Подбор/расчет транзисторов и фильтров для ИИП

Rondo

Здравствуйте уважаемые коты.
Загорелось сделать импульсный источник питания для питалова мощных светодиодов, да и для других нужд тоже.
Сразу говорю что в импульсной технике еще котенок)

Долго бился головой об импульсные трансформаторы - голова победила (практика покажет).
Теперь стал вопрос о транзисторах

Как подобрать ? Какой лучше ? По каким параметрам собственно вести выбор ?

Если вкратце о моем будующем БП то:
- собираюсь выпрямлять сетевые 220
- 2 вторички по 30В, 5А
- ШИМ от микроконтроллера
- преобразователь Пуш-Пул

Выходит 300 Вт на выходе (по 150 на каждую вторичку)
А вот с входом не могу вообще понять как и что считать ? По каким параметрам ?

Ну и в догонку подскажите схематично входной и выходной фильтры. Какие лучше и тд.
Пытался юзать программы которые выложены здесь на форуме (спасибо Starichok51)
Но осилил пока что только ExcellentIT(5000).

ЗЫ. Да гуглил. Да серфил форум (не только этот). Но толкового ответа на пальцах не нашел

Заранее спасибо

Реклама

Seriyvolk

Rondo писал(а):- собираюсь выпрямлять сетевые 220
- 2 вторички по 30В, 5А
- ШИМ от микроконтроллера
- преобразователь Пуш-Пул

Последние 2 пункта никак не коррелируют с тем,

Rondo писал(а):что в импульсной технике еще котенок)

Я не спорю, можно и МК применить в качестве ШИМ-контроллера, и пуш сетевой построить... но при наличии нехилого опыта.
Что до требований по выходной моще, так тут напрашивается обычный полумостик на 740-х фетах. Выбор контроллера в зависимости от необходимости стабилизации.

Реклама

Rondo

ну как я понял по 2м последним пунктам, то там надо использовать смещенный ШИМ на 180 градусов.
Или иными словами когда на 1м транзисторе 1 на втором - 0.
Тоесть максимальная скважность на каждый транзистор составит 49-50%, итого 98-100% на 2 транзистора.
Если не прав - поправьте. И в чем заключается сложность ?

Телекот

Rondo писал(а):- ШИМ от микроконтроллера

А чем обычные ШИМ микросхемы не устроили? Там уже всё продумано, зачем себе проблемы наживать.

Rondo писал(а):- преобразователь Пуш-Пул

А чем вызван выбор такого типа преобразователя? Для него придётся использовать дорогие высоковольтные транзисторы не меньше 900в И бороться с выбросами напряжения на них.
Для начала лучше взять полумост, а контроллер вообще в преобразователях не нужен все нужные алгоритмы уже реализованы в микросхемах ШИМ.

Реклама

Moskatov

Rondo писал(а):Если вкратце о моем будующем БП то:
- собираюсь выпрямлять сетевые 220
...
- преобразователь Пуш-Пул

Этим занимался суперпрофи гиратор. Конечно, чтобы такой преобразователь заработал, а не бахнул из-за перекоса и влетания магнитопровода трансформатора в насыщение, как минимум потребуется чрезвычайно быстродействующая система контроля тока намагничивания, цепи искусственного симметрирования в регенеративном демпфере, а также золотые мозги и руки. В данном случае призрачные плюсы топологии несопоставимы со сложностью задачи для начинающего. Откажитесь от этой топологии. Обратите внимание на однотактные преобразователи.

Реклама

Rondo

Ну Пуш-Пул мне показался довольно прост по схемотехническому решению и 2м выводам управления
А выпрямлять сетевые 220 ради экономии на сетевом понижающем трансе.
Или я все таки не догнал чего то )

А какие решения Вы, ув. коты, можете предложить для решения данной задачи ?

Реклама

Moskatov

Удержать от подмагничивания и насыщения магнитопровод трансформатора пуш-пул преобразователя при столь высоком питающем напряжении - задача сложная. Даже кратковременный (доли микросекунды) перекос, например, при переходном процессе, - и сгоревшие детали обеспечены. Поэтому пуш-пулы обычно применяют при низком напряжении и большой выходной мощности. А при высоком питающем напряжении они успешно работают у профи, которые умеют их готовить.

Для решения Вашей задачи - однотактный обратноходовый ИИП. Либо однотактный прямоходовый ИИП. Либо двухтактный полумостовой ИИП.

Rondo

Moskatov писал(а):однотактный обратноходовый ИИП.

Вроде въезжаю ... значит мне нужно использовать полумостовую или мостовую схему включения преобразователя, и взять к примеру - IR2153 (если мне не критична регулировка тока/напряжения).
А нужные токи и напряжения уже получать при помощи перемотки трансформатора и подбора транзисторов ?
Я Вас правильно понял ?

И прошу мне обьяснить плюсы и минусы между полумостовой и мостовой схемой.

Moskatov

Мостовую схему - нет смысла. Я применял её в ИИП с выходной мощностью более 1 кВт (и то тут уже моделировать надо - сдвоенный прямоходовой ИИП или двухтактный мостовой или...). До 1 кВт мост обычно нецелесообразен. 4 транзистора моста - недостаток, + сложнее управление. А недостаток двухтактного полумоста - 2 конденсатора делителя напряжения.

Ключами будут MOSFET. Полезны цепи форсированного разряда затворной ёмкости (драйверы). Нужны демпферы (пассивные либо регенеративные - первые простые, но сильнее снижают КПД, вторые почти не снижают КПД, но сложные)...

