Форум РадиоКот

Приветствую.

В мощном boost преобразователе имеется всплеск напряжения при резкой смене заполнения шим от обратной связи, а надо довольно точно поддерживать напряжение и ни в коем случае не превышать лимит, притом что нагрузка импульсная. Как эту проблему побороть?

Хотел сделать линейный понижающий на мосфете следом за повышающим, чтоб поменьше падение напряжения было, но оказывается силовые мосфеты не могут в линейном режиме работать из-за того, что состоят из множества мелких ячеек с разным усилением, нагрузка на них не равномерная. Кучу мосфетов в параллель ставить - та же проблема, но уже масштабнее. Дискретное переключение мосфетов на низкоомные шунты, типа 0.1, 0.2, 0.3 и тд вольт падение в зависимости от количества параллельно включенных мосфетов с компараторами и делителями напряжений - какой-то изврат и если уж на него соглашаться, надо более элегантное решение на хз каких микросхемах.

Иные топологии, пуш-пул и прямоходовый не имеют данного недостатка, но они создают пульсирующую нагрузку на аккумулятор, убивая его перегрузкой по току (аккумуляторы и так высокотоковые, дальше почти некуда). Если после аккумулятора поставить LC фильтр, то по симуляторам начинается паразитная осцилляция, иногда и обратка на аккумулятор, заряжая его огромными токами -> пожар. Диод между аккумулятором и преобразователем это лишние потери на нем. Идеальный диод на мосфете гуглил, не нашел схему, которая бы защищала аккумулятор в этом случае.

[uquote="dummynull",url="/forum/viewtopic.php?p=4305310#p4305310"]но оказывается силовые мосфеты не могут в линейном режиме работать[/uquote]
На мосфетах свет клином сошёлся? Поставить в линейный стаб биполярник (П203 к примеру) на радиаторе.
Это так, в порядке информационного шума.

20 ампер ток на выходе, не всякий биполярник подойдет и греться будет поболее из-за падения напряжения.

Может есть какая-то более редкая топология или извращенный способ меньшим числом деталей и потерь на диодах сперва сделать step up, а после него step down?

dummynull писал(а):В мощном boost преобразователе имеется всплеск напряжения при резкой смене заполнения шим от обратной связи, а надо довольно точно поддерживать напряжение и ни в коем случае не превышать лимит, притом что нагрузка импульсная. Как эту проблему побороть?

А написать параметры не как? Военная тайна? или что? Полевики нормально работают в линейном режиме, конечно то которые для этого режима предназначены. Смотри графики безопасной работы.

dummynull писал(а):В мощном boost преобразователе имеется всплеск напряжения при резкой смене

Каккая длитетельность этого всплеска? может тпросто применить параллельный стабилизатор которы будет эти всплески ограничивать, если всплески не длительные то мощность не такая большая будет. К примеру3 транзистор STB75NF75 может в течении 10мС и напряжении 20в пропускаь через себя ток в 20А.
Что за блок питания? может просто покоректировать цепи ОС по напряжению и поставить больше конденсатор по выходу что бы ОС усепала отработать всплеск? Так что учись задавакть вопросы.

Телекот
Если буду описывать детали, ответ на вопрос не будет озвучен или получу неверное направление, проверено. Вкратце, есть массив лазерных диодов большой мощности от косметических аппаратов, 16 вольт критический максимум. Чтоб снизить токи решил их последовательно включать 2 штуки (балансировка отдельно). Они должны включаться импульсно на заданное время микроконтроллером. Питание и от импульсного стационарно и от аккумуляторов, ибо иногда надо варить в таких местах, где нет электричества. Соответственно надо изготовить преобразователь со стабилизацией тока (регулируемый ток) и лимиту по напряжению на 32 вольта максимум. Вах очень крутая и даже 0.1 вольта всплеск может ток х2 дать и убьет диоды.
По времени на симуляторе всплеск длительностью от одного такта до сколько угодно, зависит от выходного конденсатора. Можно его поставить побольше, но стартовые токи будут бешеные, вредно для аккумулятора, мосфета, диода.

ни схемы ни техзадания толка гадание...ТЗ страное ....
некоторы провозлашеные ТС тезисы ваше бред полный...[uquote="dummynull",url="/forum/viewtopic.php?p=4305310#p4305310"]Приветствую.

