snowboy

Да, текущего КПД достаточно. Оставляю силовую часть схемы такой как есть. Сейчас начал подключать к тому самому ноутбуку, для которого это делалось, замерил ток потребления ноутбука в разных режимах. Реально в подавляющем большинстве случаев ток лежит в пределах 2-3А. А 11,8А они похоже совсем на всякий случай написали. А на таких токах схема обеспечивает КПД 97%, что вполне хорошо. Всем спасибо большое за помощь!

Попробовал уменьшить частоту вдвое, до 80 кГц. КПД - те-же 95% на выходном токе 7,3А Прикладываю расчёт параметров на 80 кГц, график тока, график напряжений на нижнем мосфете. LM5116_80kHz.pdf

Да где рассеивается мощность и так понятно по нагреву элементов, это мосфеты и дроссель. А такой расчётный метод слишком трудоёмкий. Да, согласен, резисторы удобнее чем лампочки. Только нет их сейчас у меня. Думаю сделать гибридный вариант - лампочки + большой переменный резистор для варьирования нагрузки. Да, вчера в схеме наблюдал 3 проблемы: 1. Во время включения верхнего мосфета, была наводка на затвор нижнего, и начинался в затворе колебательный процесс. См. файл LO_gate.gif, там синим изображено напряжение на нижнем затворе. 2. Просадка входного напряжения во время включения верхнего мосфета. 3. Малая амплитуда сигнала на входе токового усилителя. Сделал такие доработки для их устранения: 1. Заменил нижний транзистор на более "тугой" (с большим напряжением открытия затвора и большим сопротивлением канала: IRFH5007 ( http://pdf.tixer.ru/541781.pdf ). Это увеличило токовый сигнал и уменьшило чувствительность затвора нижнего транзистора к помехам. 2. Заменил резисторы датчика тока Rg на 510 Ом. 3. Ставил разные конденсаторы в цепь +24В: электролит Low ESR 470 мкФ (Hitano EXR, 50В, 100 мОм), один тантал 100 мкФ, два тантала по 100 мкФ. В результате, оставил один тантал 100 мкФ (ESR 100 мОм). Когда любой вариант ставится уже раскачка питания убирается, а дальше при увеличении ёмкости уже не меняется практически. 4. Добавил в затвор нижнего мосфета конденсатор 1000 пФ, т.к. уже чувствительность к наводке уменьшилась, но не достаточно, и то появлялся колебательный процесс на затворе нижнего ключа (при включении верхнего ключа) то исчезал. С таким добавочным конденсатором уже не колеблется. После доработок параметры эффективности следующие: 1. На пол-нагрузке: Uвх=24,9В, Iвх=2,93A, Uвых=19,3В, Iвых=3,68A, КПД=0,97, Нагрев= 1,93Вт 2. На полной нагрузке: Uвх=24В, Iвх=6,15A, Uвых=19,3В, Iвых=7,29A, КПД=0,95, Нагрев= 6,9Вт Хотелось бы всё-таки догнать эффективность до 98%, причём на 10 А. Сейчас вижу в схеме проблему что ток в дросселе имеет очень сильный импульс вниз при включении верхнего мосфета, см. CUR_IND.gif. Шунт 0,01 Ом, т.е. 20А/клетке.

Замерил точнее токи, с совсем коротенькими щупами с "крокодилами": Uвх=27,5В, Iвх=2,65А, Uвых=19,3В, Iвых=3,63А, КПД=0,96, На плате остаётся: 2,82 Вт. Это на половинной нагрузке (от той что я до этого экспериментировал). Теперь задача получить такой-же результат на полной нагрузке...

Вот основные сигналы на половинной нагрузке: "IND_and_Vin.gif" - напряжение на входе дросселя и на цепи +24В верхнего транзистора. "IND_and_Vin_front.gif" - то-же, фронт подробно. "TOP_Gate.gif" - затвор верхнего транзистора. Похоже основное отличие в более стабильном +24В, к вечеру найду большой электролит с Low ESR, включу в эту цепь и посмотрю что получится.

