Jump to content

    
Sign in to follow this  
Arlleex

Куда лучше поставить конденсаторы

Recommended Posts

Приветствую!

Говорят, что в бортсети +110В электропоезда творятся жуткие вещи: перенапряжения, кратковременные провалы и т.д.

Обычно блоки питания своих устройств я делаю по такой схеме (взял из моего последнего проекта)

image.thumb.png.8a798ac53852cb1dc87a35c8185d0cbc.png

Конденсаторы C7, C9 - большой емкости. Поставил из расчета защититься от кратковременных провалов напряжения (иголок в считанные мс).

Однако в новом проекте у меня возникли большие трудности с этими конденсаторами. Просто не хватает места, хоть убей. Захотел перетащить их на сторону +5В. Мне стало интересно, где, все-таки, правильно располагать эти емкости - на входе DC/DC или на его выходе. Если на входе, то обязательно после диодного моста, иначе другие абоненты могут высадить эти конденсаторы (я же не могу гарантировать, что в других устройствах разработчики поставили диодные развязки). Опять же, если на входе, то габариты этих конденсаторов огромные. Если же ставить на выходе - можно поставить кучу мелких конденсаторов, но их будет куда больше; также надо не забывать об ограничении самого DC/DC касательно выходной емкости; а еще при большой выходной емкости нужно ее плавно заряжать, чтобы DC/DC плохо не стало, а это тоже какая-никакая схема.

А еще: как корректно сравнивать первый и второй способ - по суммарной запасенной энергии или заряду? Ведь если считать эквивалентность зарядов, то получится, что 100мкФ на выходе DC/DC эквивалентно ~4.5мкФ на его входе. А если считать по запасенной энергии, то 100мкФ на выходе будет эквивалентно установке ~0.2мкФ на входе...

Share this post


Link to post
Share on other sites
22 минуты назад, Arlleex сказал:

А еще: как корректно сравнивать первый и второй способ - по суммарной запасенной энергии или заряду? Ведь если считать эквивалентность зарядов, то получится, что 100мкФ на выходе DC/DC эквивалентно ~4.5мкФ на его входе. А если считать по запасенной энергии, то 100мкФ на выходе будет эквивалентно установке ~0.2мкФ на входе...

Учитывайте допустимое падение напряжения - на +5 и на +110 это две большие разницы, на +110 можно и в 2 раза упасть, а на +5 процентов 5%.

Share this post


Link to post
Share on other sites
38 минут назад, Arlleex сказал:

А еще: как корректно сравнивать первый и второй способ - по суммарной запасенной энергии или заряду? Ведь если считать эквивалентность зарядов, то получится, что 100мкФ на выходе DC/DC эквивалентно ~4.5мкФ на его входе. А если считать по запасенной энергии, то 100мкФ на выходе будет эквивалентно установке ~0.2мкФ на входе...

А что значит по заряду? Как Вы это считаете?

Так или иначе, чем больше напряжение, тем больше запасённая энергия. Причём зависимость квадратичная, как Вы знаете. Поэтому если экономить ёмкость, то однозначно ставить энергозапасающий конденсатор на первичной стороне. С другой стороны, высоковольтные конденсаторы естественно имеют большие габариты пр прочих равных. Поэтому сравнивайте по месту, если главное - экономить объём.

Share this post


Link to post
Share on other sites
20 минут назад, HardEgor сказал:

Учитывайте допустимое падение напряжения - на +5 и на +110 это две большие разницы...

Согласен. Источник тоже взят для применения в устройствах ЖД-техники: Vin = +36В...+160В.
 

9 минут назад, Herz сказал:

А что значит по заряду? Как Вы это считаете?

По заряду я имел ввиду обычная формула q = CU, рассчитывал исходя из нее.

Цитата

Поэтому сравнивайте по месту, если главное - экономить объём.

Вот, к сожалению, и получается, что объема не хватает... Катастрофически.
Причем для SMD-1206 я бы нашел места штук под 20, а вот громадный электролит слишком высокий и толстый.

Точно знаю, что сейчас в поездах катаются девайсы вовсе без "рекуперативных" конденсаторов (как их звать правильно?), сбоев нет.
Но кто его знает, что дальше будет... Сегодня девайсов мало, сеть чистая. Завтра кто-нибудь поставит свои "изделия" и разработки в утиль.

Share this post


Link to post
Share on other sites
45 минут назад, Arlleex сказал:

из расчета защититься от кратковременных провалов напряжения (иголок в считанные мс)

Это конденсаторы удержания (hold up), резервные источники энергии — следовательно, возможные "мс" должны быть не "подсчитаны", а заранее точно известны, т.е. указаны в соответствующих стандартах — может данная бортсеть беспредельно надёжна и они вовсе не нужны.

 

А также, синфазное входа и выхода преобразователя сейчас не заблокировано, т.е. C6 подключить к минусу C11, а C14 лишний.

Share this post


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

А также, синфазное входа и выхода преобразователя сейчас не заблокировано, т.е. C6 подключить к минусу C11, а C14 лишний.

Честно говорю насчет C14 - схему скопипастил из Application Note к своему DC/DCimage.thumb.png.a810f5bc5c92b1e01b4ea4716551a9c5.png

Насчет стандартов. У меня источник вот этот. Говорят, соответствует EN 50155. Сходу удалось найти эту статью. Цитирую

Цитата

Данный стандарт рассматривает широкий круг вопросов, начиная от параметров питания и ЭМС и заканчивая условиями эксплуатации. Рассмотрим некоторые из них.

