увидел свет уже полновесный проект уважаемого Е.Васильева.
Преобразовательный блок Foar-M40
На печатной плате блока установлены:
- литиевый аккумулятор 3,3 Вольт 1100 мА*ч
- гнездо подключения внешнего питания для заряда аккумулятора
- микропереключатель спускового крючка
- выключатель питания
- повышающий преобразователь мощностью около 40 Ватт (флайбак в граничном режиме)
- преобразователь с выходом 15 вольт (бустер) для питания ключей и других блоков койлгана
- преобразователь для быстрого заряда аккумулятора от внешнего источника питания
- светодиоды индикации режимов заряда аккумулятора
Блок Foar-M40 имеет размеры 110 x 32 x 23 мм и предназначен для установки в рукоятку небольшого койлгана. Основной повышающий
преобразователь блока заряжает внешний конденсатор 1000 мкФ до 400 Вольт
за 2 секунды. Аккумулятора хватает примерно на 70-80 таких циклов,
после чего аккумулятор нужно заряжать. Для этого Foar-M40 подключается к
гнезду прикуривателя в автомобиле или к любому внешнему источнику
питания напряжением от 5 до 20 Вольт. Полный заряд аккумулятора занимает
20-25 минут.
Защита отключает основной повышающий преобразователь при перегреве выше
85 градусов или при разряде аккумулятора до 2,5 Вольт. При работе
преобразователь практически совсем не греется - вероятно выходную
мощность можно ещё немного повысить.
|
|
| |
| Вторник, 06.11.2018, 12:47 | Сообщение # 4411
| |
Shaman
Сообщений: 1748 Оффлайн
Пользователи | Упрощённая схема основного преобразователя блока Foar-M40 приведена на рисунке. Преобразователь собран по обратноходовой схеме и похож на преобразователь Вальдемара , но вместо UC3845 применена микросхема UC3843, которая способна работать
с заполнением импульса до 100%. UC3845 имеет 50% ограничение заполнения
импульса и потому не сможет правильно работать в моей схеме.
Обратноходовый преобразователь с граничным режимом работы является
наиболее эффективным устройством для заряда конденсаторов среди всех
типов однотактных и двухтактных преобразователей.
Схема имеет следующие отличия от стандартного включения:
1. Частотозадающая ёмкость C5 имеет две цепи заряда: первая - от
стабильного источника Vref напряжением 5 Вольт через резистор R1, вторая
- непосредственно от напряжения аккумулятора через резистор R11. Таким
образом достигается некоторое увеличение длительности импульса прямого
хода при снижении напряжения на аккумуляторе. За счёт этого выходная
мощность при разряде аккумулятора снижается в меньшей степени, чем при
стандартном включении.
2. Для поддержания граничного режима во вторичную цепь добавлен датчик
тока - резистор R7. Во время обратного хода на этом резисторе возникает
отрицательное напряжение несколько вольт, открывающее транзистор Q2,
включенный по схеме с общей базой. Открытый транзистор Q2 разряжает
конденсатор С7 и перезаряжает его до небольшого отрицательного
напряжения, ограниченного падением на открытом диоде D3. Как только ток
во вторичной обмотке прекратится, Q2 закроется и C7 начнёт заряжаться
через резистор R3 до положительного напряжения. Импульс тока заряда C7
кратковремнно откроет транзистор Q3. При этом частотозадающая ёмкость C5
быстро разрядится через резистор R10, что вызовет досрочное завершение
обратного хода, после чего микросхема U1 сразу начнёт новый прямой ход,
открывая транзистор Q1. Таким образом каждый прямой ход имеет
фиксированную длительность и начинается точно тогда, когда прекратился
ток во вторичной обмотке. По мере заряда выходого конденсатора
длительность обратного хода уменьшается в несколько раз.
Вероятно, часть схемы, отвечающая за поддержание граничного режима
(выделена более тёмным) может быть также применена в обратноходовых
преобразователях с некоторыми другими микросхемами, например в
преобразователях на таймере NE555.
|
|
|
|
| |
| Вторник, 06.11.2018, 13:23 | Сообщение # 4414
| |
Shaman
Сообщений: 1748 Оффлайн
Пользователи | Цитата sanya ( ) странный у него аккумулятор
И тут автор нарывается на целиком обоснованную предьяву - питать обратноход 3 вольтами это... извращение. Допустим, средний ток 20 ампер (при выходной мощности 50 ватт и кпд около 80%), тогда средний ток
за прямой ход 40 ампер! Ток в "треугольнике" может достигать 120 ампер.
|
|
| |
| Вторник, 06.11.2018, 13:25 | Сообщение # 4415
| |
Shaman
Сообщений: 1748 Оффлайн
Пользователи | На что следует аргументированный контрвыпад
Кстати, при среднем токе в 20 Ампер и указанных условиях ситуация будет не такая, как Вы пишете.
