Jump to content

    
Sign in to follow this  
KA_ru

БП до 50W сделать в SMD

Recommended Posts

Господа, при таком исполнении транса гарантирована плохая связь между обмотками (которая в технической литературе часто неправильно называется рассеянием). Вопрос: куда девать тепло, которое неизбежно высадится в демпфирующей цепи флая? Лучше уж рассмотреть вариант двухтактного резонансного преобразователя...

2 olegk. 40 Вт по каждому вых. напяжению или суммарно?

В любом случае, характеристики приведенного БП выглядят явно завышенными, если использованы флайбэки. Без принудительного охлаждения обойтись вряд ли получится.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Господа, при таком исполнении транса гарантирована плохая связь между обмотками (которая в технической литературе часто неправильно называется рассеянием). Вопрос: куда девать тепло, которое неизбежно высадится в демпфирующей цепи флая? Лучше уж рассмотреть вариант двухтактного резонансного преобразователя...

2 olegk. 40 Вт по каждому вых. напяжению или суммарно?

В любом случае, характеристики приведенного БП выглядят явно завышенными, если использованы флайбэки. Без принудительного охлаждения обойтись вряд ли получится.

 

Там стоят два VEPer50 - STM заявляет их как по 50Вт. Так что скорей всего заниженные для уменьшения тепловыделения. Для интересующихся pdf на VIPer я сбросил выше.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Там стоят два VEPer50 - STM заявляет их как по 50Вт. Так что скорей всего заниженные для уменьшения тепловыделения. Для интересующихся pdf на VIPer я сбросил выше.

 

Простите, возникло непонимание. Я вовсе не говорил, что VIPer50 не вытянет 50 Вт. Но конструктивные особенности исполнения модуля, который Вы любезно представили на фото, вряд ли позволят получить заявленную мощность на выходе без принудительного охлаждения, что, впрочем, нетрудно проверить, подключив максимально допустимую нагрузку на время ~30 мин. Основные потери будут не только в виперах, но и в демпфирующих цепях, трансформаторах и выпрямительных диодах (если не используется синхронный выпрямитель на ПТ).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Privet,

40 W dla oboich srasu, Chto kasaetsja tepla, to i Viper i trans i snubber konechno nagrewautsa, no rabotaet eto wse bes ventilatora, i prochlo polnuju sertifikazuju.

Chotja KPD ne wisokii, chut' bolche 80%.

Doki poprobuju sakinut w ponedelnik

Oleg

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

Простите, возникло непонимание. Я вовсе не говорил, что VIPer50 не вытянет 50 Вт. Но конструктивные особенности исполнения модуля, который Вы любезно представили на фото, вряд ли позволят получить заявленную мощность на выходе без принудительного охлаждения, что, впрочем, нетрудно проверить, подключив максимально допустимую нагрузку на время ~30 мин. Основные потери будут не только в виперах, но и в демпфирующих цепях, трансформаторах и выпрямительных диодах (если не используется синхронный выпрямитель на ПТ).

 

А Вы посчитайте:

У них там 6- слоев, в среднем пару слоев можно использовать для экранирования и распределения тепла по плате.

Плата 64 кв. см - при конвективной теплоотдаче с поверхности 0.25 Вт/кв.см

с одной стороны можно сбросить 16Вт, а четверть ватта с кв. см это градусов 60-80 (можете проверить на 2х ватном резисторе).

Т.к. реально сброс тепла будет с обеих сторон + дополнительно поверхности деталей - вобщем все не так плохо.

Share this post


Link to post
Share on other sites
А Вы посчитайте:

У них там 6- слоев, в среднем пару слоев можно использовать для экранирования и распределения тепла по плате.

Плата 64 кв. см - при конвективной теплоотдаче с поверхности 0.25 Вт/кв.см

с одной стороны можно сбросить 16Вт, а четверть ватта с кв. см это градусов 60-80 (можете проверить на 2х ватном резисторе).

Т.к. реально сброс тепла будет с обеих сторон + дополнительно поверхности деталей - вобщем все не так плохо.

В целом, все правильно, но только в идеале. Дело в том, что эффективный отвод тепла от миниатюрных компонентов, будь то випер или резистор демпфера даже в двух слоях обеспечить трудно. У меня при создании сетевого флайбэка на TOP250 с установкой последнего на PCB (FR4, 35 мкм) разность температур корпуса топа (90 град) и точки, отстоящей от него на расст. 2 см по сплошному слою облуженной меди превышала 30град, что говорит о недостаточной эффективности такого способа охлаждения. В случае же випера или резистора, имеющих меньшую площадь теплового контакта с PCB, можно ожидать еще большего градиента температур. По этой причине неизбежен локальный разогрев компонентов, при проектировании БП это необходимо учитывать. Кроме того, отвод тепла от внутренних слоев в окр. среду затруднен из-за плохой теплопроводности материала изолятора. При установке же в корпус устройств с конвективным охлаждением ситуация только усугубляется...

