Jak poprawić stabilizację napięcia w przetwornicy zaporowej 12V/5V przy zmianach obciążenia?

Mon Apr 16, 2007 9:55 am   

Witam,

Zbudowałem klasyczną przetwornicę zaporową:
http://dykus.republika.pl/grupa2/flyback.png

Dane: Uwe=12V, Uwy=5V, Iwy(max)=0.5A, f=100kHz,
Trafo na rdzeniu toroidalnym:
L1 = 142uH (pierwotne)
L2 = 70uH (wyjściowe)
L2'= 65uH (sprzężenie zwrotne)

Problem mam z uzyskaniem dobrej stablizacji, zwłaszcza od zmian Iwy:
- load reg.: Iwy = 0..50..500mA -> Uwy = 5,27..4,86..3,30V (37..30%)
- line reg.: Uwe = 9..15V (Iwy=0.5A) -> Uwy = 3.18..3.40V - tryb CCM
Uwe = 9..15V (Iwy=20mA) -> Uwy = 4.86..4.87V - tryb DCM

Przy bezpośrednim sprzężeniu (bez izolacji) uzyskuję zmianę Uwy o 0.1V przy
zmianie Iwy od 0 do 500mA, zaś przy zmianach Uwe, napięcie Uwy nawet nie
drgnie.

Jak tylko przetwornica wejdzie w tryb CCM to zaczyna zmniejszać się
współczynnik wypełnienia (na granicy jest 40%) i napięcie wyjściowe
maleje... :/

Z pewnych względów odpada sprzężenie poprzez transoptor. Z róznych źródeł
wyczytałem, że przy takim sprzężeniu da się uzyskać stabilizacje na
poziomie +/-5% (ja nie potrafię).

Co może w moim wypadku wpływać na jakość tej stabilizacji? Jak mogę tą
stabilizację poprawić?

Do pewnych wniosków doszedłem, np. że większe obciążenie uzwojenia
sprzężenia (R4) poprawia do pewnego momentu stabilizację, no ale ileż można
to obciążyć (choć wg mnie powinno być odwrotnie, bo przecież ma to być
detektor wartości szczytowej:)... Czy ta zła stabilizacja wynika z
nierównomiernego obciążenia uzwojeń?
Niby klasyczny układ, a jednak znaleźć i wpaść na nic nie potrafię...

A napięcie uzwojenia sprzęgającego - im większe tym lepiej (w granicach
rozsądku), czy ma być w przybliżeniu równe wyjściowemu, czy jak (oczywiście
dla mojego przypadku, gdy Uwy jest stosunkowo duże)? Nawijanie bifilarne
też odpada... Mam troszkę długą pętlę sprzężenia na płytce (odcinek od
R4 do scalaka) - to płytka testowa, ale daleko od trafo i przykryty masą,
więc nie sądzę, aby to miało aż takie znaczenie.
Ma ktoś może pomysł, co mógłbym sprawdzić?

Oczywiście na życzenie mogę podesłać dowolne przebiegi napięć, czy podać
wartości elementów...


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Mon Apr 16, 2007 10:21 am   

Witam,

Dnia 16.04.07 (poniedziałek), 'Dykus' napisał(a):


Wpięcie szeregowo z diodą D2 (sprzężenie) poprawia nieco sytuację, ale
nadal jest dużo za dużo - Iwy=50..50mA -> Uwy=5..4V. A rezystora zwiększać
za bardzo nie można, bo brakuje napięcia (tworzy się dzielnik) i
przetwornica mniej stabilnie pracuje...


