12В в 320В на TL494, вопросы о трансформаторе

[Artlav]

Хочу понять, как делать преобразователь 12-320 на ферритовом трансформаторе, будет первой ступенью инвертора.
Целевая мощность - 100Вт.
Трансформатор намотан на обмотанном изолентой кольце 2000НМ 40.0/25.0/11.0, 3+3 первичка, 83 вторичка. Частота примерно 80кГц.

Схема: http://orbides.1gb.ru/img/inv-sch-hv2.png
Трансформатор: http://orbides.1gb.ru/img/coil.jpg

Проблемы две.
1. Трансформатор подозрительно сильно греется, при 40Вт доходит до 65 градусов через несколько минут.
Это недостаток схемы, недостаток трансформатора, что-то ещё? Вроде как даже в киловаттных импульсных блоках питания трансформаторы размером меньше этого кольца.

2. Проседает напряжение выше 50Вт.
Если намотать больше витков, 95, то проседать перестаёт, но TL494 начинает регулировать напряжение, от чего резко падает эффективность, и начинают греться и жужжать полевики.
Тут совсем непонятка - вроде как от прерывистой работы потребление и нагрев должны уменьшиться?
Вопрос - как лучше, и как в этом лучшем случае решать соответствующую проблему?

[Starichok51]

это недостаток числа витков в первичной обмотке.
для этого кольца на частоте 80 кило должно быть 4+4 витков.

[Seriyvolk]

Обе проблемы от расположения витков на трансе - они по нему должны располагаться равномерно, причем не каждая полуобмотка на своей половине, а обе равномерно. И, как было замечено выше, трёх витков для этого явно недостаточно. А схемка вродь и неплохая, несмотря на свою простоту. Да и не мешало бы снизить частоту, пересчитав транс под 4+4 витка первички. Так будет оптимальнее.

[Artlav]

Так, намотал 4+4 и 136 на новое кольцо такого же размера, стало заметно лучше с точки зрения нагрева.
Однако, не совсем понятно с эффективностью.

Вроде как с 320В и 10КОм на выходе получается 10Вт, а на входе амперметр постоянного тока показывает 1.2А при 12В, т.е. 14Вт и 70% эффективности.
Но, ток на входном резисторе пилообразный с частотой 70-80кГц, и прерывистый с частотой около килогерца, процентов на 20 периода.
Вопрос - будет ли амперметр показывать правильные цифры с таким током?
Если нет, то как оценить эффективность или замерить правильно?

[Seriyvolk]

ток на входном резисторе пилообразный с частотой 70-80кГц, и прерывистый с частотой около килогерца

А это, батенька, возбуд ОС по напряжению. Надобно её притормозить слегка, например последовательной RC-цепочкой с третьего вывода на 15-й(1 нФ и 10 кОм, для начала, потом в ту или другую сторону подобрать по факту). Ну и за одно кондёрчик в пару мкФ с 13-го на массу не помешает.

[Artlav]

Поставил RC, стало вроде как лучше - жужжание пропало.
До и после (0.5В, 5мс):



Ток в самом импульсе не изменился (0.5В, 2мкс):


Тут вопрос - как должно выглядеть "совсем хорошо", чтоб я мог "подобрать по факту"?

Про 13-ю ногу не понял - что такое масса?
Если её через конденсатор пустить на землю, то ничего хорошего не происходит - от 105 визжит и греется, от 103 пикает при запуске, но работает.

Вопрос про замер эффективности остаётся открытым - относительно меряю по температуре, а как получить абсолютное значение?

[Seriyvolk]

Тут вопрос - как должно выглядеть "совсем хорошо", чтоб я мог "подобрать по факту"?

"Совсем хорошо" выглядит, как полное отсутствие пачек импульсов. ШИМ должен генерить непрерывно. Для достижения "совсем хорошо" ещё может потребоваться постоянный резистор параллельно уже установленной RC-цепочке, на 50-100 кОм, тоже по факту. От величины этого резистора будет напрямую зависеть точность поддержания выходной напруги. Больше резистор - больше точность.

Про 13-ю ногу не понял - что такое масса?Если её через конденсатор пустить на землю, то ничего хорошего не происходит

А ведь странно всё это. Хоть я и имел в виду ногу 14, но они же ведь соединены? 14 - это референсное напряжение, от которого питаются все внутренности ШИМ-контроллера и его (напряжения) нестабильность может привести к нарушению работы схемы в целом. Повесь этот кондёр прямо на ноги 7 и 14, он нужен.
----------
А так, да, вижу сдвиги в нужном направлении А вопрос по эффективности так и останется открытым, пока не получишь стабильную работу преобразователя. Потом всё просто.

[Телекот]

Хорошей стабилизации здесь не достичь, схема без выходного дросселя.

[Seriyvolk]

Позор на мою голову. А слона то мы и не заметили, Телекот - По поводу хорошести схемы беру свои слова обратно. Но ничего, доработаем.

[Телекот]

Остаётся только уточнить что дроссель надо мотать на ферритовом сердечнике с зазором, или на сердечники с распределённым зазором.

[Starichok51]

для 320 Вольт 100 мкГн - это очень мало.

[Artlav]

"Совсем хорошо" выглядит, как полное отсутствие пачек импульсов.

