Открытый проект универсального зарядника
мне неверишь так хоть дядек бородатых послушай. 😛
…вно отечественные магнитопроводы для преобразователей. 0.1тесла НМС ферит уже хоть прикуривай, а 87ой токо понял что через него что-то качать начали…
а индукторы мне кажета всетаки одинаковые правильнее, ну может второй на виток длинне, тока чтоб диод и потери в меди скомпенсировать…
есть предположение что твои 45µH 😵 на выходе не дают разряжаться конденсатору.
Еще тысяча опытов дали таки результаты, а главное понимание проблемы. И вот сделаны два открытия о которых мне уже давно говорили. Но всяк человек приходит к теории наделав много опытов и ощутив на своей шкуре натуральную физику процессов. Хотя может быть я опять гдето налобал ошибок.
Еще раз повторюсь L1 и L2 можно мотать на разных кольцах, а можно на одном. В обоих случаях КПД не меняется и никаких прочих отличий не замечено.
Первое открытие: Для увеличения выходной мощности надо понижать количество витков в L1, но понижать бесконечно нельзя - эти оставшиеся витки должны покрыть все кольцо по кругу чтоб задействовать весь материал кольца. Т.к. на 250кГц фериты со щелью не работают и желтые кольца и даже d=40мм и даже 2 сразу тоже не работают (греются), то переходим на мо-пермаллой МП-140, но для обеспечения хотябы 1А 25В при d=24мм L1=4витка - это маленькое колечко работает вполне. 4 витка хреново охватывают кольцо, поэтому надо переходить на материал с проницаемостью в 2-3 раза меньше как и говорил Александр на МП-60 или МП-70 и мотать больше витков (в районе 8-15 витков L1 и 20-25 витков L2).
Второе открытие: Энергия накопленная в L1 пройдет через конденсатор почти мгновенно (в смысле он не препятствует росту и спаду тока), а главное энергия пройдет через L2, котороя размажет ее на весь период. L2 должна быть большая чтобы лучше размазывать и возможно повышать напряжение и одновременно L2 должна быть маленькая, чтобы успеть схавать всю энергию из конденсатора за время оставшееся от периода после работы L1. Именно отсюда получается, что в сепике L1 т.е. ключ работают ~33% от периода, а остальное время работает L2 и L2 больше L1 в 2-3раза. Именно при таком соотношении получается повышение напряжения от 13В до 25В и остается запас на “провисание” напряжения в пользу тока до 5А на выходе.
Вот какая картина на токоизмерительном трансе (на ключе возле земли) 1/100 и 20 Ом нагрузка на 100 витках.
Как видно на рисунке есть переходные процессы, которые наверняк жрут КПД. Пока не знаю как с ними бороться, наверное это связано физикой открытия полевика.
Да!!! и решена проблемма колебательной неустойчивости процесса стабилизации тока за счет увеличения конденсатора с 10н до 1000н между 2 и 3 ногой тл. Теперь на всех режимах сигнал на ключ хорошо синхронизуется осцилоскопом и напряжение и ток измеренные скачут в пределах 0.01 единицы на всех режимах.
Купил кул мю=60 д=46мм за 200 руб.
намотал L1=L2=3 витка получилось кпд=63% максимальная мощность=27,5 ватт
намотал 2 витка кпд=50% макс мощ=26 ватт
намотал 1 виток некоторое время оно работало спалил транзистор по перегреву
При витках 8 и 10 кпд=97% (98-99% только силовая) при 15 ваттах
это расстраивает!!!
Впереди эксперименты с МП-60 правда колечко размером 24мм болше на митино не было
Да кстати пермаллой МП-60 с синим штрихом МП-140 с красным штрихом
взял на себя смелость изувечить фотограию 😁
синим подрисовал как должен выглядеть импульс.
при изменении тока нагрузкидолжна меняться амплитуда, скважность практически не должна меняться, только засчет падения напряжения на диоде и измерительном шунте (при включенной ОС)
у импульса должна появиться прямоугольная составляющая, желтым, что произойдет при увеличении тока нагрузки, и неизменной скважности.