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Mon Apr 16, 2007 10:31 am   

Użytkownik "Dykus" <dykus.grupy@SpAmYwp.pl> napisał w wiadomości
news:evvdl3$h2s$1@news.onet.pl...
[quote:2dbd2b2db8]Witam,

Zbudowałem klasyczną przetwornicę zaporową:
http://dykus.republika.pl/grupa2/flyback.png

Dane: Uwe=12V, Uwy=5V, Iwy(max)=0.5A, f=100kHz,
[/quote:2dbd2b2db8]
Schemat jest prawdziwy ?
Jeśli tak, to UC384x są zalecane na ~50kHz, a nie na 200kHz, z wielkim
trudem mogą działać na 500kHz

Zastosuj UC3843, będzie znacznie lepiej sobie radził ze stabilizowaniem
Dołóż diodę do wyjścia scalaka. Gasik z diodą jest ci zbędny. Opornik R4
powinien mieć małą oporność - obciążać zauważalnie (>5% mocy całkowitej ?)
uzwojenie. Napięcie powinno być znaczne, by dioda nie miała istotnego
udziału. Jakie tam masz napięcie ?

Mon Apr 16, 2007 11:14 am   

Użytkownik "Dykus" <dykus.grupy@SpAmYwp.pl> napisał w wiadomości
news:evvdl3$h2s$1@news.onet.pl...


Typowy problem - trzeba poprawić sprzężenie między _wszystkimi_ uzwojeniami
(zgaduję, że uzwojenie sprzężenia nawinąłeś po prostu na wierzchu ?). Zwykle
wygląda to tak, że dzieli się uzwojenia na warstwy i przeplata je (niestety,
zachowując izolację, co komplikuje sprawę). Nawet mimo takich zabiegów któreś
uzwojenie jest "gorsze" i nie ma co liczyć na stabilizację lepszą niż +/- 5%.
Nawet kontrolery wykorzystujące do stabilizacji uzwojenie pierwotne (np.
LinkSwitch) mają z tym problemy.

pozdrawiam
entrop3r

Mon Apr 16, 2007 11:22 am   

Hello Dykus,

Monday, April 16, 2007, 10:55:00 AM, you wrote:


Tak wysoka częstotliwość?


Proszkowym? To dla niego za duża częstotliwość. A ferrytowy się będzie
nasycał.


Absolutnie nie możesz nawet zakładać, że przy takiej szerokiej zmianie
obciążenia flyback z pośrednią stabilizacją sobie poradzi - nierealne.


Normalne.


Raczej przeciążasz przetwornicę.


Bo?

[...]


Za mała pojemność C9...

[...]

--
Best regards,
RoMan mailto:roman@pik-net.pl

Mon Apr 16, 2007 11:29 am   

On Mon, 16 Apr 2007 10:55:00 +0200, Dykus wrote:


Klasyczna ? Klasyczna nie ma D3 :-)

Zacznij od obejrzenia oscyloskopem co sie dzieje w petli sprzezenia.
Slabo sprzezone trafo, diody sie za wolno otwieraja, szpilki cie
niszcza, c9 za maly .. czy jeszcze cos innego ..

J.

Mon Apr 16, 2007 11:37 am   

Witam,

Dnia 16.04.07 (poniedziałek), 'entroper' napisał(a):


Niedobrze. Uzwojenia mają 20-40 zwoi na rdzeniu o śr. 16mm (jedno uzwojenie
to "jeden obieg"), myślałem, że nawinięcie za toroidzie wystarczy... A
docelowo planowałem je jeszcze bardziej odizolować od siebie.



Tak, nawijałem jako ostatnie, bo niedawno zacząłem bawić się z takim
sprzężeniem. :)



U mnie jest tyle zwoi, że nie ma co przeplatać. Ale wiem o co chodzi.



No właśnie, gdybym ja choć zbliżył się do tych +/- 5%... :(


A nawijanie uzwojenia sprzęgającego dwoma przewodami jednocześnie (tak jak
dla dużych prądów) nie pomoże przypadkiem? Bo to chyba jedyne, co mógłbym
wykombinować...


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Mon Apr 16, 2007 11:49 am   

Użytkownik "Dykus" <dykus.grupy@SpAmYwp.pl> napisał w wiadomości
news:evvjlq$6gt$1@news.onet.pl...


Jeśli nie musi być tam jakiejś poważniejszej izolacji możesz nawinąć to
wszystko tryfilarnie (trzema przewodami). Jeśli potrzebna jest duża odporność
na przebicie, a eksperyment się uda, możesz spróbować zdobyć specjalny
atestowany drut w potrójnej izolacji.

e.

