[_Sergey_ 20]

Последнее имхо на сегодня.. :beer:

Во время Dead-Time (визуально 180нс) нижний мосфет рассеивает около 8..10 Вт каждый цикл.

[snowboy 0]

Может замедлить включение верхнего мосфета?

Замедлил, поставил ему в затвор 4,7 Ом.

См. осциллограмму: жёлтый - напряжение на затворе, синий сток-исток.

Фронт затянулся, но выброс остался. КПД такой-же. Нестабильность скважности такая-же.

Поэкспериментировал, и убрал этот резистор.

 

А я думаю, что это действие высокодобротного колебательного контура, образованного керамическими конденсаторами на входе и индуктивностью длинных проводов.

Да, очень похоже на правду. Снял осциллограмму входного тока на самом входе схемы шунтом 3.3 мОм, щупом с "лезвием", см. файл "INP_current.gif". Похоже, во время включения верхнего транзистора ток туда-сюда сильно колеблется.

 

Потом снял осциллограмму напряжения на "+24В" - "GND" ближе всего к силовым транзисторам, см. файл "IND_and_Vin.gif". Здесь синий график - цепь "+24В" на верхнем транзисторе относительно "GND" на нижнем. Жёлтый - напряжение на входе дросселя относительно "GND" на нижнем транзисторе. Похоже, во время включения верхнего транзистора, начинается "звон" в цепи "+24В", который и приводит к плохой работе схемы.

 

Поставил в цепь "+24В" (наиболее близко к силовым транзисторам) два тантала 100 мкФ 0,1 Ом. Картина практически не поменялась. Завтра ещё достану большой электролит и туда воткну для пробы.

Есть идеи как ещё этот "звон" побороть?

 

Во время Dead-Time (визуально 180нс) нижний мосфет рассеивает около 8..10 Вт каждый цикл.

Насколько я понял, Deat-Time эта микросхема выбирает сама и на него нельзя повлиять. Или есть способы?

Изменено 6 апреля, 2016 пользователем snowboy

[NeonS 0]

Кстати, а какова ситуация под небольшой нагрузкой в 1-3A?

Может при большой нагрузке лабораторный источник "проседает", входит в ограничение тока? Чем или как Вы измеряете входной и выходной токи?

Даже при отличном кпд на этой небольшой плате нужно рассеять порядка 10Вт, что без теплоотвода проблематично.

[_Sergey_ 20]

Ток с частотой около 30МГц и амплитудой около 10А разогревает ваш дроссель.

Домены с такой частотой поворачиваться не могут, поэтому переводят всё в тепло.

[snowboy 0]

Кстати, а какова ситуация под небольшой нагрузкой в 1-3A?

Только что попробовал на маленькой нагрузке - проблем практически нет.

Поставил половину лампочек от прошлых экспериментов:

Uвх = 23,5; Iвх=3,14; Uвых=19,3; Iвых=3,59.

КПД=94%. Остаётся в схеме 4,5 Вт. Нагрев элементов ощущается слабо.

Реальный КПД ещё выше, т.к. я все измерения делаю одним мультиметром последовательно от точки к точке. И когда я подключаю амперметр последовательно с нагрузкой, он добавляет своё сопротивление (лампочки светятся чуть тусклее) и измеренный ток, соответственно чуть меньше чем без амперметра. При приближении КПД к 100% это уже существенная погрешность. Вечером принесу совсем короткие толстые щупы и ещё уточню эти цифры.

Пульсаций входного напряжения в районе силовых транзисторов практически не видно.

 

Может при большой нагрузке лабораторный источник "проседает", входит в ограничение тока? Чем или как Вы измеряете входной и выходной токи?

Даже при отличном кпд на этой небольшой плате нужно рассеять порядка 10Вт, что без теплоотвода проблематично.

Я подключаю в качестве источника тока штатную аккумуляторную батарею (чтобы не было проблем с гальванической связью с осциллографом).

Это 7 банок с внутренним сопротивлением 16 мОм. Вот таких:

http://www.boston-power.com/sites/default/...%20Rev%2001.pdf

Вместе с проводами сопротивление источника должно быть порядка 150 мОм.

 

Я рассчитывал на КПД 98%, и соответственно выделение всего 4,5 Вт на плате. Как запасной вариант (если не получится получить нужный КПД, и он будет на 1-2% хуже), думал ещё приклеить на транзисторы такой радиатор: http://www.smd.ru/katalog/prochee/keramicheskij/

Изменено 7 апреля, 2016 пользователем snowboy

[_Sergey_ 20]

Посмотрите сигналы на небольшой нагрузке, будет видно в чем разница.

 

Интересует нижний мосфет - открытие/закрытие, затвор и сток.

 

Ток через дроссель.

Изменено 7 апреля, 2016 пользователем _Sergey_

[snowboy 0]

Посмотрите сигналы на небольшой нагрузке, будет видно в чем разница.

Вот основные сигналы на половинной нагрузке:

"IND_and_Vin.gif" - напряжение на входе дросселя и на цепи +24В верхнего транзистора.

"IND_and_Vin_front.gif" - то-же, фронт подробно.

"TOP_Gate.gif" - затвор верхнего транзистора.

Похоже основное отличие в более стабильном +24В, к вечеру найду большой электролит с Low ESR, включу в эту цепь и посмотрю что получится.

[wim 6]

Насколько я понял, Deat-Time эта микросхема выбирает сама и на него нельзя повлиять.

