[InvisibleFed 0]

Только начал разбираться. и задаю ламерские вопросы, хотя книжек уже почитал не одну. Нигде не могу найти ответа на вопрос о выборе частоты импульсного преобразователя. Например двухтактного. Т. е. реально, ШИМ, например может работать на частоте и 300 кГц. Но как сделать выбор из соображений КПД? Ну и габаритов, если это на что-то влияет (например на размер трансформатора). Также интересует номинальное значение скважности импульсов. Из каких соображений для различных топологий выбирается рабочий цикл?

[Wise 0]

..Это абстрактные вопросы..

А реально, когда есть ТЗ на блок питания, ищут прототипы.

Ну, по-крайней мере, я ищу. Чем больше, тем лучше. Часть вопросов сразу снимается.

 

..Потом, при расчете трансформатора, тоже многое видно..

Еще, потери в ключах можно (нужно) посчитать..

Мощность, габариты, конкретные значения выходных токов и напряжений, определяют выбор топологии и рабочей частоты..

 

Например, компьютерные БП, как пример двухтактных – посмотрите, какие там мощности, какая частота, какая схемотехника, на что способны типовые контроллеры..

Флайбэки – тоже, куча примеров конкретных реализаций..

 

..А искать «оптимальную частоту преобразователя» в общем виде, вероятно, нет смысла.. :rolleyes:

[IVX 0]

Только начал разбираться. и задаю ламерские вопросы, хотя книжек уже почитал не одну. Нигде не могу найти ответа на вопрос о выборе частоты импульсного преобразователя. Например двухтактного. Т. е. реально, ШИМ, например может работать на частоте и 300 кГц. Но как сделать выбор из соображений КПД? Ну и габаритов, если это на что-то влияет (например на размер трансформатора). Также интересует номинальное значение скважности импульсов. Из каких соображений для различных топологий выбирается рабочий цикл?

на самом деле, всё предельно просто, в общем случае - выше частота=ниже кпд=меньше габариты, т.е. если перед вами стоит задача получения мах кпд, выбирайте минимальную, при которой обеспечиваются допустимые габариты и соответственно цена.

[Microwatt 2]

Относительно легко сейчас осваивается диапазон 75-150 кгц. Для устойств более 100 -150 ватт даже и 50-60кГц не зазорно. Дальше - зона снобизма, где частота больше самоцель. Там быстро растут сложности с разводкой, намоткой, паразитными параметрами. КПД падает, цена растет, а размеры уменьшаются вовсе не так быстро. В конце -концов, размеры теплоотвода все и останавливают.

Изменено 10 февраля, 2010 пользователем Microwatt

[InvisibleFed 0]

Спасибо за прояснение. Формула IVX так для меня и выглядела в идеале, но интересовало что в реальной жизни. Об этом поведал Microwatt. Wise, ну я не считаю это абстрактными вопросами. Брать прототип спроектированный непонятно кем и непонятно как, без понимания обоснований принятых инженерных решений - это не есть хорошо для меня. Ну и остался пока вопрос о рабочем цикле. Про скважность (соотношение между временем импульса и периодом, - мне привычней называть это так, хотя синонимов этому термину в силовой электроники уже штуки три смог насчитать), коэффициент заполнения и связанные параметры пишут мало и не доходчиво (для меня по крайней мере).

Встретил уже две схемы двухтактных преобразователей, в которых силовые ключи включены не по одному на каждое плечо, а парами. Пример - Мастеркит-овский набор NM1025. Назначение? Более эффективный отвод тепла, меньший нагрев каждого из транзисторов?

[Microwatt 2]

Скважность, а точнее, обратная ей величина - коэффициент заполнения, в импульсном источнике обычно жестко связана с коэффициентом трансформации и входным напряжением. Параметр меняется в зависимости от входного напряжения. Для каждой топологии есть точные и несложные формулы подсчета коэффициента заполнения. Если источник однотактный, то чаще всего это значения меж 0.2 и 0.5. Меньшие значения увеличивают уровень гармоник и излучаемых помех, большие приводят к нестабильности петли управления (неустойчивости заполнения), если не принять дополнительных мер. В любом случае, изменения скважности перераспределяют потери меж силовым ключом и выпрямителем. Обычно, стараются выбирать так, чтобы при минимальном входном напряжении заполнение было около 0.5 или максимально возможным. Тогда потери и рабочие напряжения силовых компонентов минимальны.

Все сказанное может меняться от конкретной топологии. Скажем, в синхронном понижающем стабилизаторе и 0.7 не редкость, у сетевых флаев 0.3-0.35, в прямоходе - не более 0.4-0.45 обычно. А в "необычных" прямоходах и 0.6 может быть. В двухтактниках - 0.8-0.9.

В этом вопросе ничто так не поможет, как "налетать часы". Хотя бы в библиотеке.

