Топология преобразователя для ламп-вспышек

Блоки питания, преобразователи напряжения, UPS'ы - это здесь :)
Ответить
Первый раз сказал Мяу!
Аватара пользователя
Сообщения: 26
Зарегистрирован: Пн мар 14, 2016 13:19:20

Сообщение euthon »

Всем доброго времени суток!

Хочу сделать преобразователь для автономного питания студийных фотовспышек. Идея в том, что несколько вспышек питаются от общего силового блока конденсаторов (в англоязычной терминологии это power pack). Общий силовой блок имеет свои преимущества и недостатки по сравнению с полностью автономными вспышками, но я привык такой схеме и мне она удобна.

Основная проблема в том, что требуется достаточно мощный источник, чтобы время зарядки конденсаторов было в разумных пределах. Для начала планирую сделать накопитель на 1 кДж (конденсаторы 10 000мкФ х 450В), т.е. чтобы получить время зарядки около 5-ти секунд потребуется мощность преобразователя свыше 200-х ватт (а лучше - больше).

Понятно, что для заряда конденсаторов хорошо подходит обратноходовой преобразователь благодаря врожденной способности работать на короткое замыкание в нагрузке и относительной легкости получения высокого выходного напряжения. Но вот получить достаточно высокую выходную мощность с такой топологией и низком входном напряжении (24 вольта) проблематично.

Есть задумка использовать двухтактный прямоходовой преобразователь по пуш-пулльной (push-pull) топологии. Такой преобразователь в состоянии легко обеспечить требуемую мощность, относительно прост и имеет меньшие габариты трансформатора. Но есть и недостатки. Главный для меня недостаток - это наличие выходного дросселя. Собственно относительно этого дросселя у меня есть вопросы.

Как в моем случае его правильно расчитать? Я хочу сделать так: выбрать индуктивность выходного дросселя так, чтобы в начальный момент, когда полностью разряженные конденсаторы представляют собой практичеки К.З. преобразователь работал бы в режиме неразрывного тока. Затем, по мере роста выходного напряжения, ток через дроссель становится разрывным и преобразователь переходит в режим "пикового детектора". На мой взгляд, для зарядки конденсаторов это вполне подходящий режим.

Оцените пожалуйста работоспособность данного варианта.
Реклама
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 2466
Зарегистрирован: Сб май 07, 2011 17:52:59

Сообщение charchyard »

да вполне реальный варьянт. только надо охватить таку штуку обратной связью по току с помощью токового трансформатора ТТ и считать выходной дроссель с учетом подмагничивания этим самым максимальным током Iout max. хорошо подойдет E42 сердечник имхо
душа человеческая темна и с легкостью обращается ко злу
Реклама
Первый раз сказал Мяу!
Аватара пользователя
Сообщения: 26
Зарегистрирован: Пн мар 14, 2016 13:19:20

Сообщение euthon »

С обратной связью по току мне все достаточно ясно. Вообще вся низковольтная часть схемы у меня никаких вопросов не вызывает. Некоторый опыт с двухтактными преобразователями имеется.

А вот по расчету дросселя есть вопросы. Как выбирать его индуктивность и какие еще параметры нужно учитывать?

Приведу свои рассуждения. Пусть напряжение питания будет 22 вольта, частота преобразования 50кГц. Отдаваемая в нагрузку мощность на первоначальном этапе зарядки конденсаторов ~200 Вт. В начальный момент коэффициент заполнения имульсов близок к 0.5, амплитуда тока ключей в районе 10 ампер. С учетом коэффициента трансформации 1:20 (прикидочно) получаем желаемую амплитуду тока через дроссель ~0.5 ампера. Пусть амплитуда напряжения на вторичной обмотке будет 500 вольт.

Тогда: dI/dt = V/L; Требуемая индуктивность дросселя L=V*dt/dI = 500 * 20E-6 / 0.5 = 0.02 Гн, что достаточно много (большие размеры и долго мотать).

Собственно вопросы: возможно ли как-то уменьшить индуктивность дросселя без катастрофического уменьшения перекачиваемой в нагрузку энергии? Как расчитать время в течение которого дроссель полностью отдаст энергию в нагрузку?
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 2466
Зарегистрирован: Сб май 07, 2011 17:52:59

Сообщение charchyard »

вы просто преувеличиваете роль дросселя в вашей схеме. а она в вашей будущей двухтактной схеме настолько скромна, что и говорить о ней не имеет смысла. это же не однотактная схема, где дроссель должен поддерживать ток в нагрузке большую часть периода преобразования Tsw. тем боле конденсаторам вообще фиолетово каким кривым током в них запихают заряд. ориентируйтесь на подмагничивание 0,5А и мотайте на Kool Mu 125 R39 свой дроссель смело. при максимальном заполнении в начале заряда дроссель будет разряжатся лишь во время death time, ну а потом, с умешьшением Dmax, просто наступит режим разрывного тока ввиду его малости. и конды будут заряжаться трапециями вместо постоянки, на что им плевать абсолютно.
душа человеческая темна и с легкостью обращается ко злу
Реклама
Эиком - электронные компоненты и радиодетали
Первый раз сказал Мяу!
Аватара пользователя
Сообщения: 26
Зарегистрирован: Пн мар 14, 2016 13:19:20

