Sposoby na ograniczenie prądu wyjściowego w przetwornicach flyback i forward?

Sun Jun 03, 2007 4:52 pm   

Witam,

Czy istnieje jakiś sprytny (i prosty) sposób ograniczenia prądu wyjściowego
w izolowanej przetwornicy flyback i/lub forward?
Zależy mi jednak na tym, by charakterystyka wyjściowa opadała możliwie
stromo, np. przetwornica o maksymalnym prądzie Imax=0,5A miała prąd zwarcia
Izw=0,6A. Chodzi tylko o zabezpieczenie, przetwornica nie będzie
wykorzystywana jako źródło prądowe, a bezpieczniki (polimerowe i nie tylko)
odpadają - to ma działać szybko (i nie jednorazowo:).

Wg moich doświadczeń wynika, że klasyczne ograniczenie prądu po stronie
pierwotnej nie daje dostatecznych wyników. Dla przetwornicy forward o
Imax=0.5A (ograniczenie prądu ustawione na granicy) uzyskuje Izw=1.1A
(zależnie od Uwe). Podobnie jest dla flybacka, przy czym nie próbowałem
stosować jakiś szczególnie dużych indukcyjności w transformatorze.
Próbowałem też z przekładnią (n=0,8 i n=1,3), ale ma to niewielki wpływ.
Jak rozumiem, w tym wypadku im większa indukcyjność dławika (mniejsze
tętnienia prądu) tym lepiej, oraz im mniejsza przekładnia tym lepiej.
Przewtornica DC/DC typu: Uwe=12V Uwy=5V Imax=0,5A (lub mniej).

Czy pozostaje tylko ograniczenie po stronie wtórnej, podobnie jak w
zasilaczach liniowych?

Być może dobrym rozwiązaniem byłby pomiar prądu po stronie wtórnej i
przekazanie sygnału przez transoptor do kontrolera, ale szukam póki co
rozwiązań prostszych (mogą być oczywiście mniej skuteczne).

Przeglądałem różne PDFy, ale niczego w tym temacie nie znalazłem -
stosowane w układach "short-circuit protection" polega na ograniczeniu
prądu po stronie pierwotnej (przynajmniej ja tylko takie spotkałem), przy
czym nie podaje się w ogóle wartości prądu zwarcia.

Zadowolony z poprzednich odpowiedzi w temacie przetwornic (dzięki
wszystkim!), znów proszę o pomoc.


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Sun Jun 03, 2007 8:42 pm   

Dykus napisał(a):

zaprojektowaniu przetwornicy (zwlaszcza doborze trafa), zeby ten prad
byl uzyskiwany przy maks. mozliwym wypelnieniu kluczowania tranzystora.
A jezeli chcesz uzyskac bardzo precyzyjne ograniczanie, zostaje
zrobienie feedbacka od pradu do sterownika PWM.


--
Jaroslaw "Jaros" Berezowski

Sun Jun 03, 2007 11:00 pm   

Witam,

Dnia 3.06.07 (niedziela), 'Jaroslaw Berezowski' napisał(a):


"Ten" tzn. jaki - maksymalny prąd obciążenia (Imax)? Jeśli tak, to teraz
tak właśnie mam - przy Uwe_min i Iwy_max mam d=0.48 (dmax=0.5) i praca w
CCM. Problem w tym, że przy zwarciu przetwornica nie próbuje zwiększyć
wypełnienia - bo niby czemu, ale je zmniejsza - Uwy spada do 0.5V (dioda) i
przy określonej przekładni spada d. Do tego oczywiście działa ograniczenie.

A docelowo chciałbym pracować przy d>0.5, a praca przy pełnym obciażeniu z
d~0.9 (o czym chyba piszesz) jakoś mi się nie uśmiecha... Poza tym to
chyba i tak nie rozwiąże problemu.


Możnaby coś zrobić z pętlą napięciową, by przy spadku Uwy poniżej
określonej wartości (zwracie) przetwornica przyjęła minimalny współczynnik
wypełnienia. Uwy możemy monitorować poprzez napięcie wzmacniacza błedu. Ale
to też proste nie jest...

Cały casz szukam i póki co znalazłem, że na typowym UC3843 z transoptorem i
(prawdopodobnie) TL431 na wyjściu można zrobić charakterystykę z
podcięciem. To by było coś. Co prawda nie mam TL431 na wyjściu, ale chętnie
obejrzałbym takie rozwiązanie. :)

No i jeszcze "Frequency foldback" - przy przeciążeniu spada częstotliwość.
Robiłem próby z flyback, i z 100kHz przy zwraciu spada do 50kHz, ale to
zmniejsza prąd zwarcia zaledwie o 0.1A (z 1.6A do 1.5A - inne prądy niż w
pierwszym poście bo mam inne trafo). Z prób wynika, że najlepiej gdyby
częstotliwość spadała do akustycznej... Ma ktoś jakieś doświadczenia z
tym rozwiązaniem?


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Mon Jun 04, 2007 12:29 am   

Dykus napisał(a):

Tyle ze to mocniej obciaza pradowo falownik przetwornicy i obniza sprawnosc.

