[Microwatt 2]

Очень большой выброс...

Ну, если не диод причиной, то RC цепь придется уточнять. Ее вообще-то нужно подобрать по волновому сопротивлению. Т.е при равных тау резистор и емкость имеют оптимум номиналов для наилучшего подавления колебаний.

Вообще-то рекомендовал бы полистать не только материалы PI. У контор ST,TI,ON тоже много полезных советов и хороших решений.

Иногда, снабберы во вторичной цепи и даже на вспомогательной обмотке убирают досадные иголки, которым и объяснение не сразу найдешь. Большинство таких трудностей - в намотке и разводке печати.

Да, аналоговая схемотехника немного колдовство, к сожалению. Когда найдешь причину - вроде все просто. Но доискаться порою...

[chefdesigner 0]

Когда найдешь причину - вроде все просто. Но доискаться порою...

 

В серийном флайбэке с трансф. EF25 на 40-80Вт хорошо заработало сочетание RCD 300к-10нФ-S1M(или GS1M). Через емкость диода замечательно рекуперировалась энергия выброса обратно в обмотку. Остаточная амплитуда выброса 20-30В. И, самое интересное, нагрев диода значительно снизился после включения последовательно с диодом резистора 30-40ом. На этом резисторе, как я понял, демпфируются колебания высших порядков-монтажа и тд. Другие "медленные" диоды (100-500нс) работали хуже.

С "быстрым" диодом US1M снаббер работал как обычно-никакого выброса, но и 300к практически погоды не делал, надо было уменьшать до 40-80к, таким образом рекуперация отсутствовала и суммарный КПД системы был ниже.

Вообще, это увлекательное занятие-добирать последние копейки КПД, копейка отсюда, копейка оттуда...

 

О стабилитроне вместо RC из моего опыта ничего хорошего не скажу. В любом моём источнике от 5 до 100Вт мощности всегда удавалось подобрать RCD эффективней или не хуже чем стабилитрон.

[stas00n 0]

Друзья, RCD элементарно рассчитывается, никакой черной магии с "волновыми сопротивлениями". За время прямого хода в индуктивности рассеяния Ls накапливается энергия W=0.5*Ls*I^2; I - ток в обмотке в момент закрывания ключа. После закрывания ключа эта энергия через диод почти полностью перейдет в конденсатор C, -рассеянием на относительно большом резисторе в этот момент пренебрегаем. Эта энергия должна зарядить конденсатор до некоторого напряжения, не слишком большого, чтобы не пробило ключ. Энергия конденсатора W=0.5*CU^2; приравниваем эти энергии и задаем максимально допустимое изменение напряжения на конденсаторе, рассчитываем его емкость: C = Ls * I^2/(Uc0^2 - Uc1^2). Дальше диод закрывается и за время до следующего закрывания силового ключа, энергия из конденсатора должна быть рассеяна резистором, чтобы в следующем цикле конденсатор мог принять новую "порцию" энергии. Без промежуточных выкладок привожу формулу для расчета резистора: R = -T/(C * ln(Uc1/Uc0)), где T - период переключения, Uc0 и Uc1 - начальное и конечное напряжение на конденсаторе. Напряжение на конденсаторе (относительно земли) никогда не должно быть ниже напряжения на стоке ключа во время обратного хода, иначе диод откроется и та энергия которая могла бы пойти в нагрузку будет греть резистор. Прилепляю картинку с эпюрами напряжений на стоке Vd и в точке соединения RCD снаббера Vc; Vp - напряжение питания, Vspike - максимальная "иголка" выброса, dVc - размах "пульсации" на конденсаторе, Vr - "отраженное" напряжение, Vmargin - запас на поддержание диода в закрытом состоянии, T- период коммутации ключа. В выражение для расчета резистора подставляются Uc0 = Vspike - Vp; Uc1 = Vr + Vmargin.

 

Попозже приведу пример расчета.

Изменено 7 января, 2013 пользователем stas00n

[chefdesigner 0]

Дальше диод закрывается и за время до следующего закрывания силового ключа, энергия из конденсатора должна быть рассеяна резистором, чтобы

 

С "медленным" диодом(время рассасывания заряда около 1мкс) всё происходит хитрее))

[stas00n 0]

Пример для моего блока питания.

