Примитивный понижающий преобразователь

[NickelMan]

Здравствуйте, товарищи!

Есть желание в учебных и впоследствии в практических целях сделать простой понижающий преобразователь. Вот схема, номиналы, конечно, будут другие

Источник питания у меня или ЛБП, выдающий до 16 вольт, или БП от ноутбука, в котором 19 вольт.
ШИМ я могу брать с генератора сигналов (или из 555, или из ардуины, или еще откуда-нибудь). Напрящение шима 5 вольт, частоту я думал взять около 100 килогерц.
Обратная связь пока не планируется.
Ток нагрузки планируется до 10 ампер.

Самые больные вопросы - как управлять транзистором и какую брать индуктивность.

По транзисторам: У меня есть как PNP дарлингтоны TIP122, так и P-FETы F9Z24N. Хочется собрать драйвер на биполярниках типа bc547/557.

Соответственно, дарлингтону (по моему разумению) можно просто давать шим на базу через pnp инвертер по вот такой схеме (см аттач darlington)


Вроде неплохой расчет есть вот в этой статье http://www.w9xt.com/page_microdesign_pt ... ching.html

Если говорить про полевой транзистор, то тут мне кажется подходящей схема (см аттач pfet)


Что посоветуете, подходят ли эти схемы или я чего-то не догоняю?

По индуктивности мне совсем ничего непонятно.
1) Сердечник: есть желтые кольца из копьютерных БП диаметром 2 см, есть пара синих колец N87 внешним диаметром около 3 см. Есть черные колечки около 1,5 см тоже из БП каких-то. Есть и PC40 2см кольцо. Как понять, какое брать?

2) мой расчет в экселе показывает, что 20uH должно хватить для пульсаций тока индуктивности на уровне 10%. Я не понимаю, много ли эти 10% или мало, сколько вообще должно быть?

3) А что будет, если взять 200uH или даже 2mH, все будет плохо или чем больше тем лучше?

4) Сколько витков мотать? Много витков - большая индуктивность, быстрое насыщение, мало витков - маленькая индуктивность, большие пульсации.

5) Ну и толщина провода раз уж кстати пришлось. Вроде как для 10 ампер должно быть где-то 2мм.кв? То есть 4 жилы по например 0.5 мм должно быть нормально?

В целом, получается так:
Вход: 15-19 вольт.
Выход: 0-вход, ток до 10 ампер.
PWM: 100kHz.
Switch: TIP122 (или 2 в параллель) или F9Z24N с драйвером на биполярных транзисторах
Индуктивность: 20uH (?)
Диод: SR560 (или тоже два в параллель, т.к расчитаны на 5 ампер)
Выходные конденсаторы: насчитал что хватит 47uF.

Буду рад услышать ваши советы!

[Телекот]

А книжки почитать не как? Что бы всё это объяснить это надо не одну статью пересказать.

[iCore]

Транзистором управлять ШИМом. Ключ брать N-канальный мосфет, открывать его драйвером верхнего плеча(интегральный или на рассыпухе). Индуктивность рассчитывается из выбора режима: непрерывных или разрывных токов (непрерывный тут предпочтительнее). Если в двух словах про индуктивность то для неразрывных токов ее ищут так: задаются амплитудой пульсаций тока в дросселе(обычно 30-40%), т.е. ток в дросселе за время пока ключ закрыт падает до 30-40% от своего номинального значения, когда ключ открыт то вверх от номиналки. Затем находят необходимую индуктивность: L = (Uвх - Uвых) * ton / ΔI. Uвх,вых - входное и выходное напряжение, ton время ключа в откр. состояния ключа(ton= T*D или D/f).
Это в кратко по вашим вопросам, более подробный расчет(как, каким проводом, на чем, и тп.) чопера в интернете найти за пол минуты можно.

