Problemy z budową przetwornicy flyback 12V->85V 35W - wysokie prądy i straty

Wed Apr 18, 2007 11:25 am   

Witam,

Zmagam sie z budowa przetwornicy 12V->85V o mocy ok. 35W. Skojarzenia
z zarowkiami HID jak najbardziej na miejscu.
Wersja 1 na flyback'u jako tako dziala, ale jest kilka problemow. Przy
12V zasilania szczytowy prad tranzystora siega 15A, co juz troche
przerasta moje zdolnosci
Sa spore straty w tranzystorze, a prowadzenie sciezek i masy wydaje mi
kluczem do sukcesu.
Co mnie mocno zdziwilo, kondensatro C7 ( blokowanie zasilania 12V)
grzeje sie calkiem sporo. Za wysokie ESR? Wiem, te 15A w szczycie
plyna glownie z tego kondensatora...

Mimo ze staralem sie tak rozplanowac sciezki, zeby prady nie
powodowaly "plywania" masy od strony pierwotnej do UM3843 jak i do
wzmacniacza sumacyjnego, na sygnale sprzezenia zwrotnego jest troche
smieci, ktore powoduja wylaczenie tranzystora przez wejscie VF.

W pdfach ponizej schemat i PCB, ktora testuje - czy ktos moglby
skomentowac, czy nie ma tam jakichs kardynalnych bledow? Rdzen na
RM10, 3F3, Al=160. L pierwotne = ok. 6uH, (6 zwojow 4 przewodami DNE
0,4mm)
Przyznam sie, ze elementy gasikow wziete ze schematow aplikacyjnych
UM3843 o podobnej czestotliwosci i mocy.

Aktualnie pracuje na 100kHz. przypuszczam ze wykonanie transformatora
tez nie jest banalne dla takiego ukladu - na wtornym mam spore
oscylacje, postaram sie zrzucic obraz z oscyloskopu.

http://www.bawolski.republika.pl/archiwum/uc3843_35w-sch.pdf
http://www.bawolski.republika.pl/archiwum/uc3843_35w-brd.pdf

Zeby ulatwic sobie sprawe, wymyslilem ze najpierw podniose napiecie z
12V na jakies 24V przetwornica Boost, np LT1170 Lineara a pozniej
Flybackiem na wymagane 85V + uklad stabilizacji "mocy". Flyback musi
zostac, bo do zaplonu musze miec jakies 300V.
Czy takie kaskadowe polaczenie bedzie mialo sens? czy wiecej strace na
2 konwersjach niz zyskam przez obnizenie pradu strony pierwotnej
flybacka.

Licze na pomoc grupowych ekspertow przetwornicowych, dla ktorych 35W
flyback to pewnie nic strasznego.

Pozdrawiam,
Marcin

Wed Apr 18, 2007 12:19 pm   

Nie zaznaczyles kierunkow uzwojen na transformatorze T1.
To bardzo istotne !
H.D.

Wed Apr 18, 2007 12:42 pm   

On Apr 18, 12:19 pm, "H.D." <h...@vp.pl> wrote:

jak tranzystor jest wylaczoony.
Schemat juz poprawiony.
Marcin

Wed Apr 18, 2007 1:02 pm   

Zobacz jaki jest przebieg pradu ( napiecia) na oporniku R1 i ewentualnie
wyciagnij wnioski.
Uklad z dlawikiem zamiast transformatora bylby latwiejszy.
Mozesz to latwo sprawdzic podpinajac diode D3 nie do koncowki 3
transformatora
a do koncowki 2. ( uzwojenie wtorne zoztawiajac rozwarte).
Teoretycznie jest to nadal prawie ten sam uklad.
Mozesz ewentualnie zamienic uzwojenia i zostawic rozwarte pierwotne.
H.D.

Wed Apr 18, 2007 2:54 pm   

On Apr 18, 1:02 pm, "H.D." <h...@vp.pl> wrote:

Na R1 jest pila od narostu pradu w uzwojeniu pierwotnym, tyle ze
mocno zasmiecona. Pewnie te smieci potrafia w przypadkowym momencie
wylaczyc tranzystor.
Tak jak pisalem, 15A @100kHz plywajace po PCB powoduje najwiecej
zlego, dlatego che najpierw podniesc napiecie do 24V a pozniej Flyback
do 85V.