Mon Apr 16, 2007 11:54 am   

Witam,

Dnia 16.04.07 (poniedziałek), 'RoMan Mandziejewicz' napisał(a):


Wysoka?! Docelowo chciałem by pracowało to nieco powyżej 200kHz...



Ferrytowy: TN16/9.6/6.3 - 3F3 ze szczeliną. Sprawdzałem - do nasycenia
daleko...



No to klapa... Czyli tylko transoptor?



Ale przy bezpośrednim sprzężeniu (bez izolacji, poprzez dzielnik z Uwy) ten
problem nie występuje (ba, przetwornica wytrzymuje większe prądy). Rdzeń
się nie nasyca, zabezpieczenie prądowe nie ma jeszcze prawa działać.
Włączenie szeregowo z D2 rezystora 220 Ohm poprawia sytuację i to napięcie
zaczyna opadać później (tzn. przy większym prądzie Iwy).



Hmm, powiedzmy, że chciałem by było to małe. W ostateczności zastosuję,
jednak póki co chciałbym powalczyć o lepszą stabilizację bez transoptora.



Próbowałem wstawić 1uF, ale przetwornica pracowała bardzo niestabilnie przy
pewnych obciążeniach, więc zostałem przy 100nF. Oczywiście to kwestia
dobrania pozostałych elementów sprzężenia (przy okazji: C3=22nF), ale po
samym włączeniu 1uF zmniejszyły się tylko tętnienia na R4 (oczywiste), zaś
Uwy się nie zmieniło (stabilizacja taka sama).


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Mon Apr 16, 2007 12:24 pm   

Hello Dykus,

Monday, April 16, 2007, 12:54:11 PM, you wrote:


Marzyciel...


Szczelina fabryczna czy sam ciąłeś?


Możesz próbować ze wstępnym obciążeniem uzwojenia wtórnego. Zacząłbym
od 10% nominalnego. No i zwiększ trochę wydajność prądową klucza.

Mam bardzo złe doświadczenia z wielonapięciowymi przetwornicami
flyback - one nigdy nie działają w amatorskim wykonaniu tak, jak
powinne.

[...]


Transoptor jest mały. TL431 również.


Przy małych?

[...]

--
Best regards,
RoMan mailto:roman@pik-net.pl

Mon Apr 16, 2007 8:05 pm   

Witam,

Dnia 16.04.07 (poniedziałek), 'lwh' napisał(a):


Tak, zgodny z tym co leży zmontowane na biurku.



O! A to niespodzianka! To jakies potwierdzone informacje? Wg wszelakich
PDFów powinny pracować do 500kHz, u mnie swobodnie śmiga na 300kHz, a
maksimum stabilnego sygnału uzyskałem na 600kHz (układ firmy ST). Obecnie
czasy narastania i opadania napięcia wyjściowego układu mam rzędu 60ns.
Niestety, nie mam dwóch identycznych sond, by zmierzyć czas przełączania -
Uds opada w 40ns, z narastaniem gorzej (oscylacje), ale i tranzystor
kobylasty (IRF530). Docelowo będzie coś szybszego...



Ale dlaczego? Chciałem UC3845, ze względu na ograniczenie współczynnika
wypełnienia.



Dzięki. Rzeczywiście, planowałem coś z tym zrobić, ale zapomniałem. Obecnie
mam piki -1V. :/ Niedobrze.



Dlaczego tak uważasz? Bez niego mam piki ~80V. Być może docelowo będzie
gasik z diodą Zenera.



Na szybko obciążyłem 20mA (U(R4)=4V) i mam:
- load reg.: Iwy = 0..50..500mA -> Uwy = 5,27..4,77..3,86V
a było:
- load reg.: Iwy = 0..50..500mA -> Uwy = 5,27..4,86..3,30V

Poprawiła się nieco stabilizacja od Uwe.



Uzwojenie ma w przybliżeniu tyle zwoi, co wtórne wyjściowe. Przy R4=1k :
Iwy=50mA -> U(R4)=4.76V , Uwy=5.10V
Iwy=500mA -> U(R4)=4.71V , Uwy=3,28V
Wygląda na to, jakby kontroler nie widział obniżonego napięcia wyjściowego.
Kwestia sprzężenia uzwojeń?


