Мелкие вопросы по питанию.

[Телекот]

Если ток несколько мА то можно применять.

[serg8825]

Уважаемые коты ! Просьба прояснить мне теоретическую часть. Но начну издалека.

Предположим, у нас есть обратноход. В прямом такте мы накапливаем сколько-то энергии в дросселе. В обратном такте передаем ее в нагрузку.
Пусть мы намотаем на дроссель много-много витков. Будет большая индуктивность и малая скорость нарастания тока намагничивания.
Если провести аналогию с водой - то это как под капающую крышу поставить ведро - за час мы может и наберем стакан воды.
Но выплеснуть эту воду быстро мы не сможем. Возвращаясь к электричеству - быстрая утилизация накопленной в виде магнитного поля энергии
приведет к быстрому спаду магнитного поля, и соответственно к большим выбросам ЭДС на обмотках - может пробить ключ на первичной стороне.
Поэтому расходовать энергию мы должны тоже медленно (определяется соотношениями напряжений на первичной и вторичной сторонах,
напряжением пробоя ключа и тп - но порядок скоростей сопоставим). За один период накопления-передачи в нагрузку мы можем передать
энергии столько, сколько возможно накопить в дросселе, это свойства сердечника (скорее его габаритов) и не зависит от обмоток.
Но если у нас много витков, то частота преобразования низка, и эту энергию мы передадим мало раз в секунду, получим малую мощность.
Уменьшив количество витков в обмотках, мы можем поднять частоту и передать за секунду больше порций энергии - увеличиваем мощность.
Тут связь мощности с количеством витков очевидна. Уменьшая витки увеличиваем мощность преобразователя (ценой возрастания импульсных токов
в обмотках)


Далее рассуждения. Пусть у нас есть однотактный прямоход. Подключим первичку к питанию. В это время у нас на вторичной стороне
наводится ЭДС, пропорциональная коэффициенту трансформации. Если нагрузки нет, то ток во вторичке отсутствует, а в первичке
нарастает ток намагничивания. Намотаем много-много витков в первичку (ну вот очень много). Индуктивность велика, ток намагничивания
растет долго, пусть даже несколько секунд. Все эти несколько секунд во вторичной обмотке наводится ЭДС. Если подключить нагрузку ко вторичке,
то потечет ток, своим направлением уменьшающий поле в сердечнике. При этом в первичке тоже потечет ток, забираемый от источника питания
и своим направлением поддерживающий поле в сердечнике. В случае идеального трансформатора магнитные поля токов первички и вторички
друг друга компенсируют и никак не повлияют на намагниченность сердечника. То есть будет как бы перекачка энергии из батареи
в нагрузку через трансформатор. Самому трансформатору в идеале все равно, есть нагрузка во вторичной обмотке или нет. Насыщение
сердечника будет происходить с той же скоростью. Рано или поздно сердечник войдет в насыщение, лучше до этого не доводить.
Мы вынуждены отключить первичку от источника питания. А далее надо как-то утилизировать намагниченность сердечника. Можем рассеять
в виде тепла на снаббере, или рекуперировать в источник питания, неважно. Можем даже извернуться и в нагрузку передать.
Фактически на этом этапе процессы такие же как в обратноходе на обратном ходу. Только обратноход в данном случае получился паршивый.
Энергии в сердечнике мало, но она нам очень мешает. Совершенно аналогично обратноходу - мы не можем выплеснуть эту энергию быстро.
Наведется большая ЭДС, которая прошьет или ключи или выпрямительные диоды. И мы вынуждены плавненько так эту энергию рассеивать.
Примерно за то же время что длился прямой ход (ну, это если у нас нет цели стабилизировать напряжения вторички с помощью ШИМ.
В таком случае можем еще задержаться немного, пусть напряжение на фильтре просядет. А так делаем 50% заполнение и получаем удвоенное
напряжение питания на ключе и удвоенное напряжение нагрузки на выпрямительном диоде).

Так вот и начинается непонятное.

1) Явной связи числа витков с мощностью преобразователя нет.

2) Намотав витков от души, мы получаем низкую скорость роста намагничивающего тока.
Это позволяет при том же допустимом размахе индукции в сердечнике подключать трансформатор к батарее на подольше.
Правда пауза для размагничивания тоже будет подольше. В это время нагрузка будет вынуждена питаться от конденсаторов фильтра,
просаживая напряжение на выходе преобразователя. Увеличатся пульсации напряжения и токи перезаряда конденсаторов фильтра.
это минусы. В плюсах - ключи переключаются пореже и потери на них меньше.