скорость нарастания тока (треугольник) прямо пропорциональна напряжению питания, и обратно пропорциональна индуктивности.
увеличенная L2 не дает разряжаться конденсатору сепика как следствие не появляется прямоугольная составляющая. причины описанны ниже.
ps/ все эксперименты я делаю только без ОС, и с фиксированной скважностью.
“Второе открытие: Энергия накопленная в L1 пройдет через конденсатор почти мгновенно (в смысле он не препятствует росту и спаду тока)”
тут я вшоке… это через год борьбы с индукторами и конденсаторами… 😃
конденсатор сопративляется изменению напряжения на обкладках реагируя бросками тока! и только так du/dt
индуктивность сопративляется изменению протекающего тока, реагируя на это самое ИЗМЕНЕНИЕ ТОКА бросками напряжения. dI/dt
напечатай красными буквами и в рамку под стекло. 😉
МП-60 д=24мм
4 витка L1
6 витков L2
КПД 63%
Сейчас у меня тоже если стоит определенный ток для тл, то она держит четко скваженность.
Тык КАК мотать блин?
Ушел в медитацию.
На маленьких кольцах наступает насыщение материала.
На больших не получается намотать достаточное количество витков для кпд и чтоб индуктивность <1 мкГн.
Не могу отжать более 27 Ватт из дросселя на частоте 250кГц.
Это что тупик?
Буду пробовать понижать частоту.
Вот последний опыт: соврал что 63% это из другого эксперимента.
50% там было.
Слева под щупом виднеется конденсатор 10н на который напаяны 2 конденсатора по 10мкф выдранные из под проца дохлой мамки.
Этакая фигня пропускает сквозь себя 25 Ватт, долбанное кольцо 46мм как рыгалик размером не может сделать тогоже!!!
А мне надо 125 Ватт.
Что-то мне говорит, что еще максимум 5-25 ватт можно отыграть, а далее нет!
Попытаться чтоли найти экстремум или глюки это все.
Только что пришла мысля: Катушку с несколькими витками закатывать целиком в мо-пермаллой.
Будем рассуждать трезво:
- Чтобы получить нормальный ток за 1/2 периода 250кГц надо L1=1мкГн
- Чтобы намотать такую индуктивность надо 1/4 витка на ломаном ферите(греется) 1 виток на желтом кольце(греется) 1и1/2 витка МП-140 или 4 витка на МП-60.
Причем увеличение размера тока уху.шает.
Никакого кпд от таких витков не жди. Выходит тупик? Или что?
☕ сrazy!
паяльник в сторону и читать, как связанны между собой сердечник, проволока, ток, напряжение и время. кто кого греет и где искать компромис.
например здесь
electronix.ru/forum/index.php?showforum=40
дроссель греется от пульсаций тока, чем круче треугольник тем горячее сердечник, проволоку греет суммарный ток. пульсации прямо пропорциональны времени и напряжению и обратно пропорциональны индуктивности, для однотактных преобразователей треугольную составляющую принимают 5-10%
напряжение питания 12в напряжение на выходе 25 напряжение диода (грубо по максимуму)1-2в ток в нагрузке 5А
получаем кофициент умножения 27/(12-0.5)=2,35 округлим грубо до 2.5 (ни что не идеально). 0.5в на транзисторе дорожках и тп.
требуемая скважность Dmax=(25+2)/(25+12-0,5+2) грубо 0.7
постоянный ток через L1=0.7*5/(1-0.7)=11.6А те пик треугольника должен быть примерно на 1-1.5 А выше начала импульса. у тебя на последнем фото треугольник высотой в 3v/(1/100*20)=15!!АМПЕР! интересно какого фига феррит и транзистор греются?! при этом полезный прямоугольник высотой всего 0.5/0.2= 2.5А
L1> 12*(1-0.7)/2*5*250=1.44uH
L2> 12*0.7/2*5*250=8,4uH
у тебя общий магнитопровод т.е. индукторы получатся идеально одинаковыми при равном количестве витков
ток ключа равен сумме всех токов индукторов,как прямоугольной составляющей так и треугольной.
