[kostyapa888 0]

Добрый день всем! Не раз встречал на форумах рекомендации использовать в качестве вторичного ИИП схемы на базе недорогих NCP1031 с мощностью до 6 Вт. 

Не так давно мне понадобилось сделать обратноходовой преобразователь с выходной мощностью примерно 4 Вт. Обратноход был выбран т.к. нужны был следующий изолированный канал:

5В, 830мА (для питания всех последующих микросхем и светодиодов)

Суммарная мощность оказалась равна 4.15 Вт. Таким образом NCP1031 подходит. Для проектирования были использованы следующие документы и статьи:

- Собственно даташит на NCP1031

- Даташит к готовому решению на базе NCP1030: AND8119

- https://www.power-electronics.info/flyback.html - статья где подробно описано, как рассчитать обратноходовой трансформатор

Для расчетов трансформатора использовались формулы из даташитов и затем сверялись с расчетами в статье выше. Полученный трансформатор:

- Индуктивность: 55 мкГн

- Частота 275 кГц

- феррит N87 (ELP18/4/10 для планарных трансформаторов)

- зазор 0,25мм (т.к. зазор делался на каждой ножке сердечника, его значение удваивается и равно 0,5мм)

Теперь к самой проблеме.

Была спроектирована схема и плата к ней. Схема прилагается ниже. На ней отсутствует только снаббер на базе диода шоттки и супрессора, ее могу скинуть позже, когда доберусь до компьютера с проектом. 

Без нагрузки всё прекрасно: на AUX 12.5В, на выходе обмоток 6.5В, которые после линейных стабилизаторов преобразуются в номинальные напряжения (5В, 3.3В и тд) 

Как только вешается хоть немного нагрузки, происходит сильное падение напряжения и вместо 6.5В при номинальной нагрузке 830мА на выходе обмотки получаем 2.4В. То есть имею почти в 2 раза меньшую мощность, чем требуется. Причем на AUX напряжение не падает и держится как и надо 12.5В. Пробовал следующее:

- перерасчитывал схему компенсации (усилитель ошибки)

- менял конфигурацию трансформатора (менял как индуктивности, так и соотношения витков)

- ставил на выходе вторичной обмотки конденсатор с низким ESR  

Ни одна из проведенных процедур не помогла и делала, либо неощутимо лучше, либо ощутимо хуже. Единственное, заметил такую странность: когда щупом осциллографа касаюсь ножки VDRAIN на вторичной обмотке падение напряжение уменьшается (становится 4В вместо 2.4В), через какое-то непостоянное количество таких щупаний ножки NCP1031 выключается

Надеюсь на вашу помощь, уже 3 недели не могу разобраться, в чём дело

 

[byRAM 24]

Ну так Вы же перегрузили микросхему до 5,4 Вт.

Кроме того, отсутствует фильтр на выходе, поэтому выбросы на выходе создают дополнительную перегрузку.

 

Вы осциллографом смотрели, что у Вас там на выходе творится?

[kostyapa888 0]

16 минут назад, byRAM сказал:

Ну так Вы же перегрузили микросхему до 5,4 Вт.

Кроме того, отсутствует фильтр на выходе, поэтому выбросы на выходе создают дополнительную перегрузку.

 

Вы осциллографом смотрели, что у Вас там на выходе творится?

На выходе я ставил стабилизатор напряжения на 5В. Пульсации на выходе есть, конечно, размахом примерно 400мВ при полной нагрузке. Я предполагаю, что они зависят от ESR конденсатора и логично предположить, что при таких пульсациях он велик. Пульсации напряжения при повышении нагрузки тоже повышаются, но как это может влиять на то, что напряжение на выходе существенно падает?

25 минут назад, byRAM сказал:

Ну так Вы же перегрузили микросхему до 5,4 Вт.

Кроме того, отсутствует фильтр на выходе, поэтому выбросы на выходе создают дополнительную перегрузку.

 

Вы осциллографом смотрели, что у Вас там на выходе творится?

В отладочной плате на базе NCP1030 AND8119 отсутствует LC-фильтр и есть видео, в котором производитель проводит тестирование этой отладочной платы, у них напряжение не падает при нагрузке

[HardEgor 63]

Начала-концы обмоток правильно подключены?

Ну и осциллограммы покажите  - синхронно выход ключа VDRAIN и напряжение на вторичной обмотке. Потом тоже самое с половинной нагрузкой.

[kostyapa888 0]

Только что, HardEgor сказал:

Начала-концы обмоток правильно подключены?

Ну и осциллограммы покажите  - синхронно выход ключа VDRAIN и напряжение на вторичной обмотке. Потом тоже самое с половинной нагрузкой.

Да, в том, что трансформатор включен как обратноход сомнения нет. Кстати, как он должен себя, если направления обмоток перепутать? Осциллограммы могу завтра прислать, когда под рукой будет всё необходимое. Кстати, что еще важно: когда подношу щуп осциллографа к VDRAIN, напряжение на вторичной стороне падает меньше, т.е. вместо 2.4В появляется 3.6В. С чем это может быть связано? 

Забыл упомянуть: диапазон входных напряжений от 20 до 36В. При полной нагрузке на выходе вторичной обмотки при 20В входного напряжения имею 2.4В на конденсаторе. При входном напряжении 30В имею 3.2В на выходном конденсаторе

[HardEgor 63]

1 минуту назад, kostyapa888 сказал:

Кстати, как он должен себя, если направления обмоток перепутать?

А вот так и будет -  сильное падение напряжения под нагрузкой.

