[Валентиныч 0]

...то о какой перекачке энегии может идти речь? ИМХО, это в корне неверно. Ибо из двух этих последовательных утверждений следует, что конденсатор не заряжается вообще, то есть, V не растёт. Откуда же изменение?

Я бы всё же рассматривал эту цепь, как классический LC-контур, на этапе перекачки энергии из L в С.

Пытался пойти по этому пути, но безуспешно. Дело в том, что (из практики) количество дискретных порций электричества, которыми заряжается кондей, при тактовой 100 кГц примерно равно 150-200, и зависит от напряжения питающего аккумулятора. Камень отслеживает величину этого напряжения ( от 6 до 9 вольт), и в зависимости от его значения включает преобразователь на определенной время (на определенное количество тактов). Таким образом удается с достаточной точностью поддерживать неизменность накапливаемой в кондее энергии, что является одним из условий задачи.

Постоянная времени зарядной цепи для реальных условий позволяет включить последовательно в цепь заряда кондея дополнительное R, величина которого и оптимизирует скорость заряда емкости, и "смягчает" режим работы не только дросселя, но и косвенно - силового ключа.

Моделирование (громко сказано :blink: ) процесса (пардон - параметров элементов) провожу в самолепной программке, которая позволяет играть большинством параметров - от типа и материала магнитопровода, до частоты и скважности управляющих импульсов.

Все бы хорошо, но при этом не учитываются некоторые реактивности - издержки excel, в котором симулируется процесс...

Изменено 16 марта, 2006 пользователем Валентиныч

[=AK= 12]

Из всем (надеюсь) известой формулы V=L*(di/dt) следует, что если индуктивность L подключить к источнику напряжения V, то ток через нее изменится на величину i за время t = L*i/V.

Боюсь, "всем известная формула" в данном случае неприменима.

Всем известная формула как раз-таки применима в любом случае. А вот проинтегрированная строго применима только если напряжение на дросселе не мeняется, или меняется на очень малую величину, чтобы погрешность была мала. Однако речь идет не о точном расете, а о демонстрации почему дроссель будет быстрее отдавать энергию, так что все корректно.

 

При постоянном времени прямого хода, в начале обратного хода в нагрузку течет ток i, один и тот же в каждом цикле.

Из чего это следует?

Из той же формулы, т.к. время прямого хода постоянно, напряжение питания постоянно, и прямой ход начинается когда в дросселе нет энергии.

 

Если Вы делаете допущение:

Напряжение на нагрузке (кондере) V в первом приближении можно считать постоянным за время обратного хода.

, то о какой перекачке энегии может идти речь? ИМХО, это в корне неверно. Ибо из двух этих последовательных утверждений следует, что конденсатор не заряжается вообще, то есть, V не растёт. Откуда же изменение?

При pассмотрении данного вопроса (почему дроссель будет быстрее отдавать энергию) изменением можно пренебречь. Возьмите кондер побольше.

[AML 0]

Увы, готовое решение подсказать не могу. Могу только дать банальный совет - посмотреть схемотехнику фотовспышек - условия для проектирования практически одинаковые. Только там емкость побольше (400- 1600мкФ) и зарядается соответственно 3-5 сек.

 

По поводу достижимости КПД 90% - ИМХО, непростая задача в данном случае. 2 Вт потерь во всей схеме - достижимо, но при очень тщательной оптимизации. Достижимо ди это при постоянном коэффициенте заполнения - не уверен.

По поводу импортных ферритов - путь правильный, потери в них существенно меньше.

[Валентиныч 0]

По поводу достижимости КПД 90% - ИМХО, непростая задача в данном случае. 2 Вт потерь во всей схеме - достижимо, но при очень тщательной оптимизации. Достижимо ди это при постоянном коэффициенте заполнения - не уверен.

По поводу импортных ферритов - путь правильный, потери в них существенно меньше.

Простая задача не вызвала бы столько жарких споров! :smile3009:

2 Вт потерь - непозволительная роскошь, к сожалению... Потребляемая мощность, в пересчете на "чистую" запасаемую энергию реально лежит в диапазоне от 0,9 до 8,9 Вт, в зависимости от длительности паузы между циклами заряда емкости.

Сами понимаете, терять 2 Вт при этом... не только жаба не позволяет... :)

 

По поводу фотовспышек - там автогенератор, низкие требования к КПД, по сути - неограниченное время заряда, и никаких требований по величине запасаемой энергии. Кроме того, масса и габариты девайса там не принципиальны.

У меня задача - "уложиться" в спичечный коробок. :)

И это с учетом разрядной цепи, о которой здесь речь не идет (TO-220 или D2PAC тиристор, и еще кое-какие мелочи).

 

Кто нибудь встречал данные на материал N48?