Share this post


Link to post
Share on other sites
Privet,

40 W dla oboich srasu, Chto kasaetsja tepla, to i Viper i trans i snubber konechno nagrewautsa, no rabotaet eto wse bes ventilatora, i prochlo polnuju sertifikazuju.

Chotja KPD ne wisokii, chut' bolche 80%.

Doki poprobuju sakinut w ponedelnik

Oleg

Хорошо, убедили. Но все же тепловой режим должен быть весьма напряженным, при корпусировании могут быть проблемы.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я тут мозгами по асфальту на досуге раскинул, и вот что придумал (заворожила меня красота этой платы, ничего поделать не могу :wub:).

 

Если взять обычную 4-х слойку (которая стараниями делателей BGA уже не редкость), и транс сделать так

 

* текстолитовая шайба (тонкий текстолит)

* двухслойная платка (тонкий текстолит), на ней

---1/2 первички

---экран

* текстолитовая шайба (тонкий текстолит)

* вторички на 4-х слойке

* двухслойная платка (тонкий текстолит), на ней

* текстолитовая шайба (тонкий текстолит)

---экран

---1/2 первички

* текстолитовая шайба (тонкий текстолит)

 

Маленькие платки паять вручную маленькими латунными полосками после пайки всего остального (IMHO, это не сложно, и технологичность сильно не испортит, места пайки потом тампоном промыть можно). Заодно в этом же технологическом цикле сетевой кондер и фильтры по питанию запаять можно (их SMD практически не бывает).

 

Получится, IMHO, также как и в "той плате", даже еще лучше - экран будет, и не так уж и дорого. С зазорами (безопасноть) тоже все впорядке должно быть.

 

А 4 слойки PCB тех. тут по 250 обещала - так что даже на этап разработки все будет стоить размных денег.

 

4 слойка, с моей точки зрения, даст возможность сделать просто perfect разводку, что значительно снизит уровень помех.

 

Далее, насколько я понимаю, можно задрать частоту такого импульсняка кгц до 300, что еще более упростит конструкцию транса. Поскольку керамика 2220 X7R 630В уже бывает 0.22 мкф (а 1КВ - 0.1), то это уже не такая уж и фантастика (входной кандер).

 

В общем, все это крайне интересно, и, IMHO, от жизни совсем не оторвано.

 

Где бы взять платку с планарным трансом да померить, как оно в реальной жизни все получается?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Я тоже понимал индуктивность рассеяния транса флая как ту часть индуктивности первичной обмотки, которая не связана со вторичными, через которую не передается энергия во вторичные цепи. Как бы включенную последовательно, но стоящую отдельно.

Однако был случай, когда измеренная индуктивность рассеяния составляла  2 % от основной, но вторичные обмотки пришлось домотать на пару витков, что, как Вы понимаете, достаточно много. Не хватало напряжения, хотя по расчету должно было хватить.

Что ли, плохая связь между обмотками не имеет отношения к индуктивности рассеяния, это некий коэффициент, на который надо умножать отношение витков (и для расчета токов, и для расчета напряжений) ?

Припоминаю из теории фильтров регулировку избирательности подстройкой коэффициента связи между катушками. Да в приемниках прямого усиления двигают обычно катушки на ферритовом стержне.

Но там сигнальные цепи. В трансформаторе плохая связь катастрофична, ведь транс флая един в двух лицах – дроссель – трансформатор. Куда девается энергия при плохой связи, что-то должно греться ? Что вообще происходит? :)

В целом, Вы все понимаете правильно. Все же попробую дать дефиниции "на пальцах", иногда это полезно.

Итак, по порядку:

1. Индуктивностью намагничивания катушки (не обязательно трансформатора!) с сердечником называется индуктивность, обусловленная магнитным полем внутри сердечника. Индуктивностью рассеяния называется величина, определяемая магнитным полем вне сердечника. Для уменьшения индуктивности рассеяния катушки (а, следовательно, и уровня помех, ею излучаемых и принимаемых) используют магнитную экранировку сердечников.

2. Магнитная связь между обмотками трансформатора - величина, определяемая как часть магнитного потока, проходящая через витки обмоток одновременно и характеризуемая к-том магнитной связи. Дла хорошего силового ВЧ транса К составляет ~0,97-0,99, однако, на практике такую величину получить довольно сложно, особенно при большом соотношении числа витков. Магнитный поток же, проходящий через витки первички, но "мимо" витков вторички (и наоборот), создаёт некую дополнительную эквивалентную индуктивность, подключенную последовательно к первичке (и вторичке) и называемую не совсем правильно индуктивностью рассеяния. Для флая ситуация усугублена тем, что часто в сердечнике транса требуется делать магнитный зазор, при этом К уменьшается по сравнению с полностью замкнутым сердечником.