Но у вас где-то контакта нет - простой щуп не должен так влиять, где-то в схеме общий провод оторван или плохо пропаян.

[kostyapa888 0]

1 минуту назад, HardEgor сказал:

А вот так и будет -  сильное падение напряжения под нагрузкой.

Но у вас где-то контакта нет - простой щуп не должен так влиять, где-то в схеме общий провод оторван или плохо пропаян.

Хм, завтра попробую поменять направление обмоток на первичке. Общий провод 100% на месте, т.к. всё залито земляными полигонами. У щупа есть встроенный делитель напряжения, когда я ставлю деление 10х, влияние щупа существенно изменяется. У обратноходового преобразователя есть выбросы, вызванные индуктивностью рассеяния, так вот, когда щуп делит, эти выбросы щупом не гасятся (их видно на осциллограмме), когда щуп не делит - эти выбросы гасятся и напряжение на выходе падает меньше. Пока что грешу на работу снаббера 

[Plain 168]

Да не, может влиять, если разводка соответствующая. Сперва про как намотан дроссель надо узнать, но по озвученному расчёту, он уже на непрерывном токе.

Изменено 25 апреля, 2021 пользователем Plain

[kostyapa888 0]

1 минуту назад, Plain сказал:

Да не, может влиять, если разводка соответствующая. Сперва про как намотан дроссель надо узнать, но по озвученному расчёту, он уже на непрерывном токе.

Всё верно, без нагрузки он работает в режиме разрывных токов, затем (видно по осциллограммам), он из него выходит, но я не уверен неразрывные токи это или граничный режим. Можно подробнее, как вы поняли, что расчеты указывают на неразрывный режим?

[Plain 168]

Отражённое: (6,5 В + 0,5 В) · Ктр = 35 В

Кзап = Uотр / (Uвх_мин + Uотр) = 35 В / (18 В + 35 В) = 0,66

Iперв = 18 В · 0,66 / (275 кГц · 55 мкГн) = 0,78 А

Pотр = (1 – Кзап) · Uотр · Iперв / 2 = (1 – 0,66) · 35 В · 0,78 А / 2 = 4,6 Вт

[kostyapa888 0]

17 минут назад, Plain сказал:

Отражённое: (6,5 В + 0,5 В) · Ктр = 35 В

Кзап = Uотр / (Uвх_мин + Uотр) = 35 В / (18 В + 35 В) = 0,66

Iперв = 18 В · 0,66 / (275 кГц · 55 мкГн) = 0,78 А

Pотр = (1 – Кзап) · Uотр · Iперв / 2 = (1 – 0,66) · 35 В · 0,78 А / 2 = 4,6 Вт

Я не понял, о чем говорят эти расчёты. Отраженная мощность выше номинальной, следовательно неразрывный токи? 

[HardEgor 63]

51 минуту назад, kostyapa888 сказал:

Общий провод 100% на месте, т.к. всё залито земляными полигонами.

Расшифровываю - где-то элемент, который должен соединяться с общим, плохо подключен, т.е. плохой контакт, не пропаян или еще чего....

[Plain 168]

12 минут назад, kostyapa888 сказал:

не понял, о чем говорят эти расчёты

Это номинальная входная мощность в худшем случае. Когда добавите разброс дросселя 20% и 10% КПД выпрямителя, останется 3,3 Вт, и остальное придётся добирать постоянным током, следовательно, непрерывный ток. И для прерывного тока ещё нужно 10% запаса Кзап.

[kostyapa888 0]

7 минут назад, HardEgor сказал:

Расшифровываю - где-то элемент, который должен соединяться с общим, плохо подключен, т.е. плохой контакт, не пропаян или еще чего....

Спасибо, завтра прозвоню обязательно

7 минут назад, Plain сказал:

Это номинальная входная мощность в худшем случае. Когда добавите разброс дросселя 20% и 10% КПД выпрямителя, останется 3,3 Вт, и остальное придётся добирать постоянным током, следовательно, непрерывный ток. И для прерывного тока ещё нужно 10% запаса Кзап.

То есть, хотите сказать, дело в дросселе? Каким должно быть соотношение витков и индуктивность, по-вашему, чтобы был непрерывный режим? Это первый мой опыт разработки подобных вещей, многого не знаю пока что... Что порекомендуете пересчитать? 

Изменено 25 апреля, 2021 пользователем kostyapa888

[Michael Michael 0]

...Сколько витков в первичной обмотке и сколько во вторичной (выходной)?

Какое наименьшее напряжение DC, с учетом пульсаций на электролите под нагрузкой, планировалось, при расчете, на входе (на входном электролите после моста), при полной нагрузке?

Вообще, по AC, какой вход, верхний, нижний, универсальный, или где? То есть, какой расчетный диапазон входных напряжений AC?

...измерьте индуктивность первичной обмотки транса практически и доложите. Не знаю, какие приборы у вас есть, но, большинство современных "авометров" с функцией измерения индуктивности, позволяют измерить индуктивность (и емкость), не выпаивая её из платы, поскольку измерения проводятся при напряжениях, которые не открывают возможные p-n переходы.

Зачем это надо. Заданное входное минимальное и максимальное напряжение DC на первичной обмотке, реальное значение первичной индуктивности, отношение числа витков первичной и вторичной обмоток, период реальный ШИМ  и требуемая выходная мощность, номинальное напряжение выхода - мне, по-крайней мере, позволят оценить, насколько правильно построена вся ваша система. Дабы оказать помощь, на которую вы надеетесь)

Изменено 25 апреля, 2021 пользователем Michael Michael