Jump to content

    
Zuse

Подавление излучения ИИП

Recommended Posts

Всех приветствую.

Мною недавно была создана тема про схемотехнику лабораторного ИИП, которая в конце концов плавно перетекла в обсуждение того, каким должен быть идеальный лабораторный ИП.

Я меж тем к идеалу не стремлюсь и намерен реализовать свой ИП 0-50В/10А по схеме прямоходового преобразователя с косым мостом. Выбор топологии обусловлен тем, что я уже использовал ее однажды в макете преобразователя 30В/100Вт. Этот макет у меня остался и прежде чем приступать к созданию нового ИП хочу поисследовать проблемные места существующей конструкции.

Схема силовой части макета:

smps.thumb.jpg.8a8e37581a0a92cba5fd9823f0b60ab5.jpg

Сначала хочу попробовать разобраться с помехами, которые создает источник и сейчас разговор пойдет об одной из них. 

Если подсоединить земляной зажим и щуп осциллографа в одной точке к выходной земле 0VOUT и не подавая силовое питание подать питание ШИМ-контроллера, то на экране осциллографа появится игольчатый звон частотой 100 МГц и размахом 400 мВ, повторяющийся в начале каждого периода ШИМ.

Если заменить земляной зажим "пружинкой", то шум исчезнет. Если замкнуть крокодил на вход пробника и поводить петлей над платой, то оказывается, что больше всего "фонит" силовой трансформатор. Если отнести петлю и кабель пробника на значительное расстояние (~0.3-0.5 м), то звон ослабеет в несколько раз, но полностью не исчезнет. 

Чтобы понять, кем создается помеха, я отпаял выводы выходных обмоток трансформатора управления затворами mosfet и осциллограф перестал ловить помеху. Далее по очереди подпаивал и отпаивал каждый из выводов трансформатора и обнаружил, что помеха возникает при подключении к схеме выводов, связанных с истоками ключей. 

Далее я снова полностью отсоединил выходные обмотки и подпаял к одному из выводов небольшую катушку (3 см в диаметре) из 5 витков провода МГТФ и расположил катушку в нескольких сантиметрах от платы (трансформатор управления затворами в испытуемом ИП расположен у края платы). С катушкой помеха опять появилась, но частота звона несколько уменьшилась.

В результате всех этих экспериментов я пришел к выводу, что обмотки трансформатора управления mosfet вместе с паразитными межобмоточными емкостями образуют колебательный контур, а входная обмотка силового трансформатора и плейн земли 0VIN играют роль антенн, излучающих ЭМ-помехи.

Получается, что если мои выводы верны то, чтобы побороть помеху нужно стараться уменьшать паразитную межобмоточную емкость трансформатора управления mosfet. А с другой стороны - в литературе рекомендуют в  данных трансформаторах применять бифилярную и трифилярную намотку, которая напротив увеличит межобмоточную емкость и, имхо, усугубит описанную проблему.  

Поскольку топология весьма распространенная, то, полагаю, у кого-нибудь уже должен быть накоплен ценный опыт и кто-то с чем-то подобным уже сталкивался. Так что буду благодарен за любые подсказки   

 

Edited by Zuse

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 hours ago, Zuse said:

Я меж тем к идеалу не стремлюсь и намерен реализовать свой ИП

А зря. Тогда непонятен смысл возни. Покупаем готовый и дорабатываем, если есть желание/необходимость.

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 hours ago, Zuse said:

...

В результате всех этих экспериментов я пришел к выводу, что обмотки трансформатора управления mosfet вместе с паразитными межобмоточными емкостями образуют колебательный контур, а входная обмотка силового трансформатора и плейн земли 0VIN играют роль антенн, излучающих ЭМ-помехи.

Получается, что если мои выводы верны то, чтобы побороть помеху нужно стараться уменьшать паразитную межобмоточную емкость трансформатора управления mosfet.

 

 

А зачем использовать весь этот проблемный ( на Ваш взгляд ) "огород" с импульсными трансформаторами в затворах, тогда как можно использовать обычные драйверы затворов? Весь этот дискретный винегрет заменит один корпус микросхемы с драйвером верхнего и нижнего ключей... 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Тем более, что появились интегральные драйвера именно для этой топологии у той-же СТ.

