Повышающий DC-DC преобразователь на микроконтроллере

[Losenok]

Добрый день!
Пытаюсь собрать преобразователь с 12 до 200 вольт, с управлением от ШИМ микроконтроллера.
Схема по которой собираю следующая:

Микроконтроллер ATMega328p, в режиме FastPWM, выдает ШИМ сигнал с частотой 31250 Гц, с возможностью регулировки скважности.

Для пробы собрал схему на макетке.
Проблема в том, что от индуктивности исходит довольно громкий писк. Также, очень сильно нагревается полевик.
Скважность не получается поднимать выше 10%, так как полевик начинает работать на пределе. При этом, напряжение на выходе около 160 вольт. Планируемое потребление 0,020А.

Подскажите, что я упустил?

P.S. Видел схемы на которых полевиком управляют напрямую с ножки контроллера, сначала тоже так пытался сделать - проблемы те же. Кроме того пробовал вместо TC4420 использвать драйвер на транзисторах, состоящий из MPSA42 и MPSA92 - писк индуктивности ушёл, но нагрев стал еще сильней.

[Fuser]

200в ключ для 200в выхода - без запаса, не говоря уж про его слишком низкий максимальный ток.
и что-то мне кажется, что мощность драйвера для такого ключа ключа слишком избыточна. может попробовать поставить туда что-нить типа IRF740? и с резистором 5-10ом в затворе. не исключено что с таким мощным драйвером и затвором напрямую на выходе, возникает вч звон, который и порождает нагрев +писк биениями.

[Gaff]

Возможны три причины нагрева ключа. Насыщение индуктивности что приводит к слишком большому току через ключ, напряжение на ключе выше его предела и утечки нагревают ключ, ключ переключается слишком медленно что приводит к появлению линейных участков. Первое и третье тяжело обнаружить без осцилографа.

[Losenok]

может попробовать поставить туда что-нить типа IRF740?

IRF740 у меня тоже есть, его в первую очередь и использовал. Было всё то же самое, и писк и нагрев.

возникает вч звон, который и порождает нагрев +писк биениями

Я вот тоже думаю об этом, у меня такой же полевик - IRF740 и индуктивность 680uH, 1A прекрасно работают в готовой плате от генератора на NE555.

тяжело обнаружить без осцилографа

К сожалению осциллографа у меня нет, он бы значительно помог...

[Fuser]

если индуктивность, как и указано в схеме расчитана на 1А - то первый вариант отпадает, пиков до 1а там не будет.
медленное переключение с таким драйвером и таким ключом на такой частоте? тоже отпадает.
вот звон там может быть, если резистора в затворе нет. ну и ключ совершенно не подходит ни по току ни по напряжению.
200/12*0.02= 0.33А потребление. соответственно при заполнении под 90%, в пике ток через транзистор и дроссель будет около 0,6-0,7А. транзистор работает на пределе по току. и выбросы в момент переключения его думаю тоже подогревают. ставить надо 300-400вольтовый с током от 2А.

[ANDREY D]

Предположу : по этой схеме не удастся повысить U до 200 В, мах до 100 В.
Нужно перейти на трансформатор.

[Losenok]

транзистор работает на пределе по току. и выбросы в момент переключения его думаю тоже подогревают. ставить надо 300-400вольтовый с током от 2А.

Сейчас еще раз поставил вместо IRFD220 более мощный IRF740.

с резистором 5-10ом в затворе

если резистора в затворе нет

Я правильно понял что нужно добавить резистор между затвором и землёй?
Если так, то ничего не поменялось (пробовал разные от 5 до 100ом), только еще и новый резистор начал греться

[Fuser]

резистор между затвором и драйвером!
такое ощущение, что ни разу не видели типовых схем включения полевиков. в 90% перед затвором ставится резистор.

[Losenok]

резистор между затвором и драйвером!.

Понял Просто во многих схемах с управлением от мк, видел подтягивающий резистор именно к земле... Попробовал разные варианты - не помогло.

[bodriy2014]

....
Микроконтроллер ATMega328p, в режиме FastPWM, выдает ШИМ сигнал с частотой 31250 Гц, с возможностью регулировки скважности.

......

Рекомендую поднять частоту хоты-бы до 70КГц.Писк уйдет и габаритные размеры катушки можно меньше.

[Телекот]

А зачем там микроконтроллер? Неужели нельзя поставить обычный ШИМ контроллер? там уже всё есть, и драйвер и зашита от низклго напряжения и ОС можно сделать, и ток ключа котролируют. На какой куй совать микроконтроллер дуда где он не нужен, используйте его где от него будет польза, а не вред.

[Gaff]

Losenok чёто складывается такое впечатление из ваших слов, что у вас там как бы не КЗ витки в дросселе. Попробуйте его заменить. Да и вы уверены что у вас именно 680мкГн? Если на самом дросселе надпись 680, то это не 680мкГн, а 68*10^0, то есть 68мкГн. А это уже может быть маловато.

[Андрей СШ]

А у меня складывается ощущение, что мега просто неправильно настроена и выдаёт вовсе не ту частоту, которая указана автором. Отсюда и писк и насыщение дросселя.