Изменено 16 марта, 2006 пользователем Валентиныч

[AML 0]

Google по этому поводу вот что говорит:.

 

Невысокая стоимость сердечников открывает возможность для широкого использования материалов Epcos

 

-для резонансных катушек индуктивности, работающих в широком интервале температур: марки K1, M33, N48; - http://www.ferrite.ru/literatura/new_katalogs.html. Для преобразователей напряжения рекомендуют другие марки.

 

Думаю, в выложенном там каталоги какая-нибудь инфа будет. Или же смотреть на сайте Epcos.

[=AK= 12]

Простая задача не вызвала бы столько жарких споров!

Задача-то простая. Она ничем в сущности не отличается от процесса старта любого импульсного преобразователя, и, особенно - работающего без нагрузки или с малой нагрузкой. Единственное отличие состоит в наличии требований ко времени старта, габаритов и к КПД в этом конкретном режиме.

 

Чтобы увеличить КПД, надо определить источник потерь. При тупом запуске 50% импульсами самый очевидный (и наиболее вероятный, судя по комментариям) источник потерь - насыщение транса, и все с этим связанное.

 

Чтобы уменьшить время старта можно, конечно, поднять частоту, чтобы на том же сердечнике перекачивать больше мощи. Однако это самый глупый путь, т.к. при тех же 50% импульсах потери тоже возрастут. Разумнее обеспечить 100% использование сердечника подходящих габаритов на минимально возможной частоте. Для этого надо чтобы он все время работал, надо не давать ему простаивать, что совершенно неизбежно происходит при выбранном способе управления меандром.

 

Вернее так. При управлении меандром в широком диапазоне вых. напряжений:

 

-- Если нет простоев (т.е. ток все время вкачивается в дроссель или выкачивается из него, даже при макс. вых. напряжении) - значит, или гарантированно есть насыщение дросселя (что случится при малых. вых. напряжениях, т.к. ток "не успеет уйти" из дросселя к моменту начала нового цикла), или же дроссель "недогружен", взят с чрезмерным запасом по току и, соответственно, имеет большие габариты.

-- Если же обеспечено полное выкачивание энергии из дросселя при малых вых. напряжениях, значит, при высоких он переходит в прерывистый режим, и значительную часть времени простаивает зря.

 

Кто нибудь встречал данные на материал N48?

Epcos, материал для фильтров. Раньше вместо него был N26.

 

По поводу ШИМ-а в АВР-ах, если не хотите читать доку, читайте хотя бы аппликуху http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_do...nts/doc2542.pdf

Increasing the base frequency beyond this frequency will be at the expense of

reduced resolution, since fewer steps are then available from 0% to 100% duty cycle.

[Валентиныч 0]

По поводу ШИМ-а в АВР-ах, если не хотите читать доку, читайте хотя бы аппликуху...

Даташит на многие AVR-ки знаю почти наизусть.

Или я чего-то не понимаю, или мы разговариваем на разных языках. :angry2:

 

Хорошо, давайте зайдем с другой стороны (в конце концов - это надо именно мне):

 

Предложите способ, позволяющий "на лету" менять скважность ШИМ в диапазоне 10-90% (или шире?) при частоте импульсов 50-150 кГц (или в другом диапазоне?) при дискретности изменения скважности от 1 % (или больше/меньше?). При этом речь идет о изменении скважности каждого импульса в пачке. Я правильно Вас понял?

Хотелось бы узнать также, по какому закону изменять скважность и как этот закон применить во временном интервале 1,5 миллисекунды.

 

Если я хоть что-то понимаю в ШИМ - частота дискретизации пропорциональна точности формирования заданной длительности импульса (считаем, что частота/период не изменны).

Задаем частоту - 100 кГц (допустим).

Задаем точность формирования скважности - 1% (допустим).

Для того, чтобы обеспечить требуемую точность при прочих заданных условиях, потребуется частота дискретизации (читай - тактовая камня) не менее 100.000 х 100 = 10.000.000 Гц = 10 МГц.

Читаем тему выше: частота камня - 8 МГц (не обсуждается!), прескалер таймера настроен на деление на 8 (извините, выше ошибся, указал деление на 16), что тоже не обсуждается.

Итого, имея входные данные получаем:

При заданной частоте, предделении, и 1-процентной точности формирования ШИМа, максимальная частота импульсов на ключ преобразователя теоретически не может быть выше 8 МГц / 8 / 100 = 10 кГц. Учитывая, что таймер2 (именно этот таймер используется в реальном девайсе) Меги 8 "заточен" на формирование 8-битного ШИМа, получаем увеличение точности формирования скважности до 0,4% (на вскидку), при соответствующем уменьшении частоты выходных импульсов до 3,9 кГц.

Если в моих рассуждения есть ошибки - поправьте, буду признателен.

[AML 0]

Не прнимаю, зачем такая точность формирования длительности импульсов.