О как, а я то думал, что это она так регулирует напряжение - включая и выключая ток.

Итак, 33нФ и 10КОм между 3 и 15 дают непрерывный ток по всему диапазону нагрузок.
Дроссель на выходе - поставил 470мкГн, гантелька.
Частоту опустил до 50кГц.

Попытки воткнуть любой конденсатор менее 10мкФ от 14й к земле приводят к мгновенному вскипанию полевиков.
С 10мкФ вроде работает, но иногда может не запуститься и тогда тот же эффект.
Больше ставить не хочется, т.к. вывод рассчитан только на 10мА, а конденсатор же ещё зарядить надо.
Ни в даташите, ни во многих схемах я его нигде не видел, он точно там нужен?
Тут вроде какие-то колебания возникают - если поставить керамику 10мкФ впритык между 7 и 14, то вскипание уже не воспроизводится.

Далее, 10Вт на выходе, 1.2А на входе; 20Вт на выходе, 2.28А на входе; 30Вт на выходе, 3.38А на входе; 50Вт на выходе, 5.4А на входе.
Эффективность получается порядка 70-75%.
Правильно ли так замерять (мультиметр в режиме постоянного тока. он же постоянным напряжением поперёк резистора показывает ток на 5% больше), нормально ли это для такой схемы, и если нет, то как улучшить?

[Seriyvolk]

Правильно ли так замерять (мультиметр в режиме постоянного тока. он же постоянным напряжением поперёк резистора показывает ток на 5% больше), нормально ли это для такой схемы, и если нет, то как улучшить?

Ну так у резисторов постоянных и по 20% разброс бывает. Правильно измерить КПД можно так: замеряешь входной ток одним прибором, а вторым меряешь напряжение на входных клеммах импульсника. Третий прибор меряет напряжение на заведомо известной нагрузке. А иначе погрешность может быть довольно большой, 10% как нечего делать.. Согласись, что разница 80% КПД и 90% весьма значительна.

[Artlav]

Входное держит БП ровно 12В, ток одним мультиметром, напряжение на выходе - другим, нагрузки - десятиваттные десятикилоомные резисторы параллельно.
Выходит 70-75%.

Остаётся вопрос, нормально ли это для такой схемы, и если нет, то как улучшить?

[Starichok51]

напряжение нужно брать не 12 Вольт от БП, а после амперметра, прямо на плате преобразователе, чтобы исключить падение на амперметре и подводящих проводах - сразу кпд окажется выше.

[dracon]

Силовую обмотку лучше мотать "волосней" т.е. шлейфом из 7-8 и более более тонких проводов - более равномерно распределиться нагрузка на сердечник. Еще лучше использовать фольгу на лавсановой основе этот вариант идеален для сердечников с нормальной намоткой, но и на кольце тоже хорошо работает.

Ну и для такого преобразователя 70-75 % КПД это нормальный результат, можно сказать номинальные цифири. Есть куда стремиться, но имхо, на тл-ке для подобного преобразователя, более 85% получить очень сложно.

[Artlav]

После амперметра 11.75В при 30Вт на выходе, получается 76-78% на высоких мощностях - не сильно большая всё же погрешность. Ближе к ста ваттам от мультиметра уже сильно проседает вывод.
Первичная и так намотана проводом 1.4мм из медных волос, так что тут разве что толщины прибавить.

Итого, на пока всем спасибо за помощь.

А куда стоит смотреть если хочется большей эффективности?

[dracon]

На кольца не смотреть.
Ш и прочее образные, особо плоского типа, частоты 500 КГц и выше, спец микры от техасса или максима, качественные полевеки и шотки, продумывать разводку. Трасформаторы\дроссели делать планарными, это морочно но выхлоп есть (по массагабаритам, уменьшению потерь и т.п.). Реал к 95 подобраться.
По планарам смотрите в гугл, там есть описание технологии и даж продажи готовых.

[Artlav]

Итак, приделал полный мост на 50 Гц и воткнул 60Вт лампочку.
По прикидке из ёмкости батареи и мощности лампочки эффективность выходит порядка 75%, тут всё сходится.

Через пол часа трансформатор - 55 градусов, полевики с радиаторами чуть больше них - 55 градусов, дроссель на выходе - 40 градусов, а вот резисторы на RC между стоками - 100 градусов (2 на 10ом по 3Вт).
В комнате 24 градуса.
Почему этот RC так греется? Он это тепло забирает из полевиков, гася колебания, или просто плохо подобран?

На кольца не смотреть.

А для чего тогда хороши кольца?
Много видел дискуссий про то, что тороидальные трансформаторы всех трансформаторней, кольцевые индукторы всех индукторней, и т.п.

[Seriyvolk]

Почему этот RC так греется?

Ибо берёт на себя паразитные всплески, которые иначе убили бы ключи.

или просто плохо подобран?

Снаббер подбирается так, чтобы напряжение выбросов при максимальной нагрузке на БП не превышало максимально допустимое для применённых ключей. Можешь поиграться с ёмкостью и сопротивлением, наблюдая при этом картинку на осциле. И ещё - чем качественней намотан транс, тем меньшие снабберы понадобятся, соответственно из-за этого и КПД подрастёт.

А для чего тогда хороши кольца?

Вот как раз для низковольтных пушиков и хороши.