Дано:

Vp = 400 В;

Vr = 100 В;

Ls = 5 мкГн;

T = 10 мкс;

I = 1.4 A;

Задаем Vspike = 570 В (600-вольтовый MOSFET), запас Vmargin = 20 В.

Определяем начальное и конечное напряжения на конденсаторе:

 

Vc0 = Vspike - Vp = 570 - 400 = 170 В;

Vc1 = Vr + Vmargin = 100 + 20 = 120 В;

 

Считаем конденсатор:

 

С = Ls * I^2 / (Vc0^2 - Vc1^2) = 5e-6 * 1.4^2 / (170^2 - 120^2) = 6.8e-10. Емкость 680 пФ.

 

Считаем резистор:

 

R = -T/(C * ln(Uc1/Uc0)) = -1e-5 / (6,8e-10 * ln(120 / 170)) = 42221 Ом. Резистор 43 кОм.

 

В конце прикидываем мощность выделяемую на резисторе:

 

P ~= ((Vc0 + Vc1) / 2)^2 / R = 0.49 Вт, что соответствует мощности рассеяния P = (Ls * I^2)/(2 * T) = 0.49 Вт.

 

 

PS потом макетируем, смотрим что получилось и подбираем компонеты для выжимания того самого кпд... :) В любом случае начальные элементы ставим расчетные. У airman'a большой спайк => либо мал конденсатор, либо велик резистор... Либо велико рассеяние трансформатора. Для минимизации рассеяния вторичку надо располагать между двумя половинами первички (можно наоборот, но я такого не встречал), зазор - только на центральном керне сердечника, равномерное заполнение окна по высоте...

 

 

P.P.S. Отредактировал посты, чтобы не было путаницы.

Изменено 7 января, 2013 пользователем stas00n

[wim 6]

макетируем, смотрим что получилось

Flyback - топология, уже изначально оптимизированная по цене, поэтому выжимание кпд будет неизбежно в ущерб чему-то, например надёжности. В реальном мире существуют такие неприятности, как импульсные перенапряжения в сети. Для бытовой обстановки, к примеру, допускаются перенапряжения второй категории - это 1,5 кВ. Поэтому MOSFET надо выбирать с Vbrds не меньше максимального напряжения ограничения варистора, т.е. 700В и выше. Потом при минимальном входном напряжении делаем кз выхода и смотрим "иголку" на стоке - она будет выше, чем в рабочем режиме. Оную "иголку" режем RCD-снаббером так, чтобы при максимальном входном напряжении она не превысила Vbrds.

Ну и собс-но всё - измеряем кпд, какой получился, такой и получился.

[Microwatt 2]

Друзья, RCD элементарно рассчитывается, никакой черной магии с "волновыми сопротивлениями".

Не, давайте не путать черную магию с искусством, а искусство с ремеслом.

Вы все правильно расписали в двух постах. Правильнее просто некуда. Если бы компоненты были такими же правильными, все работало бы идеально.

Но есть емкость диода, его динамические параметры, нестабильная емкость обмотки, индуктивности дорожек... Все это иногда портит теоретически правильную картину.

Потому, при хорошем трансформаторе и малых мощностях оно иногда работает приемлемо сразу и особого внимания не занимает.

А иногда приходится повозиться, с идеализированным расчетом не совпадает. Возиться со схемой вовсе не значит шептать заклинания или не доверять Георгу Ому.

 

К теме добавлю еще, что обязательность 700-вольтового транзистора мне кажется преувеличенной. Практика показывает, что для нашей сети 220 вполне годятся доступные недорогие 600-вольтовики. Имею выборку не в одну тысячу источников и не менее чем в 150-200 населенных пунктах приблизительно за 7-8 лет. Правильно спроектированное достаточно надежно работает.

Да, отказы случаются, но это в большинстве подавляющем - экстраординарные ситуации - молния, статическая подача 380 и т.д. Короткие выплески вполне давятся балкером. Если уж на то пошло, то балкер на 400 вольт тоже тогда нужно менять на что-то в 1500вольт, если уж такие страсти с выплесками?