а китайцы выпустили аналог 3845 со встроенными драйверами для двухтранзисторного однотактника :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 hours ago, Herz said:

А зря. Тогда непонятен смысл возни

про то, что не стремлюсь к идеалу, это я шутейно написал. Стремлюсь, но в рамках выбранной топологии

2 hours ago, варп said:

А зачем использовать весь этот проблемный ( на Ваш взгляд ) "огород" с импульсными трансформаторами в затворах, тогда как можно использовать обычные драйверы затворов? Весь этот дискретный винегрет заменит один корпус микросхемы с драйвером верхнего и нижнего ключей... 

Прикинул, будет ли работать бутстрепная схема: при условии правильной корреляции бутстрепной емкости с зарядом затвора и током намагничивания, вроде, будет. 

Но схема с трансформаторами общепринятая. И хотелось бы разобраться: почему "огород" получился проблемный   

Edited by Zuse

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 минуты назад, Zuse сказал:

почему "огород" получился проблемный   

Вопросы ЭМС решают в лабораториях ЭМС. Возня с осциллографами - занятие практически бессмысленное. Качественно оценить влияние схемотехники и конструкции ИИП на уровень излучаемых помех можно с помощью аналогового телевизора, генератора ТВ-сигнала и комнатной антенны. Тем более, что сейчас диапазоны метрового ТВ освобождаются.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 minutes ago, wim said:

Возня с осциллографами - занятие практически бессмысленное

Поскольку источник задумывается как лабораторный, хочется чтобы наводки на осциллограф были как можно меньше   

Share this post


Link to post
Share on other sites
18 часов назад, Zuse сказал:

я отпаял выводы выходных обмоток трансформатора управления затворами mosfet и осциллограф перестал ловить помеху.

 

12 минут назад, Zuse сказал:

И хотелось бы разобраться: почему "огород" получился проблемный

попробуйте замедлить включение транзистора VT4 резистором R43 увеличив его номинал до такого уровня , чтобы срез импульса включения на его стоке был длиннее чем 100 нс.  470 Ом для начала, затем 1-2-5 кОм.  Возможно для оптимизации по выключению придется в параллель R43 поставить диод с резистором для  оптимального выключения ( если будет актуально).

100нс Вам погоды не сделают в КПД а помеху должны убрать.

а еще сток-исток емкость ставят (давно так ставили)  для особо шустрых транзисторов в этих целях, ну и демпферную цепь тоже в стоке.

Share this post


Link to post
Share on other sites
16 минут назад, Zuse сказал:

Поскольку источник задумывается как лабораторный, хочется чтобы наводки на осциллограф были как можно меньше   

Тогда используйте схемотехнику старых компьютерных БП - полумост на биполярных транзисторах. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 hours ago, Zuse said:

Прикинул, будет ли работать бутстрепная схема....

 

... А и не нужно в ответственных узлах использовать бустрепное питание... Не намного сложнее, но гораздо надёжнее питать драйверы отдельным маломощным блоком питания... (верхний драйвер питать от отдельной, гальванически отвязанной от общего провода обмотки).

6 hours ago, Zuse said:

Но схема с трансформаторами общепринятая.   

 

Да, общепринятая..., но со своими недостатками... - зависимостью размаха импульса в затворе от его относительной длительности в частности... Там много нюансов, о которых, как минимум, нужно знать...

1254759329_03-11-2020_210953.jpg.7459901182ed6fc4f847221d582f4139.jpg

Edited by варп

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, варп said:

Да, общепринятая..., но со своими недостатками... - зависимостью размаха импульса в затворе от его относительной длительности в частности... Там много нюансов, о которых, как минимум, нужно знать...

 

 

У меня другая схема. Нет входного конденсатора, убирающего постоянку. Соответственно на выходе при изменении коэффициента заполнения ничего не плавает 

Edited by Herz
Избыточность иллюстраций

Share this post


Link to post
Share on other sites
02.11.2020 в 17:44, Zuse сказал:

к идеалу не стремлюсь

Тогда о чём тема? Вот другим если нужен лабораторный БП, они к нему и стремятся, но даже всё сделав по правилам, они в конце не забудут засунуть его в банальный экран.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, Zuse said:

У меня другая схема. Нет входного конденсатора, убирающего постоянку. Соответственно на выходе при изменении коэффициента заполнения ничего не плавает 

 

А Ваш трансформатор научился передавать постоянку?

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, Zuse said:

Нет. Но амплитуды импульсов на выходе от скважности не зависят.

Поздравляю. Это настоящий прорыв. И в каких пределах регулируется скважность?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.