Transformator jest z powodu napiecia potrzebnego do zaplonu lampy -
przed zapaleniem luku jest po prostu rozwarciem, potrzebuje 300V na
kondensatorze wyjsciowym i "szpilki" kV do zaplonu. Zalatwia mi uklad
kondensator-iskrownik-250V-zaplonnik, ktorego nie ma na schemacie.
Zrobienie 300V tylko w konfiguracji Boost jest chyba niemozliwe,
zwlaszcza jesli przy normalnej pracy chce miec na wyjsciu ok. 85V i
0.4A A flyback niejako "przy okazji" daje mi na wyjsciu b.wysokie
napiecie, jesli nie ma obciazenia a sprzezenie zwrotne na UC3843 nie
wylaczy kluczowania.

Uklad na LM358 jest prymitywna regulacja mocy - prad i napiecie strony
wtornej sa sumowane w takich proporcjach, zeby dac 2.5V do sprzezenia
zwrotnego UC3843 kiedy do obciazenia dociera 35W. Jesli prad nie
plynie, to zadziala tylko sprzezenie napieciowe R20 i R21-R22 dajac
ok. 200V Zwarcie R22 powoduje ze na wyjsciu zamiast 200V bedzie
stabilizowane ok. 370V so przebije iskrownik i zapali lampe.

Zarowka metalohalogenkowa jest w przyblizeniu dioda zenera. Zeby bylo
ciekawiej, jej napiecie zmienia sie wraz z nagrzewaniem lampy. Zaraz
po starcie jest ok. 30V i po nagrzeniu sie rosnie do tych 85W.
Probowalem na poczatku tylko stabilizowac prac na poziomie 0.4A, ale
przy wzroscie napiecia na lampie ponad 90V i utrzymywaniu stalego
pradu luk gasnie.

Obawiam sie, ze stabilne sterowanie takim paskudnym obciazeniem moze
okazac sie trudne. Z tego co doczytalem, to HID w tez ma ujemna
rezystancje dynamiczna.
Tlumacze sobie to tak, ze wzrastajace napiecie lampy to wzrost jej
rezystancji - stabilizacja pradu powoduje dalszy wzrost napiecie i w
pewnym momencie uklad staje sie niestabilny i luk sie przerywa.


Moje pytanie, to czy da sie w miare prosty spodob doprowadzic taka
przetwornice do dzialania ( odpowiednie prowadzenie masy, gasiki,
transformator) czy prosciej i niezawodniej bedzie zrobic Flyback'a z
24V na 85V, zostawiajac cala stabilizajce mocy jak na schemacie.

Pozdrawiam,
Marcin

Wed Apr 18, 2007 3:23 pm   

Użytkownik <mbawolski@o2.pl> napisał


Wazne jest wypelnienie.
Wypelnienie ponad 50% przy transformatorze jest czysta strata.
Przy dlawiku juz nie.
Przemysl to.


obciazeniu.
wstawiajac rezystory ( grzalki ) zamiast lampy.
Na dlawiku mozesz teoretycznie tez otrzymac dowolnie wysokie napiecia.

Ze strony www.linear.com ( Linear Technology)
mozesz scignac sobie za darmo bardzo dobra wersje Spice'a z gotowymi
przykladami rozwiazan, na ktorych mozesz bezkarnie ( bez obawy uszkodzen)
eksperymentowac.
Tam sobie poogladasz jak winny wygladac przebiegi pradow i napiec w roznych
miejscach.

H.D.

Wed Apr 18, 2007 4:28 pm   

On Apr 18, 3:23 pm, "H.D." <h...@vp.pl> wrote:

Chce zeby przetwornica pracowala w trybie DCM, podobno sa mniejsze
problemy ze stabilnoscia sprzezenia zwrotnego, czyli wypelnienie z
zalozenia ma byc <50%.

[...]

Zestaw 3 rezystorw ceramicznych 75Ohm / 25W kazdy to pierwszy element
testowego ukladu. Nie usmiecha mi sie rozbic/popsuc/spalic (o ile
mozna spalic cos, co nie ma wlokna) zarowki za 100zl.



LT Spice'a znam, symulacje sumatora na nim robilem:
http://www.bawolski.republika.pl/archiwum/sumator.pdf

wersja z przelutowaniem sie z dioda na uzwojenie pierwotne nic mnie
nie kosztuje, wiec sprawdze co to da.
Jakie przebiegi powinny byc to wiem, problem, ze w ukladzie
rzeczywistym nie sa tak idealne jak ksiazki pisza.
Masz moze jakies zrodlo, gdzie w przysteony sposob jest napisane, jak
liczyc elementy gasików?
Moze jutro uda mi sie wrzucic przebiegi z oscyloskopu na www, bedzie
latwiej postawic diagnoze, co jest nie tak.