Сообщение euthon »

charchyard писал(а):вы просто преувеличиваете роль дросселя в вашей схеме. а она в вашей будущей двухтактной схеме настолько скромна, что и говорить о ней не имеет смысла.
На мой взгляд это не совсем так. Я уделяю столько внимания дросселю, потому что хочу оптимизировать передачу энергии во вторичную цепь, получить некое подобие обратнохода. Если, к примеру, дроссель удалить совсем, то ток транзисторов (первоначально) будет ограничиваться только маленькой индуктивностью трансформатора. Соответственно, поцикловое ограничение тока будет очень сильно уменьшать коэффициент заполнения, и в нагрузку будет передаваться ничтожная мощность. В идеале, дроссель должен полностью "накопить" энергию одного такта и, затем, передать эту энергию конденсаторам в течение паузы между импульсами.

Вот я и спрашиваю, можно ли как-то рассчитать подобную конструкцию, или не париться и делать многофазный обратноход? Ну не нравятся мне мощные обратноходы и всё тут.
Реклама
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3550
Зарегистрирован: Вс окт 24, 2010 16:02:46
Откуда: Ижевск

Сообщение sstvov »

Что то я не понимаю, у вас что фотостудия в полевых условиях работает что ли? :shock: Для чего питать всё это хозяйство от 22 вольт а не от сети? При питании от сети можно было бы обойтись обычным трансформатором чтобы обеспечить гальваническую развязку. Да и накопительные ёмкости для того и ставятся чтобы не нужно было их заряжать за 5 секунд.
Реклама
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 2466
Зарегистрирован: Сб май 07, 2011 17:52:59

Сообщение charchyard »

Если, к примеру, дроссель удалить совсем, то ток транзисторов (первоначально) будет ограничиваться только маленькой индуктивностью трансформатора
точно, индуктивностью рассеяния, приведенной к первичной полуобмотке Ls. я не призываю убирать его совсем, но 20мГн с подмагничиванием 0,5А вполне реально, но габаритно. можно, имхо и 1000мкГн обойтится.
и в нагрузку будет передаваться ничтожная мощность
в нагрузку будут передаватся те же 200Вт. просто через ключи будет течь ацкий ток, но короткое время. все зависит от коэффициента передачи трансформатор-тока - нагрузочный резистор.
В идеале, дроссель должен полностью "накопить" энергию одного такта и, затем, передать эту энергию конденсаторам в течение паузы между импульсами
это так будет, наверное, но в соседней вселенной, где действуют иные законы физики. или стучитесь к обратноходам - они такое проделывают без напрягов.
можно ли как-то рассчитать подобную конструкцию
без проблемм
или не париться и делать многофазный обратноход?
думаешь легче будет? :facepalm:
душа человеческая темна и с легкостью обращается ко злу
Первый раз сказал Мяу!
Аватара пользователя
Сообщения: 26
Зарегистрирован: Пн мар 14, 2016 13:19:20

Сообщение euthon »

sstvov писал(а):Что то я не понимаю, у вас что фотостудия в полевых условиях работает что ли?.
А почему бы и нет? Нынче даже пылесосы стало модно от батарей питать, а уж они-то редко от розеток далеко отъезжают. На выезде сам бог велел всё своё носить с собой.
charchyard писал(а):через ключи будет течь ацкий ток
Не будет. Защита (поцикловое ограничение) не позволит. Импульс будет отсекаться за доли микросекунды. Сколько там за это время накачать-то можно? Если только ЧИМ сваять с изменяемой паузой, но это лениво, хочется стандартного решения.
charchyard писал(а):думаешь легче будет?
Х.З. две фазы по 100 ватт не выглядит сильно сложно. На бумаге. В железе не пробовал ни разу. Так же два моточных элемента. Дросселя на 20 мГн не нужно, расчеты худо-бедно понятны. Потребные пиковые токи транзисторов свыше 30 ампер смущают.
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 2466
Зарегистрирован: Сб май 07, 2011 17:52:59

Сообщение charchyard »

Не будет
да. согласен. забыл, что питание низковольтное. IL = Us*tp/Ls = 24*0.5us/5uH = 2.4A
Потребные пиковые токи транзисторов свыше 30 ампер смущают.
тогда ыджыбыты 60N60 можно применить или мосфеты параллелить. короче, нада LTSpise запускать.
душа человеческая темна и с легкостью обращается ко злу
Первый раз сказал Мяу!
Аватара пользователя
Сообщения: 26
Зарегистрирован: Пн мар 14, 2016 13:19:20

Сообщение euthon »

IGBT ради сотни-другой ватт - это, пожалуй, перебор.

Может, ещё у кого-нибудь какие идеи есть?
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 2466
Зарегистрирован: Сб май 07, 2011 17:52:59

Сообщение charchyard »

IGBT ради сотни-другой ватт - это, пожалуй, перебор
да это недобор, скорее. корпус ТО-247 без радиатора сможет разве что 3Вт рассеить. и неважно, что там внутри - SGH60N60SMD или IRFIB6N60A. а задача то какая? физику обмануть? в обратноходах по определению пиковые токи через ключи будут больше, чем в двухтахтерах одинаковой мощи.
душа человеческая темна и с легкостью обращается ко злу
Ответить

Вернуться в «Питание»