Нужные токи и напряжения, которыми после выходного выпрямителя будет запитана нагрузка, получите соответствующим числом витков импульсного трансформатора.

Rondo

Ну вроде немного понял с преобразователями...
Теперь вернемся к наболевшему

- Как и по каким параметрам выбрать транзистор (да, я понял что мосфет) ? ИИП может же быть разных параметров, как в таком случае выбрать транзистор ?
- ФИЛЬТРЫ. Как я понял это так называемые Вами "демпферы". Как их выбрать ? как они выглядят? какие параметры кроме индуктивности имеют ? Никогда не сталкивался.

Moskatov

Биполярные транзисторы менее быстродействующие, чем MOSFET. Биполярными транзисторами управляют током, а не напряжением как MOSFET. Большинство контроллеров заточено под MOSFET. Поэтому используем MOSFET.
МОП-транзистор (он же MOSFET) выбирают по току стока, максимальному напряжению сток-исток, сопротивлению канала открытого компонента, заряду затвора и пр.
Демпферы (они же снабберы) устанавливают параллельно выводам сток-исток ключевых транзисторов для подавления паразитного колебательного процесса. Простейшие пассивные демпферы - RC-цепочка или RCD-цепочка.

Rondo

Moskatov писал(а):МОП-транзистор (он же MOSFET) выбирают по току стока, максимальному напряжению сток-исток, сопротивлению канала открытого компонента, заряду затвора и пр.

Ничего не понял, по какому току ? с каким именно током его сравнивать ? выходным ?
Напряжение сток-исток сравнивать с рабочим входным ? тоесть 325 В после диодного моста ?
Я так понял это основные характеристики.
а без этих ваших дэмпферов можно обойтись ?

И все же буду рад услышать хоть что то по поводу фильтров.

Moskatov

Напряжение сток-исток должно быть с запасом больше постоянного напряжения на выходе сетевого выпрямителя (220 * 1,41 = 310 В, и ещё учесть флюктуации сетевого напряжения). Например, выберите транзистор с напряжением сток-исток примерно 500 В.
Также с запас д.б. по току стока MOSFET.

Без моих "дэмпферов" можно обойтись. Только может возрасти риск выхода MOSFET из строя из-за защёлкивания при превышении скорости нарастания напряжения сток-исток + нагрев из-за паразитного колебательного процесса.

Фильтр к выпрямителю (что подключён к вторичной обмотке импульсного трансформатора) - LC-типа при ШИМ-регулировании (стабилизация выходного напряжения либо тока нагрузки). Дроссель - на колечке из распылённого железа или аналогичного материала. Полярный конденсатор - с низкой паразитной индуктивностью и низким паразитным сопротивлением. Плюс полезно шунтировать его керамическим конденсатором маленькой ёмкости (например, 100, 220, 330 нФ).

P.S. Для начала почитайте теорию.

Можно умощнить ИИП из этой статьи.

Телекот

Максимальное напряжение для ключа в схеме моста или полу моста достаточно 400в, на него и рассчитаны большинство широко распространенных транзисторов к примеру ИРФ740.
Выбор транзистора по току довольно проблематичен, на максимальном токе их использовать нельзя. Проще выбирать транзисторы по сопротивлению канала, что бы падение напряжение на транзисторе был в пределах 1-2в.
Для полу моста без стабилизации есть простая формула U/(W/140) равно сопротивление канала. Где U на ключе, W мощность.
Возьмём падение напряжение 1,5в. 1,5/(300/140)= 0,7ом, выбираем транзистор IRF740 у которого сопротивление канала 0,55ома, что дает некоторый запас.
Для схем с стабилизацией сопротивление канала надо брать в 2 раза меньше.

Вам надо определится в первую очередь нужна стабилизация напряжения или нет.

Rondo

Moskatov спасибо за советы, еще перечитаю теорию ... не все так просто как кажется на самом деле.
Телекот спасибо за формулы по расчету транзисторов. Стабилизация я думаю лишней не будет, и она как я понял достигается выходными дроселями. В программе ExcellentIT(5000) снизу после расчетов витков вторичек указывается индуктивность дросселей. Я так понял это и есть один из параметров моего фильтра ?

Moskatov

Rondo писал(а):это и есть один из параметров моего фильтра ?

Да.

Rondo

А по входным фильтрам что можете предложить ? Они где то считаются ? Или есть готовые решения ? И по каким параметрам выбирать их ?
Выходной, как я понял, можно рассчитать в программе CalcGRI (групповой стабилизации).
А по входным есть аналогичные программы ?

Moskatov

Сетевой выпрямитель нагружают на полярный конденсатор. Его марку и ёмкость выбирают исходя из допустимых пульсаций для конкретного конденсатора.

Rondo

Ну про конденсатор после моста это понятно.
Меня интересует Дроссельный фильтр и X Y конденсаторы. Про кондеры вроде информацию нашел, а с дросселем заминочка.
Ту ссылку что вы дали на БП для УМЗЧ, там этот дроссель стоит, но автор говорит что вырвал его из компьютерного БП.
Так вот, я же не думаю что для каждого ИИП мне придется курочить АТХ ради дросселя ? Где по подробней найти информацию по входным фильтрам ?

Moskatov

Rondo писал(а):Дроссельный фильтр и X Y конденсаторы

Это специальные помехоподавляющие конденсаторы, имеющие класс по напряжению (см. страницы книги Гейтенко).
Дроссель и X- и Y-конденсаторы можете извлечь из старого компьютерного ИИП (это проще и, пожалуй, дешевле всего).