какие нафиг 1 uH какие 4 витка!!!
индуктор мотается чтоб провод равеномерно занимал всю поверхность кольца или максимально занимал прощадь окна для Ш сердечников.
дорожки делаются так чтоб их почти небыло, а не проводами по 10 см
путь протекания основного тока должен проходить через ноги конденсаторов.
так правильно
так неправильно
Никакого кпд от таких витков не жди. Выходит тупик? Или что?
вобще конечно, на таких соплях вешать силовой дроссель - это не дело. но на этом сильно все не может испортиться.
софт для дизайна (для колец кулмю). Результаты абсолютно совпадают с жизнью. по крайней мере у меня.
www.mag-inc.com/software/pcd-3_1.zip
Попробуете подставить свои данные, и посмотреть что получается.
Там как раз ищут нужный мне дроссель.
electronix.ru/forum/index.php?showtopic=44905
В том-то вся и жопа что такой дроссель намотать невозможно не имея спец материала.
Мало берешь - греется.
Много берешь - 2 витка на все кольцо не размажешь.
От матери не подходит маленький слишком - греется.
Нужен материал мю=26 или меньше.
Придется понижать частоту - 250кГц много слишком для мю=60.
Там как раз ищут нужный мне дроссель.
electronix.ru/forum/index.php?showtopic=44905В том-то вся и жопа что такой дроссель намотать невозможно не имея спец материала.
Мало берешь - греется.
Много берешь - 2 витка на все кольцо не размажешь.От матери не подходит маленький слишком - греется.
Нужен материал мю=26 или меньше.
Придется понижать частоту - 250кГц много слишком для мю=60.
понизить магнитную проницаемость на коленке оч просто берешь дремель с алмазным диском и режешь кольцо, разрез лучше залить каким нить композитом.
от матери дриссели в чистом виде не подойдут, они там работают в 6-8 фазном регуляторе степдаун и току через них идет до 100А межу прочим…
колечко спаяное с матери работает в дежурке замечательно, из 5 вольт делает 15 1 А 😃 и из 12 тоже сделает…
делать дроссель очень маленькой индуктивности меньше 8-10uH невижу смысла греться будет собственно ты сам видишь какие у тебя пульсации получаются, и самое главное они нафиг ненужны нужно то, что под треугольником,
я вчера мотор на вертолете спалил, так что 4 дня выходных буду паять релиз кандидат, летать мне пока неначем, а выпивать нечто 😉
Пока читаю и нихрена не понимаю. Нет ну кое что понимаю.
Почемуто в голове застряло что в сепике ключ должен быть открыт максимум 30% от периода.
Если это так то от 1uH не уйти.
Попробую снять ограничитель с ТЛ на скваженность щас стоит 35-40%.
Пока читаю и нихрена не понимаю. Нет ну кое что понимаю.
Почемуто в голове застряло что в сепике ключ должен быть открыт максимум 30% от периода.
Если это так то от 1uH не уйти.Попробую снять ограничитель с ТЛ на скваженность щас стоит 35-40%.
в сепике время открытого ключа может быть почти любым (ограничено параметрами элементов, особенно транзистора) до 50% понижает, выше 50% повышает коэффициент умножения равен D/(1-D)
где D- кофициент заполнения от 0 до 1 (другими словами часть времени когда ключ открыт)
соответственно чтоб входное напряжение умножить на 2 ключ должен быть открыт 2/3 периуда и закрыт 1/3
чтоб поделить на 2 соответственно 1/3 открыт 2/3 закрыт
скважность нужно ограничить обязательно!!!
