Witam po przerwie,

mam potrzebę zasilenia kilkunastu niezależnych transformatorów
impulsowych sygnałem prostokątnym o wypełnieniu bliskim 50%, ale nie
chcę robić kilkunastu przetwornic. Pomyślałem, by im pierwotne połączyć
równolegle i zasilać z jednego stopnia końcowego. Każdy ma przenieść moc
rzędu 1-3W, a wspólne zabezpieczenie przeciwprzeciążeniowe wystarczy,
więc koncepcja wstępnie ma sens. Niestety, napięcie zasilania jest dość
niskie (9.6V) i mam dylemat. Zrobić pełny mostek i transformatory
zasilać przez kondensator, by się rdzenie nie nasyciły, czy najpierw
zrobić boost do jakiegoś sensowniejszego napięcia, np. 24V i z niego
zasilać półmostek? Komplikacja obu rozwiązań podobna, więc szukam
argumentów na korzyść któregoś z nich. Półmostek z 9V jest elegancki,
ale sensu nie ma, bo za dużo zwojów trzeba wtedy mieć w transformatorach
ze względu na dostępność efektywnie połowy już i tak niskiego napięcia
zasilania.

A głośno myśląc, to ciekawe, czy można do tego zestawu dołożyć jeszcze
jeden transformator i zrobić jakiś self-boosting half-bridge?

Pozdrawiam, Piotr

do góry

On Tue, 16 Nov 2021 11:07:14 +0100, Piotr Wyderski wrote:

> mam potrzebę zasilenia kilkunastu niezależnych transformatorów
> impulsowych sygnałem prostokątnym o wypełnieniu bliskim 50%, ale nie
> chcę robić kilkunastu przetwornic. Pomyślałem, by im pierwotne połączyć
> równolegle i zasilać z jednego stopnia końcowego. Każdy ma przenieść moc
> rzędu 1-3W, a wspólne zabezpieczenie przeciwprzeciążeniowe wystarczy,
> więc koncepcja wstępnie ma sens. Niestety, napięcie zasilania jest dość
> niskie (9.6V) i mam dylemat. Zrobić pełny mostek i transformatory
> zasilać przez kondensator, by się rdzenie nie nasyciły, czy najpierw
> zrobić boost do jakiegoś sensowniejszego napięcia, np. 24V i z niego
> zasilać półmostek? Komplikacja obu rozwiązań podobna, więc szukam
> argumentów na korzyść któregoś z nich. Półmostek z 9V jest elegancki,
> ale sensu nie ma, bo za dużo zwojów trzeba wtedy mieć w transformatorach
> ze względu na dostępność efektywnie połowy już i tak niskiego napięcia
> zasilania.

Po wtornej stronie?
Bo po pierwotnej, to jak nizsze napiecie, to mniej zwojow.
A po wtornej tyle samo - zakladajac, ze pole w rdzeniu takie samo.

Ja bym tam obstawial pelny mostek.
Oszczedac dwa tranzystory, zuzywajac co najmniej jeden na przetwornice
podnoszaca napiecie ?

No i pobor pradu w pelnym mostku jakis bardziej rownomierny.

No chyba, ze stabilizacja napiecia w tej przetwornicy okaże się
wiekszą zaletą ... plus zabezpieczenia, np zwarciowe.

J.

do góry

J.F wrote:

> Po wtornej stronie?

Zwłaszcza po wtórnej. Zastosowania tego sygnału będą różne (wzmacniacze
magnetyczne, sterowniki izolowane bramek itp.), ale w kilku miejscach
trzeba będzie zrobić 20V z izolacją w postaci drutu TIW. Duża
przekładnia na rdzeniu mi się może fizycznie nie zmieścić, a wtórnych
będzie 4 -- stąd kombinacje.

> Bo po pierwotnej, to jak nizsze napiecie, to mniej zwojow.

Problem jest z wtórnymi. A po pierwotnej -- przekładnię opisuje
zależność liniowa, ale indukcyjność uzwojeń już kwadratowa. Przy nieco
większej liczbie zwojów znacznie spada więc prąd magnesujący.
Eksperymenty na półmostku zbudowanym z GaN (bo był pod ręką) pokazują,
że całkowity prąd jałowy (mostek, sterowniki kluczy, straty w
transformatorze) i jednym transformatorze to 12mA@300kHz, co uważam za
fantastyczny wynik, przy tym uzyskany bez żadnej optymalizacji.

> A po wtornej tyle samo - zakladajac, ze pole w rdzeniu takie samo.

