Comments 58
Хочется добавить про первое включение: во-первых подать на силовую часть малое напряжение для выявления ошибок монтажа или неисправных деталей, а во-вторых производить первый пуск через какое-нибудь защитное устройство. Среди радиолюбителей популярна обычная лампа накаливания вместо предохранителя.
Вот и мне удивительно! Так много советов, чтобы не превратить устройство в дым и ничего не сказано про первое включение через ограничитель тока.
Если грамотно делать, то обычно не бахает. Хотя всякое бывает.
Когда писал вступление, вспоминал свой первый раз. Было страшно)
Хотя, сейчас вспомнил самый первый раз: там был даже не импульсный БП, а простой с трансформатором 50Гц от сети. И то было страшно. Это было в радиокружке.
Там забавная история вышла. У того трансформатора сетевая обмотка была выведена на 2 вывода, которые были рядом. Припаял к ним с помощью флюса по проводку, одел кембрики - всё как положено. А при первом включении что-то пошло не по плану. Вдруг пропал свет, прибегает сотрудник (методист вроде какой-то или секретарь): " Что вы тут делаете?!"
Оказалось, что автомат на этаже сработал из-за того, что при пайке флюсом между двумя контактами упала малюсенькая, едва заметная капелька припоя. Этого хватило для надёжного пробоя) Паял тогда ортофосфорной кислотой, не жалея. А она, испаряясь, разбрасывала припой.
Если подумать, то бабахи были и раньше... Может, поэтому было потом страшно включать импульсный блок.)
До силовой части лучше проверить схему управления, запитав её от БП.
Собирал я относительно недавно контроллер котла (управляет моторами подачи масла и воздуха (12V), плюс мотор обдува от ~230V). И проблема возникла на низковольтной стороне.
При расчётах и проверке хватало скоростного диода между стоком транзистора и шиной +12V - всплеск напряжения на катушке мотора от закрытия транзистора возвращался в ёмкости на цепи питания. Всплеск вроди бы был небольшим.
А при включении драйвер Mosfet'ов, сказал что ему что-то плохо и пустил дым менее чем за секунду. :\
В итоге переделал плату, добавил емкостей везде, добавил RC-снаббер на стоке, сталибитрон, напихал емкостей где только смог, и всё запустилось без единого намёка на нагрев.
То есть, при первом пуске выжили транзисторы, защитный диод, источник питания, наверное, вообще не понял, что произошло что-то нештатное, но вот драйвер транзисторов выбило мгновенно.
Из подозрений у меня осталась только паразитная ёмкость затвор-сток, через которую могло "надуть" немного выше 15В на этот самый затвор. Но как-то не очень верится.
Кто у нас самый смелый и самый бесполезный? Включите-ка БП в розетку...
Кстати, на счет готовой печатки - как-то пришлось дважды переделывать разводку, хотя на макетке всё работало и частоты были детские...
Фотография в заголовке конечно моё почтение...
Мы обычно при первом включении громко говорим "Бдыщ!", и тогда оно обычно не взрывается (но это преимущественно POL-схемы). Коллега-трассировщик иронизирует над картинками из даташитов (тут ведь приведена картинка от TI?) и разводит всё по принципу "я так вижу", например, любит располагать резисторы обратной связи рядом с дросселем, копируя фрагменты разводки из проекта в проект. Как ни странно, пока почти всё работает. Впрочем, обучение на собственных ошибках - самое действенное
На самом деле, самое интересное начинается когда изделие получает заказчик. У вас в лабораторных условиях оно может и не бахнуть, а в руках заказчика бахнет обязательно. Проверено годами. Мы свои блоки питания поставляем в тубусе (кусок ПВХ трубы), и рекомендуем заказчику производить первые включения под нагрузкой именно в таком состоянии. Вот тут немного фотографий.
А вообще в статье упущено большое количество тонкостей вывода ИБП на рабочий режим. Например, борьба со "звоном" в затворах силовых ключей, эффективное выпрямление тока после преобразователя и т.д.
После прочтения статьи осталось весьма неоднозначное впечатление. Это анонс к бедующей обширной серии? Намешано всего, где-то самую малость углубился, а где-то совсем вскользь, а какие-то моменты вовсе упущены.
На полноту статья, конечно, не претендует. На то она и сжатая форма. Взрослый специалист, скорее всего, и так это всё знает. А начинающему может прийтись в пору. Может быть, кто-то найдёт здесь направление (или направления) и дальше будет развиваться.
Насчёт серии пока не знаю. На горизонте вторая часть.