Для успокоения на эту тему ON выпустила апнот однотранзисторного прямоходовика с универсальным входом 110-220 на... 500-вольтовом транзисторе. А уж там-то напряжение на закрытом ключе - куда более серьезная проблема, чем во флае. ...

[stas00n 0]

Кстати, по поводу влияния номиналов и типа снаббера в обратноходовике на кпд. Это влияние стремится к нулю при условии, что напряжение на RC цепи не "проваливает" ниже напряжения на стоке (в противном случае снаббер будет жрать лишнего). Если у обратноходового трансформатора индуктивность рассеяния первичной обмотки составляет, например 1% от индуктивности намагничивания, а мощность в нагрузке, например 100Вт, то в первичке мы имеем 1 Вт "лишней" мощности, который надо куда-то деть, пока она не пробила ключ. А уж куда мы этот ватт будем поглощать - в резистор ли или в TVS диод, в общем-то по барабану, на кпд это никак не отразится в сторону увеличения последнего :) Если только придумаем какую хитрую работоспособную схему рекуперации, но это уже за рамками flyback топологии и ее снабберов.

 

Исходя из этого предлагаю простой, неакадемический метод подбора элементов снаббера.

1. Берем конденсатор с ба-а-альшим запасом по емкости, хоть с 10х, хоть с 1000х кратным запасом - кашу маслом не испортишь :)

2. Берем диод любой проходящий по напряжению и току, быстрый или медленный - не очень важно. Медленный хорошо задавит ВЧ колебания (возможно это лучше с точки зрения помехоэмиссии БП) и примет на себя часть мощности потерь рассеяния.

3. Резистор ставим такой, чтобы при напряжении чуть больше отраженного рассеивал ровно столько процентов мощности нагрузки, сколько индуктивность рассеяния составляет от индуктивности намагничивания. Если индуктивность рассеяния неизвестна или взяли медленный диод - берем переменный резистор ;) ползунок в положение минимального сопротивления.

4. Убеждаемся при помощи осциллографа, что напряжение на RC цепи все время больше напряжения на стоке во время обратного хода (без учета выброса). Если меньше - увеличиваем резистор пока не станет больше.

5. Измеряем напряжение на резисторе - можно мультиметром, т.к. если емкость большая - напряжение почти постоянное, измеряем сопротивление резистора. Считаем выделяемую на нем мощность потерь. Если много - перематываем трансформатор. Если мало (меньше полватта, например) - выкидываем RCD, ставим вместо него подходящий TVS диод.

[halfdoom 0]

А уж куда мы этот ватт будем поглощать - в резистор ли или в TVS диод, в общем-то по барабану, на кпд это никак не отразится в сторону увеличения последнего :)

Это не совсем так. RCD цепочка ограничивает напряжение не на строго фиксированном уровне. Оно плавает в зависимости от входного напряжения - при высоком входном напряжении оно будет снижаться, а при низком - повышаться. TVS всегда ограничивает напряжение на одном уровне.

 

допускаются перенапряжения второй категории - это 1,5 кВ. Поэтому MOSFET надо выбирать с Vbrds не меньше максимального напряжения ограничения варистора, т.е. 700В и выше.

Совсем короткие импульсы давятся входным фильтром, а длительные перепады должны просто выключать модулятор. 600 вольтовый mosfet пока еще держит преимущество по соотношению цена/rdson/паразитные емкости.

[Bludger 0]

Это не совсем так. RCD цепочка ограничивает напряжение не на строго фиксированном уровне. Оно плавает в зависимости от входного напряжения - при высоком входном напряжении оно будет снижаться, а при низком - повышаться. TVS всегда ограничивает напряжение на одном уровне.

 

Не, входное напряжение не влияет никак, у нас же снаббер работает на напряжении "отраженное" плюс шпилька, а отраженка постоянна - выходное напряжение на коэффициент трансформации. Вообще, RCD снаббер эффективнее, чем TVS, если правильно выбран диод - часть энергии из кондера снаббера передается в нагрузку за время, пока диод снаббера не восстановился (если нарисовать эквивалентную схему в период восстановления диода, то видно, что кондер снаббера с более высоким потенциалом через невосстановленный диод и транс просто подключен к нагрузке). Обычно диоды с восстановлением в 300-400 нан ведут себя вполне адекватно.

