[Zuse 0]

Всех приветствую.

Мною недавно была создана тема про схемотехнику лабораторного ИИП, которая в конце концов плавно перетекла в обсуждение того, каким должен быть идеальный лабораторный ИП.

Я меж тем к идеалу не стремлюсь и намерен реализовать свой ИП 0-50В/10А по схеме прямоходового преобразователя с косым мостом. Выбор топологии обусловлен тем, что я уже использовал ее однажды в макете преобразователя 30В/100Вт. Этот макет у меня остался и прежде чем приступать к созданию нового ИП хочу поисследовать проблемные места существующей конструкции.

Схема силовой части макета:

Сначала хочу попробовать разобраться с помехами, которые создает источник и сейчас разговор пойдет об одной из них. 

Если подсоединить земляной зажим и щуп осциллографа в одной точке к выходной земле 0VOUT и не подавая силовое питание подать питание ШИМ-контроллера, то на экране осциллографа появится игольчатый звон частотой 100 МГц и размахом 400 мВ, повторяющийся в начале каждого периода ШИМ.

Если заменить земляной зажим "пружинкой", то шум исчезнет. Если замкнуть крокодил на вход пробника и поводить петлей над платой, то оказывается, что больше всего "фонит" силовой трансформатор. Если отнести петлю и кабель пробника на значительное расстояние (~0.3-0.5 м), то звон ослабеет в несколько раз, но полностью не исчезнет. 

Чтобы понять, кем создается помеха, я отпаял выводы выходных обмоток трансформатора управления затворами mosfet и осциллограф перестал ловить помеху. Далее по очереди подпаивал и отпаивал каждый из выводов трансформатора и обнаружил, что помеха возникает при подключении к схеме выводов, связанных с истоками ключей. 

Далее я снова полностью отсоединил выходные обмотки и подпаял к одному из выводов небольшую катушку (3 см в диаметре) из 5 витков провода МГТФ и расположил катушку в нескольких сантиметрах от платы (трансформатор управления затворами в испытуемом ИП расположен у края платы). С катушкой помеха опять появилась, но частота звона несколько уменьшилась.

В результате всех этих экспериментов я пришел к выводу, что обмотки трансформатора управления mosfet вместе с паразитными межобмоточными емкостями образуют колебательный контур, а входная обмотка силового трансформатора и плейн земли 0VIN играют роль антенн, излучающих ЭМ-помехи.

Получается, что если мои выводы верны то, чтобы побороть помеху нужно стараться уменьшать паразитную межобмоточную емкость трансформатора управления mosfet. А с другой стороны - в литературе рекомендуют в  данных трансформаторах применять бифилярную и трифилярную намотку, которая напротив увеличит межобмоточную емкость и, имхо, усугубит описанную проблему.  

Поскольку топология весьма распространенная, то, полагаю, у кого-нибудь уже должен быть накоплен ценный опыт и кто-то с чем-то подобным уже сталкивался. Так что буду благодарен за любые подсказки   

 

Изменено 2 ноября, 2020 пользователем Zuse

[Herz 6]

3 hours ago, Zuse said:

Я меж тем к идеалу не стремлюсь и намерен реализовать свой ИП

А зря. Тогда непонятен смысл возни. Покупаем готовый и дорабатываем, если есть желание/необходимость.

[варп 22]

15 hours ago, Zuse said:

...

В результате всех этих экспериментов я пришел к выводу, что обмотки трансформатора управления mosfet вместе с паразитными межобмоточными емкостями образуют колебательный контур, а входная обмотка силового трансформатора и плейн земли 0VIN играют роль антенн, излучающих ЭМ-помехи.

Получается, что если мои выводы верны то, чтобы побороть помеху нужно стараться уменьшать паразитную межобмоточную емкость трансформатора управления mosfet.

 

 

А зачем использовать весь этот проблемный ( на Ваш взгляд ) "огород" с импульсными трансформаторами в затворах, тогда как можно использовать обычные драйверы затворов? Весь этот дискретный винегрет заменит один корпус микросхемы с драйвером верхнего и нижнего ключей... 

[Baza 31]

Тем более, что появились интегральные драйвера именно для этой топологии у той-же СТ.

а китайцы выпустили аналог 3845 со встроенными драйверами для двухтранзисторного однотактника :)

[Zuse 0]

14 hours ago, Herz said:

А зря. Тогда непонятен смысл возни

про то, что не стремлюсь к идеалу, это я шутейно написал. Стремлюсь, но в рамках выбранной топологии

2 hours ago, варп said:

А зачем использовать весь этот проблемный ( на Ваш взгляд ) "огород" с импульсными трансформаторами в затворах, тогда как можно использовать обычные драйверы затворов? Весь этот дискретный винегрет заменит один корпус микросхемы с драйвером верхнего и нижнего ключей... 