[Wise 0]

..Wise, ну я не считаю это абстрактными вопросами. Брать прототип спроектированный непонятно кем и непонятно как, без понимания обоснований принятых инженерных решений - это не есть хорошо для меня. Ну и остался пока вопрос о рабочем цикле.

 

..Я написал о том, что учиться лучше на практических примерах.

Вот сказали вам, что «рабочий цикл» для сетевого флая получается, примерно, 0,3-0,4.

Собственно, почему? Где тут искомое «инженерное обоснование»?

..Оно появится, когда вы лично попробуете посчитать конкретный сетевой флай. Озадачитесь вопросом, какой «рабочий цикл» должен быть для вашего БП. Запишете, для этого, простые соотношения и вычислите. Потом, возьмете чужой, заведомо рабочий результат и сравните. Сходится – прекрасно, не сходится – а где ошибка и что не учтено..

 

..Вряд ли отыщется талмуд, где столбиком перечислены «обоснования принятых инженерных решений».

Крупные производители комплектующих для ИБП, ориентируют методики на свою продукцию, и оформляют их в виде жестких алгоритмов, не расписывая шибко, почему да откуда. А советские книжки..

 

..Есть масса специфики и нюансов, которые из общих представлений совсем не очевидны. Чтобы их узнать, проще «ввязаться в драку» - взять задачу и «инженерно» её решать.

Впрочем, «дело хозяйское», конечно.. :rolleyes: Ищите «общее обоснование рабочего цикла» для всех топологий и всех частных случаев.

[InvisibleFed 0]

Все верно, Wise, то что вы говорите. Просто вот читаю я, скажем, Раймонд Мэк "Импульсные источники питания". Глава "Проектирование практической двухтактной схемы". Пишет: 

Последовательность проектирования двухтактного преобразователя такова: 1. Выбор ИС контроллера... 2. Выбор частоты коммутации. 3. Исходя из требуемого диапазона входных напряжений, выберите максимальный коэффициент заполнения. 4...

Ну и дальше там до 10 пункта. Подобная последовательность там не только для двухтактника. И дальше без всяких обоснований: в силу того что входное напряжение уже стабилизировано (рассматривается пример с таким ТЗ) рекомендуем выбрать коэф. заполнения 80%. ??? Это из каких соображений? А че не 90%? Или 70%? Хорошо, есть соотношение Uout = k*Uin*N (k  - коэффициент заполнения, N - коэф. трансформации). Есть диапазон входных напряжений, скажем 20..30 В. При одном и том же N и требуемом Uout, диапазон k может быть различным! Т. е. теории то много и практики тоже много, но по отдельным вопросам ну просто молчат и все. И это не в одной книге. Читаю еще Марти Браун "Источники питания. Расчет и конструирование". А также Александр Гончаров "Начальная школа построения импульсных DC/DC-преобразователей". Все брал отсюда.

 

P.S. Буду признателен, если подскажете где искать информацию. Microwatt, например, упоминал про несложный и точные формулы расчета коэф. заполнения для различных топологий. Вот за такого рода инфу и вообще грамотное чтиво по тематике скажу спасибо. И говорю спасибо за ту помощь, которую оказываете.

[Microwatt 2]

Видите ли, Вы пытаетесь, как тот немецкий полковник времен первой мировой летать на этажерке сразу, просто по инструкции. К чему это привело в "Воздушных приключениях" может не все помнят.

Есть формулы для конкретных топологий. Никто не запрещает теоретически для флая выбрать 0.7 заполнение. Но из допустимого обратного напряжения на ключе и желании применить ключ в 600-700вольт в сетевом источнике вытекают 0.3-0.35 практически.

gamma= Vor/(Vor+Vin)

Если Vin=350 вольт, то Vor более 130-140 вольт не выберешь. Чаще даже 110-120 расчетное. Отсюда коэффициент заполнения получается 0.25 и менее при повышенном и под 0.35 при пониженном входном. Хотя, на 900-вольтовом транзисторе я успешно делал флай с максимальным заполнением 0.5. Можно и 0.6 было сделать, но тут уже устойчивость петли ОС геморрою добавляет. Как ни возись со слоп-компенсацией, а в отдельных экземплярах все-таки субгармоники появляются. Лучше за 0.5 не заходить, особенно в обратноходовиках, где есть дополнительное запаздывание петли ОС.

Так вот это есть в обилии во всех обзорных статьях по источникам, по сравнительному анализу топологий. За день не усвоите. А за месяц-два протирания штанов перед дисплеем будете ориентироваться.

Через год под столом - полведра жженых компонентов, но на столе - вполне приличный, осмысленно сделанный 20-ваттник :))

[asdf 0]

на самом деле, всё предельно просто, в общем случае - выше частота=ниже кпд=меньше габариты, т.е. если перед вами стоит задача получения мах кпд, выбирайте минимальную, при которой обеспечиваются допустимые габариты и соответственно цена.