Хотя вам намного проще будет воспользоваться замечательными программами старичка: viewtopic.php?f=11&t=33756

[NickelMan]

Транзистором управлять ШИМом. Ключ брать N-канальный мосфет, открывать его драйвером верхнего плеча(интегральный или на рассыпухе). Индуктивность рассчитывается из выбора режима: непрерывных или разрывных токов (непрерывный тут предпочтительнее). Если в двух словах про индуктивность то для неразрывных токов ее ищут так: задаются амплитудой пульсаций тока в дросселе(обычно 30-40%), т.е. ток в дросселе за время пока ключ закрыт падает до 30-40% от своего номинального значения, когда ключ открыт то вверх от номиналки. Затем находят необходимую индуктивность: L = (Uвх - Uвых) * ton / ΔI. Uвх,вых - входное и выходное напряжение, ton время ключа в откр. состояния ключа(ton= T*D или D/f).
Это в кратко по вашим вопросам, более подробный расчет(как, каким проводом, на чем, и тп.) чопера в интернете найти за пол минуты можно.

Хотя вам намного проще будет воспользоваться замечательными программами старичка: viewtopic.php?f=11&t=33756

Ну вот смотрите, я хотел бы взять p_канальный мосфет. Преимущества интегрального драйвера и n-канального вполне понимаю, но как я сказал, цели у меня учебные. Кроме того, интегрального нету, а на рассыпухе делать накачку заряда для открытия n-фета не знаю как. Если посоветуете схему, буду признателен.

И соответственно, интересует квалифицированное мнение, допустимо ли в принципе рулить моим мосфетом на частоте 100 килогерц той схемой что я привел. Если да, то я попробую рассчитать номиналы резисторов. Но вдруг эта схема совершенно никуда не годится по каким-то соображениям, которых я не знаю?

По дросселю - по каким соображениям выбирают пульсацию 30-40%? Почему не 10% и не 1%? Может быть чтобы не попасть в прерывистый режим, вроде как 30-40% пульсация дает нормальный запас?

По части программы старичка - не пойму, как сопоставить вот этот список с теми кольцами, что у меня есть. Можете посоветовать?

Добавлено after 1 minute 19 seconds:

А книжки почитать не как? Что бы всё это объяснить это надо не одну статью пересказать.

Я видимо некорректно сформулировал. Я не прошу рассказать мне как работает понижающий преобразователь, теорию понимаю вполне. Мне непонятно:
1) годятся ли те схемы драйверов транзистора, что я привел, для моих целей. Вдруг посоветуете более дельные варианты?
2) по части дросселя я написал выше: главная проблема на самом деле в том, что в программах старичка не нашел своих колец.
У меня:
- желтые кольца из копьютерных БП
- синие кольца N87
- черные колечки тоже из БП
- Есть и кольцо PC40

А у старичка вижу:



Вообще ничего похожего...

[Телекот]

Для вашей частоты драйвер на рассыпухе не пойдёт, нужен хороший интегральный драйвер.

[NickelMan]

Для вашей частоты драйвер на рассыпухе не пойдёт, нужен хороший интегральный драйвер.

нежданчик

А до какой частоты можно на рассыпухе?

А можете подсказать, как подбирать драйвер. Вот смотрю на даташит IR2110 и не пойму, потянет он 100 килогерц или нет, на что там смотреть?

[AndTer]

Для вашей частоты драйвер на рассыпухе не пойдёт

Что за бредятина?

Первая попавшаяся схема:



А если интегральный, то глядеть в сторону MC33152 и подобных.

[Телекот]

Первая попавшаяся схема:

1. И как же вы её смоделировали когда там нет не одного номинала.
2. Годность драйвера это не способность пропускать данную частоту, но обеспечить достаточную крутизну фронтов и спадов импульса. А она зависит от способности драйвера и тяжести затвора транзистора к нему подключенного. Судя по вашему рисунку фронты и спады даже на без нагрузки сильно затянуты, а если подключить тяжёлый затвор? Совсем затянутся. Вот вам и бред.

Вот смотрю на даташит IR2110 и не пойму, потянет он 100 килогерц или нет, на что там смотреть?

На выходной ток и тяжесть затвора вашего транзистора и скорость которую надо обеспечить при закрывании транзистора. 2110 достаточно мощный драйвер и потянет большинство транзисторов.

[NickelMan]

На выходной ток и тяжесть затвора вашего транзистора и скорость которую надо обеспечить при закрывании транзистора. 2110 достаточно мощный драйвер и потянет большинство транзисторов.

А что вы понимаете под тяжестью затвора? Емкость?