3)
То есть, намотав много витков, мы МОЖЕМ установить низкую частоту преобразования, без опасения ввести сердечник в насыщение.
Но мы НЕ ОБЯЗАНЫ работать на низкой частоте. Повысив ее мы уменьшаем пульсации напряжения на выходе, уменьшаем ток перезаряда емкостей
фильтра, можем поставить менее емкие конденсаторы. И еще уменьшить размах индукции в сердечнике (и возможно его нагрев,
но тут я не уверен, какой из факторов пересилит. Размах индукции меньше но частота перемагничивания выше. В любом случае увеличится
надежность ввиду увеличения запаса по индукции до порога насыщения)

Напрашивается аналогия с трансформаторами 50Гц. Можно сделать дешево и сэкономить на меди. Работать трансформатор будет, но плохо.
Гудеть, греться, увеличится холостой ход. Но можем намотать витков побольше - и получить качественный трансформатор, но дороже.
Естественно увлекаться намоткой сверх меры тоже не стоит - увеличивается сопротивление обмоток, вес, габариты цена.

Если переходить к высокочастотным трансформаторам - то мотать сверх меры тоже нехорошо. Помимо увеличения сопротивления обмоток
растет их емкость и индуктивность рассеяния, уменьшается связь между обмотками. То есть надо находить компромисс

4) К двухтактному прямоходу эти рассуждения тоже применимы. Более того, у нас нет паузы для размагничивания. В теории нам вообще
все равно на какой частоте работать в двухтактном режиме в плане пульсаций на выходе. Но почему-то хочется 40кГц. На меньших опасаюсь уйти в звуковой диапазон и пищать.


Собственно я хочу сделать полумост. Планируемая частота 40кГц.

Так вот программа показывает что я должен намотать 7 витков в первичку и 11+11 во вторичку для работы на 40 кГц.

1.png

(55.29 КБ) 40 скачиваний

А мне почему-то упорно кажется, что лучше будет намотать слегка побольше. 12 первичка и 18 + 18 вторичка.
Места хватает, там и так проплешины в намотке будут. А так получится более равномерная намотка, занимающая большую площадь кольца.
Кольцо брал побольше для удобства намотки и охлаждения, за миниатюрностью не гонюсь. Мои теоретические изыскания показывают,
что хуже не будет, а скорее наоборот.

Но в программе эти параметры витков соответствуют частоте 21кГц.

2.png

(55.03 КБ) 40 скачиваний

Теперь вот не могу решить как правильно.
Все таки авторитет Старичка заставляет меня немного сомневаться. Может быть я что-то делаю не так.

[Телекот]

1. В прямо-ходе если он с стабилизацией выходного напряжения обязательно присутствует выходной дроссель, и даже где нет стабилизации и он не китайский. В этом дросселе во время прямого хода накапливается энергия, которая на обратном ходе высвобождается в нагрузку. то есть как в обратно-ходе. В правильно рассчитанном прямо-ходе используется неразрывной ток дросселя. То есть нагрузка питается на обратном ходе в основном от дросселя, а не от конденсатора. Чем больше неразрывность тока дросселя тем меньше нагрузка на конденсатор. При большой индуктивности дросселя в некоторых случаях выходной конденсатор можно даже не ставить, если не предусмотрена работа на ХХ.
2. Но чем меньше частота тем больше размера нужен дроссель.
3. Имеется сопротивление обмоток трансформатора и дросселя. И мотать много много витков себе дороже, есть потери просто на сопротивлении обмоток. Нужно увеличивать сечение проводов увеличивая габариты.
Но есть и хорошие новости, чем больше выходной ток тем индуктивность дросселя можно делать меньше.

[Gudd-Head]

надо понимать что у всех бездроссельных кпд будет оочень низкий, практически сравнимый с линейниками,

Помнится, у преобразователя в статье КПД был выше линейного...

[Телекот]

Он выше при маленьких токах, при больших такой же или ниже чем у линейника. И очень ниже чем у нормального преобразователя.

[Gudd-Head]

Ток там да, был явно меньше 300 мА.
А что если их запараллелить?