чтоб на выходе получить 27V при входе 12V нужно соответственно посчитать коэффициент умножения
я грубо прикидываю так
на выходе нужно 27в, + на диоде дорожках проводахи тп потеряется еще 2-3в (только на шунте упадет 5А*0.05Ом=0,25в)
на входе соответственно как минимум 10 процентов скинуть получается грубо 11в
дальше делим выход на вход получаем кофициент умножения 29/11=2,63
теперь считаем скважность для кофициента умножения 2,63 полчается примерно D=0.725 (1-D)=0.275
теперь на DTC вход припаиваем соответствующий резистор. чтоб при нашей чатоте импульс не мог стать шире чем D*(1/F) 0.725/250 2.9us
где F соответственно часттота.
теперь и дроссель можно считать/мотать 😃
ps надеюсь логика понятна…
при D=0 на выходе будет 0
при D=1 на выходе будет опять же 0, а на входе КЗ 😉
L1=L2=7uH
КПД=52 Ватт/65 Ватт
Больше БП не потянул.
Кольцо и провод не греются.
Транзистор и диод греются не очень быстро.
Маловато.
КПД фиговое и почти одинаковое от 10 до 52 ватт. Думаю дело в номиналах.
Перечитал теорию(Разработка импульсного преобразователя напряжения с топологией SEPIC Дмитрий Иоффе), вроди бы противоречий нет.
Ту статью можно найти здесь: dsioffe.narod.ru/news.htm
Еще немного подумал и понял. Что ту статью, которую я хреновато перевел с английского и которую произвольно перевел Д. Иоффе, писали для мало мощных преобразователей и там молча подразумевалось некое ограничение при наматывании обоих дросселей на одном кольце, чтобы периоды их работы не пересекались (L1=1/2*L2) ---- 1/3 периода работает одно кольцо 2/3 другое.
В моем случае 125 ватт мы выходим на ограничения материала сердечника это роскошь за 1/3 периода копить энергию 125 ватт поэтому приходится копить ее 0.7 периода ну и за 0.1 периода или меньше ее выплескивать. В этом случае мы не можем все смотать на одном кольце, что я тупо пытаюсь сделать, т.к. время работы второго дросселя накрывает первый и там возникают переходные процессы х.з. какие. В статье про это ни слова. Используется только законы Ома, которые нифига не говорят что там творится и как выбирать материал.
Вывод: если я не ошибаюсь для силового случая дроссели должны быть разделены.
В маломощном случае у меня получалась мощность >98%.
А сейчас больше 80% не получается.
Ту статью можно найти здесь: dsioffe.narod.ru/news.htm
Еще немного подумал и понял. Что ту статью, которую я хреновато перевел с английского и которую произвольно перевел Д. Иоффе, писали для мало мощных преобразователей и там молча подразумевалось некое ограничение при наматывании обоих дросселей на одном кольце, чтобы периоды их работы не пересекались (L1=1/2*L2) ---- 1/3 периода работает одно кольцо 2/3 другое.
В моем случае 125 ватт мы выходим на ограничения материала сердечника это роскошь за 1/3 периода копить энергию 125 ватт поэтому приходится копить ее 0.7 периода ну и за 0.1 периода или меньше ее выплескивать. В этом случае мы не можем все смотать на одном кольце, что я тупо пытаюсь сделать, т.к. время работы второго дросселя накрывает первый и там возникают переходные процессы х.з. какие. В статье про это ни слова. Используется только законы Ома, которые нифига не говорят что там творится и как выбирать материал.
Вывод: если я не ошибаюсь для силового случая дроссели должны быть разделены.
В маломощном случае у меня получалась мощность >98%.
А сейчас больше 80% не получается.
сепик справедлив для практически любых мощностей вопрос только конкретной реализации. и чисто техническими ограничениями типа скорости и задержки открытия транзистора его перехода качества монтажа и тп.
