Amoureux des glandes - bienvenue sous le chat.
Exigences des savoirs traditionnels
- Alimentation à partir d'un réseau triphasé en cas de rupture / disparition d'une ou deux phases
- Tension de phase 230V ± 20%
- Aucune correction du facteur de puissance requise
- Puissance de sortie 10 W
- Tension de sortie 15 V
Calculons dans quelle plage de tensions d'entrée redressées ces exigences se déversent. La limite inférieure est une coupure en deux phases, la tension de phase est de 184 V. On obtient l'amplitude de la tension redressée 259 V. De cette valeur, vous devez soustraire le creux des capacités d'entrée. Que cette valeur soit, disons, 59V (assurez-vous de la vérifier plus tard sur la maquette), nous obtenons 200V DC, c'est la tension d'entrée minimale.
Limite supérieure. Toutes les phases sont présentes, la tension de phase est de 276V. Nous obtenons 276 * √2 * √3 = 674V.
Section puissance
Avec une puissance de 10W, le choix de la topologie est une évidence - un convertisseur flyback. En termes de choix d'un transistor de puissance, des options sont possibles:
- Interrupteur haute tension. Nous choisissons un transistor pour 800-1000 V.
- Inclusion de cascode. Connexion en série de deux transistors à une tension inférieure. Le principe général de cette approche est décrit dans l' article . Il y a des dessins de référence tels que du Texas et ce de Infineon.
Feedback, méthode de stabilisation
Les options suivantes peuvent être distinguées:
- "Classique" avec rétroaction via un optocoupleur. Un schéma compréhensible et répandu ne nécessite pas de commentaires supplémentaires.
- Stabilisation de l'enroulement de puissance. Dans cette version, la tension sur l'enroulement d'alimentation du contrôleur PWM est stabilisée. Dans ce cas, la tension sur l'enroulement de sortie est plus ou moins stable. Dans ce mode de réalisation, la qualité de la stabilisation dépend du coefficient de couplage entre les enroulements.
- Régulateur côté primaire (PSR). Une technologie relativement nouvelle qui vous permet d'obtenir la formation d'une caractéristique rectangulaire de l'alimentation (CV / CC). Cela se fait uniquement du côté primaire (l'optocoupleur n'est pas nécessaire). Différents fabricants ont des variations différentes, mais le principe général est basé sur l'échantillonnage de la tension de l'enroulement d'alimentation auxiliaire (pour assurer la stabilisation de la tension), ainsi que du courant clé (pour assurer la stabilisation du courant). Une autre caractéristique est qu'il s'agit souvent d'un modulateur PFM plutôt que PWM.
J'ai décidé de choisir les solutions classiques - prenez un transistor 800-900V et effectuez une rétroaction via un optocoupleur.
Calcul du transformateur
À propos, il convient de noter que dans le convertisseur flyback, ce n'est pas un transformateur, mais une self à deux enroulements. Je vous écris juste au cas où, pour informer les lecteurs perfectionniste que je suis au courant et empêcher
Dans ma pratique de développeur d'électronique de puissance, j'utilise différentes méthodes de calcul, et souvent une combinaison de celles-ci. Dans ce cas, j'utilise une méthode simple et rapide - le calcul à l'aide de l'utilitaire flyback ("le programme du vieil homme") avec vérification ultérieure sur le modèle.
Le calcul ressemble à ceci:
Quelques notes et recommandations pour le calcul:
- (DCM), (CCM) . – , ;
- ;
- , . , 300-400 . , ;
- 0,5 – ;
- R DSon - nous prenons la valeur nominale du DS et multiplions par 1,3-1,5 (augmentation de la résistance du canal à partir de la température);
- La densité de courant dans les enroulements peut être prise dans une plage assez large. À partir de 5-8 A / mm2 (avec convection naturelle) et jusqu'à 15-20 A / mm2 (refroidissement forcé de l'alimentation électrique ou utilisation d'un radiateur pour le transformateur.)
Je tiens à avertir les développeurs novices, l'utilitaire ne calculera pas tout pour vous - c'est juste un outil que vous devez également savoir utiliser. Pour illustrer, je donnerai quelques exemples de calculs infructueux.
