caxapa.ru :: Поделюсь еще одним способом получения режима ограничения тока в преобразователях типа SEPIC, может кому пригодится. Задача довольно типичная, заряжать сборку из трех последовательно соединенных литийионных аккумуляторов от любых источников в диапазоне 9.5....32В (сетевой адаптер, легковое и грузовое авто, трактор, танк, самолет, вертолет и т.п.). То есть понадобился источник с напряжением холостого хода 12.75В, способный длительно работать в режиме ограничения тока на

Yurasvs (06.05.2022 00:13, просмотров: 8323)

Поделюсь еще одним способом получения режима ограничения тока в преобразователях типа SEPIC, может кому пригодится. Задача довольно типичная, заряжать сборку из трех последовательно соединенных литийионных аккумуляторов от любых источников в диапазоне 9.5....32В (сетевой адаптер, легковое и грузовое авто, трактор, танк, самолет, вертолет и т.п.). То есть понадобился источник с напряжением холостого хода 12.75В, способный длительно работать в режиме ограничения тока на

уровне 3.5А. Вопросы балансировки и защиты аккумуляторов здесь не рассматриваем, это тема отдельного разговора, сейчас благодаря китайским платкам это не составляет большой проблемы. Дополнительное требование, связанное с конструктивом - общий минус для входа и для выхода, что не позволяло разместить токоизмерительный шунт в цепи минуса. Поскольку девайсы нужны были срочно, недолго думая применил для измерения и стабилизации выходного тока микросхему ACS712 на эффекте Холла. В таком виде выпустили довольно много девайсов. Но сейчас данные датчики тока у нашего поставщика заканчиваются, а новую партию ждать долго. Пришлось выдумывать альтернативный способ измерения выходного тока. Поскольку обычно сепики работают в режиме непрерывного тока выходного дросселя, оказалось, что можно включить шунт между нижним концом L2 и минусом (см. схему по ссылке). Там постоянный ток с наложенной на него высокочастотной пилой, которая легко отфильтровывается. Сигнал пригоден для обработки обычным ОУ, единственное требование - ОУ должен сохранять работоспособность при смещении входов ниже земли на небольшую величину. Даже древний LM2904 обладает таким свойством. Еще один нюанс. Минус выходного электролитического конденсатора лучше соединить не с общим проводом схемы, а с точкой соединения L2 и шунта, что значительно облегчает настройку контура обратной связи по току.

Проверил в железе, все работает вполне прилично, следующую партию будем делать без ACSок, заодно и сэкономим по паре долларов на девайсе.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Single-ended_primary-inductor_converter

Ответить

- А в итоге какой КПД вышел и дал ли что-то двухобмоточный дроссель вместо раздельных? - Andreas(06.05.2022 12:46)
  - КПД 90%. Нашел в аппноуте от Аналог Девайсес, что при размешении обмоток на общем сердечнике требуемая индуктивность снижается вдвое. - Yurasvs(06.05.2022 16:39)
    - Еще сильно КПД у повышающих такое включение увеличивает, ключ между обмоток. С одной оптимально 12 в 24, с двумя и 12 в 48 прет. - Visitor(11.05.2022 18:48)
      - Это делается, чтобы преодолеть барьер 1:5 по напряжению, присущий обычному буст конвертеру. Распределенная емкость дросселя и силового ключа не позволяет сделать больше. А с отводом легко. Делал когда-то тахометр для автомобиля на теплом ламповом индикаторе ИН-13, преобразователь 12->120 Вольт сделал именно с отводом, просто на гантельке намотал. - Yurasvs(11.05.2022 19:24)
        
        Они украли вашу идею:-) Visitor(1 знак., 12.05.2022 19:22, ссылка)
    - Спасибо, КПД внушает. Это с двухобмоточным? - Andreas(06.05.2022 16:43)
      - Да. - Yurasvs(06.05.2022 17:27)
        
        Применял подобные для другой задачи, тип DRQ73-100-R. 12 В и 5 В после ЛДО понадобилось сделать. А по приколу можно что то дешевое из синфазных фильтров применить, потери выше, вероятно будут. - Visitor(06.05.2022 17:37 - 17:47)
        
        Синфазные фильтры в качестве дросселей принципиально не подходят для сепика. Там феррит большой проницаемости без зазора. Они годятся только в качестве трансформаторов, я их не раз применял для всяких маломощных DC-DC гальванразвязки. - Yurasvs(07.05.2022 09:06)
        