В общем случае к этой формуле я бы относился осторожно.

Она более или менее справедлива, если рассматривать только силовую часть.

Очень часто более сильные ограничения накладывают другие требования, например по ЭМС.

Для низкой частоты стоимость, габариты и потери фильтров могут оказаться значительно больше чем в силовой части.

[Integrator1983 0]

Скачайте книжку Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. - Однотактные преобразователи напряжения в устройствах электропитания РЭА. Очень просто и понятно изложена теория однотактных преобразователей.

[Microwatt 2]

В общем случае к этой формуле я бы относился осторожно.

Для низкой частоты стоимость, габариты и потери фильтров могут оказаться значительно больше чем в силовой части.

Никто же не спорит. что на 50Гц все получается дорого и габаритно. Но уже меж 50 и 100кГц разница не столь существенна.

[pmm 0]

Все верно, Wise, то что вы говорите. Просто вот читаю я, скажем, Раймонд Мэк "Импульсные источники питания". Глава "Проектирование практической двухтактной схемы". Пишет:  Ну и дальше там до 10 пункта. Подобная последовательность там не только для двухтактника. И дальше без всяких обоснований: в силу того что входное напряжение уже стабилизировано (рассматривается пример с таким ТЗ) рекомендуем выбрать коэф. заполнения 80%. ??? Это из каких соображений? А че не 90%? Или 70%? Хорошо, есть соотношение Uout = k*Uin*N (k  - коэффициент заполнения, N - коэф. трансформации). Есть диапазон входных напряжений, скажем 20..30 В. При одном и том же N и требуемом Uout, диапазон k может быть различным! Т. е. теории то много и практики тоже много, но по отдельным вопросам ну просто молчат и все. И это не в одной книге. Читаю еще Марти Браун "Источники питания. Расчет и конструирование". А также Александр Гончаров "Начальная школа построения импульсных DC/DC-преобразователей". Все брал отсюда.

 

P.S. Буду признателен, если подскажете где искать информацию. Microwatt, например, упоминал про несложный и точные формулы расчета коэф. заполнения для различных топологий. Вот за такого рода инфу и вообще грамотное чтиво по тематике скажу спасибо. И говорю спасибо за ту помощь, которую оказываете.

 

Марти Браун "Источники питания. Расчет и конструирование" еще тот перевод. Начинающим лучше не читать. В. Мелешин. Транзисторная преобразовательная техника.

[Wise 0]

..рекомендуем выбрать коэф. заполнения 80%. ??? Это из каких соображений? А че не 90%? Или 70%?..

 

..Правильные вопросы.. :rolleyes:

Это проблемы понимания и изложения сути вещей разными людьми.

 

..Накапливаете всех возможных Браунов, Семеновых.., схемы, апликухи и дэйтшиты. Классифицируете и раскладываете по папкам. У вас уже есть общий взгляд на объем материала, оценка сверху.

 

..Берем или придумываем себе конкретную задачу. Обдумываем её. Вспоминаем такие простые вещи, как C = Q/U = (I*t)/U; I = (U/L)*t , школьную алгебру и представления о вольт-секундном балансе и равенстве приходящих-уходящих зарядов для емкости.

Записываем выражения, анализируем и преобразовываем их для своей конкретной задачи.

Это основа, другой нет и у Брауна. Теперь, уже имея это кое-что, снова читаем Семенова и Брауна, лучше понимая, что они хотели сказать, где вы с ними согласны, а где считаете, что они выразились неуклюже или просто опечатка..

 

..Где-то вы слышали про режимы прерывного и непрерывного тока дросселя. У вас какой будет? Возьмите, для начала, прерывистый. Запишите выражения, покрутите их. В свете своей задачи, конечно.

 

..То есть, на примере конкретной задачи, отталкиваясь от собственного понимания физики процессов и простейшей их математики, постоянно сверяясь, как с различными книжками, так и с конкретными прототипами, проектируете свой блок, потихоньку обретая опыт и понимание. Если есть склонность обобщать, формулируете свою методу.

..Которая, впрочем, изложенная на бумаге, вполне может быть непонятна другому соискателю и вызывать его недоумение..

 

..Прямо, какая-то теория познания получается..

Вода, как скажут прагматики, уже забывшие, как начинали сами.. :rolleyes:

[Microwatt 2]

Вода, как скажут прагматики, уже забывшие, как начинали сами.. :rolleyes:

Водой бы я это не назвал. Это типичный путь.

И я почти таким же шел 1:1. хотя до этого за плечами был солидный опыт разработки, но не источников.

Да, вначале все в куче и первая книга почти не продвигает вперед. Но потом как-то все собирается в более-менее стройную систему. Главное - научиться как не надо делать, как надо - само получится.