Только что попробовал на маленькой нагрузке - проблем практически нет. Поставил половину лампочек от прошлых экспериментов: Uвх = 23,5; Iвх=3,14; Uвых=19,3; Iвых=3,59. КПД=94%. Остаётся в схеме 4,5 Вт. Нагрев элементов ощущается слабо. Реальный КПД ещё выше, т.к. я все измерения делаю одним мультиметром последовательно от точки к точке. И когда я подключаю амперметр последовательно с нагрузкой, он добавляет своё сопротивление (лампочки светятся чуть тусклее) и измеренный ток, соответственно чуть меньше чем без амперметра. При приближении КПД к 100% это уже существенная погрешность. Вечером принесу совсем короткие толстые щупы и ещё уточню эти цифры. Пульсаций входного напряжения в районе силовых транзисторов практически не видно. Я подключаю в качестве источника тока штатную аккумуляторную батарею (чтобы не было проблем с гальванической связью с осциллографом). Это 7 банок с внутренним сопротивлением 16 мОм. Вот таких: http://www.boston-power.com/sites/default/...%20Rev%2001.pdf Вместе с проводами сопротивление источника должно быть порядка 150 мОм. Я рассчитывал на КПД 98%, и соответственно выделение всего 4,5 Вт на плате. Как запасной вариант (если не получится получить нужный КПД, и он будет на 1-2% хуже), думал ещё приклеить на транзисторы такой радиатор: http://www.smd.ru/katalog/prochee/keramicheskij/

Замедлил, поставил ему в затвор 4,7 Ом. См. осциллограмму: жёлтый - напряжение на затворе, синий сток-исток. Фронт затянулся, но выброс остался. КПД такой-же. Нестабильность скважности такая-же. Поэкспериментировал, и убрал этот резистор. Да, очень похоже на правду. Снял осциллограмму входного тока на самом входе схемы шунтом 3.3 мОм, щупом с "лезвием", см. файл "INP_current.gif". Похоже, во время включения верхнего транзистора ток туда-сюда сильно колеблется. Потом снял осциллограмму напряжения на "+24В" - "GND" ближе всего к силовым транзисторам, см. файл "IND_and_Vin.gif". Здесь синий график - цепь "+24В" на верхнем транзисторе относительно "GND" на нижнем. Жёлтый - напряжение на входе дросселя относительно "GND" на нижнем транзисторе. Похоже, во время включения верхнего транзистора, начинается "звон" в цепи "+24В", который и приводит к плохой работе схемы. Поставил в цепь "+24В" (наиболее близко к силовым транзисторам) два тантала 100 мкФ 0,1 Ом. Картина практически не поменялась. Завтра ещё достану большой электролит и туда воткну для пробы. Есть идеи как ещё этот "звон" побороть? Насколько я понял, Deat-Time эта микросхема выбирает сама и на него нельзя повлиять. Или есть способы?

Спасибо за рекомендацию, попробую поставить (для эксперимента) электролит по входу. Дело не в непонятных лишних деталях. Я очень хотел поставить по входу электролит. И по выходу тоже. Они дешёвые и ёмкие. Пересмотрел все доступные подходящие серии: Hitano ESX, EXR; Yageo SJ и SY и т.п. Ничего подходящего по максимальному току пульсаций и ESR, по высоте не влезло в мой корпус, он довольно компактный. Поэтому танталы + керамика. Но сейчас, для эксперимента впихну конечно.

Спасибо за совет. Плата в пути, будет у меня через 2-3 недели. Это на нижнем 60-Вольтовом. Он там и стоит с бОльшим напряжением чем нижний, чтобы эти выбросы вверх выдерживать.