Dzieki za porady,
Marcin

Wed Apr 18, 2007 5:01 pm   

Uzytkownik <mbawolski@o2.pl> napisal w wiadomosci
news:1176891905.244448.299900@n59g2000hsh.googlegroups.com...


przy 15A w szczycie musza byc Miej tez na uwadze, ze 60A mosfet ma pewne
wymagania co do sterowania - ale rozumiem, ze to masz sprawdzone.


layout stopnia mocy jest znosny, ale kontroler moze byc zaklócany przez trafo


i prawdopodobnie grubo przeciazasz ten kondensator. Przy pradach o takim
ksztalcie i takiej amplitudzie bedzie dobrze, jesli sie zmiescisz w 3-4
kondensatorach o wymiarach takich jak na plytce.


Tak naprawde nie wiesz, co powoduje wylaczenie - tak samo to moze byc VF jak i
Csense albo bezposrednie zaklócanie oscylatora (chyba, ze to juz sprawdziles).
Przy bliskosci mocno siejacego trafa sytuacja moze byc trudna do opanowania.


nie jest


nie. Skomplikujesz uklad i per saldo pogorszysz sprawnosc. Dodatkowo
przetwornice moga sie zaklócac wzajemnie, a problemy z zaklóceniami we
flybacku pozostac.
Teoretycznie jest pare mozliwosci optymalizacji tej przetwornicy, ale kazda
rodzi inne problemy, obecny uklad poza kiepska sprawnoscia, której latwo sie
nie polepszy i sporym "sianiem", nie ma innych wiekszych wad. Nawet nie
proponuje step-up-a w CCM (który potencjalnie - ale tylko potencjalnie - moze
znacznie zmniejszyc straty), bo po pierwsze wymagany jest nie byle jaki dlawik
a po drugie akurat w tym zastosowaniu kontroler 3843 bedzie bardzo trudny do
okielznania.

pozdrawiam
entrop3r

Wed Apr 18, 2007 5:05 pm   

Użytkownik <mbawolski@o2.pl> napisał




Tu reguly sa takie same jak w liczeniu obwodow
Dla "szpilek" to juz obowiazuja zasady w.cz..
Zwroc uwage jak wyglada model tranzystora dla w.cz.
W Twoim ukladzie nawet rozmieszczenie elementow odgrywa role.
Dodawanie ukladow jak nazywasz gasikowych czasami pogarsza warunki pracy
( wprowadza dodatkowe przesuniecia fazy)
Dlatego takie uklady najlepiej uruchamiac etapami ( nie finalny uklad).
Najpierw uklad bez regulacji
a potem dodawac poszczegolne czlony regulacyjne i ograniczajace.

wg mnie nie ma sensu symulowac ukladow sumowania itp liniowych.
Mowiac o LTSpice mialem na mysli glownie transformator i klucz.

H.D.

Wed Apr 18, 2007 5:19 pm   

Hello mbawolski,

Wednesday, April 18, 2007, 3:54:31 PM, you wrote:


Zwiększ pojemność w filtrze przy tym rezystorze.


Ale step-up też będzie pobierał podobne prądy - to nie ma sensu.


Jest możliwe. I nawet w tej konfiguracji nie byłoby takie głupie.
Problemem jest jedynie MOSFET, który musi wytrzymać te 300V i przy 4A
prądu szczytowego dać mały spadek napięcia.


Tak samo dzieje się przy step-up (boost).
Wstępnie policzyłem dla stosunkowo niewielkiej częstotliwości pracy:
30 kHz - taka częstotliwość umożliwia zastosowanie dławika na rdzeniu
toroidalnym, proszkowym. Przy 220 uH i prądzie szczytowym niższym niż
4A bez problemów uzyskujesz zarówno 30V 1.1A, 85V 0.4A jak i 300V 0.1A.

[...]

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

Wed Apr 18, 2007 5:35 pm   

Hello mbawolski,

Wednesday, April 18, 2007, 5:28:01 PM, you wrote:

[...]