Посмотрите импульсы тока на ныне отсутствующих в схеме токовых резисторах - если сквозного тока через ключи нет, про dead-time на некоторое время можно забыть.

 

[VCucumber 0]

Посмотрите импульсы тока на ныне отсутствующих в схеме токовых резисторах

а как посмотреть/усилить отрицательные импульсы тока на шунтах по вторичке ?

 

[_Sergey_ 20]

ИМХО, ТС вытянул всё что можно с этих деталей..

[Ydaloj 0]

не, не всё

для указанных выше входных-выходных параметров, частоты и указанного дросселя получается dIL=50%

чтобы вывести значения резисторов Rg в плюсовое значение и обеспечить токовому усилителю вменяемые рабочие параметры, предел по току пришлось выставить 100%, а иначе ошибка - Rdson too low for desired current limit, и сопротивления резисторов со знаком минус. Да и то, на схеме указаны 24Ом, а в расчётах - 9, а поднять уже нечем.

 

что-то более-менее подходящее получается, если уменьшить дроссель вдвое.

 

но лучше будет, если, как и советовали, увеличить дроссель. Но и заменить транзисторы. пульсации тока снизятся, работать будет легче и всё запоёт и звук заискрится.

[_Sergey_ 20]

Ну ток то такой же будет.. точно также будет греть мосфеты..

LM5116 быстрее включать/выключать не будет.

 

По даташиту нижний мосфет может рассеивать 3вт на пятачке меди в 1кв.дюйм. А в данных условиях - там еще один и плюс дроссель греется.

 

180нс это 3% от 6мкс.

Получается 10вт при 3% duty cycle + потери переключения + омические потери + потери на восстановление диода.

[HardEgor 90]

Может быть проще снять осциллографом токи-напряжения на ключевых элементах(транзисторы, дроссели, конденсаторы), выгрузить осциллограммы в csv, перемножить в экселе и понять где рассеивается максимальное значение мощности. Туда и копать. А то такое впечатление что работа идёт методом научного тыка, т.е. простым перебором :)

И да, нагрузка из лампочки очень нехорошая - слишком большая нелинейность. Я обычно набираю из параллельно-последовательного соединения нескольких десятков МЛТ-2.

[snowboy 0]

Вечером принесу совсем короткие толстые щупы и ещё уточню эти цифры.

Замерил точнее токи, с совсем коротенькими щупами с "крокодилами":

Uвх=27,5В, Iвх=2,65А, Uвых=19,3В, Iвых=3,63А, КПД=0,96, На плате остаётся: 2,82 Вт.

Это на половинной нагрузке (от той что я до этого экспериментировал).

Теперь задача получить такой-же результат на полной нагрузке...

 

[snowboy 0]

Может ... понять где рассеивается максимальное значение мощности.

Да где рассеивается мощность и так понятно по нагреву элементов, это мосфеты и дроссель. А такой расчётный метод слишком трудоёмкий.

Да, согласен, резисторы удобнее чем лампочки. Только нет их сейчас у меня. Думаю сделать гибридный вариант - лампочки + большой переменный резистор для варьирования нагрузки.

 

чтобы вывести значения резисторов Rg в плюсовое значение и обеспечить токовому усилителю вменяемые рабочие параметры...т легче и всё запоёт и звук заискрится.

Да, вчера в схеме наблюдал 3 проблемы:

1. Во время включения верхнего мосфета, была наводка на затвор нижнего, и начинался в затворе колебательный процесс. См. файл LO_gate.gif, там синим изображено напряжение на нижнем затворе.

2. Просадка входного напряжения во время включения верхнего мосфета.

3. Малая амплитуда сигнала на входе токового усилителя.

 

Сделал такие доработки для их устранения:

1. Заменил нижний транзистор на более "тугой" (с большим напряжением открытия затвора и большим сопротивлением канала: IRFH5007 ( http://pdf.tixer.ru/541781.pdf ). Это увеличило токовый сигнал и уменьшило чувствительность затвора нижнего транзистора к помехам.

2. Заменил резисторы датчика тока Rg на 510 Ом.

3. Ставил разные конденсаторы в цепь +24В: электролит Low ESR 470 мкФ (Hitano EXR, 50В, 100 мОм), один тантал 100 мкФ, два тантала по 100 мкФ. В результате, оставил один тантал 100 мкФ (ESR 100 мОм). Когда любой вариант ставится уже раскачка питания убирается, а дальше при увеличении ёмкости уже не меняется практически.

4. Добавил в затвор нижнего мосфета конденсатор 1000 пФ, т.к. уже чувствительность к наводке уменьшилась, но не достаточно, и то появлялся колебательный процесс на затворе нижнего ключа (при включении верхнего ключа) то исчезал. С таким добавочным конденсатором уже не колеблется.

 

После доработок параметры эффективности следующие:

1. На пол-нагрузке: Uвх=24,9В, Iвх=2,93A, Uвых=19,3В, Iвых=3,68A, КПД=0,97, Нагрев= 1,93Вт

2. На полной нагрузке: Uвх=24В, Iвх=6,15A, Uвых=19,3В, Iвых=7,29A, КПД=0,95, Нагрев= 6,9Вт

 

Хотелось бы всё-таки догнать эффективность до 98%, причём на 10 А.

Сейчас вижу в схеме проблему что ток в дросселе имеет очень сильный импульс вниз при включении верхнего мосфета, см. CUR_IND.gif. Шунт 0,01 Ом, т.е. 20А/клетке.