        У нас самодельные, на кольцах из сендаста. Дешево и сердито. Но греются до 60 градусов, меряли пирометром. Виноват в основном провод, мотать несколькми тонкими жилами для уменьшения скин-эффекта посчитали нетехнологичным, да и провод покупать не хотелось, когда в наличии огромные запасы простого эмалированного диаметром 1.2мм. - Yurasvs(06.05.2022 17:45)
        
        Какой ток то? И частота? О чем то маломощном я подумал:-) А так резонансники на 600 Вт, частота от 100 до 130 кГц, литцем мотаем ЛЭЛО 0.1 * 84, выходное +- 85 В, первичка в один провод, вторички в 2, КПД 96. - Visitor(06.05.2022 17:58)
        
        Частота 100кГц, выходная мощность 45Вт. Пиковый ток через дроссель до 7А при работе от минимально допустимого входного напряжения 9.5В. - Yurasvs(06.05.2022 18:39)
        
        Такой же литц, как берем, в тему бы зашел, только ККМ делаем на Кулл Мю, на 80.. 85 кГц, там просто одиночный провод диаметром 1 мм. Так что не совсем понятно, от чего потери сильнее зависят - сердечника, провода или частоты и все взаимосвязано. - Visitor(06.05.2022 18:57)
        
        Пока пару дней передышка, ждем новые корпуса, шеф пристал, мол, дроссель таки излишне теплый, оптимизируй. Уменьшил индуктивность до предельно допустимой, чтобы было меньше витков. Толщина скинслоя на 100кГц 0.2 мм, стало быть оптимальная жила в предполагаемом литцендрате 0.4мм. Такого провода под рукой не оказалось, был только ПЭВТЛ 0.224мм. Намотал двумя косичками по 25проводов, залуживал концы опусканием в тигель. Поставил на прогон, действительно помогло, температура Yurasvs(35 знак., 11.05.2022 09:53)
        
        Интереса ради, КПД по выходу какой вышел? Так 1.2 кВт качнули для эксперимента на плате, что для 600 Вт сделана, 35 мкМ, плата конкретно греется, КПД процента на 2..3 хуже, придется микрон на 70 или 105 делать. Там уже руками паять не просто, монтаж, конечно на производстве будет, но опытный образец привык сам делать. - Visitor(11.05.2022 18:29)
        
        Все силовые платы делаем 70мкм, без этого никак. Паяются и в печке, и руками без проблем. - Yurasvs(11.05.2022 19:27)
        
        Про кпд не сказали:-) После ккм 400 В, ток не большой, 35 мкм пока устраивало. Что то на 48 В делал, мощность 500 Вт, пришлось сильно пады для электролитов увеличить, что бы на 70 мкм нормально пропаивалось. - Visitor(11.05.2022 19:35)
        
        Писал выше, КПД 90%. Для сепика с входным напряжением от 9.5В и выходной мощностью 45...50Вт это довольно неплохо. - Yurasvs(12.05.2022 08:55)
        
        Конечно, интересно, сколько после мотки жгутами стало. - Visitor(12.05.2022 19:17)
        
        Не мерял, на собранном девайсе неудобно. Думаю, ватт-полтора сэкономил. Кольцо маленькое, 23мм наружный диаметр, на нем сильно заметно. - Yurasvs(12.05.2022 20:58)
        
        Кулмю дорогущий же. По крайней мере лет 15 назад был. Я считал dc/dc на нем ватт на 20..30 и очень хорошо выходило. Но дорого - Andreas(06.05.2022 19:01)
        
        Кулл мю и есть сендаст в современном понимании. Это не тот сендаст, из которого магнитные головки делали в старину. Цитата: Yurasvs(1007 знак., 06.05.2022 19:20)
        
        Спасибо за исторический экскурс! Вот у меня из прошлого века сердечники завалялись, МП140, тоже альсифер, выходит. Есть смысл остатки в ККМ на 85 кГц пустить или выбросить проще? - Visitor(06.05.2022 19:38)
        
        Там куча нюансов. Как ни странно, наибольшей энергоемкостью обладают сердечники с наименьшей проницаемостью (это касается дросселей, с трансформаторами все наоборот). Надо прогонять через рассчет несколько вариантов, выбирать лучший. В условиях войны было не до оптимизации, взяли что было у поставщика, намотали, работает, и ладно. - Yurasvs(06.05.2022 20:03)
        