А если по теме: есть микрухи со встроенным дросселем (они работают на мегагерцах, поэтому дроссель там небольшой). Получится как в ТЗ: микруха и несколько конденсаторов.

[R-Catherine]

Вопрос по диодному мосту. Д7ж
Ради интереса померила, и что-то я видимо совсем не понимаю чего-то. С нагрузкой на вторичной обмотке трансформатора 188 переменного (действующее). После моста - 220 постоянки. Это на емкостном фильтре - конденсатор после моста просто. Но если померить постоянное напряжение параллельно каждому диоду - на одной паре, по 85в (со стороны минусового вывода моста) , на другой 135В. Разве не поровну должно разделяться? Еещ смешнее то, что если померить переменное напряжение параллельно каждому диоду - оно одинаковое, и равно 100В.

[Gudd-Head]

Должно если только диоды абсолютно одинаковые.
Видимо, в диодном мосту технология изготовления "катодных" диодов отличается от "анодных".

[R-Catherine]

Это самодельный мост из Д7Ж. И откуда в принципе там постоянка? Падение напряжения же по идее на диоде не более ну 1в должно быть

Добавлено after 24 minutes 34 seconds:
[uquote="Gudd-Head",url="/forum/viewtopic.php?p=4705622#p4705622"]Должно если только диоды абсолютно одинаковые.
.[/uquote]
И вообще, откуда это постоянное обратное напряжение на диодах берётся?

[Телекот]

А если диоды заменить? диоды имеют свойства обрываться под нагрузкой тем более такие старые. Неужели не нашлось нормальных диодов? Если один диод будет в обрыве то и будет разница. Мост будет продолжать работать, правда в однополупериодном режиме. Может быть банальная ошибка в монтаже.
Или просто посмотри частоту пульсаций на выходе,100 или 50Гц. Если так увлекаешся усилителями то осциллограф должен быть.

[shura]

[uquote="R-Catherine",url="/forum/viewtopic.php?p=4705615#p4705615"]85в (со стороны минусового вывода моста) , на другой 135В. Разве не поровну должно разделяться?[/uquote]

Всё правильно , всё зависит от скорости рекомбинации заряда в материалах из которых изготовлен полупроводниковый диод , этим же эффектом и обусловлено то , что скорость открытия перехода менее чем скорость закрытия перехода .

Добавлено after 4 minutes 1 second:
[uquote="R-Catherine",url="/forum/viewtopic.php?p=4705624#p4705624"]Это самодельный мост из Д7Ж. И откуда в принципе там постоянка? Падение напряжения же по идее на диоде не более ну 1в должно быть
И вообще, откуда это постоянное обратное напряжение на диодах берётся?[/uquote]

Это просто жесть , вы в школе учились ?

[R-Catherine]

[uquote="Телекот",url="/forum/viewtopic.php?p=4705658#p4705658"]А если диоды заменить? диоды имеют свойства обрываться под нагрузкой тем более такие старые.[/uquote]
Мост прозванивала - все диоды целые.

Да и напряжение бы упало, к тому же даже если бы мост перешёл в однополупериодный режим, то напряжение бы упало на выходе выпрямителя. Меньше 200в.

[Телекот]

С какого перепуга оно бы упало? оно может упасть, но на несколько вольт от амплитудного ( на половину амплитуды пульсаций).
Осциллограф есть? не компостируй мозги, возьми и проверь частоту пульсаций. Эти говно диоды часто обрываются при возникновении нагрузки.
Разные показания могут быть только если один диод неисправен, или если сунус в сети имеет большие искажения по второй гармонике, может один диод с большой утечкой, что для древних диодов тоже часто случается, тем более для германия.

Добавлено after 18 minutes 59 seconds:
Найди нормальные диоды, это сейчас не проблема. А то выдумывают себе проблемы, потом героически их побеждают.
У диода 3 неисправности:
Пробой, утечка, и обрыв. Пробоя быть не может так как мост работает. Может ещё что к вторичной обмотке трансформатора подключено что то ещё кроме моста. Но об этом не писалось.