[AndTer]

1. И как же вы её смоделировали когда там нет не одного номинала.

Найти их не составляет труда:
R1=2,2 кОм, R2=100 Ом, R3=1,5 кОм, R4=47 Ом
D1 - диод 1N4148
T1, T2, T3 - транзисторы KST2222A
T4 - транзистор BC807

Хотя я собирал чуть проще, и ничем не хуже получилось по фронтам.

2. Годность драйвера это не способность пропускать данную частоту, но обеспечить достаточную крутизну фронтов и спадов импульса.

Судя по вашему рисунку фронты и спады даже на без нагрузки сильно затянуты, а если подключить тяжёлый затвор? Совсем затянутся. Вот вам и бред.

Может хватит тут принимать всех за идиотов? Кто сказал что это работа в холостую? Осциллограмма получена при работе драйвера на 4,7нФ и на частое 200кГц. Фронты около 100нс.

2110 достаточно мощный драйвер и потянет большинство транзисторов.

Сколько сколько там 2110 тянет фронты? Или мне за вас открыть даташит?

[NickelMan]

AndTer, я сходу не пойму, если я уберу из вашей схемы n-fet, оставлю только p, вроде будет работать?
А по части тех, что я выкладывал, можете что посоветовать?

UPD. Я смотрю, вы управляете биполярниками, обычными, не дарлингтонами. Тогда вопрос, годится ли это для полевика или для дарлингтона как у меня...
upd2. протупил, теперь понял

[AndTer]

Это схема не моя. В схеме нет n-fet как и p-fet. Это драйвер на биполярниках.
Да, он может управлять как п так и н канальниками.
При этом, нужно учесть что напряжение на затворе не должно превышать указанное в даташите. А лучше не выше процентов так 80 от него.
Т.е. либо не подавать больше, либо ограничивать.

[Телекот]

А что вы понимаете под тяжестью затвора? Емкость?

Нет заряд затвора. В доташитах именуется как Total Gate Charge

Может хватит тут принимать всех за идиотов?

Если бы схема была с номиналами и была обозначена нагрузка тогда бы не принимал. Конденсатор плохая нагрузка для драйвера, он не образует полку Миллера.
К сожалению в библиотеке компонентов нет у меня драйверов иначе бы сравнил фронты нормального драйвера и эту пародию. просто раньше тоже лепил из расыпухи конфеты такие.

[NickelMan]

*чувстую себя горлумом* А может кто по программе старичка подсказать, как мне найти мои кольца?

[AndTer]

Если бы схема была с номиналами и была обозначена нагрузка тогда бы не принимал.

А может мне надо было его ещё спаять и выслать почтой?
Было сказано что на дискретных не удастся собрать, надо интегральный.
Я привёл пример что можно.
И вообще, какая разница на чём? В микросхеме там что то волшебное стоит? Плюс микросхемы может быть короткие соединения между. Но тут как бы речь не идёт о СВЧ. На рассыпухе можно собрать не хуже, просто будет не так компактно. И драйвер он не просто ключ, там есть свои плюсы и дополнительные плюшки например в виде дедтайма. Но касаемо фронтов и частот дискретный драйвер может быть более высокоточным(от слова ток), а значит и более быстрым.

Конденсатор плохая нагрузка для драйвера, он не образует полку Миллера.

Снова демагогия... Открываем даташит на 2110 который:

2110 достаточно мощный драйвер и потянет большинство транзисторов.

И смотрим что для теста фронтов там ставят конденсатор на выходе. И в даташите на первых строках приводятся фронты для ёмкости в 1000пф... И они кстати говоря около 100нс...
Ну да... конечно... в IR работают необразованные тупые америкосы... и не знают про плато миллера... адрес сказать их? Напишите им, откройте им глаза, а то как же так... не знают...

нормального драйвера и эту пародию.

Эта пародия по характеристикам не уступает 2110. При этом эту пародию можно модифицировать, поставить полевики например, подобрать номиналы...

Добавлено after 2 minutes 2 seconds:

*чувстую себя горлумом* А может кто по программе старичка подсказать, как мне найти мои кольца?

Жёлтое кольцо скорее всего 26 из порошкового железа.
Там была возможность создать своё кольцо со своими размерами.

