Jump to content

    
Sign in to follow this  
ivainc1789

Step-Up из 4 вольт в 12

Recommended Posts

Сегодня в 3 ночи я совсем запутался с этой простой схемой. Несколько методик расчета никак не дают хотя бы похожие результаты...

Входное напряжение: 2...5 вольт. Номинальное входное 4 вольта. На выходе хотелось бы иметь 12 вольт при токе нагрузки до 300 мА и максимальном КПД. Расчет производился для частоты коммутации 33 кГц. Задача состоит в том, чтобы полностью определить параметры дросселя: не только индуктивность, но и конструкцию. Предполагается намотка на кольце.

В результате расчета получилась индуктивность дросселя (минимально допустимая) 929 мкГн для кольца К12*5*5 4000НМ 18 витков. Что-то мне кажется слишком уж большая индуктивность...

Пока попробовал намотать на этом кольце 7 витков (150 мкГн) - и вот осциллограмма на стоке (2V/del, 10us/del)...

post-1807-1188949165_thumb.jpg post-1807-1188949549_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Что-то подсказывает мне, что в кольце должен быть зазор. Или я не прав? Я не специалист в этой области, и могу быть не прав...

 

А что мешает использовать стандартный дроссель, стоят они копейки, легкодоступны.

 

А почему бы не посмотреть на LM3488, LM3478? Хотя тема по методике расчета дросселя...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Автор, подскажите, пожалуйста, на основе каких формул Вы рассчитывали дроссель. Приведите, пожалуйста, сюда рассчёт с пояснениями. Может, и удастся найти неточности.

А, собственно, чем Вам не нравится осциллограмма?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Сегодня в 3 ночи я совсем запутался с этой простой схемой. Несколько методик расчета никак не дают хотя бы похожие результаты...

Входное напряжение: 2...5 вольт. Номинальное входное 4 вольта. На выходе хотелось бы иметь 12 вольт при токе нагрузки до 300 мА и максимальном КПД. Расчет производился для частоты коммутации 33 кГц. Задача состоит в том, чтобы полностью определить параметры дросселя: не только индуктивность, но и конструкцию. Предполагается намотка на кольце.

В результате расчета получилась индуктивность дросселя (минимально допустимая) 929 мкГн для кольца К12*5*5 4000НМ 18 витков. Что-то мне кажется слишком уж большая индуктивность...

Пока попробовал намотать на этом кольце 7 витков (150 мкГн) - и вот осциллограмма на стоке (2V/del, 10us/del)...

post-1807-1188949165_thumb.jpg post-1807-1188949549_thumb.jpg

 

Добрый день!

При использовании кольца из феррита обязательно нужно ввести немагнитный зазор или применить кольцо из материала МП140 или ему аналогичный. А по ночам лучше спать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Автор, подскажите, пожалуйста, на основе каких формул Вы рассчитывали дроссель. Приведите, пожалуйста, сюда рассчёт с пояснениями. Может, и удастся найти неточности.

А, собственно, чем Вам не нравится осциллограмма?

Привожу расчет, делал по одной книжке - там только методика без пояснений (извиняюсь за рисунок, но так вроде нагляднее). Осциллограмма мне всем нравится, кроме одного: индуктивность дросселя не является расчетной, попросту "взята с потолка"... :)

Если нужен зазор, то как вы объясните эту осциллограмму? Ток нагрузки 35 мА. Скорее всего феррит дросселя не входит в насыщение из-за небольшого тока нагрузки?

 

Как видно, большая величина индуктивности обусловлена небольшим заданным МИНИМАЛЬНЫМ током нагрузки (5 мА). Честно сказать, я не совсем понял почему и из каких соображений задавать этот ток при расчете? Ведь в качестве нагрузки - микроконтроллер с периферией - он может все выключить и сам уйти в спчку. Ток нагрузки тогда устремится к нулю! И соотв. по формуле - индуктивность - к бесконечности... Как-то непонятно...

Привожу также страницы книги с описанием методики. Возможно, там вы видите опечатки?

post-1807-1188979838_thumb.jpg

post-1807-1188981483_thumb.jpg

post-1807-1188981507_thumb.jpg

post-1807-1188981531_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Нда... плохо, когда формулы даны без объяснений их вывода...

Попробуйте ознакомиться вот с этим: http://www.platan.ru/shem/pdf/batt02.pdf

и http://www.platan.ru/shem/pdf/trans.pdf

Тут вроде всё с объяснениями приведено.