Przy tych mocach każdy rdzeń magnetycznie da radę, problemem jest
wyłącznie okno rdzenia, w większości zajęte przez izolację tego
fantastycznego drutu. Chcę użyć małych rdzeni, max. 9mm OD. Z tego
samego powodu push-pull odpada. Nie mam miejsca na drugie pierwotne,
pomijając już problemy ze snubbingiem dzwoniących uzwojeń w tej
konfiguracji. Mostki wymagają pojedynczego uzwojenia i odzyskują energię
rozproszenia, co tu stanowi wielkie zalety. Przy okazji sprawność jest
wyższa, choć to jest tu mało istotne.

> Ja bym tam obstawial pelny mostek.
> Oszczedac dwa tranzystory, zuzywajac co najmniej jeden na przetwornice
> podnoszaca napiecie ?

Tak to wychodzi: 4 tranzystory i 2 drivery w FB, 3 tranzystory + 2
drivery w boosted HB. Ale się zastanawiam, czy ten półmostek nie może
sam sobie podnieść napięcia zasilania i czy nie wystarczą 2 klucze.
Tranzystor kluczujący z wypełnieniem 50% do masy już w HB jest, a to
połowa boosta. ;)

> No chyba, ze stabilizacja napiecia w tej przetwornicy okaże się
> wiekszą zaletą ... plus zabezpieczenia, np zwarciowe.

Stabilizacja jest po pierwotnej, a spadki napięcia na jednym obciążonym
transformatorze nie powinny się objawić na drugim, jeśli rezystancja
kluczy będzie sensownie niska. Kolejna zaleta łączenia równoległego,
poza dramatyczną redukcją pojemności między niezwiązanymi funkcjonalnie
uzwojeniami. A kondensator szeregowo z pierwotnymi i tak trzeba dać, nie
mam miejsca na luksusy w postaci wyrównywania pola w każdym rdzeniu z
osobna poprzez skracanie impulsu sterującego. Monitorowany będzie tylko
prąd całkowity, bez wnikania, który obwód go przekroczył.

Pozdrawiam, Piotr

do góry

Piotr Wyderski wrote:

> Ale się zastanawiam, czy ten półmostek nie może
> sam sobie podnieść napięcia zasilania i czy nie wystarczą 2 klucze.
> Tranzystor kluczujący z wypełnieniem 50% do masy już w HB jest, a to
> połowa boosta. ;)

Chyba moja kobieca intuicja ma się dobrze:

https://dspace.library.uvic.ca/bitstream/handle/1828
/6427/Tahmasebi_Hossein_MEng_2015.pdf?sequence=1&isA
llowed=y

Str. 13, rys. 1.14. Rezonansowy półmostek zintegrowany z boostem. Trzeba
będzie sprawdzić. :)

Przy okazji str. 8, rys. 1.8 też jest odkrywczy: półmostek z kluczami w
układzie przypominającym push-pull, ale z jednym uzwojniem pierwotnym.
Nie wiedziałem o istnieniu tej topolgii.

Pozdrawiam, Piotr

do góry

On Tue, 16 Nov 2021 14:42:26 +0100, Piotr Wyderski wrote:
> J.F wrote:
>> Po wtornej stronie?
> Zwłaszcza po wtórnej. Zastosowania tego sygnału będą różne (wzmacniacze
> magnetyczne, sterowniki izolowane bramek itp.), ale w kilku miejscach
> trzeba będzie zrobić 20V z izolacją w postaci drutu TIW. Duża
> przekładnia na rdzeniu mi się może fizycznie nie zmieścić, a wtórnych
> będzie 4 -- stąd kombinacje.
>
>> Bo po pierwotnej, to jak nizsze napiecie, to mniej zwojow.
>
> Problem jest z wtórnymi. A po pierwotnej -- przekładnię opisuje
> zależność liniowa, ale indukcyjność uzwojeń już kwadratowa. Przy nieco
> większej liczbie zwojów znacznie spada więc prąd magnesujący.

Roman moze lepiej napisze, ale na moj gust - po pierwotnej stronie
okreslone pole magnetyczne wywołują amperozwoje,
a po wtornej - to pole magnetyczne z rdzenia wywoluje skutki.

Wiec oczywiscie nizsze napiecie to wiekszy prad, ale bez jakis
drastycznych skutkow, chyba ze miedzi malo, a lakieru duzo.

A indukcyjnosc w transformatorze to malo istotna, chyba ze na jałowym
biegu.