--
Jaroslaw "Jaros" Berezowski

Mon Jun 04, 2007 2:57 pm   

Użytkownik "Dykus" <dykus.grupy@SpAmYwp.pl> napisał w wiadomości
news:f3uo3p$pel$1@news.onet.pl...


nie Przy klasycznej przetwornicy prądowej, nawet z ustawionym precyzyjnie
maksymalnym prądem szczytowym, prąd zwarcia będzie zależał od napięcia
wejściowego. Istnieją za to kontrolery, które mają bardziej zaawansowaną
obsługę sytuacji awaryjnych (np. prąd szczytowy powyżej pewnego poziomu przez
pewien czas powoduje softstart albo wyłączenie) - od biedy da się w nich
ustalić średni prąd zwarcia, ale będzie on silnie tętnić, albo kontrolery
śledzące zależności prądowo-napięciowe w transformatorze flyback - jest jakiś
kontroler Lineara albo seria LinkSwitch (PI) - te ostatnie mają wręcz
stałoprądowy fragment charakterystyki wyjściowej. Oczywiście są też
rozwiązania liniowe typu stały prąd lub stała moc lub nieprzekraczalna moc w
kluczu. Generalnie da się temat zrealizować na wiele sposobów, tylko po co ?
:)

pozdrawiam
entrop3r

Mon Jun 04, 2007 3:23 pm   

Hello entroper,

Monday, June 4, 2007, 3:57:45 PM, you wrote:


wKF: Da się ograniczyć dość dobrze prąd w przetwornicy. Wymaga to
jednak zastosowania indukcyjności większych niż optymalne i pracy w
głębokim trybie CCM - ciężka kompensacja :(

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

Mon Jun 04, 2007 4:02 pm   

Użytkownik "RoMan Mandziejewicz" <roman@pik-net.pl> napisał w wiadomości
news:191596822.20070604162329@pik-net.pl...


Generalnie to właśnie tak jest. Im głębiej w CCM tym teoretyczna zależność
prądu zwarcia od napięcia wejściowego będzie mniejsza - granicznie prąd klucza
będzie miał kształt prostokątny i stały, prawie zerowy współczynnik
wypełnienia, no i prąd wyjściowy faktycznie będzie stały (oczywiście, ze
względu na wymagane ogromne i do tego idealne L, to tylko czysto teoretyczne
rozważania).

Przy wartościach L stosowanych (w CCM) w praktyce, zależność będzie już dobrze
widoczna, dla jednych do zaakceptowania, dla innych nie. Sytuację - prąd pracy
0.5A, prąd zwarcia 0.6A da się osiągnąć, ale z wieeelkim bólem.

Niestety w praktyce konstrukcyjnej sytuacja jest zwykle diametralnie inna -
filtracja sygnału CS (ktoś się nie boi i nie filtruje ? ) oraz opóźnienia
CS->OUT psują to jeszcze całkiem znośne ograniczenie i okazuje się, że przy
zwarciu występuje po prostu pewien minimalny czas załączenia i praktycznie
brak kontroli prądu - im więcej narośnie w tym czasie, tym gorzej na wyjściu.
No i wtedy rzeczywiście - im większe L, tym katastrofa mniejsza. No i
pozostaje kwestia różnego typu dzwonień w obwodzie (szczególnie w amatorskich
trafach) - niektóre niosą sporą energię, transformują się do obciążenia i są
praktycznie poza kontrolą z poziomu sterownika.

pozdrawiam
entrop3r

Mon Jun 04, 2007 4:40 pm   

Hello entroper,

Monday, June 4, 2007, 5:02:49 PM, you wrote:


Nie takie teoretyczne...


Przy flybacku - zgoda - wychodzą dość absurdalne wartości
indukcyjności i nie sposób opanować indukcyjności rozproszenia. Ale
forward - żaden problem.


Nie ma katastrofy - przy dużej indukcyjności prąd nie narośnie.
Problemem jedynym jest ładunek zgromadzony w kondensatorze wyjściowym.
Co do kompensacji - tak jak pisałem - ciężko. Można pogodzić się z
pracą bang-bang (działa-nie działa) i osłabieniem stabilizacji...


Dlatego rozważyłbym jednak forward...

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

Mon Jun 04, 2007 10:19 pm   

Witam,

Dnia 4.06.07 (poniedziałek), 'RoMan Mandziejewicz' napisał(a):


Naprawdę, to żaden problem?! To już druga osoba, od której słyszę, że w
forward to nie problem. Póki co kombinuję z forward i przy L=200uH (ale
kobyła - więcej nie da rady! mam takie wyniki (Imax=0.5A):
f=100kHz Izw=0.8
f= 63kHz Izw=0.74
f= 63kHz Izw=0.68 , ale bez C w filtrze prądu.

Od momentu przekroczenia napięcia na CS do momentu, gdy prąd drenu zacznie
spadać uzyskuję opóźnienia nieco mniejsze niż 300ns (głównie za sprawą
filtru). Bez filtru widać poprawę. Próg mam ustawiony na granicy, nieco
nawet pogarsza stabilizację. Chętnie zwiększył bym częstotliwość , ale
cewki wolałbym już nie zwiększać. 220uH to granica przy której dostępne
cewki są tylko trochę duże i mają Isat na poziomie 0.5A. :/

We flybacku jest gorzej, ale wykombinowałem proste zabezpieczenie z
podcięciem - charakterystyka dla Imax=0.5A zwraca przy 0.6A i mam
Izw=0.43A. Wymaga jednak dopracowania...


--
Pozdrawiam,
Dykus.