дроссель для flyback

[white_ghost]

Как посчитать количество витков для него? Да я знаю есть программа которая хочет выходной конденсатор на 60000мкф, меня больше интересует принципиальный момент что от чего и как зависит. Как я уже прочитал выходное напряжение в такой топологии точно так же как и в step up определяется скважностью, а ток соотношением витков. Вот, ну я тут попробовал, добавил к своему step up вторичную обмотку 2 витка напряжение всего 2.24в, добавил еще 2 витка - 1.4в ток если и есть то мал настолько что неизмеряем. В первичке 24 витка. Что то мне кажется что вижу я совсем не то что прочитал об обратноходах. Что не так?

[YS]

Как посчитать количество витков для него?

Первое: обратноходовый преобразователь может работать в двух принципиально разных режимах - прерывистых и неразрывных токов дросселя. В режиме прерывистых токов схема представляет собой источник постоянной мощности (бонус - автоматическая защита от КЗ в нагрузке, минус - велики импульсные токи в элементах), в режиме неразрывных токов справедлива прямая зависимость напряжения от коэффициента заполнения (но переколбашивает передаточную функцию).

Так что плясать надо не от витков, а от индуктивности. Количество витков же зависит от применяемого магнитопровода. Дальше я буду говорить про режим прерывистых токов, потому что для него проще передаточная функция (соответственно, проще компенсировать цепь ОС).

По идеологии работы обратноходовый преобразователь не отличается от инвертирующего. Единственная разница - катушка разделена на две, потому, во-первых, можно сделать гальваноразвязку, во-вторых - на этапах накопления и передачи энергии работает разная индуктивность.

Как уже говорилось, в режиме прерывистых токов обратноходовый преобразователь представляет собой источник постоянной мощности. Мощность эта равна

P = f * E,

где f - частота переключения, E - энергия, накопленная в первичной обмотке за период. Последнюю, очевидно, можно посчитать как

E = (Lp * Im²)/2,

где Lp - индуктивность первичной обмотки, Im - предельный ток первичной обмотки. Его можно посчитать как

Im = (U*D*T)/Lp,

где U - входное напряжение, D - коэффициент заполнения, T - период переключения (1/f).

Вот. Так что, задавшись максимальной мощностью, которую мы должны обеспечить, мы можем узнать индуктивность первичной обмотки и, соответственно, количество витков в ней, если нам известны характеристики магнитопровода.

Дальше мы прикидываем, каким значением мы хотим ограничить отраженное на первичную сторону напряжение (в момент передачи энергии, зависит от характеристик ключа), и какой пиковый ток хотим иметь на вторичной стороне (зависит от характеристик диода).

Отраженное напряжение будет равно

Ur = Uo * K,

где Uo - напряжение на нагрузке, K - соотношение витков. Важно отметить, что напряжение на нагрузке не зависит от соотношения витков и определяется только свойствами нагрузки.

Пиковый ток будет равен

Ism = Ip/K,

где Ip - пиковый ток в первичной обмотке.

Известно, что соотношение индуктивностей на одном магнитопроводе равно квадрату соотношения витков. Тогда

Lp/Ls = K².

Отсюда можно узнать индуктивность вторичной обмотки и проверить, что преобразователь не выйдет из режима разрывных токов (то есть, что его не переколбасит):

((Ls*Ism)/Uo) < ((1 - D)*T)

Если не сходится - пересматриваем компромиссы насчет напряжения ключа и тока диода и пробуем снова.

Еще насчет витков. В документации на магнитопроводы обычно приводится коэффициент Al, который связывает индуктивность и количество витков. С ним индуктивность рассчитывается как

L = Al * N²,

где N - количество витков в обмотке.