> Eksperymenty na półmostku zbudowanym z GaN (bo był pod ręką) pokazują,
> że całkowity prąd jałowy (mostek, sterowniki kluczy, straty w
> transformatorze) i jednym transformatorze to 12mA@300kHz, co uważam za
> fantastyczny wynik, przy tym uzyskany bez żadnej optymalizacji.

sredni prąd zasilania polmostka przy 9V?
Dosc fantastyczny ... ale co - boisz sie, ze w pelnym mostku bedzie
wiecej?

>> Ja bym tam obstawial pelny mostek.
>> Oszczedac dwa tranzystory, zuzywajac co najmniej jeden na przetwornice
>> podnoszaca napiecie ?
>
> Tak to wychodzi: 4 tranzystory i 2 drivery w FB, 3 tranzystory + 2
> drivery w boosted HB. Ale się zastanawiam, czy ten półmostek nie może
> sam sobie podnieść napięcia zasilania i czy nie wystarczą 2 klucze.

Godne przemyslenia i moze opatentowania potem ... ale IMHO nie -
przypominaloby to wyciaganie sie z bagna za wlosy :-)

> Tranzystor kluczujący z wypełnieniem 50% do masy już w HB jest, a to
> połowa boosta. ;)

Tylko ze Ty chcesz miec wieksze napiecie do przenoszenia mocy na
wtorną strone, a podnosic bedzie jakas pasozytnicza energia.
No chyba, ze moc transmitowana ma byc niewielka, a pasozytnicza duza
:)


>> No chyba, ze stabilizacja napiecia w tej przetwornicy okaże się
>> wiekszą zaletą ... plus zabezpieczenia, np zwarciowe.
>
> Stabilizacja jest po pierwotnej, a spadki napięcia na jednym obciążonym
> transformatorze nie powinny się objawić na drugim, jeśli rezystancja
> kluczy będzie sensownie niska. Kolejna zaleta łączenia równoległego,
> poza dramatyczną redukcją pojemności między niezwiązanymi funkcjonalnie
> uzwojeniami. A kondensator szeregowo z pierwotnymi i tak trzeba dać, nie
> mam miejsca na luksusy w postaci wyrównywania pola w każdym rdzeniu z
> osobna poprzez skracanie impulsu sterującego.

A moze jednak kondensatory, po jednym na trafo?
I nie chodzi mi tu o luksusy, tylko wielkosc i jakosc duzych
kondensatorow.

Z drugiej strony ... jesli pobor mocy z uzwojen zmienny,
to jeden kondensator moglby byc mniejszy niz suma,
zakladajac, ze nigdy nie bedzie pelnego poboru mocy po wtornych
stronach.

J.

do góry

J.F wrote:

> Roman moze lepiej napisze, ale na moj gust - po pierwotnej stronie
> okreslone pole magnetyczne wywołują amperozwoje,
> a po wtornej - to pole magnetyczne z rdzenia wywoluje skutki.

Zgadza się, w części "transformatorowej". Ale masz jeszcze szybkość
narastania prądu magnesującego, która jest odwrotnie proporcjonana do
indukcyjności, czyli do kwadratu liczby zwojów.

> A indukcyjnosc w transformatorze to malo istotna, chyba ze na jałowym
> biegu.

Prąd magnesujący sobie cały czas tam płynie, bez oczywistego związku z
prądem obciążenia. Niby to czysta moc bierna, ale grzeje drut i rdzeń.
W przetwornicy małej mocy, jak moja, to może mieć duży udział w mocy
strat. Podłącz cewkę do półmostka i zmierz, jak się zmienia pobór prądu
jałowego wraz z dowijaniem zwojów. Podpowiem, że dramatycznie. :)

> sredni prąd zasilania polmostka przy 9V?

Tak, jałowy, z nieobciążonm transformatorem.

> Dosc fantastyczny ...

Ale to jest gotowy mostek z GaN ze zoptymalizowanym driverem (LMG5200),
specyfikowany do 10MHz. 300kHz to dla niego prąd stały.

> ale co - boisz sie, ze w pelnym mostku bedzie wiecej?

Na pewno będzie. Strzelam, że 40mA minimum. Jutro zmierzę.

> Godne przemyslenia i moze opatentowania potem ... ale IMHO nie -
> przypominaloby to wyciaganie sie z bagna za wlosy :-)

No właśnie nie jestem pewien. Obróć sobie górny tranzystor z 1.14 o -90
stopni, a zobaczysz synchroniczy boost.

> A moze jednak kondensatory, po jednym na trafo?

To też jest rozważana opcja.

> I nie chodzi mi tu o luksusy, tylko wielkosc i jakosc duzych
> kondensatorow.

Jakość jest OK, tylko rezonans własny może być nie tam, gdzie bym sobie
życzył.