[Телекот]

Вот работа вашего драйвера на реальную нагрузку, фронт 400 с копейками нС. А вот самое главное спад аж 600нС Отчётливо видна полка Миллера, вот ей и отличается реальный полевик и просто конденсатор.

Если бы драйвера работали хуже чем конфетки на расыпухе то их бы не кто не выпускал. Все бы лепили из того что было.
Ваш драйвер съел 20% от импульса. В железе будет ещё хуже.

[Starichok51]

как мне найти мои кольца?

а англицкие слова ты с состоянии читать?
что такое "Yellow-White"? переведи и сравни со своими "желтыми" кольцами.

[NickelMan]

Спасибо на добром слове кстати, мое вам почтение, у вас классные программы и вы очень многим помогли, написав их.

Слова умею читать . Но мало ли на свете бело-желтых колец?.. Не догадался, что это те самые.

Раз уж вы тут, можете подсказать, как разобраться с остальными, особенно интересуют голубые n87.

[Starichok51]

подскажу.
ферритовые кольца НЕЛЬЗЯ применять в дросселях, так как в них нет немагнитного зазора.

[AndTer]

Вот работа вашего драйвера на реальную нагрузку, фронт 400 с копейками нС. А вот самое главное спад аж 600нС Отчётливо видна полка Миллера, вот ей и отличается реальный полевик и просто конденсатор.

Вот же заняться то нечем. Ну это уже привычно. Вместо ответа на вопрос ТС разводить демагогию и флуд. Я не первый раз такое наблюдаю.

1. Драйвер не мой.
2. Картинка что вы привели это не работа на реальную нагрузку, это тупо картинка. Реальная работа это фото или скрин осциллограммы снятой с реального устройства.
3. Где схема и осцерисунок драйвера на 2110? Ибо всё познаётся в сравнении! Ведь вы сказали что он лучше.
3. Не надо передёргивать и морочить голову. Заменой буквально одной детали и изменением напряжение и токов можно накрутить и не такое.
4. Вот вам эта же схема, но смоделировано по ТЗ описанному ТС.



Где тут 600нс?!?!??!
Хватит уже заниматься демагогией и флудом.

Если бы драйвера работали хуже чем конфетки на расыпухе то их бы не кто не выпускал. Все бы лепили из того что было.
Ваш драйвер съел 20% от импульса. В железе будет ещё хуже.

Интегральный драйвер отличается от вышеприведённого дополнительными плюшками. По фронтам на дискретных элементах собрать можно не хуже, а даже лучше. А по поводу не выпускали бы... Лампы выпускают до сих пор. Даже резисторы 20%... У всего своё назначение. И в данном случае на рассыпухе будет не хуже интегрального. Собственно ТС об этом спрашивал. А вы снова утянули в сторону и разводите демагогию.

Пока вы в очередной раз не прицепились к тезисам, скажу, что в ряде случаев драйвер лучше, компактней, дешевле и имеет необходимые дополнения. В данном же случае, драйвера на транзисторах более чем достаточно!

Это не мой драйвер и ничего он не ел. В железе будет лучше.

И опять же, читали что нужно ТС? Ему глубоко покласть на вашего миллера с его плато(кстати полка у вас на стене висит). Ему надо шимить, чтобы полевик не ушёл в линейный режим, а значит, смотреть надо что на нагрузке! Какие фронты там! А там 80-110нс!!!!

Вы, вместо того чтобы признать что оказались не правы(ну или если не хочется в этом признаваться, просто бы перестали спорить), говоря что:

Для вашей частоты драйвер на рассыпухе не пойдёт, нужен хороший интегральный драйвер.

начинаете тут заниматься мышиным онанизмом. Как собственно и в других темах, где кто нибудь задаёт конкретный вопрос, начинаете разводить демагогию и флуд. Понятно что это делается чтобы оказаться хоть в чём то правым. Перевести тему в разделы квантовой физики и подловить оппонента на какой нибудь фигне. В том числе подтасовывая данные(как на симуляторе выше). Но если вам нечем заняться, на форуме есть и другие разделы, где можно по теоретизировать. Здесь был конкретный вопрос, получен конкретный ответ.