Прикинул, будет ли работать бутстрепная схема: при условии правильной корреляции бутстрепной емкости с зарядом затвора и током намагничивания, вроде, будет. 

Но схема с трансформаторами общепринятая. И хотелось бы разобраться: почему "огород" получился проблемный   

Изменено 3 ноября, 2020 пользователем Zuse

[wim 6]

2 минуты назад, Zuse сказал:

почему "огород" получился проблемный   

Вопросы ЭМС решают в лабораториях ЭМС. Возня с осциллографами - занятие практически бессмысленное. Качественно оценить влияние схемотехники и конструкции ИИП на уровень излучаемых помех можно с помощью аналогового телевизора, генератора ТВ-сигнала и комнатной антенны. Тем более, что сейчас диапазоны метрового ТВ освобождаются.

[Zuse 0]

2 minutes ago, wim said:

Возня с осциллографами - занятие практически бессмысленное

Поскольку источник задумывается как лабораторный, хочется чтобы наводки на осциллограф были как можно меньше   

[тау 31]

18 часов назад, Zuse сказал:

я отпаял выводы выходных обмоток трансформатора управления затворами mosfet и осциллограф перестал ловить помеху.

 

12 минут назад, Zuse сказал:

И хотелось бы разобраться: почему "огород" получился проблемный

попробуйте замедлить включение транзистора VT4 резистором R43 увеличив его номинал до такого уровня , чтобы срез импульса включения на его стоке был длиннее чем 100 нс.  470 Ом для начала, затем 1-2-5 кОм.  Возможно для оптимизации по выключению придется в параллель R43 поставить диод с резистором для  оптимального выключения ( если будет актуально).

100нс Вам погоды не сделают в КПД а помеху должны убрать.

а еще сток-исток емкость ставят (давно так ставили)  для особо шустрых транзисторов в этих целях, ну и демпферную цепь тоже в стоке.

[wim 6]

16 минут назад, Zuse сказал:

Поскольку источник задумывается как лабораторный, хочется чтобы наводки на осциллограф были как можно меньше   

Тогда используйте схемотехнику старых компьютерных БП - полумост на биполярных транзисторах. 

[варп 22]

6 hours ago, Zuse said:

Прикинул, будет ли работать бутстрепная схема....

 

... А и не нужно в ответственных узлах использовать бустрепное питание... Не намного сложнее, но гораздо надёжнее питать драйверы отдельным маломощным блоком питания... (верхний драйвер питать от отдельной, гальванически отвязанной от общего провода обмотки).

6 hours ago, Zuse said:

Но схема с трансформаторами общепринятая.   

 

Да, общепринятая..., но со своими недостатками... - зависимостью размаха импульса в затворе от его относительной длительности в частности... Там много нюансов, о которых, как минимум, нужно знать...

Изменено 3 ноября, 2020 пользователем варп

[Zuse 0]

2 hours ago, варп said:

Да, общепринятая..., но со своими недостатками... - зависимостью размаха импульса в затворе от его относительной длительности в частности... Там много нюансов, о которых, как минимум, нужно знать...

 

 

У меня другая схема. Нет входного конденсатора, убирающего постоянку. Соответственно на выходе при изменении коэффициента заполнения ничего не плавает 

Изменено 3 ноября, 2020 пользователем Herz
Избыточность иллюстраций

[Plain 223]

02.11.2020 в 17:44, Zuse сказал:

к идеалу не стремлюсь

Тогда о чём тема? Вот другим если нужен лабораторный БП, они к нему и стремятся, но даже всё сделав по правилам, они в конце не забудут засунуть его в банальный экран.

[Herz 6]

2 hours ago, Zuse said:

У меня другая схема. Нет входного конденсатора, убирающего постоянку. Соответственно на выходе при изменении коэффициента заполнения ничего не плавает 

 

А Ваш трансформатор научился передавать постоянку?

[Zuse 0]

On 11/3/2020 at 8:38 PM, Herz said:

А Ваш трансформатор научился передавать постоянку?

Нет. Но амплитуды импульсов на выходе от скважности не зависят.

[Herz 6]

2 hours ago, Zuse said:

Нет. Но амплитуды импульсов на выходе от скважности не зависят.

Поздравляю. Это настоящий прорыв. И в каких пределах регулируется скважность?