[white_ghost]

Мой step up работает в режиме неразрывных токов. По расчетам пульсации в дросселе должны быть 30% но по факту индуктивность оказалась несколько больше расчетной так что переменная составляющая еще меньше. Или в зазоре клей поплыл или из за того что витки располагаются не над зазором. Рассказывай что там с передаточной функцией для CCM.
И еще один момент, что подразумевается под "разрывными токами", когда ток в приделах одного периода падает до 0, или работает несколько периодов на макс скважности пока не разгонит ток в индуктивности а потом вырубается на несколько периодов пока ток не упадет в 0?
Может ли быть в первичной цепи обратнохода нагрузка?

Добавлено after 9 minutes 48 seconds:
Даже все не так. Куда будет течь ток в случае неразрывных токов в обратноходе? У меня то там нагрузка стоит и ток неразрывно течет в нагрузку. Схема с обратноходом в первичной цепи нагрузки не имеет, а индуктивность имеет свойство поддерживать протекающий в ней ток неважной какой амплитуды по напряжению ей это будет стоить. Выходит такая история просто убьет ключ на первом же заходе. Да и с разными токами тоже самое получается просто там оно успевает упасть в 0 очень быстро но не отменяет того факта что при выключении ключа ток все равно некоторое время должен куда то деваться или ключу конец.

[Slabovik]

По поводу того, как там текут токи, поиграйтесь-ка вот здесь http://schmidt-walter-schaltnetzteile.d ... mps_e.html
Очень наглядно.
Неразрывный ток плох тем, что транзистор начинает открываться тогда, пока диод ещё не закрылся. А это к.з. Из-за этого очень жёсткие требования к диоду.
С другой стороны, когда случается неразрывный ток, то можно рассматривать как переход преобразователя в синхронный режим работы.

[YS]

Рассказывай что там с передаточной функцией для CCM.

Рассказываю: передаточная функция обратноходового преобразователя в режиме CCM имеет так называемый right-half plane zero, если смотреть ее корни на комплексной плоскости. То есть, усиление растет, а фаза запаздывает.

А еще этот хитрый ноль перемещается в зависимости от нагрузки.

Компенсировать эту фигню крайне сложно, потому, как я понял, обычно просто делают так, чтобы петлевое усиление уходило ниже 0 дБ еще до самой низкой частоты этого нуля.

что подразумевается под "разрывными токами", когда ток в приделах одного периода падает до 0, или работает несколько периодов на макс скважности пока не разгонит ток в индуктивности а потом вырубается на несколько периодов пока ток не упадет в 0?

Режимы рассматриваются в установившемся состоянии. Так что именно когда ток перестает течь до окончания периода.

Может ли быть в первичной цепи обратнохода нагрузка?

В принципе да, но зачем?

Да и с разными токами тоже самое получается просто там оно успевает упасть в 0 очень быстро но не отменяет того факта что при выключении ключа ток все равно некоторое время должен куда то деваться или ключу конец.

Я не совсем понял абзац с этим предложением.

1. В обратноходовом преобразователе, как и в бестрансформаторных DC-DC, энергия накапливается в магнитопроводе (да-да, строго говоря в зазоре, но пофиг). Разница в том, что в обычных DC-DC энергия и накачивается, и извлекается одной и той же обмоткой, а в обратноходовом преобразователе - разными. Но физики это не меняет.

2. В режиме неразрывных токов напряжение на нагрузке пропорционально коэффициенту заполнения, пиковые токи соотносятся согласно соотношению витков.

3. В режиме разрывных токов вся энергия перекачивается из дросселя в нагрузку. В момент передачи энергии в первичной обмотке ток не течет. Напряжение ограничивается свойствами нагрузки. Если нагрузки нет, транзистор пробъет, да. Позже транзистор включается на полностью неактивную катушку.

4. В режиме неразрывных токов все происходит как в бестрансформаторной топологии. Ток в ключе нарастает не с нуля, а с некоторого уровня. Плюс за счет того, что диод на вторичной стороне закрывается не мгновенно, в первый момент имеется скачок тока.

Кроме того, за счет того, что катушки неидеальны, имеется некоторая индуктивность рассеяния, энергия в которой запасается, но не может быть передана в нагрузку. Эта энергия дает высоковольтные выбросы при закрытии транзистора. С ними борятся с помощью снаббера.