Вот осцилограммы всех 4х фронтов (на каждом транзисторе вверх и вниз) И вот ещё на каждом транзисторе снял вместе с напряжением на затворе, напряжение сток-исток(синий график). Все осциллограммы снимал с "лезвиями" непосредственно на выводах транзисторов. Смущают дёрганья вверх-вниз (колебательный процесс). Имеет ли смысл пробовать с ними бороться всякими резисторами, диодами, RC-цепочками? Там подсказка что не более чем в 10 раз ниже тактовой. Я имею в виду, какое (по практике) лучше значение выбрать в этом диапазоне 0...16 кГц. Попробовал 2 варианта: 9.7 кГц и 7.3 кГц. Оба варианта нестабильно работают: то ровно идёт частота, то начинает "дрожать" длительность импульсов.

Я надеюсь что при КПД 98%, который я всё ещё надеюсь получить, он будет греться до 50 Градусов. А транзисторы я выбрал и с низким сопротивлением, и с низкими динамическими потерями: у верхнего при моём рабочем напряжении, заряд затвора всего 25 нКл. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd18501q5a.pdf А какие бы Вы транзисторы сюда рекомендовали? Попробую поподбираю, спасибо за совет. КПД считал, замеряя напряжение непосредственно на вводе проводов в плату. Может и провода влияют на стабильность. Но провода такие и в конечном изделии будут, не знаю как их сделать меньше и скрученнее: они идут к разным концам длинной батареи из 7 аккумуляторов. Разве что сделать чуть потолще, 1,5 квадрата вместо 0,75. MikeSchir, конечно я видел Ваш пост №34. Долго медитировал на образ гвоздя. К сожалению, не понял, что именно сделать с дросселем, чтобы он был меньше похож на гвоздь. Попробую поставить большую индуктивность и поэкспериментировать на половинной нагрузке. Но, к сожалению, нет в продаже дросселей с большей индуктивностью и нужным для этой схемы рабочим током. Да, в этом устройстве взял напряжение конденсаторов без запаса. Реально проверял их ради эксперимента на 30 Вольт: нормально работают. Конкретно эта серия конденсаторов хорошо работает на номинальном напряжении. У AVX в старых сериях (не Low ESR) помню были проблемы с работой на напряжениях близких к номинальному, взрывались часто, ставил запас раза в 2. В прошлой плате (первом варианте этого устройства) стояли конденсаторы с напряжением 25В, но у них сопротивление больше: 100 мОм вместо 85 мОм у этих, соответственно больше греются. А в этом решил попробовать поставить 20В - работают пока хорошо. А насчёт жадности - это точно, хочу сделать устройство с минимальными массо-габаритными параметрами, т.к. его будут носить с собой всё время. Поэтому транзисторы в компактных корпусах с низким сопротивлением, дроссель небольшой, нет конденсаторов "бочонков", нет запаса по напряжению конденсаторов и т.п. Только что-то устройство не хочет... Тогда мне надо оставить его в рабочем состоянии надолго чтобы температура стабилизировалась. А тогда он расплавится. Я включаю схему на минуту и смотрю насколько быстро какой компонент начинает нагреваться. Не довожу до устоявшегося режима. Если начинать "с нуля" можно было бы и EVM. А сейчас уже поздно, 2 платы уже успел сделать. Понятно что можно посмотреть как EVM хорошо работает. А потом всё равно к своим платам переходить. Да, это вариант с сенсорными резисторами, если не получится подбором номиналов решить - попробую распилить экран и воткнуть резисторы. Хотя на прошлой плате они были, работало так-же плохо. Сейчас посчитал в этом калькуляторе - близкие всё значения к текущим, подкорректирую стабилизирующую цепочку обратной связи по ним немного, а в остальном всё примерно и есть как посчитано. Кстати, как выбирать параметр Fc (п.13)? Снял осциллограммы на нижнем и верхнем транзисторах, с лезвием. И правда, с такой пружинкой все помехи уходят. Интересный приём, буду знать. Сигналы выглядят просто идеальными.

