[euthon 0]

Коллеги, доброго всем дня!

 

Сделал макет LLC конвертера, 30 -> 380 вольт, примерно 800 ватт. На макете всё работает как и ожидалось, меня почти всё устраивает. Кроме трансформатора. Не получается интегрировать резонансную индуктивность в индуктивность рассеяния.

 

Параметры контура следующие: Lr = 700 нГн, Lc = 3.6 мкФ, Fr = 100 kHz. Для трансформатора используется ферритовый сердечник E42/21/20.

 

При нормальной намотке трансформатора, сначала первичная обмотка, в один слой, из нескольких косичек самодельного литцендрата, затем два слоя вторичной обмотки, получается слишком маленькая индуктивность рассеяния, примерно 200 нГн. Если эти же обмотки (из подобия литцендрата) максимально удалить друг от друга, то требуемая индуктивность получается, но через 5 минут работы на мощности ~600 ватт первичная обмотка перегревается за 100 градусов. 

 

Есть ли какие-то более-менее проверенные варианты конструкции подобных трансформаторов позволяющие получить большую Ls в сочетании с разумным нагревом? Или, при таких токах, любая попытка ухудшить трансформатор приведёт (закономерно?) к резкому росту потерь и только отдельный дроссель несколько поможет? На макете сейчас резонансный дроссель - отдельный компонент, греется в пределах разумного, но хочется сэкономить несколько кв. см. на плате.

 

С уважением,

Андрей.

Изменено 8 мая, 2023 пользователем euthon

[Plain 169]

Потому что литцендрат голыми руками не сделать. Если купить не получается, наковырять можно из отклоняющих систем ЭЛТ мониторов.

[euthon 0]

On 5/8/2023 at 2:50 PM, Plain said:

Потому что литцендрат голыми руками не сделать.

Я в курсе этого момента. Но у меня сомнения, что покупной литцендрат (проще купить, чем ковырять) решит проблему. Получу миллиард слоёв (пусть и из очень тонких проводов), никакой коэффициент заполнения медью, проблемы с запихиванием всего этого в окна сердечника, проблемы с лужением и т.п. и не факт, что будет сильно лучше. Или будет?

[Plain 169]

У литцендрата заполнение безусловно больше, чем у скрутки, и обмотки логичны однослойные, из чего следует окно как можно длиннее, т.е. кольцо.

А вообще, низковольтный LLC бестолковая схема, тем более, Вы уже делали другие топологии.

[euthon 0]

On 5/8/2023 at 4:49 PM, Plain said:

обмотки логичны однослойные, из чего следует окно как можно длиннее, т.е. кольцо.

А где тогда рассеяние брать? На кольце в один слой меньше 100 нГн получается, и даже на самокрученном "литцендрате" ничего не греется. С Lm, кстати, на кольце тоже не очень (мне, правда, не особо и нужно, в смысле меня устаивает Lm/Lr >15, но для ZVS всё-таки немного требуется).

Короче, сделаю, наверное, отдельный индуктор, 3 витка медной шиной на PQ32/20 (под рукой запасы есть), а трансформатор намотаю "по науке", с чередованием и т.п.

On 5/8/2023 at 4:49 PM, Plain said:

низковольтный LLC бестолковая схема

Не согласен, она не идеальна, но зато получается просто и достаточно компактно. Моточных, в общем не больше, чем в других топологиях. В ваших любимых питаемых током топологиях тоже заморочек хватает. На больших токах нужен какой-то фиксатор, желательно активный, к нему нужна управлялка, этот фиксатор начинает гонять ток через основные ключи, а значит по RMS и по потерям I2R приближаемся к тому же LLC, транзисторы желательно брать более высоковольтные, чтобы повысить напряжение фиксации и скорость перемагничивания Ls, нет готовых контроллеров, нужен старт с нулевого напряжения, и я могу еще продолжить. Короче, не так LLC и плох. 

Изменено 8 мая, 2023 пользователем euthon

[SSerge 4]

6 hours ago, euthon said:

Есть ли какие-то более-менее проверенные варианты конструкции подобных трансформаторов позволяющие получить большую Ls

По идее нужен соответствующий каркас.

Для макетирования я просто наматывал в середине стандартного каркаса перегородку из длииинной ленты электрокартона.

Для E42 ширина такой перегородки примерно 4-5, а то и все 6 миллиметров.

[Plain 169]

1 час назад, euthon сказал:

А где тогда рассеяние брать?

Это же межобмоточное расстояние, следовательно, задаётся толщиной каркаса, т.е. количеством слоёв изоленты и т.п., в данном случае.

