Всем привет. Можно образно сказать - не всегда наши хотелки совместимы с практикой). Желание сделать все по *феншую* ввело свои коррективы и трансформатор, правильно смотанный, не влезло по 12 витков вторички.
Просчитать какое будет напряжение при 11 витках можем по КТР. Если примем напряжение сети в 220 Вольт тогда вольт/витки= 220*1.414=311.8/2=155.9 Вольт. Делим на первичку 155.9/46=3.38 Вольта на виток и напряжение на вторичке = 11*3.38=37.18 Вольта. Мало для хх, как есть.
Схема:
Продолжим расчеты. Цепочка R14. C20 - заземление корпуса усилителя. Резистор уменьшает и разрывает токи контура заземления. Конденсатор фильтрует радиопомехи улавливаемые корпусом усилителя.
С13 - конденсатор шунтирует меж обмоточную паразитную емкость трансформатора и сокращает путь помехи обратно в сеть. Ставиться как можно ближе к выводам трансформатора и емкость выбирается до 4.7 нФ марки Y1
С4 . Бутстрепный конденсатор драйвера МС.Должен обеспечить током затвор верхнего ключа, т.к. диод при этом закрывается. Конденсатор заражается через открытый нижний ключ. Рассчитывается:
Idrv+(Vdr-Vf/Rg)+(Dmax/F)+Qg=1+(15-0.6/29)+(0.814/75)+250=251нФ
где Idrv- ток драйвера( я взял 1 мА)
Vdrv и Vf- напряжение питания и падение на диоде.
Rg-сопротивление резистора затвора и Qg-ток затвора в нКл.
Я взял в два раза больше, 470нФ т.к. расчет примерный. При стабилизированном иип ,также нужно учесть время заполнения от Dmin до Dmax. Емкость желательно выбирать с мин утечкой, я взял керамику, что есть в наличии.
Цепочка cамозапита. Идея проста - при включении в сеть происходит заряд конденсатора С7 стабилизированным напряжением 12.4 Вольта от сетевой шины 310 Вольт. Минимальный ток запуска МС 5 мА. Как только МС запускается, напряжение питания поднимается от обмотки и стабилизируется на уровне 15.6 Вольта внутренним стабилитроном МС, закрывая диод VD2. Резистор запуска R1 если примем условно, ток стабилитрона в 5 мА, рассчитывается:
Vmin-Vst/Ist=282.8-13/0.01=27кОм Я возьму 2 Ваттный 30 кОм тогда ток и потери на резисторе: 339.3-13=326.3V 326.3/30=0.01mA 326.3^2/30=3.5W нужно учитывать что резистор будет основное время работать на ток стабилитрона VD1.
Минимальная емкость конденсатора С7 рассчитывается исходя из времени периода ШИМ, тока потребления и гистерезиса питания. Ток потребления по даташит от 25 мА , нужно учесть, что он может меняться в зависимости от необходимого тока затвора ключей и доходить до 60 мА исходя из моего опыта. Гистерезис по питанию, минимальное напряжение запуска 9 Вольт и макс 15.6 тогда:
15.6 -9 =6.6 Вольта и 25мА*13мкс/6.6Вольт=49мкф
Резистор R4. При 6 витках самозапита и минимальном заданном напряжении сети, напряжение = 282.8/2/46*6=18.4 Вольта примем ток 25 мА и питание с учетом падания на диоде 0.6 Вольт , тогда:
Vin-Vout/Imax-Imin=18.4-16.2/25+5=73 Ома, возьму в наличии у меня 47 Ом и потери:
при Vinmin (18.6-16.2)^2/47=0.12W и при Vinmax=0.49W
Цепочка защиты и ключи. Я взял что были в наличии транзисторы 10N13 с RDS :
При выборе транзистора учитывают токи первички, в данном случае 2.77А. Другой момент, при запуске будут экстратоки в связи отсутствием софстарта, и закладывать мощность транзистора и срабатывание защиты приходиться на более высокие токи. Второй момент, что защита у нас работает на одно полуплечо прямохода, и по опыту - снижает общее КПД преобразователя, это тоже нужно учесть при подборе. Решить эту проблему можно применив ТТ(трансформатора тока) по защите а также применение софстарта по входу, но об этом позже. Для вычисления потерь нам необходимо знать среднеквадратичного значения тока первички:
Irms=sqrt(2D (Imax^2+Imax*Imin+Imin^2/3)=1.8A и потери:
Irms:^2/2*RDS = 1.8^2/2*0.5=0.81W. Напряжение срабатывания тиристора 1.2 Вольта тогда резистор R11=1.2/Ipk=1.2/2.77=0.4 Ома, учтем экстратоки (может привести к ложному срабатыванию) и сопротивление шунта, что есть в наличии смд 0.33 Ом тогда ток срабатывания 1.2/0.33=3.6A и потери 3.6*0.33=1.1W на печати я ставил макрос под выводной элемент. Цепочка R6 R5 C9 - RC фильтр для исключения ложного срабатывания вследствие выбросов. Вычисляется по частоте среза : f=(1/2)*п*R*C нужно также учесть что цепочка дает общее ослабление амплитуды напряжения. Я возьму R6 100 Ом С9 470нф и нагрузку фильтра 10 кОм R5.
