Источники электропитания

Добро пожаловать на форум персонального сайта http://www.moskatov.narod.ru
Текущее время: 17 окт 2018, 21:18

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 22 ]  На страницу 1, 2, 3  След.
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Design tools pulse transformers 4.0.0.0 - скважность
СообщениеДобавлено: 31 авг 2010, 17:11 
Не в сети

Зарегистрирован: 28 авг 2010, 21:47
Сообщений: 8
Доброго всем времени суток! Возник вопрос по сей программе.
Требуется источник для питания УМЗЧ, двухполярное 35 В, 3,2 А (максимально, с учётом КПД микросхем и небольшим запасом). Вход универсальный (100-240 В). Топология - полумост, контроллер - LM5030, драйвер - IR2181.

По расчётам, при минимальном входном напряжении коэффициент заполнения 72,4% (скважность 1,38) (для упрощения 72,4 а не 80, как задумывалось изначально, т.к. при коэфф. заполнения = 80 соотношение числа витков получается 1,07), падение на диодах 1,2 В, амплитуда напряжения во вторичной обмотке 50 В, соотношение числа витков = 1
при максимальном входном напряжении коэфф. заполнения = 18,6% (скв. 5,38).
коэфф. заполнения рассчитаны под напряжения сети мин. 70 В и макс. 270 В

Вопрос : Какое из этих значений скважности я должен ввести в окне программы? Логично, конечно, что то, при котором программа выдаст одинаковое количество витков для первички и вторички. но вопрос принципиальный :)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Design tools pulse transformers 4.0.0.0 - скважность
СообщениеДобавлено: 31 авг 2010, 18:02 
Не в сети
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 21 июн 2010, 19:53
Сообщений: 497
Откуда: Россия, Ростовская область, город Таганрог
Andres писал(а):
Вопрос : Какое из этих значений скважности я должен ввести в окне программы?

Чтобы магнитопровод не вошёл в насыщение во всём диапазоне регулировки ширины импульсов необходимо задать минимальную скважность (на практике её часто условно принимают равной единице). Расчёт числа витков первичной обмотки трансформатора проводят, задавая минимальную скважность и максимальную амплитуду напряжения, приложенного к первичной обмотке импульсного трансформатора.
Типовая формула для нахождения числа витков первичной обмотки трансформатора такова:
Wп = (10 • Uп.макс) / (4 • B • ζмин • Sc • F • kc);
Uп.макс — максимальная амплитуда напряжения на первичной обмотке, В;
B — магнитная индукция, с запасом меньшая индукции насыщения, Тл (обычно запас составляет 0,5…0,7 для качественного феррита);
ζмин — минимальная скважность импульсов;
Sc — площадь сечения магнитопровода, см.кв.;
F — частота преобразования, кГц;
kc — коэффициент заполнения сечения магнитопровода материалом (для феррита равен единице).
Затем число витков округляют в большую сторону до целого.

Когда в программу ввели минимальную скважность, то в результате расчёта получим минимальную амплитуду треугольной составляющей тока (ток холостого хода) первичной обмотки. Формула нахождения треугольной составляющей тока для полумостового преобразователя такова:
Iп.тр = Uп / (4 • F • Lп),
где Uп — напряжение на первичной обмотке, В;
F — частота, кГц;
Lп — индуктивность первичной обмотки, мГн.
Если необходимо определить максимальный ток первичной обмотки, следует провести повторный расчёт при максимальной скважности импульсов.

P.S. Обратите внимание на программы расчётов импульсных трансформаторов двухтактных преобразователей ExcellentIT 3.2.0.0 и Lite-CalcIT 1.5.0.0. Кстати, на форум заходит их автор — Владимир Денисенко также известный как Starichok.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Design tools pulse transformers 4.0.0.0 - скважность
СообщениеДобавлено: 31 авг 2010, 22:14 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 15 авг 2010, 04:49
Сообщений: 176
Откуда: г. Псков
Andres писал(а):
Доброго всем времени суток! Возник вопрос по сей программе.
Требуется источник для питания УМЗЧ, двухполярное 35 В, 3,2 А (максимально, с учётом КПД микросхем и небольшим запасом). Вход универсальный (100-240 В). Топология - полумост, контроллер - LM5030, драйвер - IR2181.