3. При работе флая эта эквивалентная индуктивность в первичной цепи также запасает энергию во время активной фазы. Но эта энергия впоследствии не передается во вторичную цепь и должна быть погашена в демпфирующей цепи, иначе она приведет к сильному выбросу напряжения на первичке со всеми вытекающими последствиями. Наличие этой индуктивности приводит к такому крупному недостатку флайбэков, как весьма сильный нагрев демпфирующих цепей, что часто вызывает отказы, причем после сгорания демпфера, как правило, летит и все остальное, если не предприняты спец. меры защиты. Бороться же с этим явлением можно путем уменьшения толщины слоев изоляции внутри транса и экранировкой магнитной цепи, что довольно геморройно. Выход можно поискать в применении резонансных преобразователей, лично я перешел сейчас на них полностью.

4. Напряжения на вторичке нагруженного транса может "не хватить" из-за индуктивного характера выходного сопротивления вторички, которая обусловлена той же неполной связью между первичкой и вторичкой. При этом при слабой нагрузке будет все хорошо, а при ее отсутствии вообще выходное напряжение после выпрямителя может значительно превысить расчетное... Естественно, еще нужно учитывать активное сопротивление проводов, увеличивающееся с ростом частоты преобразователя и потери на гистерезис в магнитопроводе, имеющих эквивалентом последовательное активное сопротивление.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Магнитная связь между обмотками трансформатора - величина, определяемая как часть магнитного потока, проходящая через витки обмоток одновременно и характеризуемая к-том магнитной связи. Дла хорошего силового ВЧ транса К составляет ~0,97-0,99, однако, на практике такую величину получить довольно сложно, особенно при большом соотношении числа витков.

 

Stanislav

Спасибо за определения.

Вопрос был несколько о другом. Поясню на примере.

Измеряю индуктивность рассеяния L по известной методе. Зная максимальный ток пилы I, мощность, которую необходимо рассеять на резисторе демпферной цепи (классичесский вариант: диод + параллельная  RC - цепь и все это параллельно первичной обмотке), оцениваю, как

P = L*I^2/2*T, где T - период.

Но:

"Магнитная связь между обмотками трансформатора - величина, определяемая как часть магнитного потока, проходящая через витки обмоток одновременно и характеризуемая к-том магнитной связи. Дла хорошего силового ВЧ транса К составляет ~0,97-0,99, однако, на практике такую величину получить довольно сложно, особенно при большом соотношении числа витков."

Стало быть, если, предположим, в трансе флая коэффициент магнитной связи

K = 0,95,

то я получаю еще  5 % энергии (и то, если зависимость линейная, а не квадратичная), запасаемой в основной индуктивности, которую надо выплеснуть в демпфер, поскольку она не передается во вторичку.

Причем, измерив только индуктивность рассеяния, никак нельзя догадаться про упомянутый выше нюанс..  Как говорится, вдруг, откуда ни возьмись..  :w00t:

Что ли, так дело и обстоит?

Или же, все-таки, коэффициент магнитной связи есть просто другое толкование индуктивности рассеяния и наоборот?

А если «да», то какова формула, связывающая индуктивность рассеяния и коэффициент магнитной связи? Было бы неплохо, измерив индуктивность рассеяния, вычислить коэффициент магнитной связи и уточнить расчет токов и напряжений, например.

Нет, все правильно, только в терминологии сушествует определенная путаница. Просто сам термин "индуктивность рассеяния" не совсем верен для характеризации неполной магнитной связи между обмотками, хотя и употребляется повсеместно. Что ж, для ясности будем так называть его, как и принято. Коэффициент магнитной связи в этом случае

К=sqrt((Lm-Ls)/Lm), где Lm и Ls - индуктивности намагничивания и рассеяния, отнесенные к первичке, причем (приближенно, для тороидального транса)

Lm=(µ0*µ*S*n^2)/l (µ - маг. пр. сердечника, S - его сечение, l - средняя длина магнитной линии, n - число витков первички).

Ls=(µ0*S1*n^2)/l. Здесь S1 - разница площадей, охватываемых первичкой и вторичкой. То есть, Ls обусловлена магнитным потоком в только в зазоре между обмотками.

Для Ш - образных трансов К гораздо хуже, чем в торе. Если есть зазор, нужно вместо µ подставить его эффективное значение.

В предыдущем посте у меня ошибка. Следует читать: "для хорошего силового ВЧ транса К^2 составляет ~0,97-0,99". Иначе говоря, индуктивность рассеяния составляет 1-3% от общей индуктивности обмотки.

Ваш же расчет влияния индуктивности рассеяния совершенно правилен.

Кстати, в резонансном преобразователе индуктивность рассеяния входит в резонансную цепь, поэтому никаких демпферов не требуется, а КПД повышается.

Edited by Stanislav

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