DC-DC преобразователь

[prizrack*]

Все заработало, осталось довести до ума. Большое спасибо AlexS4 и >TEHb<, за консультацию и советы.

Перечитал все, что нашел по поводу зазора в сердечнике. Я правильно понял, что зазор подбирается по частоте(длительность разряда/размагничивания индуктивности) ну и что-бы сердечник в насыщение не ушел? То-есть в идеальном варианте зазор подбираем по частоте, а по насыщению лучше увеличивать сердечник, что-бы избежать лишней Индукции рассеевания и потерь?

[Starichok51]

prizrack*, после всего прочитанного у тебя в голове "каша".
зазор подбирается только, чтобы сердечник в насыщение не ушел.
ни частота, ни индуктивность рассеяния к зазору прямого отношения не имеют.

[prizrack*]

Starichok51, На счет каши - согласен, ни где нормально не описана физика процесса, Если только из-за насыщения, то тогда логично, что можно взять сердечники побольше и вообще без зазора? А если не имеет отношения к индуктивности рассеевания, то можно и без сердечника вообще? Но насколько я понял зазор еще нужен чтобы снимать остаточную намагниченность если работаем в одной полярности. И если он не имеет прямого отношения к частоте, то тогда время разряда катушки зависит только от индуктивности вторичной обмотки и нагрузки?
В вашей программке есть расчет зазора для обратнохода, не могу понять как его использовать для одиночного импульса с определенной энергией, Индуктивность, время импульса, токи посчитал, осталось понять какой минимальный зазор необходим для определенного ферита, от насыщения буду уходить путем увеличения сердечника.

[Starichok51]

prizrack*, если речь про обратноход, то вообще без зазора не получится при любом размере сердечника.
и в обратноходе остаточная намагниченность значения не имеет вообще, не смотря на то, что намагничивание идет в одну сторону.
и не важно, одиночный это импульс или непрерывная генерация, в любом случае нужно избежать насыщения сердечника.
но в преобразователе (непрерывная генерация) есть еще один очень важный фактор - частотные потери в материале сердечника.
и чтобы потери не превысили допустимый уровень, приходится ограничивать амплитуду индукции в сердечники гораздо раньше индукции насыщения.
а поскольку величина потерь зависит от рабочей частоты, то вот тут, как раз, появляется косвенная зависимость величины зазора от частоты.
и чем выше частота, тем меньше нужно получить амплитуду индукции, а это значит, что нужно увеличивать зазор.
но для одиночного импульса (очень низкая частота повторения импульсов) частотные потери уже не имеют значения, и амплитуду индукции можно брать заметно больше, чем для высокой частоты преобразования. а это уже означает, что величина зазора будет несколько меньше, чем для преобразователя.

[prizrack*]

Starichok51, Импульсы одиночные, но частота следования может быть до 80-100 кГц. время заряда дросселя/трансформатора(хз как правильно...) фиксированное, а вот пауза будет постоянно меняться от 5 мкс до нескольких сек. Частоту тоже во внимание придется брать. Нашел формулы для расчетов зазора, вроде все прояснилось. Спасибо! за консультацию.
Ну и для общего развития: Почему без зазора вообще не получиться? Из-за остаточной намагниченности? (Я Вам конечно верю, просто хочется понять)
По расчетам в теории можно взять сердечник без зазора с большой длинной средней линии по максимальной индукции вкладывается в ТЗ, но практике, там всего 1 виток будет и потери походу гиганские.....

[Starichok51]

prizrack*,если частота следования может быть до 80-100 кГц, то это уже не одиночные импульсы.
без зазора вообще не получится потому, что нет сердечников такого огромного размера. и не поможет ни площадь сечения, ни длина средней линии.
если сердечник из двух половинок (Ш), то там все равно есть какой-то мизерный зазор. поэтому какое-то количество ампервитков он может выдержать без введения дополнительного зазора. но это сущие крохи.