 

В плане общетеоретических размышлений полагаю, что в этом устройстве целесообразнее применять не ШИМ, а ЧИМ. Длительность открытого состояния постоянна, а длительность закрытого - меняется. Отслеживается точка перехода тока через 0 и запускается новый цикл. При достижения нужного выходного напряжения преобразователь затыкается. При этом невозможно насыщение сердечника, минимальное время заряда емкости и максимальное использование возможностей ключей и трансформатора. Соответственно, массогабариты будут минимальны, а КПД - максимально.

Кстати, именно так работают автоколебательные схемы преобразователей, используемых, к примеру, в фотовспышках.

[Валентиныч 0]

Не поленился, заглянул в даташит на Мегу 8.

И вот что увидел на стр. 111:

 

The PWM frequency for the output can be calculated by the following equation:

 

f(PWM) = f(clc)/ N*256.

 

The N variable represents the prescale factor (1, 8, 32, 64, 128, 256, or 1024).

 

Считаем еще раз: 8.000.000/8/256= 3.906,25 = 3,9 кГц. :w00t:

 

То AML: не понял, что Вы имеете в виду, говоря: "Отслеживается точка перехода тока через 0 и запускается новый цикл"?

[OgRom 0]

ИМХО, просится сюда какой-нибудь аналоговый ШИМ-контроллер!

Он бы и ток дросселя контролировал, не давал бы ему насыщаться,

частоту можно было бы повыше организовать.

Писать программу переменной во времени ШИМ или ЧИМ, зависящей от

входного напряжения, на мой взгляд, сложнее.

Гораздо проще взвести ножку "enable" у того же MAX669, к тому же

более высокая частота позволит выиграть для него место.

[=AK= 12]

Смотрите что у вас сейчас происходит, при управлении меандром постоянной частоты (предупреждаю, считаю наспех, могу ошибиться, но хоть суть проблем покажу). Предположим, требуемая длительность цикла заряда 2 мс, частота 100 кГц, источник питания Vo=6В. Емкость 0.47 мкФ, напряжение 360В, энергия C*V^2/2=30.5 мДж. За 2 мс пройдет 200 циклов заряда, в каждом цикле надо передать E=152.5 мкДж.

 

Прямой ход преобразователя t=5мкс. За это время ток в индуктивности L возрастет на величину i=t*V/L Если считать, что в начале цикла тока в первичной не было, то требуемую индуктивность легко найти: L=(t*Vo)^2/(2*E) = 2.95 мкГн. Соответственно, ток в конце прямого хода i=10.2А

 

Посмотрим, насколько увеличится напряжение на нагрузке, если вся накопленная энергия в первом цикле уйдет в кондер. V1=sqrt(2*E/C)=25.4 В. Чтобы не возиться с интегралами, можно просто принять, что напряжение "в среднем" было равно 1/3 от конечного (т.к. форма тока и напряжения треугольные), т.е. V1=8.48В. Теперь можно найти приведенную ко вторичной обмотке требуемую индуктивность, L'=(t*V1)^2/(2*E) = 5.89 мкГн. Требуемый коэфф. транформации, получается, должен быть равен корень из 2. Если выбрать его равным 2, то приведенная индуктивность будет велика, 11.8 мкГн, и за 5 мкс ток из нее не уйдет - слишком мало вых. напряжение. Выберем для начала 1:1, при этом ток из катушки уйдет за 2.95мкГн*10.2А/8.48В=3.5 мкс.

 

Теперь посмотрим, что будет происходить при, скажем, 300В на выходе. В начале цикла в кондере энергия равна En=21150 мкДж, в конце 21302.5 мкДж, напряжение на кондере в конце этого n-ного цикла будет 301.08 В. Чувствуете разницу? В первом цикле напруга скакнула на 25В, а ближе к концу шажок уменьшился всего до 1В. О чем и было говорено.

Поскольку разница начального и конечного значений совсем невелика, можно взять просто среднее, 300.5В, и считать что индуктвность "работала" на такое напряжение в нагрузке. Ток из катушки при этом уйдет за 2.95*10.2/300.5= 0.1 мкс. Остаток времени обратного хода (это почти 5 мкс) в системе ничего не происходит, отдыхаем-с...

 

Если же взять коэфф. трансформации 1:2 и поиметь приведенную индуктивность 11.8 мкГн, то можно посчитать, до какой величины ток во вторичной уменьшится к концу первого периода. Начальный ток 10.2А/2=5.1А, за 5 мкс он уменьшится на 5*8.48/11.8=3.8А (на самом деле, еще меньше, т.к. не вся энергия ушла в нагрузку, так что "среднее" напряжение будет меньше 8.48В). С остаточным током в 1.3А (приведенный к первичной он будет равен 2.6А) начнется второй цикл, в нем ток в катушке опять возрастет на 10.2А, и составит 12.8А. Так что сердечник придется взять с запасом, чтоб он при этом токе не насытился. Правда, хорошо уже то, что во втором цикле энергия (и ток), судя по всему, полностью уйдет в нагрузку. Тем не менее, при высоких напряжениях опять почти пол периода сердечник будет "простаивать".