Если после аккумулятора поставить LC фильтр, то по симуляторам начинается паразитная осцилляция, иногда и обратка на аккумулятор, заряжая его огромными токами -> пожар. Диод между аккумулятором и преобразователем это лишние потери на нем. Идеальный диод на мосфете гуглил, не нашел схему, которая бы защищала аккумулятор в этом случае.[/uquote]
....даже без коментариеф
по поводу всплеска -нормалные шим с правилнцыми индукторамии правилной ООС по току+U никаких броскоф не дают боле того можно сделать софтстарт но не уверен счто ЛД он показан надо курить ИХ шиты
и да есть еще сепик для повышения или инвертируюй dcdc правилнцые снаберы все лишние выбросы демпфируют...

Предпочитаю доверять симуляторам. И если вы не сталкивались с чем-то, то это не значит, что этого не существует. Про софт старт спасибо, забыл вообще.

Без цифр здесь делать нечего.

Так уже сказал, что еще надо? 32 вольта максимум на два последовательных диода, минимум 30 вольт. Стабилизаторов будет два, на каждом по 20 ампер источник тока, шим общий на оба. Диоды будут включаться и выключаться своим шимом с частотой до 5000 гц. В симуляторе примерно на 2 вольта вырастает напряжение за 20 мкс когда резко меняешь шим и это при выходной емкости 200 мкф и индуктивности 10 мкгн. Если не сбросить заполнение шим почти в ноль при отключении, то следующее включение дает повышенное напряжение -> смерть лазерам.

попробуйте LC фильтр.
еще можно подумать над мощными tvs диодами или tvs/zenner + jbt для ограничения напряжения во время коротких импульсов.

и вероятнее всего led могут повредиться при некоем импульсе энергии свыше допустимой средней, энергии которая вызовет локальный перегрев и тепловой пробой, а не както магически при превышении довольно условного Vfw. надо просто понять какая энергия допустима и перейти на переобразователь такой частоты в котором избыточная энергия при переходных режимах безопасна. кмк.

если там большое количество светодиодов - возможно дешевле будет разбить их на группы с отдельными маломощными dc-dc преобразователями на группу, которые подвергают риску не все лазеры разом

Мне кажется не получится управлять мощными диодами по напряжению, ибо из-за температурных вариаций рабочая точка будет плавать и выходить из режима.
Видится двух ступенчатое преобразование:
1. Повышающий преобразователь по Напряжению. От которого питается...
2. Генератор импульсов Тока уже непосредственно на диоды.

dummynull,
Вы из крайности в крайность мечетесь - вам не кажется?

Схемы нет - все ваши хотелки виртуальные.
Скорее всего вы ничего и делать не будете - дальше симуляции и не пойдете. Не так ли?

Как выполнена ОС по напряжению в вашем boost преобразователе

[uquote="dummynull",url="/forum/viewtopic.php?p=4305378#p4305378"]20 ампер ток на выходе, не всякий биполярник подойдет и греться будет поболее из-за падения напряжения[/uquote]
Падение напряжения на на регулирующем транзисторе в линейном режиме принципиальгно имеет место и совершенно одинаково - мосфет он, биполярник или вообще лампа. Отсюда и выделяемая на нём мощность, пока не отменили закон Джоуля - Ленца P = U * i.

Спасибо за ответы

AlexS4
попробуйте LC фильтр
К сожалению, проблемы со всплесками еще сильнее проявляются с ним, только меняются их временные характеристики.

еще можно подумать над мощными tvs диодами или tvs/zenner

Имеете ввиду гасить подобно электронной нагрузке, но по напряжению? Можно, как запасной вариант, подумаю, спасибо.

Alex-lab

Мне кажется не получится управлять мощными диодами по напряжению

А они по току должны быть стабилизированы, но дополнительно ограничение по напряжению, чтоб снизить риски (при низких температурах их ток сильно растет).

1. Повышающий преобразователь по Напряжению. От которого питается...
2. Генератор импульсов Тока уже непосредственно на диоды.