По расчётам, при минимальном входном напряжении коэффициент заполнения 72,4% (скважность 1,38) (для упрощения 72,4 а не 80, как задумывалось изначально, т.к. при коэфф. заполнения = 80 соотношение числа витков получается 1,07), падение на диодах 1,2 В, амплитуда напряжения во вторичной обмотке 50 В, соотношение числа витков = 1
при максимальном входном напряжении коэфф. заполнения = 18,6% (скв. 5,38).
коэфф. заполнения рассчитаны под напряжения сети мин. 70 В и макс. 270 В

Вопрос : Какое из этих значений скважности я должен ввести в окне программы? Логично, конечно, что то, при котором программа выдаст одинаковое количество витков для первички и вторички. но вопрос принципиальный :)

Из Ваших исходных данных никак не следует, что в первичной и вторичной обмотках должно получиться одинаковое количество витков.
Вообще-то, для двухтактных схем принято считать, что коэффициент заполнения не превышает 50%, то есть минимальная скважность импульсов равна 2.
В англоязычной литературе, в частности, в даташитах, еще применяется термин duty cycle - рабочий цикл. это эквивалентно коэффициенту заполнения импульса. Например, для TL494 приводится минимальное значение 45% в двухтактном включении (90% - в однотактном включении).
Если Вы, допустим, выберите TL494, то расчет надо вести так: при минимальном напряжении питания задается максимальный коэффициент заполнения 45%, а при максимальном напряжении питания получится некоторый минимальный коэффициент заполнения.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Design tools pulse transformers 4.0.0.0 - скважность
СообщениеДобавлено: 01 сен 2010, 13:20 
Не в сети
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 21 июн 2010, 19:53
Сообщений: 497
Откуда: Россия, Ростовская область, город Таганрог
Скважностью в общем случае называют отношение периода повторения последовательности импульсов к сумме длительностей всех импульсов в течение периода. Если длительности всех импульсов в течение периода одинаковы, то формула для нахождения скважности такова:
ζ = T / (t • n),
где ζ — скважность;
T — длительность периода, с;
t — длительность одного импульса, с;
n — число импульсов в течение периода.
Величина обратная скважности носит название коэффициента заполнения импульсов:
D = 1 / ζ.
В двухтактных импульсных источниках питания с полумостовыми, мостовыми или push-pull преобразователями имеется последовательность прямоугольных импульсов с паузой на нуле, по-английски называемой «dead time». При этом в течение периода имеется два разнополярных импульса. Для этого случая формула скважности имеет вид:
ζ = T / (t • 2).
Для примера, на следующей осциллограмме показаны разнополярные импульсы со скважностью 1,5 (период — 6 клеток, длительность одного импульса — 2 клетки, в течение периода имеют место 2 импульса, развёртка — 5 мкс/деление; осциллограмма снята выхода трансформаторного драйвера, «умощняющего» сигнал задающего генератора):

Вложение:
Комментарий к файлу: Скважность равна 1,5
porosity 1_5.jpg
porosity 1_5.jpg [ 194.68 Кб | Просмотров: 73 ]


А на этой осциллограмме изображены импульсы со скважностью 3 (период — 6 клеток, длительность одного импульса — 1 клетка, в течение периода имеют место 2 импульса, развёртка — 5 мкс/деление):

Вложение:
Комментарий к файлу: Скважность равна 3
porosity 3.jpg
porosity 3.jpg [ 186.38 Кб | Просмотров: 57 ]


Если пауза на нуле между двумя разнополярными импульсами отсутствует, то через ключевые транзисторы протекает сквозной ток, а скважность равна единице (на осциллограмме период — 5,2 клетки, длительность одного импульса — 2,6 клетки, в течение периода имеют место 2 импульса, развёртка — 5 мкс/деление; осциллограмма снята с обмотки положительной обратной связи силового импульсного трансформатора работающего сетевого двухтактного автогенераторного ИИП с преобразователем Енсена):

Вложение:
Комментарий к файлу: Скважность равна 1
porosity 1.jpg
porosity 1.jpg [ 225.27 Кб | Просмотров: 56 ]


Если в течение периода имеется лишь один импульс, то формула нахождения скважности приобретает следующий вид:
ζ = T / t.
Если имеется всего лишь один прямоугольный импульс, и он занимает ровно половину периода, то скважность равна двум и такую последовательность импульсов называют меандром. На следующей осциллограмме, снятой с резистивной нагрузки обычного симметричного мультивибратора на двух биполярных транзисторах, показан меандр (период — 5,2 клетки, длительность одного импульса — 2,6 клетки, в течение периода имеется один импульс, развёртка — 5 мкс/деление):

Вложение:
Комментарий к файлу: Скважность равна 2
porosity 2.jpg
porosity 2.jpg [ 190.42 Кб | Просмотров: 60 ]


Но если число импульсов в течение периода более одного, то импульсная последовательность меандром быть не может.