Pozdrawiam, Piotr

do góry

W dniu 2021-11-16 o 11:07, Piotr Wyderski pisze:
> Witam po przerwie,
>
> mam potrzebę zasilenia kilkunastu niezależnych transformatorów
> impulsowych sygnałem prostokątnym o wypełnieniu bliskim 50%, ale nie
> chcę robić kilkunastu przetwornic. Pomyślałem, by im pierwotne połączyć
> równolegle i zasilać z jednego stopnia końcowego. Każdy ma przenieść moc
> rzędu 1-3W, a wspólne zabezpieczenie przeciwprzeciążeniowe wystarczy,
> więc koncepcja wstępnie ma sens. Niestety, napięcie zasilania jest dość
> niskie (9.6V) i mam dylemat. Zrobić pełny mostek i transformatory
> zasilać przez kondensator, by się rdzenie nie nasyciły, czy najpierw
> zrobić boost do jakiegoś sensowniejszego napięcia, np. 24V i z niego
> zasilać półmostek? Komplikacja obu rozwiązań podobna, więc szukam
> argumentów na korzyść któregoś z nich. Półmostek z 9V jest elegancki,
> ale sensu nie ma, bo za dużo zwojów trzeba wtedy mieć w transformatorach
> ze względu na dostępność efektywnie połowy już i tak niskiego napięcia
> zasilania.
>
> A głośno myśląc, to ciekawe, czy można do tego zestawu dołożyć jeszcze
> jeden transformator i zrobić jakiś self-boosting half-bridge?
>
>     Pozdrawiam, Piotr
>


No więc ostatnio naprawiałem takie coś zasilane takim czymś:
Zasilanie sieciowe, prostownik, kontroler Buck-PWM dający jakieś 230V i
H-Bridge PWM napędzający 3 równolegle podłączone transformatory (dające
na wyjściu finalne różne napięcia, sporo napięć). Żadnych kondensatorów
szeregowo z trafami.
Pewnie dużo nie pomogłem bo napięcia nie te, ale jakoś tak przekazałem
że ktoś pyknął taką konstrukcję i działa od nastu lat bez awarii.

zdrówko



--
Irokez

do góry

Irokez wrote:

> Zasilanie sieciowe, prostownik, kontroler Buck-PWM dający jakieś 230V i
> H-Bridge PWM napędzający 3 równolegle podłączone transformatory (dające
> na wyjściu finalne różne napięcia, sporo napięć). Żadnych kondensatorów
> szeregowo z trafami.

Jeśli to był półmostek zasilany pojedynczym napięcim zasilania, to
kondensatory szeregowe były (te z dzielnika).

Pozdrawiam, Piotr

do góry

J.F wrote:

> Godne przemyslenia i moze opatentowania potem ... ale IMHO nie -
> przypominaloby to wyciaganie sie z bagna za wlosy :-)

Behold!