В сети достаточно много информации по изготовлению трансформатора для флайбека, но расположение обмоток также важен и для других топологий. Я занимаясь разработкой автомобильного преобразователя напряжения по топологии пуш-пул на 100Ватт на частоте 100КГц потерял около недели времени не понимая почему у меня ужастно греются ключевые транзисторы и на стоках присутсвуют очень большие выбросы напряжения при переключении. Все вылизал пока не пришел к последней инстанции - расположению обмоток. Так как у первичной обмотки провод был гораздо толще (обмотка состояла из нескольких проводов меньшего диаметра для исключения скин эффекта) то сначала была намотана вторичная обмотка, затем сверху первичная. Сердечник был в форме кольца. У вторичной обмотки было небольшое перекрытие, первичная наоборот получилась более разреженной, но обе обмотки были равномерно распределены по сердечнику. И с точки зрения здравого смысла что тут не так? Но когда я перемотал трансформатор расположив полусекции обмоток строго одну под другой (секция первичной обмотки и вторичной работающие в одном цикле намотанные в одном направлении) перегрев транзисторов прекратился и выбросы на стоках очень сильно уменьшились. Сколько я литературы по силовым преобразователям прочитал, а нигде про это нет даже намека, поэтому так долго тупил и только когда уже все другое попробовал занялся расположением обмоток.
Сразу уточнение, шим для пуш-пула формировался микроконтроллером с необходимыми паузами между перключениями плеч. Управляющий сигнал на затвор формировался отдельной микросхемой драйвера с предельным выходным током 4А. Т.е. никакой автогенерации, и недооткрытия ключей.
Позволю себе добавить ещё один неочевидный момент: для ВЧ составляющей полигон питания неотличим от полигона "земли". Причина - большое количество фильтрующих (была тут недавно статья со словечком "декаплинг") конденсаторов, имеющих малый импеданс для ВЧ-помех разной частоты.
Узел, выделенный голубым цветом, переключается между 0 В и Vout, поэтому имеет большую скорость dV/dt…
На dV/dt мы повлиять не можем, поэтому нужно уменьшать С
Можем повлиять — изменив сопротивление резистора в цепи затвора. Собственно, для этого он там и стоит.
Благодарю за замечание. Да, я действительно упустил в данном случае этот момент. Когда много всего, что-то обязательно упускается. Исправил.
Если ключ встроен в микросхему, то повлиять таким образом нельзя. К тому же, замедление переключения увеличивает потери. Поэтому лучше уменьшать ёмкость С.
Имеется в виду паразитная ёмкость, образованная проводниками платы (раздел про плату).
Паразитная ёмкость в трансформаторе зависит не только от его размеров, но и от конструкции. Она тоже влияет на потери. Это хорошо описано, например, у Макашова "Обратноходовой преобразователь".
А оптимальный баланс приходится искать, пожалуй, везде и во всём.
К тому же, замедление переключения увеличивает потери. Поэтому лучше уменьшать ёмкость С.
весьма спорный момент, быстрая работа ключа имеет ряд негативных последствий. мне приходилось менять затворный резистор с 10 на 100 Ом, чтобы вписатся в нормы по ЭМС.
дорожки шыриной в сантиметр испаряются, как и не было
У меня от этой статьи вьетнамские флешбэки. Четыре года делал светодиодные драйвера, в том числе и по нормам РМРС. Брови иногда не успевали отрастать)
В завершение хочется привести пример того, как не нужно делать прототип (это первичная сторона обратнохода):
А чё, нормально. Собирал свой БП, макетка оказалась слишком маленькой. Пришлось применить 3д монтаж с двух сторон, колхоз тот ещё, если надо выпаять резистор из-под низа платы — выпаиваешь сначала верхние:)
Также вопрос специалистам по трансформаторам: намотал я транс, тоже из того, что было под рукой, зазор бумагой сделал. Так вот, этот транс очень сильно свистит, несмотря на частоту в 200 кГц. Намотал я его, скорее всего, неплотно, да и между обмотками малярным скотчем залепил (входное 310В, пиковое 500В вроде, думаю, не пробьёт). Так вот, если его залить лаком, всё норм будет? Или лучше раздербанить да намотать нормально? И если он будет работать без заливки, от обмоток лак не отпадёт?
Может показаться, что сделать хорошую плату отнимает время. Но нет, как раз сохраняет.
Главное плотно стянуть половинки сердечника. Стоит проверить частоту преобразования. Свистеть может и из-за неправильной работы обратной связи, когда блок возбуждается и возникают паразитные колебания.