Вложение:
Комментарий к файлу: Меандр и сигнал, отличный от меандра
Square wave.gif
Square wave.gif [ 24.71 Кб | Просмотров: 53 ]


Описанное значение терминов было принято в СССР и на территории стран бывшего СНГ и России; в программе «Design tools pulse transformers 4.0.0.0» также принято оно. В англоязычных странах скважность и коэффициент заполнения импульсов представляют иначе. Это порождает некоторую путаницу для новичков, незнакомых с отечественной и зарубежной трактовками понятий.

_________________
Чем уже кругозор, меньше знаний и самонадеяннее, тем категоричнее суждения и ничтожнее вещающий.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Design tools pulse transformers 4.0.0.0 - скважность
СообщениеДобавлено: 01 сен 2010, 18:22 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 15 авг 2010, 04:49
Сообщений: 176
Откуда: г. Псков
В википедии http://ru.wikipedia.org/wiki/Скважность ничего не говорится про несколько импульсов в периоде. говорится только о понятии Скважность для одного импульса. и абсолютно не важно, сколько самостоятельных импульсов присутствует в периоде повторения данной серии импульсов.
Евгений, попробуйте представить, что у нас не двухтактный преобразователь, а некое устройство, у которого в периоде повторения имеются импульсы, пересекающиеся по времени. Тогда сумма длительностей всех импульсов окажется больше периода повторения, и по вашей логике мы получим скважность менее единицы. а это уже пахнет бредом!


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Design tools pulse transformers 4.0.0.0 - скважность
СообщениеДобавлено: 01 сен 2010, 18:54 
Не в сети
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 21 июн 2010, 19:53
Сообщений: 497
Откуда: Россия, Ростовская область, город Таганрог
Starichok писал(а):
говорится только о понятии Скважность для одного импульса.

В Википедии рассмотрели самый простейший вариант, когда в течение периода имеется лишь один импульс — и для конкретного случая приведённая в Википедии формула скважности совершенно верна. Подчёркиваю: это частный случай.
Starichok писал(а):
и абсолютно не важно, сколько самостоятельных импульсов присутствует в периоде повторения данной серии импульсов.

Скважность вычисляют и для случайных и квазипериодических последовательностей импульсов. В этом случае рассматривают достаточно долгий промежуток времени и под скважностью подразумевают отношение длительности данного промежутка к суммарной длительности всех импульсов, что имели место в течение этого интервала времени.
Starichok писал(а):
...и по вашей логике...

Собственно это типовая трактовка на просторах бывшего СНГ. Кстати, приведённую выше трактовку скважности давали и в колледже, в котором я когда-то учился, и в университете преподаватели ряда предметов… В нашем НИИ — то же самое. Разумеется, Вы можете быть сторонником «западной» трактовки — это Ваше право.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Design tools pulse transformers 4.0.0.0 - скважность
СообщениеДобавлено: 05 сен 2010, 13:50 
Не в сети

Зарегистрирован: 28 авг 2010, 21:47
Сообщений: 8
Starichok писал(а):
Из Ваших исходных данных никак не следует, что в первичной и вторичной обмотках должно получиться одинаковое количество витков.
Вообще-то, для двухтактных схем принято считать, что коэффициент заполнения не превышает 50%, то есть минимальная скважность импульсов равна 2.
В англоязычной литературе, в частности, в даташитах, еще применяется термин duty cycle - рабочий цикл. это эквивалентно коэффициенту заполнения импульса. Например, для TL494 приводится минимальное значение 45% в двухтактном включении (90% - в однотактном включении).
Если Вы, допустим, выберите TL494, то расчет надо вести так: при минимальном напряжении питания задается максимальный коэффициент заполнения 45%, а при максимальном напряжении питания получится некоторый минимальный коэффициент заполнения.