[R-Catherine]

[uquote="Телекот",url="/forum/viewtopic.php?p=4705671#p4705671"]Пробой, утечка, и обрыв. Пробоя быть не может так как мост работает. Может ещё что к вторичной обмотке трансформатора подключено что то ещё кроме моста[/uquote]
Осциллографа у меня нет. Кроме моста ни чего ко вторичке не подключено. Но трансформатор хитрый, там много первичных и вторичных обмоток. Со сложным взаимным соединением. Я просто взяла подходящую по напряжению.
Пробой может быть, с последующим обрывов. В этом случае мост будет работать как однополупериодный выпрямитель. И его рабочее напряжение существенно понизится. Это было бы заметно. Так что мост исправен, плюс прозванивала его.
Почему напряжение не может быть меньше? Максимальное напряжение после моста с фильтрующим конденсатором - амплитудное (действующее умноженное на корень из 2). Под нагрузкой оно может значительно упасть, если трансформатор не самый мощный, у обмотки большое сопротивление и потери. А однополупериодный выпрямитель максимальное напряжение даёт ещё меньше. Под нагрузкой тоже будет меньше, соответственно, чем с моста. Разве не так?

[Телекот]

Какая нагрузка и ёмкость конденсатора?
Интересно как же ты тогда настраиваешь усилители, без осциллографа это сделать качественно не возможно.
На утечку диоды проверялись? Просто вторичная обмотка подключенная к диодному мосту нагруженному на ёмкостной фильтр 90% времени находится в воздухе, и утечка может существенно сказаться на измерениях.

[R-Catherine]

[uquote="Телекот",url="/forum/viewtopic.php?p=4705689#p4705689"]Какая нагрузка и ёмкость конденсатора?
.[/uquote]
Все измерения проводились уже под нагрузкой. Я проверяла диоды мультиметром в режиме прозвона диодов. Они целевые. В одном направлении показывает мультиметр 140-145ед. Я так понимаю, это не их сопротивление, а падение напряжения. Или что-то подобное. Нагрузка в 45мА примерно, конденсатор на 430мкФ. Напряжение холостого хода трансформатора, насколько помню, без нагрузки выдавал 210В, соответственно без нагрузки мост на конденсаторе выдавал 296В. Под нагрузкой напряжение выпрямленное падёт до 220В. А переменное напряжение на вторичке - до 188В.

[Телекот]

В одном направлении показывает мультиметр 140-145ед. Я так понимаю, это не их сопротивление, а падение напряжения.

Да это падение напряжения.

Я проверяла диоды мультиметром в режиме прозвона диодов. Они целевые.

На утечку таким способом проверить нельзя.

Нагрузка в 45мА примерно, конденсатор на 430мкФ.

При такой нагрузке и ёмкости конденсатора у двухполупериодного выпрямителя и однополупериодного выходное напряжение практически равно амплитудному, с учётом падения напряжения на диодах, сопротивлении обмотки и индуктивности рассеивания может отличаться на единицы вольт. Поскольку пульсации минимальные, порядка 2-3в. значит разница будет примерно 1,5в. Буду дома проверю в симуляторе.
Так что думаю что разница в показаниях вызвана неисправностью диода. Либо обрыв под нагрузкой, либо большой утечкой.
Поставь современные диоды и все проблемы уйдут, ну или смирись с этим безобразием.

[R-Catherine]

[uquote="Телекот",url="/forum/viewtopic.php?p=4705707#p4705707"]Так что думаю что разница в показаниях вызвана неисправностью диода. Либо обрыв под нагрузкой, либо большой утечкой.
Поставь современные диоды и все проблемы уйдут, ну или смирись с этим безобразием. [/uquote]
Я понимаю, что так нельзя проверить на утечку, прозвонкой. Вот ещё что странно. Под нагрузкой напряжение на вторичке падает до 188В. Ок. Но тогда, напряжение после выпрямителя должно быть 188*кореньиз2 = 265В. Не не меньше 260В. А оно только 220. Почему такая ассиметрия? С чем это может быть связано?

[Телекот]

Дело в сопротивлении обмоток трансформатора. Корень из двух это если входное напряжение имеет форму синуса. В реальной ситуации входное напряжение имеет форму усечённого синуса, то есть срезаются вершина синуса, и эта формула перестаёт работать.

[R-Catherine]

[uquote="Телекот",url="/forum/viewtopic.php?p=4705728#p4705728"]Дело в сопротивлении обмоток трансформатора. .[/uquote]
Так с диодами проблема или нет? Можно этот выпрямитель то использовать? Или он не работает как двухполупериодный?