Да, видимо так, просто не вижу способа импульсный преобразователь сделать с нужными характеристиками из-за его инертности. Но когда стал рыть про линейный режим работы мощных мосфетов, начитался негатива, мол только очень старые модели без проблем, а современные состоят из множества мелких ячеек, каждая отдельный мосфет и нагрузка на них в линейном режиме не равномерна. Было бы ничего, если как планировал изначально падение напряжения на таком мосфете была бы в малых пределах. Но резкий рост напряжения при отключении нагрузки (а для boost топологии еще от снижения заполнения шима) дает лишние вольты, которые при скором включении лазерного массива окажутся на мосфете в линейном режиме. А еще попадаются экзотические варианты при определенной скорости включения, когда инертность повышайки накачивает дофига тока в дроссель пока выключены лазерные диоды, а потом уже оно вырывается весьма большими пульсациями. Когда частота преобразования относительно сравнима с частотой переключения нагрузки, возникают нестандартные проблемы. Многофазный шим мог бы помочь, но это редкая птица нынче в РФ, особенно в паяемом корпусе (собирать на отдельных элементах тот еще квест).

Килиманджаро
Спасибо большое, ваш звонок очень важен для нас, оставайтесь на линии. Ну а если серьезно, если бы не сталкивался с крайностями, зачем бы спрашивал тут?

Jack_A
Вы не правы, тут имеет место частный случай. Когда ставишь мосфет, к нему можно без проблем еще шунт добавить и в сумме они могут давать меньше падение напряжения, чем биполярник. Как итог - мосфет холоднее и кпд выше, если разница между входным и выходным напряжением мала.

Телекот

Как выполнена ОС по напряжению в вашем boost преобразователе

Всяко пробовал, но пока остановился на варианте tl431 к плюсу, два lm258 с диодами для объединения стабилизации по току и напряжению и на uc2843 с них. Еще пока рыл линейные, нарвался на интересное решение с двумя tl431 без оу https://i.imgur.com/Rzo1t5V.jpg, но не уверен в стабильности такого подключения, надо на практике проверять и как адаптировать толково.

Добавлено after 29 minutes 27 seconds:
Всвязи с ответами родился новый вопрос. А на сколько безопасно в плане отсутствия генерации и звона делать на мосфете или igbt подавление всплесков напряжения, аля крутой стабилитрон? Что гуглить, дабы подводные камни по этой теме узнать. Есть опасение, что обвязка из быстрых оу или биполярников может дать непредсказуемые результаты.

оу там не место

Обычная повышалкас небольшим запасом и на каждый диод простейший стабилизатор тока на 2х транзисторах. Они спокойно отыграют этот всплеск. К тому же на этот стабилизатор тока можно подавать импульсы управления.

даже на 1 транзисторе, проще jbt.:
допустим ток 1 диода 1A, берем транзисторы скажем h21e=80..160
тогда 1 ячейка генератора тока это транзистор и подстроечник 2.7k последовательно с2.2k 0.5W при питании баз от 32V.
все базы питаем одновременно через управляемый ключ или полумост.

на транзисторах генераторов тока нужно рассеивать импульсы порядка 10% от мощноости питаемого led, можно обьединить их радиаторы чтоб конструкция была модульной.

К примеру вот симуляция двух нагрузок по 20А с сплесками 2в по питанию. На резисторы R2 и R6 можно подать сигнал ШИМ для регулирогвки мощности. Вместо светиков стабилитроны.

Спасибо, что уделили время на проверку симуляции. Мне линейная стабилизация на мосфетах интересна с практической точки зрения, может куда ставить конденсаторы для подавления звона в конкретных схемах. Вот например эту схему выложил радиолюбитель на другом форуме, в симуляторе у него прекрасно, а дальше вот что пишет:

В реальности же при подходе к порогу начинается звон, и только затем срезка. А сама срезка может вести себя совершенно непредсказуемо, может или проваливаться, или всплывать, зависит от положения в пространстве и номиналов резистора стабилитрона...

https://i.imgur.com/tHKPAEE.png

Я наверно параноик, но пожечь лазерные диоды запросто, а цена у них высока, предпочел бы перебдеть. Вот по вашей схеме не связанные вместе истоки в линейном режиме небось могут дать жару при разбросе параметров мосфетов. Может хотя бы сделать с них обоих резисторный делитель на базу? И где бы поставить конденсаторы, может диоды, чтоб зарубить любой звон на корню?

EDIT: с разбросом транзисторов немного помогает делитель, но все равно придется подбирать.

EDIT2: забавно, ваш вариант более стабильно себя показывает если сильно отличаются транзисторы.