Сразу оговорюсь, что расчёт я вёл по книге Раймонда Мэка "Импульсные источники питания" (далее просто "книга").
Цитата:
Например, для TL494 приводится минимальное значение 45% в двухтактном включении (90% - в однотактном включении)

Это всё верно, для LM5030 примерно тоже самое, только без однотактного включения. НО, 45% - это на каждый ключ, а в выходной цепи (на выходе двухполупериодного выпрямителя со средней точкой) он удвоен (в книге). В книге соотношение витков рассчитывается так:
напряж на вторичке = (напряж на выходе + напряж падения на диоде)/коэфф заполн.
в моём случае напряж на вторичке = (35+1,2)/0,8 = 46 В. (коэфф заполн 80% в книге выбирается несколько "с потолка", хотя и очень близок к рассчётному (через минимальное и максимальное напряжение питания)).

Вот ещё пример от National Semiconductor
Изображение

В полумосте при минимальном входном напряжении (100 В) амплитуда на первичке 50 В.
Соотношение витков получается 25/23, можно оставить, но можно уменьшить, уменьшив коэффициент заполнения, увеличив напряжение во вторичке до 50 В и как раз получив соотношение витков 1:1:
коэфф заполн = (35+1,2)/50=0,724 или 72,4%
это при минимальном напряжении сети; на каждом ключе коэфф заполн = 0,724/2=0,362, или скважность = 2,76

при максимальном напряжении питания (390 В) амплитуда напряжения во вторичке = 195 В
коэфф заполн = (35+1,2)/195=0,186 или 18,6%; на каждом ключе коэфф заполн = 0,186/2=0,093, или скважность = 10,75

В общем, как то так (по Мэку). Я новичок в расчётах, согласен, поэтому и спрашиваю совет :) не судите строго, пожалуйста :) если что и сгорит, то у меня :crazy:

Возвращаясь к Design tools pulse transformers 4.0.0.0 и имея исходные данные
Uпит мин = 100 В, Uпит макс = 390 В, скважность мин = 2,76, скважность макс = 10,75 (на каждом ключе)
я так понял, мне следует взять минимальную скважность? только какую - на каждом ключе?
И ещё интересно: по минимальному напряжению программа рассчитывает индуктивность (и число витков), а по максимальному - амплитуду тока (и диаметр проводов) или наоборот?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Design tools pulse transformers 4.0.0.0 - скважность
СообщениеДобавлено: 05 сен 2010, 16:34 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 15 авг 2010, 04:49
Сообщений: 176
Откуда: г. Псков
1. Двухтактные преобразователи с таким перекрытием по питанию, почти в 4 раза (390/100) никто и никогда не делал. следовательно, это не принято. с таким перекрытием могут работать только обратноходовые преобразователи.
2. Делать пуш-пул на сетевое питание считается моветоном, так как у пуш-пула при высоком напряжении имеется очень большая куча проблем, которая грозит ведром сожженных деталей.
3. Не витками во вторичной обмотке задается, а потом вычисляем заполнение, а задаемся заполнением,а потом вычисляем витки.
Например,
берем макс. заполнение 0,45 (45%) на один ключ,
считаем амплитуду напряжения на вторичной обмотке: U2m = (35 + 1,2) / (0,45 * 2) = 40,2 Вольта.
И не надо брать с потолка на вторичной стороне 50 Вольт.
Берем ваши 50 Вольт на первичной стороне.
Если у вас при расчете получилось 25 витков в первичной обмотке, считаем витки во вторичной обмотке:
25 * 40,2 / 50 = 20,1 витка. Поскольку дробных витков не бывает, округляем в большую сторону до 21 витка.
Округление в большую сторону нужно еще для компенсации падения в обмотках.
Вы также можете попробовать посчитать в моих программах, которые находятся здесь же, в соседней теме.
Заодно скажу еще раз спасибо господину Москатову, что он специально создал отдельную тему, посвященную моим программам.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Design tools pulse transformers 4.0.0.0 - скважность
СообщениеДобавлено: 05 окт 2010, 18:23 
Не в сети