Дело в том, что при граничном режиме
коэффициент заполнения (Duty cycle) получается значительно больше 50%
(за счёт короткого обратного хода), и импульсный ток превышает средний
не в четыре, а всего в два раза (с хвостиком).
Это происходит таким образом: поддерживая граничный режим,
преобразователь сначала делает прямой ход. При этом в более простой
схеме транзистор открывается просто на заданное фиксированное время. В
более сложной - транзистор держится открытым до возрастания тока в
первичной обмотке до заданного значения и для этого нужен какой-либо
датчик тока. Или отдельный, например резистор порядка нескольких
миллиом, либо ток можно измерять по падению напряжения на открытом
транзисторе. Дальше преобразователь переходит на обратный ход, закрывая
транзистор. Во вторичной стороне открывается диод и возникает вторичный
ток, который в первый момент равен только что прервавшемуся первичному
току, умноженному на коэффициент трансформации. Первичный ток при прямом
ходе плавно возрастал до своего максимума, соответственно вторичный ток
начинает плавно убывать со своего максимума до нуля. На этом обратный
ход можно и закончить. Так происходит при граничном режиме. В том
случае, когда конденсатор уже заряжен до какого-то напряжения, время
обратного хода, за который вторичный ток спадает до нуля, существенно
короче времени прямого хода. Но это при коэффициенте трансформации 1:10
( ну или 1:15). Если во вторичной обмотке намотать витков больше, чем
нужно, вторичный ток будет спадать медленнее.
Осциллограмма из симулятора на рисунке. Красным - ток через транзистор,
синим - ток во вторичной обмотке (сдвинут вниз на 5 Ампер, чтобы графики
не сливались). Ситуация показана в момент, когда конденсатор заряжен до
половины, то есть до 200 Вольт. Коэффициент трансформации 1:15. Видно,
что длительность обратного хода примерно раза в четыре короче прямого
хода, то есть коэффициент заполнения 80%. С дальнейшим повышением
напряжения на конденсаторе, обратный ход ещё укорачивается.
То есть при среднем токе 20 Ампер, ток в вершине треугольника будет не
выше 50А. Это ток в транзисторе. Но и о среднем ровном 20 Амперном токе
потребления от аккумулятора тоже говорить не приходится - от
аккумулятора потребление идёт почти так, как идёт ток в транзисторе.
Конденсаторы по питанию немножечко сгладят, но при низком напряжении и
большом токе толку от них мало. Реально при указанных условиях ток
потребления от аккумулятора будет такой же точно пилообразный, но с
импульсами не в 50, а в 40 Ампер. Это уже не так страшно, как 120. Но и
40 Ампер может выдать только очень хороший аккумулятор.
А в привычном обратноходовом преобразователе, работающем просто с
фиксированной частотой и с каким-то фиксированным заполнением, ситуация
чуть другая и в его цикл работы, помимо прямого хода и обратного хода
добавляется пауза, так как транзистор держится закрытым дольше, чем
нужно для прекращения вторичного тока. Получается сначала прямой ход,
потом короткий обратный, потом пауза - транзистор всё ещё закрыт,
ток во вторичной обмотке уже прекратился, но преобразователь не начинает
новый прямой ход, так как выдерживает фиксированное время для обратного
хода. Во время этой паузы на транзисторе возникают свободные колебания
напряжения (наверное - в индуктивности рассеяния). Они довольно велики
по амплитуде и их хорошо видно осциллографом. То есть просматривая
напряжение на транзисторе наглядно видно когда происходит прямой ход,
когда во вторичной обмотке потёк ток, и момент, когда этот ток
прекратился и начались колебания.
Так как в наших схемах напряжение конденсатора во много раз больше, чем
напряжение аккумулятора, то обратный ход при заряде конденсатора можно
постепенно укорачивать и к концу заряда делать совсем коротким. За счёт
этого время между прямыми ходами сильно сокращается. По существу
остаются только прямые ходы, следующие друг за другом почти без перерыва
(особенно при трансформации 1:10). За счёт этого и выходит, что средний
ток получается равен примерно половине от максимального импульсного.
Соответственно, уменьшаются потери и повышается КПД, так как потери
зависят в том числе и от времени использования транзистора в течении
всего цикла работы. Уменьшение коэффициента заполнения увеличивает
потери (при равной мощности), увеличиние заполнения напротив, уменьшает
потери.