Problemy ze stabilnością i tak będziesz miał - samo sumowanie na
wzmacniaczach operacyjnych dodaje przesunięcia fazowe sygnału
sprzężenia i zwiększa wrażliwość na zakłócenia.

Poczytaj na Elektrodzie wątek:

http://www.elektroda.pl/rtvforum/topic556770.html

[...]

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

Wed Apr 18, 2007 6:23 pm   

On 18 Apr 2007 03:25:05 -0700, mbawolski@o2.pl wrote:

Samochodowe D2S ?
Trzy [kiepskie] opracowania tu niedawno padly.
One ponoc wymagaja pradu przemiennego.


Przejdz w CCM, bedzie troche mniej.
Albo zrezygnuj z flybacka ...


szczegolnie jak masz dlugie kable zasilajace..


To sie zalatwia dlawikiem w rezonansie.
A w ogole ci zapala ? To chyba nie jest D2S :-)

Ja bym w pierwszej kolejnosci zwiekszyl znacznie R17 i dodal tam
jakies zabezpieczenie. W chwili zaplonu masz chyba na R2 spore
przepiecie.


Na moj gust zerowy sens. W koncu chcesz te sama moc.
To lepiej dodaj kolejny kondensator i grubsze sciezki..

J.

Wed Apr 18, 2007 10:48 pm   

On 18 Kwi, 18:23, J.F. <jfox_xnosp...@poczta.onet.pl> wrote:

TI produkuje kosc UCC3305, dedykowana to takich zarowek, w pdfie
przyklad na flyback'u a w w http://www.ti.com/litv/pdf/slua078a jest
troche teorii i przykladowy jeszcze bardziej dla mnie egzotycznego
SEPIC...
Mam nawet 3 sztuki UCC3305, ale chce najpierw dojsc do ladu z sama
przetwornica a pozniej bawic sie w stabilizacje mocy i inne dodatkowe
funkcje.

Tak, samochodowe D2S, Philips i GE. W fabrycznych przetwornicach
faktycznei najczesciej jest mostek H zasilajacy zapalona zarowke
napieciem przemiennym kilkaset Hz - polepsza to jednodnosc swiatla ( w
calej objetosci luku jest jednakowe widmo) i zmniejsza zuzycie
elektrod - przy stalym degradacji ulega tylko jedna a material
gromadzi sie na drugiej. Przy napieciu stalym tez swieci, nawet przy
tak kiepskiej przetwornicy :)

http://www.bawolski.republika.pl/archiwum/off.jpg
http://www.bawolski.republika.pl/archiwum/on.jpg


Jakos bardziej rozumiem i licze DCM, ale jesli to jedyne rozwiazanie
trzeba sie bedzie doszkolic z CCM...Tylko ta stabilnosc i kompensacja
wzmacniacza bledu. Przez te czesci PDFow nie moge sie przegyzc "ze
zrozumieniem" :(

[ciach]

D2S faktycznie potrzebuje pare kV do saplonu na zimno i nawet
kilkanascie kV na goraco. Zalatwilem to zaplonnikiem wydlubanym z
favrycznej przetwornicy Helli. ( ta biala kostka na zdjeciu)
http://www.bawolski.republika.pl/archiwum/zaplonnik.jpg

Dodatkowo iskrownik na 250V, ktory rozladowuje kondensator 1uF/630V.
http://www.bawolski.republika.pl/archiwum/igniter.gif



R17 1kOhm, na R2 nie ma przepiec - caly spadek napiecia jest _chyba_
na lampie jako ze ona jest b.wysoka impedancja przed zaplonem.
250V z kondensatora w momencie przebicia iskrownika rozklada sie na -
R2 ( b.malo) lampa, transformator zaplonnika, luk w iskrowniku.

[...]

--
Marcin

Wed Apr 18, 2007 11:15 pm   

Hello mbawolski,

Wednesday, April 18, 2007, 11:48:17 PM, you wrote:

[...]


Szczerze mówiąc nie mogę pojąć, po co zrobili w układzie SEPIC. Ten
układ powinien równie dobrze pracować jako klasyczny flyback.

[...]

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

Wed Apr 18, 2007 11:39 pm   

On 18 Apr 2007 14:48:17 -0700, mbawolski@o2.pl wrote:

Ale tam wielkiej filozofii nie ma.


No chyba ze trafo zaplonnika - bo ja sie boje ze sporo z tych ok 300V
na C5 sie pojawi na R2.

J.