Посвистывание импульсных преобразователей — это отличительный признак нашей эпохи. Вспомните, например, фильмы про хакеров, спецслужбы, и прочие, где показывают всякие компьютеры: компьютер неспешно выводит на экран какую-нибудь информацию (например, фотографию преступника, описание его злодеяний), и это обязательно сопровождается посвистыванием и попискиванием импульсных источников питания. Это призвано создать у зрителя ощущение высокотехнологичности, ибо старая техника не посвистывала, а гудела.
Пищат, в основном, индуктивности (ещё немного конденсаторы), даже те, что намотаны на сплошном феррите без зазоров. Под нагрузкой витки провода притягиваются друг к другу. Если нагрузка источника питания неоднородная и имеет компоненту звуковой частоты, то эти звуки будет слышно. В этом плане не имеет значения, что сам преобразователь работает на частоте, много превышающей заветные 20 килогерц.
Ещё на холостом ходу, бывает, импульсные блоки питания «поют серенаду». Но тут уж болтанка из-за паразитных колебаний в цепи обратной связи. Я как-то из Китая заказал блок питания приличной мощности (800 ватт, кажется) на 72 вольта. И в посылку был дополнительно положен большой резистор на 100 ом сопротивления, и к нему записка «Если будет свистеть без нагрузки — жалобу не пишите. Это нормально! Просто возьмите этот резистор и подключите к выходным клеммам». Мне повезло — мой экземпляр без нагрузки был почти тихим. Но ради эксперимента резистор я всё же подключил. Он нагрелся, по ощущениям, выше сотни градусов Цельсия. Я как представил — иметь такую печку в корпусе собранного устройства, греющую даже на холостом ходу. И ведь найдутся люди, которые воспримут совет китайца всерьёз и поставят такой резистор.
Конечно сохраняет, если уже всё продумано. Если собираешь из того, что есть — не всегда так получается. Если бы делал хотя бы штук 5 — точно бы развел плату. Сердечник скрепил вроде плотно, приклеил на суперклей (что под рукой было). Мне всё-таки кажется, как написали ниже, проблема в притягивании витков, потому что намотка не на станке, всё неплотно, пропитки нет. Насчёт обратной связи не думал, но на ключе стабильный шим, ширина одинаковая, пропусков нет, стабильно 200кГц с копейками, я ничего не упускаю? Я знаю, что всякие tny, top пропускают импульсы при низкой нагрузке, потому свистят, здесь такого нет
Ах да, ещё одна обмотка вхолостую висит, хотя вряд ли из-за неё
В итоге "серийно" не стал делать, поскольку понятия не имею, где брать трансформаторы по вменяемой цене мелкими сериями. Платы из Китая легко заказываются, а трансы не мотать же вручную?
P.S. пока писал коммент, вспомнил, что у меня где-то в цепи контроля тока стоит lm358, которая 200кГц не вытянет. Возможно, вы правы, осталось вспомнить, как я что подключал:)
зазор бумагой сделал
Зазор делается по центральному каналу сердечника, тогда и свистеть меньше будет и срать электромагнитными полями. А еще делается короткозамкнутый виток поверх сердечника. Если свистит при нагрузке, либо прерывисто без нее- нужно пересмотреть цепи обратной связи, это признак срыва нормальной генерации. Ну совсем без нагрузки обратноходы не то чтобы работают, точнее не все контроллеры нормально умеют, там можно нагрузочный резистор повесить.
Ну мой сердечник не предполагал наличие зазора, пришлось лепить так. Короткозамкнутый виток сделать можно, но это не более, чем тестовый экземпляр, если бы делал несколько штук - купил бы комплекты с нужным зазором, хотя я бы предпочёл уже намотанные трансформаторы, которые не знаю, где брать. Мой без нагрузки не свистит, резисторы не вешал. Контроллер 3845 (с 3842 дико греется ключ вдовесок к свисту)
Пусть нужен зазор длиной h. Если зазор сделан только по центру, то он должен быть длиной h. Если ещё и по бокам, то h/2, т к на пути магнитной линии получается 2 зазора и общая длина будет h.
Да, зазор делал вполовину расчётного, индуктивность с этим зазором получилась точно как в расчётах. В случае пропусков импульсов свист слышно было бы в любом случае, но судя по осциллографу, пропусков нет. Может ли из-за ОС возникать свист, либо же проблема точно в трансформаторе?
Часто мотал трансформаторы вручную для прототипов. По-моему никакого свиста не было. Когда-то давно делал свой первый обратноход. Выходные цепи (фильтры) неверно сделал, и обратную связь я тогда ещё тоже не умел правильно делать. В итоге после нагрузки, большей 50%, блок начинал шуметь (шипеть/свистеть/... и всё сразу). Зазор был и по бокам, и по центру. Но дело было скорее в ОС и выходных цепях.