На самом деле, научные диспуты вокруг девайсов занимательное чтиво. Рекомендую.
|
|
|
|
| |
| Среда, 07.11.2018, 12:37 | Сообщение # 4418
| |
Shaman
Сообщений: 1748 Оффлайн
Пользователи | На с6 нам поясняют принцип PSR. LT3750 прерывает работу при достижении определённого напряжения на заряжаемом конденсаторе. Это можно
реализовать как защиту на случай обрыва в ВВ схеме, но и без этого всё
будет работать.
На с7 в кратце описывают как осуществляется работа в граничном режиме.
На с9 написана умная вещь: Choose a diode with a reverse recovery time of less than 100ns. Я писал об этом еще во 2 креативе...
На с10 важный момент: рассчёт токового шунта. Рассчитав ток первичной
обмотки, необходимый для получения необходимой мощности устройства, мы
должны рассчитать номинал токового шунта так, чтобы LT3750 прерывала
передачу энергии в первичку при достижении током расчётного значения.
Тут есть скрытая залупа - сопротивление трасс ПП. Шунтирующий резистор
придётся применять с немного меньшим номиналом нежели рассчитанный.
На с11 пример ПП и некоторые рекомендации. Пункт 3 чрезвычайно важен.
Вроде как всё ясно. Однако остаётся открытым вопрос: какими токами может
оперировать пин GATE ? Из даташита следует, что рекомендуется
использовать транзисторы с низкими параметрами Qg и Сiss. Однако нам
надо коммутировать достаточно высокие токи, в течении длительного
времени, в отсутствии вменяемой возможности отводить тепло от силового
транзистора. Следовательно нам нужен силовой транзистор с ультра низким
сопротивлением канала, а такие транзисторы имеют Qg заметно выше чем
транзисторы рекомендованные в даташите. Просто взять и померить это
нельзя, катать вату с инженерами-консультантами LT желания не было
никакого после одного случая, соответственно было принято решение: для
управления силовыми транзисторами использовать подходящий по параметрам
драйвер.
На этом моменте проект из стадии осмысления способов и возможностей для реализации, перешёл в следующую стадию - расчёта
трансформатора и обвеса LT3750. Далее стадия моделирования и оптимизации
в LTspice, в ходе которой проверялась правильность расчётов и схемных
решений, проверялись режимы по рассеиваемой мощности для всех
компонентов, а также подбирались транзисторы на роль силовых ключей.
Далее трассировка ПП, выбор пассивной рассыпухи, сборка, стакан коньяка в
честь завершения проекта.
Потом начались тесты, в ходе которых была выявлена догадайтесь что?... Кто догадался что это была скрытая залупа -
тому 5 за проницательность  А дело было так: в ходе монтажа ПП, я преднамеренно замкнул + питания и
вход CHARGE, чтобы проверить способность системы запускаться при подаче
питания. Типа вариант управления мощной кнопкой. Когда питание было
подано - ничего не произошло... Проверив ещё раз правильность
трассировки ПП, и правильность монтажа, и не найдя ничего
предосудительного, я решил что возможно наличие некоего механизма внутри
самой L3750, который не даёт запускаться микросхеме при одновременной
подаче напряжения питания, и команды CHARGE. Отпаяв провод от CHARGE, я
подал питание, а затем замкнул CHARGE и +. Всё заработало.
Вывод - важна не только крутизна фронта импульса подаваемого на пин CHARGE, но и
момент его подачи - он должен быть подан с некоторой задержкой после
подачи напряжения питания на схему.
|
|
| |
| Среда, 07.11.2018, 12:38 | Сообщение # 4419
| |
Shaman
Сообщений: 1748 Оффлайн
Пользователи | Далее, для удобства проведения проверок короткий - 8-10мм провод, между VCC и CHARGE был заменён более длинными проводами с кнопкой. И тут
вылезла очередная СЗ. Вполне нормально работавшая схема начала
запускаться через раз, и отключаться с запозданием после того как кнопка
отпущена. Я отпаял кнопку. Оказалось что для запуска схемы достаточно
дотронуться пальцем до провода идущего к СHARGE, но срабатывает это не
всегда - видимо если потенциал CHARGE нарастает недостаточно быстро,
логика микросхемы блокирует запуск. Вероятность того, что вход
управления может быть чувствителен я предвидел, но не думал что всё
будет настолько серьёзно. Дикая чувствительность в данном случае - есть
результат высокого входного сопротивления, которое в даташите указано на
с3, в виде графика зависимости тока CHARGE, от температуры и напряжения
питания... Охуительный ребус ))) Благо это легко лечится: сопротивление
сбрасывается до вменяемого посредством шунтирования пина CHARGE на
землю резистором 3,3-4,7кОм. После того как резистор был смонтирован,
схема утратила чувствительность к статическим зарядам, и обрела
способность устойчиво стартовать, стабильно работать, и чётко
отключаться, с любым управлением: кнопкой, или внешним источником
управляющего сигнала на NE555.