Проверьте бит деления тактовой частоты на восемь.

[Losenok]

Рекомендую поднять частоту хоты-бы до 70КГц

Поднимал частоту до 62500, звон не изменялся, но уменьшался нагрев полевика. Кроме того, это позволило повышать скважность до 20%.

А зачем там микроконтроллер? Неужели нельзя поставить обычный ШИМ контроллер?

Да вот... увидел и тоже захотелось попробовать Я уже успешно собирал несколько преобразователей на специальных контроллерах, начиная с NE555 в режиме генерации ШИМ и заканчивая MC34063 и TPS40210. Хотелось попробовать вариант с микроконтроллером, по отзывам тоже неплохо работающий.

вы уверены что у вас именно 680мкГн?

Так как с повышающими преобразователями строю схемы уже довольно долго, то насобирал несколько десятков индуктивностей. Пробовал разные, и с большой емкостью и на больший ток - эффект тот же

мега просто неправильно настроена и выдаёт вовсе не ту частоту

Вот небольшой участок кода отвечающий за ШИМ (контроллер у меня ATMega 328p, частота - 16МГц, использую 8-ми битный timer/counter0):

Код: Выделить всё

DDRD |= (1<<DDD6); // Устанавливаем пин PD6 на выход
TCCR0A |= (1<<COM0A1) | (1<<WGM01) | (1<<WGM00); // Устанавливаем режим 3 - Fast PWM
TCCR0B |= (1<<CS00); // Запускаем без использования предделителя

OCR0A = 10; // Этой величиной регулируем скважность

Посмотрите кто разбирается, может и в правду не так задал генерацию

[Jurkin]

...а чё, скопы уже отменили?
Тут ведь пару раз тыркнуться и всё станет понятно без лишних слов... жаба чтоль душит приобресть даж самый гавняный? ...может кто падарит горе-конструктору?

[Телекот]

Кроме того, это позволило повышать скважность до 20%.

В процентах измеряют коэффициент заполнения, скважность это отношения от 1 до бесконечности.

Хотелось попробовать вариант с микроконтроллером, по отзывам тоже неплохо работающий.

Понятно просто зазнаться нечем, везёт.

[Андрей СШ]

Вот небольшой участок кода отвечающий за ШИМ

Дело не в коде.

Дело в FUSE-битах. Среди них есть такой интересный CKDIV8. Он делит частоту процессора на 8. Соответственно системмная частота у Вас 1 МГц, а частота ШИМ 3906 Гц.

Кстати у новых микроконтроллеров с завода деление включено.

[YS]

Подскажите, что я упустил?

Первое - следует иметь в виду, что повышающая топология становится малоэффективной при коэффициенте повышения более 4 - 6: [1], [2]. Это ограничение возникает по причине наличия потерь в реальных элементах.

Для получения больших коэффициентов повышения классически применяется обратноходовая топология.

Далее, прикидочный расчет показывает, что прирост тока за полпериода указанной рабочей частоты (16 мкс) составит порядка 300 мА. При этом время спада тока в катушке при малых напряжениях на конденсаторе (т.е., в начале работы схемы) будет составлять порядка 200 мкс. То есть, на старте будет наблюдаться возрастание пикового тока транзистора вплоть до нескольких Ампер (преобразователь войдет в режим неразрывного тока дросселя) с последующим его спадом по мере роста напряжения на конденсаторе. Разумеется, транзистор будет греться, а катушка - входить в насыщение (еще более усугубляя ситуацию).

Мораль: следует взять транзистор с хорошим запасом (я бы взял раза в три), и дроссель тоже. А еще лучше собрать обратноходовый преобразователь - такие задачи именно для него.

[Starichok51]

Мораль: следует взять транзистор с хорошим запасом (я бы взял раза в три), и дроссель тоже.

неправильная мораль.
мораль: нужно делать с контролем максимального тока, а не наращивать бессмысленно запас...

[FuThWo]

Здравствуйте, у меня тоже есть несколько проблем с преобразователем. Но в основном полумагического (для меня) характера. Вырезал схему из схемы часов на ин-12, собрал на макетке. Катушка, мосфет irf710, конденсатор 4.7 на 400 вольт, сверхбыстрый диод,контроллер мега от ардуино. Поначалу была проблема нехватки частоты шим, решил digitalWritОМ и микросекундной задержкой, к стати советую автору попробовать этот способ. Потом была проблема огромного падения напряжения, как итог пульсация индикатора и нестабильная работа, решил резистором на 1кОм. Теперь проблема в другом, я проводил все испытания от usb ноутбука, преобразователь давал 240 вольт—падение, я захотел дать преобразователю больше тока и снизить падение напряжения для полного зажигания индикатора, но при подключении к адаптеру ничего не происходит, перепробовал 3 адаптера, зарядку от ноутбука, стабилизаторы на 5 вольт, но работает преобразователь только от usb ноутбука. Посоветуйте в какую сторону копать, может стоит вернуться к стандартному шим ардуино?