Входной фильтр рассчитывается исходя из рабочей частоты иип и необходимого коэффициента затухания контура:
L1=Rl*s/п*fc=(где Rl - импеданс контура, примем за 50 Ом. s- коэф. затухания, примем за 0.800. fc-частота затухания - f*10(att/40) (att -примем 25 дБ со знаком минус)=75*10(-25/40)=17кГц)=50*0.800/3.14*17=216 мкГн и
С4.С3=1/(2пfc)^2*L1=1/(6.28*17)^2*216=0.4 мкф. Я возьму 100нф марки Y1 и увеличу индуктивность на те же 4 раза. Оптимально использовать сердечник тороидальный с высокой проницаемостью. Конденсаторы С1 С2 подбираются практическим способом. Перейдем к практике, печать:
Холостой ход(хх):
Первое с чем столкнулся на практике, это с выбросами по первичке:
Желание с экономить, загнав на высокие частоты иип, дало о себе знать). Дело в том что при малой индуктивности (малой мощности иип) намагничивания и частоте переключения при закрытии 1 ключа, через диод соседнего транзистора происходит *сброс*паразитной составляющей и остаточной ЭДС намагничивания обратно в сеть и ток *разворачивается* коммутацией 2 ключа. У меня же, при увеличении частоты, возрастают паразитные составляющие схемы - емкости трансформатора, индуктивность дорог печатной платы и т.д. и практически образуют колебательный контур. Все это усугубляется временем восстановления обратного диода т.к ток обратного восстановления тоже растет (по этой причине при расчете потерь надо учитывать боди диоды)и для противодействия ставят RC снаббер параллельно первичке трансформатора, подавляющие паразитные колебания. Расчет я приводить его не буду, т.к на практике, зависит от многих составляющих паразитных элементов и индивидуальной реализации иип. Взял, что попало в руки R=100 Ом и С=470пф:
Дальше подбирать не стал. Нагрузка:
Сказывается малая емкость на входе, пульсации:
Хорошо видны 100 Герцовые *просадки* сетевой емкости, как и говорил увеличение емкости может благоприятно сказаться в иип для умзч. А это, к вопросу о том насколько влияет правила постройки печатной платы и использования шунтов в качестве датчика тока иип. Максимальная нагрузка без датчика тока:
Радиатор нагрелся за время тестов до 50 градусов, для динамической нагрузки, как показывает практика, этого радиатора достаточно.
Ну собственно и все. Делиться печатью и схемой я не буду - не надо плодить безобразие). А правилом хорошего тона постройки прямохода на IR2153 для умзч, я бы посчитал:
1. Введение софстарта на реле по входу, с ограничением тока запуска до 5-10 А.
2. Введение защиты на ТТ.
3. Изменение конденсаторного делителя на электролиты с шунтирующими резисторами и пленочным конденсатором от средней точки. Дело в том что, конденсаторы не идеальны и средняя точка на делителе напряжения может меняться, это может привести разбалансу перемагничивания сердечника, подмагничиванию постоянной составляющей и насыщению, да, мы можем ввести зазор в сердечник, тем самым повысим ток насыщения - но, для чего уменьшать КПД ?
4. Увеличение мощности иип с учетом ВА.
Всем Спасибо.