[white_ghost]

*разрывными а не разными.
Ключ открыт, ток течет через первичную обмотку, ключ закрывается - куда будет течь ток?
Если рассмотреть две обмотки - ключ открыт, ток нарастает, во вторичной обмотке возникает эдс но ток не течет потому что диод, дальше транзистор закрывается, ток начинает спадать(изменятся в обратную сторону) на вторичной обмотке возникает обратная эдс, диод уже не препятствие ток питает нагрузку конденсаторы и чего там еще есть, НО для возникновения эдс нужно падение тока, а падение тока подразумевает что он куда то будет втекать... вот куда он будет втекать?
Можно посмотреть на это с третьей стороны - при протекании тока во вторичной обмотке к первичной приложится эдс. куда будет течь ток в первичке если транзистор закрыт а нагрузки нет ?
Неуверен но кажется мне что это не три разных описания одного и тоже, а три разных процесса которые еще и суммируются и там еще 4 есть - эдс источника. Нет, то что на стоке транзистора в обратноходе прикладывается сильно много вольт это я слышал. Но одно дело много вольт а другое дело ток. Вольты ток не проводят

Добавлено after 16 minutes 14 seconds:
быть может ему параллельно ключу нужно конденсатор какой нибудь поставить чтоб ток мог течь туда? Но у конденсатора маленькое сопротивление а значит ток туда будет втекать доолго а нам важно dI на вторичке не будет мощности. Какая то мутная история с этим обратноходом....

[YS]

Ключ открыт, ток течет через первичную обмотку, ключ закрывается - куда будет течь ток?

Ток начнет течь во вторичной обмотке. В первичной обмотке ток течь не будет (кроме всплеска от индуктивности рассеяния).

Прикол в том, что две катушки расположены на одном сердечнике, и их пронизывает один магнитный поток. Потому энергии, накопленной в магнитном поле, без разницы, в какой катушке вызывать ток. Если можно пропихнуть ток через первичную обмотку - он будет течь там. Если можно пропихнуть ток через вторичную обмотку - он потечет там. При этом ЭДС возникнет такая, какая требуется для того, чтобы потек ток. В итоге ток потечет в той обмотке, в которой это будет проще.

Потому да, если нагрузки на вторичной обмотке совсем нет, то вся энергия будет приложена к транзистору и он пробъется. Если во вторичной обмотке что-то есть, и это что-то начнет проводить при разумном напряжении - энергия будет перекачиваться туда, а к транзистору будет приложена сумма напряжений источника и трансформированного напряжения на вторичной обмотке. Ток при этом течь не будет.

С другой стороны, беда с индуктивностью рассеяния именно в том, что магнитный поток, пронизывающий первичную и вторичную обмотку, ее не пронизывает (физически - не весь магнитный поток первичной обмотки пронизывает вторичную). И энергия, накопленная в ней, не может быть передана в нагрузку. Потому да, при выключении транзистора эта часть накопленной энергии долбит строго на первичную сторону. Тут ставят либо снаббер, либо транзистор, рассчитанный на работу с пробоем (avalanche rated).

[white_ghost]

А почему тогда на 2 - 4 витках что я добавил ни напряжения ни тока. кхм сильно удивительно но даже кз этой обмотки как то очень несильно на что то влияет

[YS]

Куда добавили, как добавили? Чем меряете?

[white_ghost]

В работающий step up, в дроссель на вторую половину ш сердечника. Намотал витки аналогично первичной обмотке. Меряю тестером.

[YS]

1. Тестер может давать неверные показания (или не давать их вовсе) на высокой частоте, да еще и при форме сигнала, отличной от гармонической (если только он не true RMS, конечно, хотя на максимальную частоту измеряемого сигнала есть ограничения и у них).

Посмотрите осциллографом. Там точно должен быть сигнал.

2. Напряжение на обмотке может быть слишком мало, если там всего два витка. В данном случае, при наличии нагрузки на основной обмотке, напряжение на дополнительной связано с напряжением нагрузки и напряжением на первичной обмотке через соответствующие коэффициенты трансформации.