[prizrack*]

Starichok51, У меня есть кольца : D=99.5, d=60.5, h=20.6, µ=2000. С него получается : L=4мкГн, I=30А, 1 виток, B=0,3Т, При напряжении 12В заряд 10мкс, 1,8мДж, пауза 5 мкс, f=66кГц, Pср=240Вт. Немного меньше чем хотелось бы но уже почти вкладывается в ТЗ. Думаю бывают кольца и побольше. Ну это чисто теоритически, в реальности слишком здоровое и 1 виток мотать не удобно... формула индукции B = µ×µ0×n×I/l. Чтобы уменьшить индукцию и не войти в насыщение остается только понижать проницаемость(зазор или др. марка феррита) или увеличивать длину ср. линии. Оба параметра связаны с индуктивностью дросселя следовательно и с кол-вом витков и токами, при заданной энергии импульса и времени заряда.
Расчетная индуктивность 3мкГн, токи 40А. что теоритически соответствует сердечнику 120х80х25 прониц.2000 (самый большой, который нашел в продаже) 1виток 35А B=0.28Т
или кольцу 45х28х8 1000мн с зазором 1мм. 7 витков 35А B=0.26T
Вопрос в том, что будет лучше работать, я думаю(но это не точно), что большое кольцо будет лучше работать и меньше "фонить".

[>TEHb<]

В реальности есть кольца с проницаемостью пониже. Если уж хочется непременно на кольце.

[prizrack*]

>TEHb<, Такого размера пока только из PC40 попадались.... Заказал ВЧ 32 К24х13х7 попробую на них, если обмотки влезут)

[>TEHb<]

Из головы могу разве что кольца kool mu назвать от Магнетиксов. Колечки совсем разные бывают. Материал альсифер, просто модный.

[Starichok51]

При напряжении 12В заряд 10мкс, 1,8мДж, пауза 5 мкс,

размагнитить за 5 мкс то, что было накоплено за 10 мкс не так то просто.
и я не знаю, что у тебя будет на вторичной стороне. ну, или нужно знать какая у тебя вообще схема твоего устройства.

Чтобы уменьшить индукцию и не войти в насыщение остается только понижать проницаемость(зазор или др. марка феррита)

ферриты с более низкой проницаемостью не являются силовыми, так как имеет большие частотные потери.

формула индукции B = µ×µ0×n×I/l.

есть для амплитуды индукции еще одна формула, которая применяется при расчете импульсных преобразователей.
только там идет расчет числа витков в первичной обмотке, но она легко превращается в расчет индукции при известном числе витков.
вот так это будет выглядеть:
B = U * t / (n * S)
здесь U = 12 В, t= 10 мкс, n = 1 виток, S = 401,7 мм2 (площадь сечения из размеров твоего кольца).
итак: B = 12 * 10 / (1 * 401,7) = 0,2987 Тесла.
причем, в этой формуле по фигу, какая там на самом деле проницаемость и какая там средняя длина линии.
похоже, я поторопился заявить, что без зазора вообще не получится.
расчет показывает, что с одним витком на этом кольце насыщения не наступит.

[>TEHb<]

большие частотные потери

Думается, что в данном случае КПД не является определяющим фактором. Зато кольцо более предсказуемо, делать правильный зазор надо уметь.

[Starichok51]

>TEHb<, имеет значение не КПД, а чтобы кольцо не "закипело" от большой мощности потерь.

[prizrack*]

Starichok51, нагрузка - через диод на 40А(mur80fu40ct) на разряженный конденсатор на 0,47мкФ(импульсы подаются, когда конденсатор разрядиться до 5-10в), и возможен вариант при пробое искрового промежутка еще подключится КЗ через провода(1 Ом). Схема - классический обратноход с двумя обмотками на дросселе, Управляет МК, через делитель следит за напругой на выходе, если мало-пуляет следующий импульс. Один импульс должен зарядит конденсатор до 100-130В. Ваша формула практичесски такая же, только токи выражены по другому, я время заряда через индуктивность считал, а она в свою очередь на среднюю линию и сечение завязана значит расчеты совпадают(я немного округлял). Время разрядки(паузы) буду уже по факту подбирать, если не будет успевать разряжаться. Ну в общем все сходиться, картинка по феритам прояснилась, буду подбирать сердечник и настраивать. Спасибо за пояснения!
>TEHb<, КПД в пределах 80% вполне приемлимо. По материалам еще посмотрю что есть в наличии. Спасибо!
А что там уметь делать зазор? Отпилил лишнее и готово!