La tension réfléchie est réglée trop bas, donc le cycle de service est trop faible:
Une puissance trop élevée est définie pour une taille donnée du noyau, en conséquence, l'écart est trop grand - le transformateur chauffera en raison du flambage du champ dans l'espace et l'inductance de fuite augmentera également:
Simulation de la section de puissance
Je tiens à noter tout de suite qu'il s'agit d'un "modèle idéal", c'est-à-dire d'un modèle sans prise en compte de paramètres parasites. Le champ d'application de ce modèle est plutôt étroit - vous ne pouvez pas le regarder sur le drain sur le drain de l'inductance de fuite, la sonnerie sur la diode de sortie et d'autres choses similaires. Pour quoi vous pouvez utiliser ce modèle:
- Vérification du calcul du transformateur en termes de rapport cyclique;
- Calcul des courants moyens et effectifs à travers le transistor et la diode de sortie;
- Calcul du courant effectif du condensateur de sortie;
- Calcul du courant effectif du condensateur d'entrée (vous devez modifier le modèle en ajoutant un redresseur et une source de tension alternative à l'entrée).
Le modèle est disponible ici . Diagramme de modèle:
Il n'y a pas de retour de tension, par conséquent, pour garantir la valeur exacte de la tension de sortie, le cycle de service de l'impulsion doit être sélectionné. Ceci est fait sur la base des valeurs obtenues lors du calcul du transformateur. Avec une tension d'entrée de 675V, on obtient un rapport cyclique de 0,103, ce qui correspond à une largeur d'impulsion de 1030 ns. Dans le modèle, j'ai une valeur de 886 ns - très proche, nous pouvons supposer que nous avons touché.
Paramètres de la source V2:
On peut voir que le modèle n'utilise pas le nombre de spires, mais l'inductance des enroulements du transformateur. Comment déterminer l'inductance de l'enroulement secondaire, car son "programme Old Man" ne calcule pas? Calculez par n'importe quelle méthode en fonction des paramètres connus de la section de noyau, de l'écart et du nombre de tours. Pour un calcul rapide, je recommande d'utiliser un utilitaire très utile. Outil de conception magnétique de TDK / Epcos. Il existe à la fois une version en ligne et une version de bureau. J'utilise traditionnellement la version de bureau, car lorsque j'ai commencé à l'utiliser, il n'y avait pas encore de version en ligne.
Peut-être que quand j'aurai le temps, j'écrirai une description détaillée de toutes les capacités de cet outil, mais pour l'instant, un petit guide sur la façon de calculer l'inductance de l'enroulement:
- Core calculations;
- Core , Material ;
- Al value;
- s – , ;
- Calculate, Al L-Al;
- N ;
- Calculate L .
Lors du calcul des paramètres pour les noyaux en forme de E, la région de l'entrefer Al - Air avec flux de frange (noyaux E) est utilisée , pour toutes les autres formes de noyau, nous calculons en Al - Entrefer sans flux de frange .
Circuit d'alimentation
Comme je l'ai dit, le schéma est assez classique. Il y a un point à noter - la tension d'entrée est assez élevée, de sorte que le condensateur d'entrée se compose de deux connectés en série. Dans ce cas, il est impératif d'utiliser des résistances d'égalisation R4… R7.
Quant au circuit imprimé - rien de spécial non plus, le projet n'est pas compliqué. Cependant, pour les produits avec une tension aussi (assez élevée), une attention particulière doit être accordée aux dégagements. Je n'ai pas posé de très grands écarts, car je prévoyais de les combler avec un composé.
Débogage d'une alimentation
Le débogage est le processus par lequel la carte se transforme en ceci:
C'est bien sûr une blague et cela n'arrive pas toujours (généralement même pire), néanmoins, démarrer et déboguer une alimentation est un sujet très divertissant.
Une petite liste de contrôle qui doit être effectuée pendant le débogage et les tests préliminaires. Si nous parlons de paramètres critiques pouvant entraîner une violation du fonctionnement normal, vous devez vérifier:
- Fréquence de travail;
- Tension à l'entrée lorsque la puissance est appliquée lors d'un saut (en présence d'inductances à l'entrée, il peut y avoir un processus de résonance et un excès de tension par rapport à celui fourni);
- La tension au drain de l'interrupteur d'alimentation à la tension d'entrée maximale;
- La tension au drain de l'interrupteur d'alimentation à la tension d'entrée maximale et le court-circuit à la sortie;
- ;
- 8 ( – , , );
- ;
- -;
- ;
- ;
- . , – . .
Si j'ai oublié quelque chose - écrivez dans les commentaires, peut-être qu'avec l'aide de l'intelligence collective, nous compilerons une liste plus détaillée de tests critiques.
Conclusion
Je n'avais pas pour objectif de décrire l'intégralité du processus de développement - je n'ai montré que quelques points. Si vous avez des questions sur ce développement - posez-les dans les commentaires, je serai heureux de répondre!
Le pouvoir est cool - faites-y face.