в случае если не наблюдается прямоугольной составляющей тока в ключе это говорит лишь о том, что преобразователь работает в режиме разрывных токов (discontinus) помоему так пишется по аглицки если прямоугнольная составляющая присутствует то преобразователь работает в режиме непрерывных токов (continus)
1 случай подразумевает накопление энергии в дросселе и полная ее передача в нагрузку в течении одного такта. те ток в дросселе прерывается когда запас энергии закончился а транзистор еще не открылся что б его дозарядить при этом диод запирается, а нагрузка питается в это время от выходноой емкости.
2 случай подразумевает, что накопленная энергия в дросселе не вся передается в нагрузку за время закрытого транзистора, а часть ее остается и при отпирании транзистора дроссель дозаряжается из этого следует 2 вещи в режиме разрывных токов нужен быстрый диод, в режиме неразрывных токов быстрый диод ненужн т.к. он никогда не запирается сам режим подразумевает ток через него течет всегда 😃
теперь пошли по шагам разбираться что и когда нагревается
питание подключено ключ закрыт конденаторы на входе и конденсаторы сепика заряжены до напряжения питания конденсатор на выходе разряжен.
открываем транзистор ток начинает течь по цепи +источника L1 транзистор -ист(источника) в тоже самое время ток начинает течь поцепи +КС (конденсатора сепика) транзистор L2 -KC в этот момент невозникает тока в нагрузке!!!
транзистор открыт ток продалжает течь как описано в пердидущем пункте пока конденстор сепика не разрядится или транзистор не закроется и постоянно линейно нарастает как ты мог убедиться. в это время изменяется магнитный поток который нарастает запасая энергию, поскольку основная чать магнитного потока сосредоточенна в сердечнике то он соответственно сопративляясь его изменению греется. (читать теоритические основыэлектротехники и учебник физики.)
транзистор закрывается тем самым прерывая ток т.е. ток в ключе в этом такте максимален и сопративление канала растет => транзистор греется.
поскольку мы знаем что оба индуктора зряжены то запирание транзистора вызывает бросок напряжения отпирается диод ток течет по цепи L2 - диод- выходной конденсатор - L2, L2 - диод-нагрузка-L2, +ист - L1 - KC - L2 - -ист что собственно и вызывает суммирование входного и выходного напряжений и соответствующие требование к транзистору.
“транзистор закрыт” L2 - диод- выходной конденсатор - L2, L2 - диод-нагрузка-L2, +ист - L1 - KC - L2 - -ист греется диод.
транзистор открывается опять отпирается тут 2 варианта если ток разрывной то все повторяется сначала
если ток не разрывной те индукторы неуспели польностью разрядиться то начальный ток ключа не равен 0 сопративление канала уменьшается немгновенно => транзистор греется. диод незапирается и продолжает питать нгрузку треугольник в импульсе тока ключа постепенно приближается (с каждым следующим тактом) к горизонтальной линии.
какой режим предпочтительнее… вопрос риторический типа “какой вертолет лучше двс или электричка”
если режим прерывистый то пульсации тока в дросселе больше => сердечник греется сильнее, нет тока при отпирании ключа => при отпирании транзистор не греется, нет прямоугольника тока в транзисторе => греется меньше в открытом состоянии, бОльший ток при запирании транзистора => здесь греется сильнее. диод должен быть быстрый чтоб при разряде L2 ток из выходного конденсатора не перезаряжал индуктор в обратном напрвлении, нужна больше емкость на выходе и лучше на входе дабы обеспечить заряд L1.
уф блин запарился напечатывать…
в сепике нет назницы кроме экономии места и денег связаны дроссели магнитным потоком или нет.
рассеиваемая мощность в любой момент времени налюбом элементе равна I^2*R поскольку от тока избавиться нельзя он собственно нам и нужен то уменьшаем R где только можно в транзисторе малым временем переходных процессов и высоким напряжением затвора чем лучше ибыстрее откроется тем меньше потерь. на плате уменьшением длинны дорожек по которым течет нужный нам ток в индукторе увеличением сечения провода в обмотке и уменьшением!!! количества материала в сердечнике. если режим непрерывный то диод ставим шотки, если прерывистый то колеблемся между шотки и ультрафастом в сторону последнего. при разводке платы все пути протекания тока шире и короче. это общие рекомендации ко всем импульсным источникам.