Напряжение питания. В соответствии с EN  50155:2007 номинальное напряжение оборудования (Un) выбирают из следующих значений: 24, 48, 72, 96, 110 В. Для каждого из номиналов определяется конкретный диапазон рабочих напряжений (табл. 1) [1]. Например, модули с номинальным напряжением 24 В должны сохранять полную работоспособность в диапазоне 16,8–30 В, выдерживать просадки до 14,4 В в течение 100 мс, перенапряжения до 33,6 В в течение 100 мс.

То есть получается, мой DC/DC уже внутри имеет эти самые конденсаторы и внешние мне не нужны?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Просадка — это когда напряжение не ноль, а лишь ниже номинального, и указан интервал, в течение которого БП гарантированно не перезапускается/отключается. Конденсатор же удержания — это на случай, когда питание исчезает вовсе.

Share this post


Link to post
Share on other sites
44 минуты назад, Arlleex сказал:

Вот, к сожалению, и получается, что объема не хватает... Катастрофически.

Есть и второй путь - снижайте энергопотребление, тогда и конденсаторы понадобятся меньшего объёма.

Можно просто в процессе просадки нвпряжения выключать мощных потребителей.

Share this post


Link to post
Share on other sites

В даташите на THN 15WIR указана входная емкость как раз, видимо, для соответствия EN 50155
image.thumb.png.920a489de50754e653fc03d84f1ced5e.png

Не видно только, какому классу при этом будет соответствовать источник (S1/S2, C1/C2).
 

14 часов назад, Plain сказал:

А также, синфазное входа и выхода преобразователя сейчас не заблокировано, т.е. C6 подключить к минусу C11, а C14 лишний.

image.thumb.png.b6cc5515e2a6dd8f345acfa12adb68f2.png

Так? А почему синфазное напряжение не заблокировано?
Для меня ориентиром в этом были примерно такие источники (рис. 7а).
 

14 часов назад, HardEgor сказал:

Есть и второй путь - снижайте энергопотребление, тогда и конденсаторы понадобятся меньшего объёма.

Такое вряд ли получится. В устройстве SoM на 2-ядерном ARM под линуксом, он сам по себе потребляет не мало. Озаботить программистов линуксы проблемами снижения энергопотребления это одна из неразрешимых задач в этом мире... Остальные компоненты потребляют, в целом, не очень много, за исключением, может быть, нескольких приемопередатчиков CAN и RS-485.

По-хорошему, я бы хотел сделать так, чтобы мог опираться на сертификат-бумажку, мол, у меня устройство не падает от всякой дряни в питающей линии. Раз есть некий EN 50155, хотелось бы зацепиться за него как за основополагающий стандарт. Понимаю, что все это должно быть описано в ТЗ/ТУ, но у нас даже сами заказчики не могут адекватно разобраться, какими стандартами руководствоваться. А я, как исполнитель, тем более, но стараюсь хоть как-то адекватно подойти к вопросу, а не "тяп-ляп". Хотя, судя по всему, так оно и получается:unknw:

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, Arlleex сказал:

почему синфазное напряжение не заблокировано?

Когда до моста меньше, чем после него, связь вторички с шасси исчезает.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Электропоезд выглядит довольно объемным устройством.
Не верится что внутри него не нашлось места для конденсаторов нужного размера.

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 часа назад, Arlleex сказал:

Такое вряд ли получится. В устройстве SoM на 2-ядерном ARM под линуксом, он сам по себе потребляет не мало. Озаботить программистов линуксы проблемами снижения энергопотребления это одна из неразрешимых задач в этом мире...

Пфф, чем пытаться впихнуть не впихуемое, "прояви смекалку - переложи задачу на чужие плечи" :)

Технически должна быть возможность уронить частоту во много раз, тогда и потребление существенно упадет.

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, Jurenja сказал:

Электропоезд выглядит довольно объемным устройством.

Выглядит, да. Места там действительно много, но в подвагонке.
А внутри вагона для оборудования отводится маленький такой шкафчик.
А вот там уже места не так много, с учетом большого количества блоков и КМЧ.
 

1 час назад, HardEgor сказал:

Технически должна быть возможность уронить частоту во много раз, тогда и потребление существенно упадет.

Ну, программно можно понизить. Но делать этого во-первых, никто не будет, а во-вторых, зачем? ПО работает в штатном режиме; при глюках в питании (а это еще надо предельно быстро обнаружить!) нужно как-то пнуть ПО, которое будет снижать частоту процессора. Учитывая то, что мало ли чего и как там наворочено у программистов наших, ситуация типа "надо снижать частоту" - тупо знак аварийного состояния. Хорошего в этом мало:wink: Обычно игры с тактовой частотой проводят при проектировании батарейных и автономных устройств; здесь же всем, по большому счету, плевать, т.к. в поезде энергии полно:bb:

P.S. Таки вместил я одиночную банку на 180мкФ на входе. Положил ее на плату горизонтально, подвигав все вокруг. Плюс дали мне 1 см в ширину.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Может сойдёт за аргумент — в новейших моделях поездов московского метро обсуждаемые конденсаторы однозначно отсутствуют как минимум в системах голосового оповещения, которых в вагоне наверное по числу дверей — за одну поездку, часть из них периодически либо молча отваливается, либо перезагружается с задержкой до нескольких секунд, т.е. в вагоне начинается какофония из-за эха, которая устраняется лишь при въезде на следующую станцию.

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.

Sign in to follow this