DC-DC преобразователь 24В -> 12В c нагрузкой 12А

[Starichok51]

ну, и хорошо, что работает.
правда, я писал про 50 кило для двухтактников, а у тебя неразрывный ток с небольшой переменной составляющей, поэтому потери в феррите в твоем случае невелики.
в двухтактниках же размах индукции весьма велик, поэтому приходится ограничивать частоту.

[Kobold]

Помогите убогому. Пытаюсь расчитать дроссель на 70 мкГн на ферритовом сердечнике Epcos формата E из материала N87. Номинальный ток 12А, выходное напряжение 13,6В, частота 100кГц. Нормальный дроссель получается только лишь на феррите E 42/21/20 с зазором 1мм. Но это ж здоровая дура, или я не прав?

Скажите, какую амплитуду импульса перед дросселем ставить? Я ставил 18 и 30В, размах входного напряжения, но это не особо повлияло на выходные параметры дросселя, только на 2 сотые миллиметра изменился минимальный зазор.

Вообще, как правильно рассчитать необходимый дроссель для этого преобразователя?

И второй вопрос: нужно ли на 100кГц заморачиваться скин-эффектом или можно мотать одной толстой арматуриной?

[Slabovik]

Ну, всё правильно. Перед дросселем 24~28 вольт, после дросселя 14. Ток 15А. Проблема габаритов растёт из проблемы намагничивания - феррит, к сожалению, большую индукцию не переносит. Но EE42 не такой уж и большой сердечник (просто я сейчас на EE56 гляжу, и мне его реально мало - ток до 25А).

Скин-эффект можно опустить, т.к. основная составляющая здесь - постоянка. А "Толстой арматуриной" будет мотать неудобно. Если есть возможность приобрести провод, рекомендую иметь ассортимент от примерно 0.63 до 1.0 - как раз для таких дел. Я бы мотал пучком 0.63 - он будет мягкий и удобный. Для изготовления пучка нужно вначале примерно хотя бы определить необходимую длину провода. Потому изготовить пучок...

[Телекот]

Скажите, какую амплитуду импульса перед дросселем ставить? Я ставил 18 и 30В, размах входного напряжения, но это не особо повлияло на выходные параметры дросселя,

Чем ближе размах напряжения перед дросселем к выходному напряжению тем меньше дроссель, но меньше запас на стабилизацию. И чем больше минимальный ток тем меньше дроссель.

[Slabovik]

14 витков на толстом EE42 с двухмиллиметровым зазором. 35 мкГн. Треугольный ток 2,5А
С трёхмиллиметровым зазором 17 витков. Тут по совокупности надо укладку глянуть, но даётся мне, что без проблем и при 4 мм витки прекрасно войдут (их будет 22.

[Starichok51]

Нормальный дроссель получается только лишь на феррите E 42/21/20 с зазором 1мм. Но это ж здоровая дура, или я не прав?

прав, дура здоровая.
но я же писал:

на кольцах из порошковых материалов дроссели получаются меньших габаритов, чем на феррите с зазором.

и даже привел результаты расчета на кольце:

например (по результатам моей программы BoosterRing),
для "24В -> 12В c нагрузкой 12А":
кольцо Т106 (около 27 мм диаметр), желто-белое,
частота 100 кГц,
размах пульсации тока в дросселе - 22,9% (от 12 Ампер),
число витков - 17, проводом 1,8 мм (ровно 1 слой),
индуктивность дросселя без тока - 27,6 мкГн,
индуктивность дросселя под нагрузкой 12 Ампер - 22,3 мкГн,
ожидаемое превышение температуры (при 12 Амперах) - 44 градуса. что вполне приемлемо.

кольцо всего 27 мм!!! диаметром и 11 мм высотой!!!
сравни с E 42/21/20, да еще учти габариты каркаса...

[Kobold]

Так, давайте я попробую разобраться. Кажется, я начинаю понимать.

Я правильно понял, что феррит от большой индукции впадает в насыщение и резко теряет индуктивность? Поэтому для таких дросселей, где большая постоянная составляющая, требуются большие сердечники (относительно распыленного железа) и зазоры в магнитопроводе. Верно? Но ради чего такой огород городить? Значит, у феррита есть какое-то преимущество, которое отчасти оправдывает эти жертвы?

И еще вопрос ув. Слабовику. Вы сказали, что можно в ЕЕ42 можно сделать зазор не 1мм, а 4мм. А что даст увеличение зазора?

Старичок51, у меня есть несколько желто-белых и сине-зеленых колец от дросселей такого размера, и если я осилю этот преобразователь, я обязательно проэкспериментирую с таким дросселем.

P.S. Сейчас подумал, что для трансформатора ИИП, а не дросселя, тот же самый сердечник должен быть без зазора, так как там ток переменный, и его постоянная составляющая равна нулю, следовательно, проблем с насыщением нет?

[Starichok51]

Значит, у феррита есть какое-то преимущество, которое отчасти оправдывает эти жертвы?

у феррита есть одно огромное преимущество - частотные потери в нем во много раз меньше, чем в порошковых материалах.

для трансформатора ИИП, а не дросселя, тот же самый сердечник должен быть без зазора

дело не в постоянной составляющей. дело в том, что зазор накапливает (запасает) энергию. а в двухтактах нам совершенно не нужно, чтобы эта энергия из зазора долбила по ключам. то есть, зазор там вреден.
и в противоположность двухтактам существует однотактный обратноход, для которого зазор жизненно необходим, чтобы запасать энергию, а потом запасенную энергию отдавать в нагрузку на обратном ходе.