 

"Если нужен зазор, то как вы объясните эту осциллограмму? Ток нагрузки 35 мА. Скорее всего феррит дросселя не входит в насыщение из-за небольшого тока нагрузки?"

 

Чтобы узнать, входит в насыщение или нет, желательно ещё и осциллограмму тока наблюдать, а не только напряжения.

Share this post


Link to post
Share on other sites

На первый взгляд все правильно в формулах. А расчитываете Вы по ним значение индуктивности для критического режима, поэтому такая большая. Вы поставили меньше, поэтому наблюдаете режим прерывистого тока дросселя (видно из диаграммы). Т.е. методика расчета заключается в определении индуктивности для критического режима (для худшего случая) как опорной точки, относительно которой Вы выбирает уже реальную индуктивность.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Попробуйте ознакомиться вот с этим: http://www.platan.ru/shem/pdf/batt02.pdf

и http://www.platan.ru/shem/pdf/trans.pdf

Тут вроде всё с объяснениями приведено.

Статья Кузнецова общеизвестна, не раз предлагалась к ознакомлению как и аппнота AN920D по MC34063, где также расписана метода расчета.

По Кузнецову пробую рассчитать максимальную индукцию в кольце К12*5*5 4000НМ 18витков для протекающего тока 1.88А при макс нагрузке. Какова эффективная магнитная проницаемость кольца для постановки в формулу B = u0*ue*I*N/le ? Если эфф. проницаемость кольца принять 4000, то B=6372 мТл при токе 1.88А. А это недопустимо...

А вот другая формула для расчета: B = sqrt(2)*Umax/(2*3.14*Fmin*N*Ae) где Umax- пиковое напряжение на обмотке, дает в нашем случае B = 0.118 мТл.

Где ошибаюсь?

 

На первый взгляд все правильно в формулах. А расчитываете Вы по ним значение индуктивности для критического режима, поэтому такая большая. Вы поставили меньше, поэтому наблюдаете режим прерывистого тока дросселя (видно из диаграммы). Т.е. методика расчета заключается в определении индуктивности для критического режима (для худшего случая) как опорной точки, относительно которой Вы выбирает уже реальную индуктивность.

Насколько я понимаю, наихудший режим это при минимальном входном напряжении и МАКСИМАЛЬНОМ токе нагрузки? Тогда в формуле из учебника должна фигурировать МАКСИМАЛЬНАЯ величина тока нагрузки. Тогда Lкр = 92 мкГн для данных условий задачи. И это более похоже на правду...

Share this post


Link to post
Share on other sites
Статья Кузнецова общеизвестна, не раз предлагалась к ознакомлению как и аппнота AN920D по MC34063, где также расписана метода расчета.

По Кузнецову пробую рассчитать максимальную индукцию в кольце К12*5*5 4000НМ 18витков для протекающего тока 1.88А при макс нагрузке. Какова эффективная магнитная проницаемость кольца для постановки в формулу B = u0*ue*I*N/le ? Если эфф. проницаемость кольца принять 4000, то B=6372 мТл при токе 1.88А. А это недопустимо...

А вот другая формула для расчета: B = sqrt(2)*Umax/(2*3.14*Fmin*N*Ae) где Umax- пиковое напряжение на обмотке, дает в нашем случае B = 0.118 мТл.

Где ошибаюсь?

Насколько я понимаю, наихудший режим это при минимальном входном напряжении и МАКСИМАЛЬНОМ токе нагрузки? Тогда в формуле из учебника должна фигурировать МАКСИМАЛЬНАЯ величина тока нагрузки. Тогда Lкр = 92 мкГн для данных условий задачи. И это более похоже на правду...

 

А зачем, собственно, Вам заморачиваться вопросом в каком режиме дроссель работает? При малых нагрузках пусть себе в режиме с прерывистым током работает - ему так и лучше будет. При совсем малой нагркзке можно и импульсы пропускать - так многие современные step-up контроллеры работают. Тогда и параметры дросселя можно оптимизировать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Тогда и параметры дросселя можно оптимизировать.

Так и я думаю, но надо еще и гарантировать 300 мА в нагрузке при наихудших условиях. Разные методики дают разные значения индуктивности.

А с дросселем надо заморачиваться например из-за того, что он может войти в насыщение при макс нагрузке... С другой стороны, хочется его иметь макс малогабаритным. А это противоречие...