Делал обратноход и на ncp1200. Там при малой нагрузке начинается пропуск импульсов на затворе. Импульсы идут пакетом, потом пауза. Никакого шума не было.
Бывает, что и конденсаторы свистят. А из-за неправильной работы ОС могут возникать колебания (шум) и нагрев.
но на ключе стабильный шим, ширина одинаковая, пропусков нет, стабильно 200кГц с копейками
ШИМ на то и ШИМ, чтобы ширина импульсов менялась. Она у вас не меняется? А если изменить нагрузку?
У вас есть опыт успешного запуска источника питания? Если нет, то можно попробовать частоту поменьше взять. Например, 60-100кГц. Всё же полегче будет. Цель ведь не высокая частота, а рабочий источник, верно?
Частоту вы повысили, чтобы выжать из имеющегося сердечника нужную вам мощность? Может лучше купить подходящий сердечник? Особенно, если цель не делать на том, что есть, а рабочий источник питания. Учиться проще на хорошем/с известными параметрами.
ОС можно проверить набросом нагрузки.
Прочитайте труд Дмитрия Макашова "Обратноходовой преобразователь". Там много полезного. Описываются неочевидные моменты и есть пример расчёта как раз на для микросхем UC3842(5). Думаю, можете найти ответы и на свои вопросы.
Рекомендую посмотреть и это отличное видео.
Ещё можете посмотреть алфавит силовой электроники про обратноход и др.
Когда-то я тоже делал платы "3D монтажом". Потом понял, что легче и быстрее сделать хорошую плату, как положено, а не искать потом причину проблем не понятно где. К тому же при отладке часто нужно заменить резистор или что-то ещё. Приятнее и гораздо легче это сделать на хорошей плате, а не отпаивать 70% того, что сверху. Бонусом будет уже готовая плата в электронном варианте и хороший прототип, который даже в случае неудачи, скорее всего, получится применить где-то ещё. А как применить клубок деталей "на соплях"? Хорошая привычка пригодится и для более мощных устройств, где такая плата вряд ли вообще взлетит.
Спасибо за развернутый ответ! У меня точно так же — свистит, шипит и всё на свете. Буду смотреть ОС
ШИМ на то и ШИМ, чтобы ширина импульсов менялась. Она у вас не меняется? А если изменить нагрузку?
Немного неточно выразился — при неизменной нагрузке не меняется, если нагрузку поменять — меняется
У вас есть опыт успешного запуска источника питания? Если нет, то можно попробовать частоту поменьше взять. Например, 60-100кГц. Всё же полегче будет. Цель ведь не высокая частота, а рабочий источник, верно?
Этот блок питания работает, как и положено, только шум во всей комнате стоит.. Рассчитывал на 100 кГц, транс намотан на 100кГц, но по ходу дела поднял частоту, ключ греется меньше, свист тоже меньше
Частоту вы повысили, чтобы выжать из имеющегося сердечника нужную вам мощность? Может лучше купить подходящий сердечник? Особенно, если цель не делать на том, что есть, а рабочий источник питания. Учиться проще на хорошем/с известными параметрами
Сердечник неизвестный, это правда, содранный с какого-то мёртвого бп. Конечно, лучше взять новый готовый (и с известными характеристиками), но я не мог найти, где бы купить, а заказывать даже не знаю, откуда
ОС можно проверить набросом нагрузки.
Понял, ещё раз перепроверю осциллографом
За литературу спасибо, обязательно почитаю!
Полностью согласен, что лучше делать хотя бы лутом (или маркером на крайняк) прототип, даже в случае ошибки можно резануть дороги, кинуть провода. Если бы был "под рукой" магазин с радиодеталями — так и сделал бы, а так собирал из того, что нашлось и подошло по характеристикам. Но, оглядываясь назад, можно было просто сделать побольше расстояния для резисторов конденсаторов (чтобы влезло то, что может найтись под рукой), что-нибудь придумать и для транса, поскольку сломал при разборке тот, на котором сначала собирался делать блок.
P.S. в дш на 3845 тоже интересные вещи пишут :)
Решил перепроверить, в итоге ниче непонятно: осциллограф ни в какую не синхронизируется, да и показывает какую-то хрень, его встроенный генератор должен 2кГц выдавать, а он кажет почти в 4 раза меньше... В итоге не пойму, какая частота на блоке — сначала выставил по осциллографу 100 кГц, а по формуле для 3845 получается хз сколько, 300 наверное (или /2 на выходе), 2.7к и 2.2нФ (формула в дш для >5к). Придется на время забросить, походу, не знаю, что там без осциллографа делать
Что нужно чтобы не было бабаха? Три составляющих хорошего силового преобразователя. Часть 1