а ты сразу мотай на желто-белом или сине-зеленом, а не валяй дурака с Е42...
сине-зеленые даже еще лучше - у них частотные потери немного меньше, чем у желто-белых.

[Kobold]

А я могу намотать и так и сяк - у меня валяется какой-то немаленький трансформатор как раз около 40мм размером на ш-сердечнике, и есть пара колец 27мм от дросселей групповой стабилизации.

[Starichok51]

дело хозяйское...

[Kobold]

Ну как раз удобный способ сравнить. В любом случае, до намотки ещё надо дожить.

Подскажите, пожалуйста, насчет ферритовых дросселей с зазором. Чем будут отличаться по функциональности два дросселя на одном и том же каркасе (пусть тот же Е42) с одной и той же индуктивностью, но один с зазором 1мм, а другой с зазором ну допустим 3мм? Как я понял, чем больше зазор, тем больше он энергии может запасти. Вот только я не понял, каким образом это влияет на работу дросселя в преобразователе.

[Starichok51]

эти два дросселя (с одной и той же индуктивностью, но с разным зазором) будут отличаться током насыщения феррита.
чем больше зазор, тем больше ток, который может дроссель пропускать через себя.
но вообще-то всё должно быть в рамках разумного. нехорошо делать зазор с большим избытком.
если, например, тебе достаточно иметь 1 мм, то при 3 мм понадобится примерно в корень из 3 витков больше, чем при 1 мм.
а это не есть хорошо. и длина (сопротивление) провода больше, и потери, соответственно, в проводе больше. к тому же, увеличение числа слоев провода отрицательно влияет на его сопротивление переменному току (эффект близости называется), что еще больше увеличит сопротивление и потери в обмотке.

[Kobold]

Во, теперь, кажется, понял. Спасибо за ваше терпение в объяснении простых истин.

И да, я понимаю, что нужно искать оптимум, а не кидаться в крайности.

[RomanT]

Для твоей задачи, 100 КГц, 70мкГн (кстати зачем столько?), 24/14В, 12А, я бы сделал такой дроссель:
М2000НМ Ш12х15, зазор 1.3 мм, провод Ф1.8мм (2.54мм2), 20 витков (длина примерно 1.4 метра),
а в генераторе TL494 поставил 1000пФ с резистором 12КОм, что даст примерно 94-95 КГц
(Для М2000НМ верхняя частота считается 100КГц, не стал бы её достигать)
Осциллограмма твоего случая, в моём примере, вход 24В, выход 12В:


первая осциллограмма, желтый луч - верхний ключ, синий луч - нижний ключ,
вторая осциллограмма, желтый луч - вход дросселя, синий луч - выход дросселя с закрытом входом (пульсации)

Ничерта себе, зазор 3 мм! А так можно, да?

При необходимости можно ...
Вот например монстр на 55А, со сдвоенным сердечником, амплитуда до 150В, допустимой скважностью 90%,
зазор почти 5 мм, правда частота преобразования 54 КГц, одним проводом в один слой.



Видео В работе


с нагрузкой см. с 4:17

[Kobold]

Действительно, совершеннейший монстр. И ещё монстр - блок питания на 48В/62А, цену боюсь себе даже представить.

Я правильно понял, ваш чоппер сделан по обычной схеме, на диоде? Или это на выходе стоит диод, падение на котором вы компенсируете?

Насчёт того, зачем 70 мкГн - так написал ув. Слабовик ("50-70 мкГн, может быть больше"). Просто преобразователь будет в основном работать с нагрузкой на 1-3А, и иногда несколько минут (десятков минут) - на 12А (когда рация работает на передачу долгое время).

[RomanT]

ваш чоппер сделан по обычной схеме, на диоде?

Полумост - два полевика, с драйвером IR2184, но хочу попробовать HIP2121



Т.к. IR2184, IR2111, IR2104 - тормозят децл



синий луч - выход TL494, желтый луч - вход дросселя.
И длинновато мёртвое время



желтый луч - затвор верхнего ключа, синий луч - затвор нижнего ключа

Или это на выходе стоит диод, падение на котором вы компенсируете?.

на выходе чоппера стоит, последовательно, диод - это чтоб обратку от АКБ не схватить (реактивная нагрузка),
когда напряжение выхода чоппера ниже напряжения АКБ,
Но есть и прямой выход для активной нагрузки, для режима лаб. БП.

Насчёт того, зачем 70 мкГн - так написал ув. Слабовик ("50-70 мкГн, может быть больше").
Просто преобразователь будет в основном работать с нагрузкой на 1-3А,
и иногда несколько минут (десятков минут) - на 12А (когда рация работает на передачу долгое время).

А-а, понятно, но на самом деле 30-60 мкГн выше крыши.

[Kobold]

Всем огромное спасибо за помощь! Ушёл изучать DipTrace и sPlan. Как что-нибудь сделаю, сообщу.

Мелкий вопрос: а что можно (нужно?) использовать в данном случае в качестве токового шунта?

[RomanT]

В принципе можно использовать резистор маленького сопротивления,
но 12-15 А многовато, например если взять резистор 0,022 Ома,
то он должен быть мощностью рассеивания не менее 5 Вт,
можно самому сделать из калиброванной проволоки,
можно взять калиброванный ШУНТ 15А 75мВ 0.5% (0.005 Ома),
можно датчик тока на эффекте холла ...

[Slabovik]

Так у меня выглядит шунт на 0.01 Ом

• 

[Kobold]

Едрить-колотить, 12 резисторов.