Budowałeś tego typu przetwornicę (moc, napięcie) z takim sprzężeniem? Jakie
uzyskałeś wyniki? Też nawijałeś transfomator na rdzeniu toroidalnym?


Niedawno wróciłem do domu i teraz znów zaczynam się z tym dziadostwem
bawić... ;)


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Mon Apr 16, 2007 8:08 pm   

Witam,

Dnia 16.04.07 (poniedziałek), 'entroper' napisał(a):


Właśnie poważna izolacja jest potrzebna i taki drut jest dużo za gruby
(przetwornica ma być mała). Stąd chcę uzwojenia rozdzielić za pomocą
plastikowych osłonek, dlatego pisałem, że sprzężenie będzie jeszcze
gorsze... :(


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Mon Apr 16, 2007 9:40 pm   

Użytkownik "Dykus" <dykus.grupy@SpAmYwp.pl> napisał w wiadomości
news:f00hdv$9e1$1@news.onet.pl...

poczytaj tabelkę z dopiskami z tego pdf


Też tak kiedyś chciałem i zrobiłem. To był błąd. RoMan mnie oświecił. Po
zamianie zaczęło działać normalnie.


To zostaw co masz, jeśli tranzystor nie wytrzymuje 80V


Tak.. oraz spadku napięcia na diodzie (na obciążonej wyjściowej więcej
spada - na "pomiarowej prawie nic)
Stabilizację masz znośną 50mA/4,77 500mA/3,86 -->~2V/A-->20%/10 krotną
zmianę prądu
Bez obciążenia zasilacze dobrze działać nie chcą. Daj mu jakieś minimalne
obciążenie, albo pogódź się z tym, że rośnie napięcie.
Stabilizacja magnetyczna tak (marnie) działa przy dużych zmianach obciążenia
Od napięcia wejściowego stabilizuje lepiej (przy niezmienionym obciążeniu).

Mon Apr 16, 2007 10:58 pm   

Witam,

Dnia 16.04.07 (poniedziałek), 'lwh' napisał(a):


Przeglądałem raz jeszcze PDFa i nic nie znalazłem. Domyślam się, że masz na
myśli coś w stylu, że parametr nie jest gwarantowany.
W PDFie STMicroelectronics (na nich się powołuje bo wedle oznaczeń mam ich
scalak) widnieje, że "OSCILLATOR FREQUENCY GUARANTEED AT 250kHz" (i
faktycznie podają odchyłki dla tej częstotliwości) i "CURRENT MODE
OPERATION TO 500kHz". Mógłbyś wskazać, gdzie coś pisze na ten temat?



Kurcze, jutro z ciekawości wymienię ten układ. Nadal jednak nawet się nie
domyślam, dlaczego coś ma się zmienić...


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Mon Apr 16, 2007 11:18 pm   

Witam,

Dnia 16.04.07 (poniedziałek), 'RoMan Mandziejewicz' napisał(a):


Następny... Dlaczego? Układ tego nie wytrzyma, czy może transformator?



Sam ciąłem wg tego, co kiedyś opisywałeś. Sprawdziło się w 100%. :)



Próbowałem, dlatego też przy zakresach napięć podawałem także Uwy dla prądu
0.1*Iwy(max). Problem w tym, że przetwornica miałaby być uniwersalna, zaś
prąd 500mA to jej maksymalny. Tak więc na specjalne obciążenia pozwolić
sobie nie mogę. Ehh, ciężko... :)



Tzn.? Chodzi o próg wejśćia Current Sense? Mam rezystor 0.5 Ohma, wejście
bez podciągania, to daje max. 2A. Ja osiągam max. 0.6A.



Właśnie nie, raczej gdzieś "w połowie" (~200mA). Ale to kwestia włączenia
szeregowo z D2 rezystora, pewnie gdzieś w sprzężeniu napięcia brakuje. To
nie problem... Bez tego rezystora działa poprawnie.


--
Pozdrawiam,
Dykus.