Нашёл этот калькулятор, спасибо за наводку! Не знал о его существовании, всё время TI Webrnch расчитывл. Попробую пересчитать с ним и поменять номиналы на те что получатся. По моим прикидкам, этот дроссель должен мои токи и частоты с огромным запасом тянуть. У меня вот такой стоит: http://www.compel.ru/infosheet/VISHAY/IHLP6767GZER100M01/ У него максимальная рекомендованная частота 2 МГц при моей рабочей 163 кГц. Ток насыщения 22 А при моём текущем пиковом 11 А. Ток перегрева 16.5А (нагрев на 40 Градусов), при моём среднем 9 А. Хотя сейчас попробую посчитать поподробнее на сколько он должен греться... Спасибо за ссылку, попробую посчитать с её помощью. Лезвия нет сейчас, пошёл искать, к вечеру что-то сооружу и померю. Да, они специально сильно связаны по теплу. Я планировал что дроссель будет выполнять роль большого радиатора для мосфетов. Для того чтобы понять кто как греется, поднимал дроссель над платой на толстых проводах. При этом, по моим ощущениям, 2/3 тепла от дросселя, 1/3 от мосфетов.

Точно, оказалось что велик C11 (Cramp), уменьшил для пробы с 1 нФ до 680 пФ - такты "пропусков" прекратились. И соответственно, всплески входного напряжения ушли. Сейчас ещё поподбираю оптимальное значение. Спасибо за идею! Странно, по моим расчётам Сramp = Gm * L / (A * Rs) = 5 uA/V * 10 uH/(9,76 V/V * 4 mOhm) = 1,28 nF с понижением до 1,024 nF при увеличении сопротивления транзистора с 4 до 5 mOhm (при нагреве). И в авторасчёте TI Webench он 1,2 нФ. Подобрал Сramp=470 пФ. Теперь все осциллограммы выглядят вполне красиво, см. файл: синий - напряжение на входе дросселя, жёлтый - на Cramp (5 нога). Но при этом, КПД по-прежнему 82% и жутко греется дроссель. Странно... Буду собирать схему измерения тока в дросселе, может что-то прояснит. Вот снял график тока через дроссель, 2А в клетке (шунт 0,01 Ом). Схема сейчас греется на 30 Вт. Входная мощность 29В * 5,6А= 162 Вт. Выходная 19,3В * 6,86А = 132 Вт. По ощущениям, 2/3 этой мощности, т.е. 20 Вт выделяется на дросселе. Хотя я рассчитывал что будет порядка 7А*7А*0,012Ом=0,59Вт. Есть идеи почему он так греется и как уменьшить разогрев дросселя?

Да, уже много раз прочитал этот раздел. Пробовал ставить разный резистор на DEMB:(0...10к), не начинает нормально ШИМить. Есть идеи что конкретно попробовать? Проводочком. И честно говоря, осциллограф у меня не качественный (Hantek): когда подключен к работающему DC-DC и щуп подключаю к его-же (щупа) земле, видны сильные выбросы в моменты переключений. Так что, выбросы в моменты переключений на осциллограммах реально не факт что есть. Понятно только как выглядит более-менее низкочастотная составляющая сигнала.

Потому что у меня в схеме нет подходящего напряжения для питания внутренних схем контроллера. А в описании сказано что если внешнее питание не используется, её надо подключить к земле. Там сейчас стоит 5 конденсаторов по 10 мкФ по входу. Это много, автоматически посчитанная на сайте TI схема имеет только 3 конденсатора по 4.7 мкФ: http://webench.ti.com/appinfo/webench/scri...2A36D18D27429D2 см. приложенную картинку оттуда. А я, на всякий случай, сделал большой запас. Вот думаю, может такой запас и мешает. Попробую помоделирую с большими входными конденсаторами...