Зарегистрирован: 28 авг 2010, 21:47
Сообщений: 8
Starichok писал(а):
1. Двухтактные преобразователи с таким перекрытием по питанию, почти в 4 раза (390/100) никто и никогда не делал. следовательно, это не принято. с таким перекрытием могут работать только обратноходовые преобразователи.
2. Делать пуш-пул на сетевое питание считается моветоном, так как у пуш-пула при высоком напряжении имеется очень большая куча проблем, которая грозит ведром сожженных деталей.
3. Не витками во вторичной обмотке задается, а потом вычисляем заполнение, а задаемся заполнением,а потом вычисляем витки.
Например,
берем макс. заполнение 0,45 (45%) на один ключ,
считаем амплитуду напряжения на вторичной обмотке: U2m = (35 + 1,2) / (0,45 * 2) = 40,2 Вольта.
И не надо брать с потолка на вторичной стороне 50 Вольт.
Берем ваши 50 Вольт на первичной стороне.
Если у вас при расчете получилось 25 витков в первичной обмотке, считаем витки во вторичной обмотке:
25 * 40,2 / 50 = 20,1 витка. Поскольку дробных витков не бывает, округляем в большую сторону до 21 витка.
Округление в большую сторону нужно еще для компенсации падения в обмотках.
Вы также можете попробовать посчитать в моих программах, которые находятся здесь же, в соседней теме.
Заодно скажу еще раз спасибо господину Москатову, что он специально создал отдельную тему, посвященную моим программам.


1. хорошо, с перекрытием я переборщил, исправлюсь) сразу вопрос - перекрытие в 2,5 раза (100-250 В) для полумоста на сетевое напряжение - норма или несовсем? (читаю, читаю литературу, но ответа пока не нашёл)
2. я и не собирался делать пуш-пул на сетевое, просто формула была с этим pdf-ом
3. пересчитал, спасибо. действительно, из-за нескольких витков снижать коэфф. заполнения а потом страдать от треугольного тока в первичке не стоит)

вашими программами я тоже буду считать, просто непосредственно до трансформатора я ещё не дошёл.

возвращаясь к Design tools pulse transformers 4.0.0.0, если я правильно понял Евгения Анатольевича, число витков первичной обмотки считается по максимальному напряжению, а диаметр провода - по минимальному, но соотношение витков обмоток берётся для минимального напряжения. поправьте меня, пожалуйста, если не так.

и ещё до кучи вопрос, по ферритам. Отечественный феррит М2000НМ может быть с индексами и без. 1-термоустойчивый и т.д. Подскажите, что означают индексы А, Б, 1-36, 1-17 и т.д. Не сомневаюсь, что всё это есть в советских справочниках, вот только в каком,а то их не одна тысяча?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Design tools pulse transformers 4.0.0.0 - скважность
СообщениеДобавлено: 05 окт 2010, 22:24 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 15 авг 2010, 04:49
Сообщений: 176
Откуда: г. Псков
совершенно нет необходимости цитировать все предыдущее сообщение. если бы вы обращались к какому-нибудь прошлому сообщению, то можно его напомнить.

для двухтактной схемы обычно не используют такой широкий диапазон. но, в принципе, схема со стабилизацией в состоянии вытянуть перекрытие в 2,5 раза. обратноходовые преобразователи делают же на перекрытие почти в 3 раза (от 85 Вольт переменного сетевого напряжения и до, не помню точно, сколько.)
число витков первичной обмотки считается по максимальному напряжению, это вы правильно написали.
дело в том, что при снижении входного напряжения фактически снижается мощность трансформатора. поэтому придется брать сердечник с запасом, с габаритной мощностью также в 2,5 раза больше. соответственно и провод надо брать для наихудшего случая, как вы тоже правильно сказали, для минимального напряжения.
и далее вы тоже правильно сказали, что соотношение витков обмоток берётся для минимального напряжения. а при максимальном напряжении ШИМ укоротит импульс на столько, чтобы получить на выходе заданное напряжение.
лично я по отечественным ферритам тоже так и не смог найти всей информации, поэтому я не смогу вам ответить на этот вопрос. может быть Евгений имеет больше информации? подождем, что он скажет по этому поводу.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 22 ]  На страницу 1, 2, 3  След.

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Вы можете создать форум бесплатно PHPBB3 на Getbb.Ru, Также возможно сделать готовый форум PHPBB2 на Mybb2.ru
Русская поддержка phpBB
Copyright © Aiwan. Kolobok smiles