вот где то так, исправляйте пожалуйста где ошибся. и/лии очепятался.
Насчет укорачивания проводов и все такое с дорожками и конденсаторами ясно, но для этого придется все переделать и выигрыш может быть от 1-3% чисто по сопротивлению и 10-20% если есть паразитные помехи в ОС(чего я не оченьто наблюдаю). На текущий момент и на этом железе хочется добраться до вариационного максимума по всем имеющимся сейчас параметрам.
За теорию спасибо сижу разбираюсь.
И всеже остался неосвещен один факт:
“В сепике нет разницы кроме экономии места и денег связаны дроссели магнитным потоком или нет”.
В одном случае это дроссели просто использующие один и тот же носитель. В другом случае это трансформатор. (Если поменять полярность спаренных дросселей нифига не работает, но и ничего не сгорает). Ясно что оба дросселя используют энергию запасенную в кольце на благое дело неважно сам он ее запас или другой. Вопрос заключается в том есть ли оптимальное соотношение индуктивностей которое может повлиять на работу ключа или на переполнение самих дросселей???
И еще одно наблюдение беру кольцо Мо-пермаллой 24мм мю=60 или беру кулмю=60 д=36мм разница кпд 4% в пользу пермаллоя.
И всеже остался неосвещен один факт:
“В сепике нет разницы кроме экономии места и денег связаны дроссели магнитным потоком или нет”.
В одном случае это дроссели просто использующие один и тот же носитель. В другом случае это трансформатор. (Если поменять полярность спаренных дросселей нифига не работает, но и ничего не сгорает). Ясно что оба дросселя используют энергию запасенную в кольце на благое дело неважно сам он ее запас или другой. Вопрос заключается в том есть ли оптимальное соотношение индуктивностей которое может повлиять на работу ключа или на переполнение самих дросселей???
И еще одно наблюдение беру кольцо Мо-пермаллой 24мм мю=60 или беру кулмю=60 д=36мм разница кпд 4% в пользу пермаллоя.
освещен.
потому что оба! дросселя заряжаются вовремя открытого ключа и оба разряжаются во время закрытого. L1 в конденсатор сепика L2 в нагрузку.
хотя и дроссель и трансформатор могут быть намотаныы на одном и том же магнитопроводе и одной и тойже проволокой, но между ними есть разница
трансформатор передает энергию через магнитное поле из первичной обмотки во вторичную с кофициентом трансформаии (отношение витков) и ничего приэтом не накапливаети не теряет(идеальный).
дроссель элемент накопительный он ничего никуда не передает, он запасает энергию и не в материале сердечника, а в магнитном поле. магнитное поле наводится по правилу правого винта. сосредоточено в основном в сердечнике в случае если магнитопровод без зазора, и в основном в зазре если магнитопровод с зазором. в случае если сердечника нет совсем, то в википедию теория поля итп запросы…
в сердечнике поле считается, что равномерно.
оптимальное отношение есть резонанс токов. в таком диапазоне регулирования думаю недостижим к сожалению.
можно например включать транзистор при 0 тока и тп, но я таких штук никогда не делал и не для этой топологии наверно…
сори совсем одолели меня работодатели… но вчера всеж таки немного паял, кпд не мерил, но он меня скорее всего устроит …
шимка работает просто супер… отключаешь нагрузку, напряжение мгновеноо становится по верхнему пределу, подключаешь в первичке ток какой задал… подключаешь вместо нагрузки пинцет ток в первичке все равно как поставил… вот оно счастье полевого преобразователя!!! нафиг там пердохранители ненужны 😒 curent mode мать его 😉 есть у меня идея как курент мод регулировать, но я ее еще непробовал 😦
у платок от резонита похоже наблюдабтся некоторые проблеммы с переходными отверстиями 😦
КПД очень интересен.