1 час назад, euthon сказал:

Lm, кстати, на кольце тоже не очень

Кольцо можно собрать из двух U, четырёх PLT или I, двух ROD и двух подходящих прямоугольных частей, и т.д.

1 час назад, euthon сказал:

В ... питаемых током топологиях тоже заморочек хватает

Вы же комбинированый повышающий собрали, а у каскадного понижающего они конечно тоже есть, но меньше. Под LLC контроллеры есть, да, но только если делать строго как в их бумагах написано.

[euthon 0]

On 5/8/2023 at 7:06 PM, SSerge said:

Для E42 ширина такой перегородки...

Ну, так я и делаю. И получаю тепла под десяток ватт на первичной обмотке. В этом-то и проблема. Обмотку же при этом приходится в несколько слоёв мотать.

 

On 5/8/2023 at 7:17 PM, Plain said:

Под LLC контроллеры есть...

В данном случае меня это устраивает. С токовым питанием приходится микроконтроллер использовать, чуть ли не без вариантов, а здесь хочу просто и сердито. Пусть мост тупо в резонансе молотит, ну или чуть выше. Остальное регулирование - релейное (burst). Надо будет нормальное регулирование - приделаю ККМ повышалку двухфазную, их есть у меня.

[Plain 169]

Ещё есть вариант получше и попроще фазосдвигающего моста — поднять "электронным трансформатором", затем понижающий стабилизатор (источник тока), микроконтроллеров однозначно не потребуется.

[majorka65 1]

При анализе первой гармоники выясняется следующее. Векторы тока и напряжения идеальной индуктивности имеют сдвиг 90°, активная мощность нулевая. А в первичной обмотке LLC трансформатора векторы напряжений Lрезонанса и Lнамагничивания не могут одновременно иметь угол 90° к вектору тока, следовательно нагрев обмоток/сердечника при совмещении Lрезонанса и Lнамагничивания в одной первичке неизбежен. Нагревает сердечник совмещенного трансформатора и повышенная индукция.  Борятся с температурой в LLC резонансниках планарными сердечниками под радиатор. Поддерживаю решение "резонансный дроссель - отдельный компонент", особенно, если добавить "вместо сложного планарного трансформатора с радиатором, с уменьшением габарита трансформатора".
А вообще, Ваш сердечник маловат. Может N49 и частоту повыше попробовать? Если не секрет, для  чего такой БП?

[euthon 0]

On 5/9/2023 at 4:29 AM, majorka65 said:

А вообще, Ваш сердечник маловат.

Почему? Сечение 230мм2, при питании 36 вольт амплитуда индукции будет чуть меньше 0.1 Тл. Всякие TI совместно с WE в гонят феррит под 0.3 Тл, прикручивают радиаторы и сдувают тепло вентиляторами. И ничего, говорят, что так и надо 1600W PSFB reference design. С этой точки зрения, E42 - просто огромный сердечник. Опять же, они есть под рукой, а N49 - нужно где-то заказывать, да и нет мне особого смысла пока частоту увеличивать.

On 5/9/2023 at 4:29 AM, majorka65 said:

Если не секрет, для  чего такой БП?

Полевое питание всяких самоделок, от 10 банок LiFePo.

[euthon 0]

Вот забавная конструкция индуктора наполовину интегрированного с трансформатором от Инфинеон. Я бы попробовал, но не представляю, как такое считать. 

infineon_stack_xform.pdf

[Plain 169]

2 часа назад, euthon сказал:

не представляю, как такое считать

Как обычно — на картинке зазор дросселя задаётся одной прокладкой во всех кернах, значит он грубо её двойная толщина.

А для E42 ещё вариант — намотать вторичку на боковых кернах, её же каркасами задать рассеяние, а заодно может и охлаждение, если их заклинить.

[pokos 0]

On 5/9/2023 at 4:38 AM, euthon said:

Вот забавная конструкция индуктора наполовину интегрированного с трансформатором от Инфинеон. Я бы попробовал, но не представляю, как такое считать. 

Дружище, забей на все эти извраты, сделай внешний дроссель - будет отлично. Я себе для киловаттного резонансника сделал на ELP22 - прекрасно всё. Обмотки все самодельным литцендратом.

[borodach 16]

Современный литцендрат для силовой электроники - что русский что импортный - это обычная скрученная коса, без какого-либо переплетения. Там нет абсолютно никакой магии, и самодельный работает точно так же как и покупной. Отличие только в степени скрутки, которая у покупного непредсказуема, поэтому если делаете для себя, то можно и докрутить.