[Starichok51]

в эту формулу для индукции входит ток B = µ × µ0 × n × I / l.
формула для тока I = U * t / L.
формула для индуктивности L = µ × µ0 × n^2 * S / l.
когда в формулу индукции подставишь формулу тока и формулу индуктивности, то после всех сокращений получится формула, которую я показал:
B = U * t / (n * S).
такой короткой паузы в 5 мкс нельзя делать.
следующий импульс следует подавать, когда энергия в конденсатор полностью передастся. то есть, твой "дроссель-трансформатор" должен полностью разрядиться, чтобы от следующего импульса не наступило насыщение сердечника. так что, думай сам, как ты сделаешь отсчет паузы.

[prizrack*]

Starichok51, Паузу просто посмотрю когда дроссель разрядиться на конденсатор осликом без нагрузки и сделаю минимальную по этому времени. Нашел такие колечки 140х103х25, материал P41 . 100кГц-3мГц пишут рабочая, 2400 проницаемость. Можете что-нибудь сказать про этот материал?
И еще вопрос, если сделать виток в виде - П образной чашки из листовой меди 0,2мм по всему кольцу будет работать?

[>TEHb<]

Кольца с высокой проницаемостью в данном применении неудобны. Желательно снизить эффективную проницаемость материалом или зазором.

[Starichok51]

prizrack*, вспомнил я про чень важную вещь - у ферритов есть остаточная индукция. и на может быть не такая уж маленькая.
остаточную индукцию можно посмотреть в документации на феррит.
поэтому тебе может понадобиться снизить размах индукции в 2 раза - до 0,15 Тесла. для этого с одним витком время накачки придется снизить до 5 мкс.
а зазор создает эффект снижения остаточной индукции в несколько раз. этот эффект используется в однотактных прямоходах введением маленького зазора.
с материалом Р41 я не знаком.
ты так и не рассказал, будет ли у тебя вторичная обмотка для повышения напряжения или ты надеешься, что с одного витка будет такой большой выброс на конденсатор?
про П-чашку не могу ничего конкретного сказать, нужно пробовать.

[prizrack*]

Starichok51, Вот я тоже подумал и где-то читал про остаточную индукцию(намагниченность). Вторичная обмотка будет обязательно, мне она нужна чтобы избавиться от "прямого" напряжения 12В через диод и там будет витков 10-20, что еще и снизит обратный выброс на первичке, который без снабера доходил до 150В(и это при наличии вторичной обмотки с нагрузкой, так что можно было бы и одной обмоткой обойтись, если бы не нужна была развязка, правда это было при 3 витках первички на сердечнике с зазором, но думаю и на одном витке будет порядочный выброс, как ни крути а джоулям надо куда-то деться). Уменьшение времени зарядки это только +, лишь-бы ключ справился с токами. irfp4232 уже начинал нагревать радиатор при 200Вт по входу. Для уменьшения времени заряда придется уменьшать индуктивность(что уменьшит заряд при тех-же токах) или поднимать напряжение на входе. Еще рассматриваю вариант снизить энергию, чтобы увеличить частоту и сделать модульную схему с подключаемыми параллельно каскадами, чтобы выйти на необходимую мощность.
Основная задача вкачать в конденсатор побыстрее и побольше джоулей за один импульс.
Похоже зазор придется делать, нашел проволоку алмазную и диски 0,1, думаю минимально 0,15 получиться сделать. Жаль эрозией не распилить(((
С чашкой поэкспериментирую на не большом кольце, по логике должно получиться, и уменьшиться рассеевание, обмотка как экран будет работать. Будет время на работе сделаю штамп.
>TEHb<, Пишут проницаемость 2000-4500, но при этом 3000нГн на виток(как раз мои расчетные 3мкГн) в описании частота 100-3000кГц, а по графикам из даташита после 100кГц сильно растут потери...Еще и проницаемость увеличивается при росте температуры...

[Starichok51]

Для уменьшения времени заряда придется уменьшать индуктивность(что уменьшит заряд при тех-же токах) или поднимать напряжение на входе.

ерунду ты пишешь.
у тебя было время заряда 10 мкс и индукция за это время получилась 0,3Т.
я тебе ясно сказал, что время заряда сделать 5 мкс, тогда индукция будет 0,15Т. и не нужно будет уменьшать индуктивность или поднимать напряжение.
правда, за 5 мкс ток уменьшится с тем же кольцом тоже в 2 раза, а энергия в 4 раза.

Основная задача вкачать в конденсатор побыстрее и побольше джоулей за один импульс.

какая емкость конденсатора и до какого напряжения его нужно зарядить? от этого зависит общее число импульсов.