Share this post


Link to post
Share on other sites
Так и я думаю, но надо еще и гарантировать 300 мА в нагрузке при наихудших условиях. Разные методики дают разные значения индуктивности.

А с дросселем надо заморачиваться например из-за того, что он может войти в насыщение при макс нагрузке... С другой стороны, хочется его иметь макс малогабаритным. А это противоречие...

Если дроссель мотать не на ферритовом кольце, а, например, на кольце из прессованого железа, или на Ш-образном сердечнике, введя зазор, то для насыщения дросселя будут гораздо худшие условия.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Насколько я понимаю, наихудший режим это при минимальном входном напряжении и МАКСИМАЛЬНОМ токе нагрузки? Тогда в формуле из учебника должна фигурировать МАКСИМАЛЬНАЯ величина тока нагрузки. Тогда Lкр = 92 мкГн для данных условий задачи. И это более похоже на правду...

 

Наихудший режим (с точки зрения методики расчета) - режим для которого чтобы обеспечить непрерывность тока нужна максимальная индуктивность. Этот режим наблюдается при МИНИМАЛЬНОМ токе нагрузки (или по другому Rн.max=Uвых/Iн.min, как в формуле). Что касается коэффициента заполнения, то худший случай будет при d=1/3, или d=d_min, если у Вас весь диапазон изменения коэффициента заполнения лежит справа от 1/3.

 

И, как уже говорилось, что Вас смущает в прерывистом режиме?

 

Первая формула для Вашего случая правильная, а вторая нет.

Share this post


Link to post
Share on other sites
А зачем, собственно, Вам заморачиваться вопросом в каком режиме дроссель работает? При малых нагрузках пусть себе в режиме с прерывистым током работает - ему так и лучше будет. При совсем малой нагркзке можно и импульсы пропускать - так многие современные step-up контроллеры работают. Тогда и параметры дросселя можно оптимизировать.

 

Так и я думаю, но надо еще и гарантировать 300 мА в нагрузке при наихудших условиях. Разные методики дают разные значения индуктивности.

А с дросселем надо заморачиваться например из-за того, что он может войти в насыщение при макс нагрузке... С другой стороны, хочется его иметь макс малогабаритным. А это противоречие...

 

Так где Вы увидели противоречие в моих словах!!!! Наоборот. Зачем заморачиваться и обеспечивать режим непрерывного тока при малых нагрузках, когда можно работать исходно с дросселем с малой индуктивностью и, соответственно, большим током насыщения при меньших размерах сердечника?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Наихудший режим (с точки зрения методики расчета) - режим для которого чтобы обеспечить непрерывность тока нужна максимальная индуктивность. Этот режим наблюдается при МИНИМАЛЬНОМ токе нагрузки (или по другому Rн.max=Uвых/Iн.min, как в формуле).

И, как уже говорилось, что Вас смущает в прерывистом режиме?

Первая формула для Вашего случая правильная, а вторая нет.

Что-то я не догоняю все равно... Еще раз: у мну устройство на ATmega16, в спячке ток потребления - микроамперы. Если подставить в формулу Lкр из учебника к рис. 5.1(б), индуктивность получится неадекватно большая. Как рассчитать индуктивность по методике из данного учебника для схемы рис. 5.1(б)??? И, извините, какая "первая" и "вторая" формулы? Какие формулы вы имеете ввиду?

В прерывистом режиме меня ничего не смущает!!! Я не пойму как рассчитать индуктивность дросселя по данной книжке и для моей предельно конкретной задачи!!!

 

Что касается конструкции самой катушки, проблему осознал. В том числе и с зазором теперь вроде понятно. И все же хочу использовать кольца, малогабаритных РАЗЪЕМНЫХ магнитопроводов под рукой нет пока. Есть только кольца из 50ВН и 2000НМ. Про характеристики первого материала что-то вообще мало известно. Можно ли пробовать его использовать для данной задачи? Каковы его характеристики?

Если все же попытаться делать зазор на кольце 2000НМ: есть ли какая проверенная технология? Проверил - лобзиком пилится плохо! :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Что-то я не догоняю все равно...
Попробуйте это Boost Converter. Это для прикидки в расчетах. По поводу кольца .. Можно разломить, одно место разлома не трогать, а другое обработать наждаком или бруском до нужного зазора. Склеить. Причем в зазор для прочности можно также "напихать" или клея, или прокладку из диэлектрика также с клеем.

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