 

Можно, конечно, взять такой коэфф. трансформации, чтобы прерывистого режима не было вплоть до 360В, или хотя бы вольт при 200. Однако токи в первичной при малых вых. напряжениях достигнут таких чудовищных величин, что все сгорит к ядрене фене, если не предусмотреть токовой зашиты. А если предусмотреть, то отдыхать система будет при прямом ходе. Шило на мыло.

 

Регулировать ШИМ с точностью 1% совершенно не обязательно. И грубые 10%...20% скачки лучше чем никакие. Даже это позволит на порядок облегчить режимы и избежать насыщения при малых выходных.

Изменено 16 марта, 2006 пользователем =AK=

[Herz 5]

Разумнее обеспечить 100% использование сердечника подходящих габаритов на минимально возможной частоте. Для этого надо чтобы он все время работал, надо не давать ему простаивать, что совершенно неизбежно происходит при выбранном способе управления меандром.

 

Вернее так. При управлении меандром в широком диапазоне вых. напряжений:

 

-- Если нет простоев (т.е. ток все время вкачивается в дроссель или выкачивается из него, даже при макс. вых. напряжении) - значит, или гарантированно есть насыщение дросселя (что случится при малых. вых. напряжениях, т.к. ток "не успеет уйти" из дросселя к моменту начала нового цикла), или же дроссель "недогружен", взят с чрезмерным запасом по току и, соответственно, имеет большие габариты.

-- Если же обеспечено полное выкачивание энергии из дросселя при малых вых. напряжениях, значит, при высоких он переходит в прерывистый режим, и значительную часть времени простаивает зря.

Вы продолжаете развивать своё заблуждение?

Во-первых, напомню, что меандр - это прямоугольный сигнал со скважностью 2 и "управлять" им - бессмысленно.

Во-вторых, "простаивание сердечника" - термин совершенно новый для описания работы импульсного конвертера. Если имелся в виду режим непрерывных токов, то да, габариты, в этом режиме можно оптимизировать, но к потерям это не имеет отношения. Такой класс преобразователей существует, ток у них "не успевает уйти" из дросселя к моменту начала нового цикла", но сердечник, тем не менее, не насыщается. Всё рассчитано :) , главное - поддержание равенства запасённой и отданной энергии.

И наоборот, "простои" могут быть любыми (слышали про блокинг-генераторы?). Здесь есть паузы между циклами, индукция и токи в них падают до нуля. Это режим прерывистых токов. Из режима непрерывных токов в режим прерывистых преобразователь может перейти с увеличением тока нагрузки, т.е. тогда, когда, (пользуясь Вашей терминологией) энергия из сердечника "высасывается" слышком быстро и нет запаса по регулированию. Режим к.з. (конденсатор разряжен) - как раз такой случай.

[=AK= 12]

В плане общетеоретических размышлений полагаю, что в этом устройстве целесообразнее применять не ШИМ, а ЧИМ. Длительность открытого состояния постоянна, а длительность закрытого - меняется.

Очень дельное предложение. Не обязательно даже отслеживать напряжение, достаточно дать с небольшим запасом время, чтобы ток из катушки гарантированно ушел. Вплоть до чисто программного управления ключом, где время открытого состояния фиксированно, а время закрытого состояния ключа (количество NOP-ов в цикле) берется из заранее расчитанной таблицы.

 

 

Во-первых, напомню, что меандр - это прямоугольный сигнал со скважностью 2 и "управлять" им - бессмысленно.

Меандром управляется силовой ключ. Неужто даже простейшие вещи надо объяснять по слогам, как дошкольникам?

[Herz 5]

Боюсь, что мы говорим на разных языках...

Меандром управляется силовой ключ. Неужто даже простейшие вещи надо объяснять по слогам, как дошкольникам?

А где же тогда ШИМ? :unsure:

[=AK= 12]

Боюсь, что мы говорим на разных языках...

Меандром управляется силовой ключ. Неужто даже простейшие вещи надо объяснять по слогам, как дошкольникам?

А где же тогда ШИМ? :unsure:

Не теряйте нити разговора. Валентиныч сейчас управляет силовым ключом, выдавая на него меандр. Я предлагал вместо этого использовать ШИМ, пусть даже грубый. AML предложил ЧИМ, и я с ним согласен. Собственно, это тоже подразумевалось в моих предыдущих постах, недаром же я постоянно долдонил про фиксированное время прямого хода.