[white_ghost]

Понятно. Еще вопрос как их правильно намотать? Можно мотать вот так вот когда одна обмотка на одной половине сердечника а другая на другой или их нужно обязательно одна над другой? Есть ли разница в плотности намотки? лучше если виток к витку или равномерно распределить все витки по каркасу? Если сечения провода недостаточное тогда можно взять несколько таких проводов, а их надо скручивать между собой или можно так ровным слоем? и как потом считать эти витки , т.е если я сделал 1 виток 4 проводами это как бы один виток или 4 витка?

[Ivanoff-iv]

чем ближе обмотки друг к другу тем меньше из транса полезет наводок.
параллельные витки можно и скрутить и не скручивать, даже можно в разные секции разложить, желательно чтобы они были в максимально похожих условиях (одну параллельную обмотку на другую делать не стоит — у них будет разный диаметр —> разная длина провода —> разное сопротивление) толстую проволоку бывает специально разделяют на тонкие витки для улучшения характеристик по вч (такой жгут можно в комп. б.п. наблюдать). считать параллельные витки следует за один).

[white_ghost]

при частоте 118кгц это деление актуально?
Что если сделать одну обмотку жгутом из 4 проводов а вторую из 8, как соотношение витков? можно ли ожидать что на обмотке из 4 проводо тока будет вдвое больше при одинаковом количестве витков?
Паралельные обмотки одна на другую речи не шло, это конструктивно проблематично сделать. Я говорил про разные обмотки. Их намного удобнее сделать на разных половинах сердечника, но плохо это или хорошо? вот в пушпуле на торе с проницаемостью 2500 если обмотки сделать раздельно, на разных сегментах тора то преобразователь вообще отказывался запускаться, работает только если мотать вместе. А тут вообще сердечник с зазором будет через этот зазор вообще хоть что то доходить? просто если как я понял если нормальной связи не будет между обмотками то вся мощность приложится к закрытому транзистору.
Еще в типовых схемах видел одну очень полезную и соблазнительную штучку - третья обмотка для питания шима и транзистора. Как она считается?

[YS]

как их правильно намотать?

Если нет специфических требований вроде минимального пути утечки, электрической прочности изоляции и т.п., то совет один - как можно плотнее и ближе.

Если намотка идет в несколько проводов, то их сечения складываются, количество витков остается.

По остальному - вот пара трудов, которые могут прояснить вопросы:
https://www.ti.com/seclit/ml/slup338/slup338.pdf
https://coefs.uncc.edu/mnoras/files/201 ... ter_17.pdf

при частоте 118кгц это деление актуально?

Зависит от тока. Отчего вообще все эти заморочки? Оттого, что на высокой частоте из-за скин-эффекта (и эффекта близости обмоток) видимое удельное сопротивление меди растет (потому что уменьшается эффективное сечение), потому потери растут, обмотка начинает греться.

Чтобы снизить потери и нагрев, сечение увеличивают, добавляя проводов.

Если токи невелики, обмотка не греется и потери устраивают, то смысла мотать в несколько проводов нет.

можно ли ожидать что на обмотке из 4 проводо тока будет вдвое больше при одинаковом количестве витков?

Нет. Можно ожидать, что потери в ней будут меньше. Не факт правда, что вдвое.

Их намного удобнее сделать на разных половинах сердечника, но плохо это или хорошо?

Плохо. Увеличится индуктивность рассеяния (см. картинки в документе по первой ссылке).

А тут вообще сердечник с зазором будет через этот зазор вообще хоть что то доходить?

Зависит от его ширины. Если сделаете зазор в сантиметр, то не будет.

Что бы там ни говорили про то, что зазор запасает энергию и т.п., нам прежде всего важно понимать, что зазор позволяет отодвинуть порог насыщения сердечника.

Про зазоры отлично написано тут: http://info.ee.surrey.ac.uk/Workshop/ad ... index.html

просто если как я понял если нормальной связи не будет между обмотками то вся мощность приложится к закрытому транзистору.