        Вот Энштейн работал над "общей теорией поля", Не вышло. Ландау из многих трудов своих, что то о ферромагнетиках написал. Даже осилил его труд, надеялся Истину познать:-) Ага... расчеты потерь многие производители приводят как произведение индукции на частоту, где то и другое в дробных степенях. Это не физика, а эмпирика. И самый прикол, что базовые единицы никто явно не пишет, допустим - индукция в тесла или эрстедах, частота герцы или килогерцы, объем сердечника в метрах или Visitor(126 знак., 08.05.2022 10:36)
        
        Вот нашел статью. Прочитал 3 раза, пока полного понимания нет. Буду еще курить на свежую голову, рано или поздно осилю. Yurasvs(1 знак., 20.05.2022 08:59, ссылка)
        
        Графики есть, +-лапоть. Программы того же микрометаллса. Достаточно для практики, углубляться в дебри незачем. - Yurasvs(08.05.2022 11:15)
        
        У iron powder тоже примерно так, но в меди потери сильно растут и в стоимости намотки. Да и в наличии дешево обычно только с высокой проницаемостью салатовые были. У micrometalls калькулятор хороший по их материалам был, но тоже в итоге сделали, на чем было у китайцев дешевых. Посмотрел по потерям кулмю - да, они меньше, чем у железа, но все равно чуть меньше ватта потерь на см3 при 100мТ и греться будет, поскольку на большую индукцию вывести можно. - Andreas(06.05.2022 20:20)
        
        Вот этим гаммамет понравился, индукция до 0.8 Т, петля гистерезиса почти линейная с малым остаточным намагничиванием (ГМ54ДС - 500). Сначала их в усилители заложил для связи по ЛЭП, неплохо, на частоте около 100 кГц, выход 40 Вт, линейность ОК, а потом еще кое где попробовал, под рукой были:-) Выше 100 кГц плохо. Вот мелкие китайские трансы погонял 10 Вт, габарит 10 * 10 мм примерно, на феррите, на 350 кГц. Удивился, на полной мощности температура примерно 50 С. - Visitor(07.05.2022 07:31)
        
        В потерях играет роль не сама индукция, а ее изменение за 1 цикл работы. Сепик работает в режиме непрерывного тока, и изменение, влияющее на потери, не превышает 30% от всей индукции, остальное постянная составляющая. Поэтому распыленные сердечники нормально работают, несмотря на потери. Естественно, для резонансных трансформаторов Визитора это не подходит, там феррит с зазором лучше. - Yurasvs(06.05.2022 21:04)
        
        Да, я уже понял, что на 15 лет отстал, тогда это экзотика у нас была. - Andreas(06.05.2022 19:23)
        
        Да не особо дорогой, кольца внешним диаметром 40.. 45 мм для ККМ на 600 Вт, рублей 70 год назад стоили. - Visitor(06.05.2022 19:18)
        
        Копейки, надо будет присмотреться повнимательнее, материал хороший, с малыми потерями. А где брали, Северо-Западная или Китай? - Andreas(06.05.2022 19:21)
        
        Северо-Западная теперь ferrite.ru. У них и брали. Теперь и у них проблемы с поставками, партию RM12 N87 Al 160 в 500 шт и прочих позиций под 1000 шт еще до "событий" оплатили, получили. На след. год ХЗ. Слышал, что совсем под боком, в ТПУ кто то ферриты приличные печь умеет, разберемся, может этой лабе поможем. - Visitor(06.05.2022 19:50)
        
        Сендаста или распыленного железа? Если iron powder, то у него потери в сердечнике приличные. - Andreas(06.05.2022 17:50)
        
        Сендаст конечно. - Yurasvs(06.05.2022 18:41)
        
        Так он большую проницаемость имеет и не может работать в дросселе без зазора, да и дорогущий он. Может все таки с распределенным зазором? Они дешевые, но потери в сердечнике приличные из-за распределенного зазора. - Andreas(06.05.2022 18:54)
        
        Конечно порошковый с распределенным зазором. Нам габариты важны. Там ответил уже: Yurasvs(1 знак., 06.05.2022 19:24, ссылка)
        
        N87 везде. Возможно, скоро на М2000 перелазить придется:-) Пробовали Гаммамет, не знаю к какому классу его отнести, вроде, пермаллой из аморфно - кристаллизованной ленты, до 100 кГц не плохо, на 200 плохо. - Visitor(06.05.2022 18:15)
        
        Эволюционировавший пермаллой. saifullin2(37 знак., 07.05.2022 00:03)

Схемы, платы, компоненты