Последний момент - цепь токовой ОС. В даташите нет рекомендации по применению там RC фильтра. Но я уже один
раз строил SEPIC с контроллером от LT чисто по их рекомендациям. В
результате при приближении к DC50% схема начинала вырабатывать какую то
дичь вместо вменяемых импульсов управления затвором фета. Оказалось что
нефильтрованный сигнал с токового шунта, содержащий продукты паразитных
колебаний, вызывал шизофрению в ШИМ, который начинал вырабатывать
сдвоенные импульсы управления. Вылечилось это "не рекомендованным" RC
фильтром. Так что на этот раз я решил подстраховаться. Схема на LT3750
работает одинаково, с фильтром и без, но от греха подальше, RC цепочка
пусть присутствует.
Второй момент по токовой ос - номинал шунта. В амплитуду напряжения на нём, вносит вклад и сопротивление истоковой
трассы. Так в моём случае, спайс показал, что для достижения необходимой
мощности нужен шунт 5мОм, а после сборки изделия оказалось, что 5
много, и для получения заданной мощности шунт нужно уменьшить до 3мОм.
Это кстати и есть вся настройка изделия - подбор токового шунта. При
желании, резистором R4 можно более точно подкорректировать отсечку по
напряжению на нагрузке, но это уже произвольная часть программы
|
|
| |
| Среда, 07.11.2018, 12:40 | Сообщение # 4420
| |
Shaman
Сообщений: 1748 Оффлайн
Пользователи | Пара слов по деталям и трансу.
Трансформатор выполнен на сердечнике EPCOS RM8 250 N87. Намотка и меж слоевая изоляция выполнены
по правилам, изложенным в моём первом креативе. Конструкция и порядок
намотки: обмотка 1 - 5 витков жгутом из 50-60 жил Ø0,1мм, обмотка 2 -
320-340 Ø0,1мм. Изоляция между слоями - 1 слой Kapton, Изоляция между
обмотками 3 слоя Каpton. Порядок намотки: 3 слоя вторички, далее
первичка, далее остальная вторичка. Отступ от краёв для вторичной
обмотки - около 1мм. В результате получаем транс с наилучшей связью
между обмотками. Трансформаторы такого качества можно встретить в
надёжной аппаратуре для промышленного применения и у военных. Получить
подобное изделие, облепляя каркас скотчем, как мухи облепляют собой кучу
говна - не получится!Токовый шунт - критический элемент, пропускающий через себя весь ток первичной цепи. Как показали результаты
термографии, это самый греющийся элемент на ПП, ибо силовых
транзисторов 3, и ток распределён между ними, а шунт 1. От его
надёжности зависит всё, по этому компромиссов здесь нет, и быть не
может. Рекомендуется употреблять изделия высшего качества,
соответствующие требованиям AEC-Q200 или MIL, от Vishay/Dale, или
Bourns. Нам подходят:
CSS2H-2512K-3L00F Bourns 4W использован на моей плате, прошёл 50 минутный тест. Одобрен Госпланом.
CSS2H-2512K-3L00FE 4W аналогичен предыдущему.
CRE2512-FZ-R003E-3 3W возможен к применению.
WSLF25123L000FEA Vishay 4W. Конструкция аналогична CSS2H-2512K-3L00FE
WSLP25123L000FEA 3W возможен к применению.Выпрямительные диоды - есть рекомендация даташита, есть мой второй креатив, повторюсь
Trr не более 100мкС по даташту, менее 40мкС-рекомендация эксперта.Входной конденсатор по питанию - полимер, с малым сопротивлением в широком
диапазоне частот, способный держать приличные пульсации.
Мною использован Nichicon RNU1C681MDN1PH.резисторы R4 R5 должны держать 100Вольт, для среднего качества 0603 или 0805 не проблема.Конденсаторы С3 С4 типа X7R, не менее 25вольт! Лучше 35-50.
Резисторы R7-R9 0.44-0.5WПо монтажу: как показала термография, LT3750 тепло не выделяет, что не
мудрено: батареей фетов командует отдельный драйвер, и тут можно
расслабиться, главное -не насадить соплей, а вот драйвер, во избежании
хуёвых последствий, паять как положено, пластина на дне драйвера
ОБЯЗАНА! быть КАЧЕСТВЕННО! припаяна к ПП. То же касается всех его
выводов. Контроль качества пайки с увеличительным стеклом или дешёвым
китайским карманным микроскопом обязателен!
|
|