На энергию, рассеиваемую в снаббере, сильно влияет куча всяких паразитных параметров - например, паразитная емкость транса/транзистора и паразитная индуктивность выходных цепей до кондера, так что считать действительно можно только приблизительно :)

[halfdoom 0]

Не, входное напряжение не влияет никак, у нас же снаббер работает на напряжении "отраженное" плюс шпилька, а отраженка постоянна - выходное напряжение на коэффициент трансформации.

Во флае? Вы ничего не перепутали?

[wim 6]

Практика показывает, что для нашей сети 220 вполне годятся доступные недорогие 600-вольтовики. Имею выборку не в одну тысячу источников и не менее чем в 150-200 населенных пунктах приблизительно за 7-8 лет.

Короткие выплески вполне давятся балкером. Если уж на то пошло, то балкер на 400 вольт тоже тогда нужно менять на что-то в 1500вольт, если уж такие страсти с выплесками?

Совсем короткие импульсы давятся входным фильтром, а длительные перепады должны просто выключать модулятор. 600 вольтовый mosfet пока еще держит преимущество по соотношению цена/rdson/паразитные емкости.

Не уверен, что понял, что такое «балкер», но выбросы давятся варистором. Обычно в сети 220В используют варистор с напряжением 275VAC – у него максимальное напряжение ограничения примерно 700В. Такое напряжение будет на ключе в наихудшем случае. Дальше каждый разработчик выбирает коммерчески приемлемый уровень риска. TOPSwitch и Viper имеют ключи, соответственно, на 700В и 730В. ICE2 предлагает ключ на 600В и Rdson в несколько раз меньшее по сравнению с TOPSwitch. Очень привлекательно. Была только одна проблема (один раз, но этого хватило) – в многотысячной партии источников питания треть айсов взорвалась при подаче питания. Понятно, что китайцы где-то нарушили техпроцесс, может в пластинах чуть больше примесей оставили, чем надо. Но, ПМСМ, при таких экстремально привлекательных характеристиках это неизбежно.

Как в старом советском анекдоте: Чиним телевизоры быстро, качественно, недорого. Выберите два любых пункта.

 

 

[Bludger 0]

Во флае? Вы ничего не перепутали?

 

Да вроде нет :) У нас же снаббер подключен параллельно обмотке, работает только во время обратного хода, и на обмотке оттрансформированное выходное напряжение, в обычных случая стабилизированное.. В сетевом флае отраженка обычно вольт 150-180, и 220-вольтовый TVS - вот и получается шпилька 40-70В, независимая от входа. А относительно земли на "нижнем" конце транса (ну, и на стоке) - там действительно входное плюс отраженка плюс шпилька..

 

[Microwatt 2]

Не уверен, что понял, что такое «балкер», . ICE2 предлагает ключ на 600В и Rdson в несколько раз меньшее по сравнению с TOPSwitch. Очень привлекательно.

Балкер - электролит фильтра после выпрямителя. Чтобы он подзарядился на вольт 20-30 нужна заметная энергия, коммутационные иголки это не сделают.

 

Варисторы по входу - да, тоже средство, но не очень популярное. Не так уж дороги вроде варисторы, но характеристики с очень большим разбросом делают их малополезными практически.

 

ICE2 - вроде 650 вольт, не 600. У меня очень хорошие впечатления от этой линейки. Но снята вроде с производства, остатки резко подорожали, а ICE3 пока дороги. Будем ждать. Кстати, имею неликвиды штук 300 ICE2А765 да простится мне это упоминание.

 

В ICE2 и ТОРы далеко не все вписывается. По-прежнему, множество источников делают на россыпи, с отдельными ключами. Дешевле и по многим технологическим параметрам лучше.

 

[wim 6]

ICE2 - вроде 650 вольт, не 600. У меня очень хорошие впечатления от этой линейки. Но снята вроде с производства, остатки резко подорожали, а ICE3 пока дороги. Будем ждать.

Как говорят юристы, читайте документ до конца. :rolleyes: А для ICE3 просто назначили реалистичную цену.