Ну, вся не вся, но чем выше индуктивность рассеяния, тем сложнее режим работы транзистора и снаббера.

Еще в типовых схемах видел одну очень полезную и соблазнительную штучку - третья обмотка для питания шима и транзистора. Как она считается?

Как я уже писал, как только напряжение на одной обмотке обратноходового преобразователя зафиксировано, напряжения на всех остальных обмотках автоматически устанавливаются на уровне, определяемом коэффициентом трансформации. В частности это справедливо в ходе передачи энергии.

Так что как только мы зафиксировали выходное напряжение (например, для простоты, поставили стабилитрон), количество витков в дополнительной обмотке определяется лишь коэффициентом трансформации для нужного напряжения.

Естесственно, что мощность, потребляемую со вторичной обмотки, необходимо учесть в закладываемой общей мощности.

[white_ghost]

напряжение на одной обмотке обратноходового преобразователя зафиксировано, напряжения на всех остальных обмотках автоматически устанавливаются на уровне, определяемом коэффициентом трансформации

Ну вот так бы сразу и сказал все коротко ясно и понятно!

Теперь с проводами. Вот софтина старичка говорит мне что при действующем токе в обмотке 377мА и плотности тока в 10А/мм2 нужно мотать 4 проводами по 0.1мм. Но я поленился и намотал 1 проводом сначало на стержне и ну да при подходе к целевым значениям по току обмотка превращается в кипятильник. Сделал тоже самое но на ш сердечнике и... оно холодное, даже если качнуть 540мА еле теплая. А софтина старичка говорит что на 540мА нужно уже даже не 4 а 7 проводов. И как бы если оно не греется не дымится не плавится то зачем? И да как пол ампера проходят через 0.1мм даже особо не нагреваясь? Медь не волшебная активное сопротивление 2.7Ом.

[YS]

Я, собственно, уже выше про это писал.

Ну а про программу надо спрашивать ее автора... Я, честно сказать, ей даже ни разу и не пользовался.

[white_ghost]

Вообщем попробовал я -) Все заработало! Оказывается нужно обязательно конденсатор после диода, и тогда напряжение появляется. Как и было сказано согласно коэффициенту трансформации т.к стабилизация по нагрузке в первичной обмотке. Смущает то что тока почти нет. в кз 60мА всего в то время как в первичной обмотке ток около 300мА. Да и само кз практически никак не влияет на работу устройства. Чудо снова не случается мощность почему то не уходит в эту вторичную обмотку, как будто у них нет индуктивной связи. А почему?

[YS]

Оказывается нужно обязательно конденсатор после диода, и тогда напряжение появляется.

Э-э-э, ну таки да. Если на вторичной стороне нет стабилитрона или чего-то типа того, фиксацию напряжения выполняет конденсатор совместно с нагрузкой. Однако осциллографом вы бы увидели всплески в моменты передачи энергии.

мощность почему то не уходит в эту вторичную обмотку

А сколько ее должно уйти? И вообще, каковы параметры эксперимента? Пиковые и средние токи, напряжения, временные интервалы? Если, например, одновременно выполняется отбор мощности от основной вторичной обмотки, то все нормально - быстрее выбирает энергию та обмотка, на которой выше напряжение. Контринтуитивно, но факт.

[white_ghost]

Был бы у меня осциллограф я бы на этот форум вообще бы не заходил. Ну либо зашел бы сообщить что открыл новое неизвестное явление А так у меня только показометр гореусреднятор.

Ну я думаю вся запасенная энергия должна уйти если кз, ос конечно увидит падение напряжения на нагрузке, увеличит ток но в конечном итоге упрется в токоизмерительный резистор, всю мощность с индуктивности заберет обмотка с кз а на первичной с нагрузкой останется напряжение питания.
Средний ток 343мА пиковый 414мА. Напряжение 28 в первичной цепи которое стабилизировано, во вторичной получилось 8в. Временные интервалы не понял что такое.