Version 4
SHEET 1 1232 680
WIRE 496 -176 192 -176
WIRE 192 -80 192 -176
WIRE 496 -64 496 -176
WIRE 48 0 0 0
WIRE 144 0 128 0
WIRE 0 16 0 0
WIRE -240 112 -304 112
WIRE -128 112 -160 112
WIRE 0 112 0 96
WIRE 0 112 -48 112
WIRE 192 112 192 16
WIRE 192 112 0 112
WIRE 224 112 192 112
WIRE 336 112 304 112
WIRE 496 112 496 0
WIRE 496 112 416 112
WIRE -304 128 -304 112
WIRE 720 160 720 112
WIRE 912 160 720 160
WIRE 192 192 192 112
WIRE 720 192 720 160
WIRE 912 192 912 160
WIRE 496 208 496 112
WIRE -304 224 -304 208
WIRE 48 272 0 272
WIRE 144 272 128 272
WIRE 0 288 0 272
WIRE 192 304 192 288
WIRE 496 304 496 272
WIRE 720 304 720 272
WIRE 912 304 912 272
WIRE 0 384 0 368
FLAG 192 304 0
FLAG -304 224 0
FLAG 496 304 0
FLAG 0 384 0
FLAG 720 304 0
FLAG 912 304 0
FLAG 720 112 V_SEC
SYMBOL nmos 144 -80 R0
SYMATTR InstName M2
SYMATTR Value BSC100N03LS
SYMBOL res -144 96 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 32 56 VTop 2
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 1m
SYMBOL voltage -304 112 R0
WINDOW 123 0 0 Left 0
WINDOW 39 0 0 Left 0
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Value {V_IN}
SYMBOL ind -144 128 R270
WINDOW 0 32 56 VTop 2
WINDOW 3 5 56 VBottom 2
SYMATTR InstName L1
SYMATTR Value {L_BOOST}
SYMBOL cap 480 -64 R0
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Value {C_HB}
SYMBOL cap 480 208 R0
SYMATTR InstName C2
SYMATTR Value {C_HB}
SYMBOL nmos 144 192 R0
SYMATTR InstName M1
SYMATTR Value BSC100N03LS
SYMBOL voltage 0 272 R0
WINDOW 0 -53 5 Left 2
WINDOW 3 36 227 Left 2
WINDOW 123 0 0 Left 0
WINDOW 39 0 0 Left 0
SYMATTR InstName V2
SYMATTR Value PULSE(0 {V_GATE_ON} 0 {T_RISE} {T_FALL} {T_ON} {T_PERIOD})
SYMBOL res 144 256 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 -55 68 VTop 2
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Value {R_GATE}
SYMBOL voltage 0 0 R0
WINDOW 0 -41 -15 Left 2
WINDOW 3 35 457 Left 2
WINDOW 123 0 0 Left 0
WINDOW 39 0 0 Left 0
SYMATTR InstName V3
SYMATTR Value PULSE(0 {V_GATE_ON} {T_PERIOD/2} {T_RISE} {T_FALL} {T_ON}
{T_PERIOD})
SYMBOL res 144 -16 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 -53 67 VTop 2
SYMATTR InstName R3
SYMATTR Value {R_GATE}
SYMBOL ind 208 128 R270
WINDOW 0 34 27 VTop 2
WINDOW 3 89 69 VBottom 2
SYMATTR InstName L2
SYMATTR Value {LK_PRI}
SYMBOL ind2 320 128 R270
WINDOW 0 32 56 VTop 2
WINDOW 3 88 100 VBottom 2
SYMATTR InstName L3
SYMATTR Value {LM_PRI}
SYMATTR Type ind
SYMBOL ind2 736 176 M0
WINDOW 0 -34 44 Left 2
WINDOW 3 -124 77 Left 2
SYMATTR InstName L4
SYMATTR Value {LM_SEC}
SYMATTR Type ind
SYMBOL res 896 176 R0
SYMATTR InstName R4
SYMATTR Value 100
TEXT 240 -496 Left 2 !.param C_HB=22u
TEXT 240 -432 Left 2 !.param F_OSC=300k
TEXT 240 -400 Left 2 !.param T_PERIOD={1/F_OSC}
TEXT 240 -368 Left 2 !.param T_DEAD=50n
TEXT 240 -336 Left 2 !.param T_RISE=10n
TEXT 240 -304 Left 2 !.param T_FALL=10n
TEXT 240 -272 Left 2 !.param T_ON={T_PERIOD/2 - T_DEAD}
TEXT -10 536 Left 2 !.tran 10m
TEXT 240 -528 Left 2 !.param L_BOOST=22u
TEXT 240 -240 Left 2 !.param V_GATE_ON=10V
TEXT 240 -464 Left 2 !.param R_GATE=1
TEXT -16 456 Left 2 ;V3=
TEXT -16 496 Left 2 ;V2=
TEXT 736 -376 Left 2 !.param LK_PRI=5u
TEXT 736 -536 Left 2 !.param N_PRI=12
TEXT 736 -472 Left 2 !.param AL=5000
TEXT 736 -440 Left 2 !.param LM_PRI={N_PRI*N_PRI*AL/1e9}
TEXT 736 -408 Left 2 !.param LM_SEC={N_SEC*N_SEC*AL/1e9}
TEXT 736 -504 Left 2 !.param N_SEC=12
TEXT 528 136 Left 2 !K1 L3 L4 1
TEXT 240 -560 Left 2 !.param V_IN=9

do góry

W dniu 2021-11-16 o 21:20, Piotr Wyderski pisze:
> Irokez wrote:
>
>> Zasilanie sieciowe, prostownik, kontroler Buck-PWM dający jakieś 230V
>> i H-Bridge PWM napędzający 3 równolegle podłączone transformatory
>> (dające na wyjściu finalne różne napięcia, sporo napięć). Żadnych
>> kondensatorów szeregowo z trafami.
>
> Jeśli to był półmostek zasilany pojedynczym napięcim zasilania, to
> kondensatory szeregowe były (te z dzielnika).
>
>     Pozdrawiam, Piotr
>


Mostek H, jak do silnika, 4 tranzystory, zamiast silnika 3 trafa.


--
Irokez

do góry