Комментарии 24
Уточните пожалуйста, точка "+6V" виртуальная (образованная конденсаторами C1 - C4) или реальная (подключенная к соответствующему выходу источника питания)?
Насыщения сердечника можно избежать, сделав в нём щель.
Почему бы не убрать C7, если есть средняя точка?
Почему бы не убрать электролиты из средней точки, если частота 200 кгц?
Почему бы не убрать среднюю точку, если есть C7 и использовать землю?
Такое ощущение, что схема перерисована со старого компьютерного блока питания, причем без особого осмысления. Там последовательно соединенные электролиты совместно с диодным мостом использовались для переключения замыканием одной перемычки режимов работы выпрямителя "мост" или "удвоитель напряжения", что использовалось для переключения для работы от сети 220 или 110 вольт.
Если автор расчеты поручил нейросети, то может она и схему рисовала?
Нет это рабочая схема выполненная мною в железе
Я и не утверждал, что схема не рабочая. Но работоспособность схемы еще не говорит о том, что в ней нет избыточных элементов, о которых говорит @programaniaв своем первом и третьем вопросе.
Там последовательно соединенные электролиты
Используются для формирования средней точки, это классический "полумост" - half-bridge. Даже в режиме 110В, когда выпрямитель работал по схеме удвоителя, там всё равно была средняя точка.
Что не отменяет бессмысленности рассматриваемой схемы, разумеется.
Если автор расчеты поручил нейросети, то может она и схему рисовала?
Не похоже. Нету транзисторов с тремя затворами, и даже диодный мост вполне рабочий))
А вот насчитала сетка точно криво. Ток холостого хода (который автор назвал Ipk в таблице и Imax на рис.2, как я понял) почему-то вдруг стал зависеть от индуктивности как 1/sqrt(L). Поэтому всё, что дальше расчитано, тоже сомнительно.
не меньше 166.67мкФ
одного меня это смущает?
Хотелось бы посмотреть на осциллограммы работы описанного источника. В частности сравнить пульсации на разделительном конденсаторе с расчётными.
К сожалению, Хабр не отрабатывает копи-паст в мобильном Файрфокс и поддержка не идёт на встречу ( @moderatorВаш выход), поэтому напишу без цитат.
Проблема насыщения сердечника в такой схеме - в значительной мере элиминируется тем, что это - прямоход. Который, в норме, не запасает энергию в МП сердечника.
В выборе формулы для C7 есть несомненная ошибка. Иначе - не работали бы БП ATX 20-летней давности, с разделительным конденсатором около 1-2 мкФ.
Целесообразность шунтирования электролитических конденсаторов керамическими - сомнительна, т.к. ток через них, в подобных схемах, меняется безразрывно ввиду наличия индуктивностей.
не работали бы БП ATX 20-летней давности, с разделительным конденсатором около 1-2 мкФ
Почему 20-летней, они до сих пор замечательно выпускаются, особенно в бюджетном сегменте. Зачастую даже всё на той же TL494. Плюс всевозможные производные от них схемы в виде блоков питания для LED и зарядок для аккумуляторов.
Проблема насыщения сердечника в такой схеме
проистекает из (возможной) асимметрии токов в полупериодах, кмк.
Главное что следует понимать проектируя трансформаторный преобразователь это то, что наша задача накачать энергию в трансформатор, снять энергию это уже дело техники.
Это вам нейросеть сказала? У вас же прямоходовая схема, и энергия запасается в основном в L1, а не T1. А в случае со 100% ШИМ - вообще нигде не запасается, а проходит сразу на выход.
Промоделируйте схему. И увидите, что у вас через первичку под нагрузкой течёт 42 мА (потому что напряжение 6 В на трансформаторе) ещё зачем-то добавляется порядка 100 мА тока холостого хода. И размер трансформатора - просто огромен для 0,25 Вт.
выходная мощность преобразователя пусть будет 0,25Вт (20мА при напряжении 12В)
Зачем городить такой огород ради столь ничтожной мощности при столь малом напряжении?
Частоту примем равной 200КГц
На такой частоте ваши электролиты превращаются в последовательно соединённые дроссель с резистором, а в идеале их импеданс на рабочей частоте должен быть нулевым.
Почему такие гигантские конденсаторы, кстати? Такую ёмкость используют в серийно производящихся источниках ватт так на 200 выходной мощности, у вас же 0,25Вт – на три порядка меньше.
получаем что емкость конденсатора должна быть не меньше 166.67мкФ.
Неверно. Определяющим фактором здесь является величина импульсного тока через разделительный конденсатор. Исходные данные здесь: максимальная величина тока, максимальная длительность прохождения этого тока, допустимое падение напряжения (AN1114, eq.17). И если с падением напряжения вы +/- угадали, то всё остальное вообще мимо.
В серийно производящихся моделях ёмкость разделительного конденсатора составляет единицы-десятки мкФ при мощностях в сотни Вт. Более того, далеко не во всех топологиях полумостов этот конденсатор вообще присутствует (AN2644 как пример).
такой преобразователь плохо подходит для больших мощностей, так как требует большой емкости развязывающего конденсатора
Неверно, как показано выше.
А вот конденсаторы, формирующие среднюю точку, действительно, должны быть велики (на практике обычно ставят что-то порядка 1-2 мкФ на Вт выходной мощности); кроме того, именно свойства этих конденсаторов ограничивают рабочую частоту преобразователя, т.к. стандартные электролитические не работают на высоких частотах, а плёнки и керамика большие/дорогие.
Другой нюанс: поскольку первичная обмотка подключена к виртуальной средней точке, напряжение на первичной обмотке равно половине входного. А это означает, что, если сравнивать с полным мостом, для той же самой выходной мощности ток стока ключевых транзисторов должен быть вдвое больше, а допустимое напряжение сток-исток – вдвое меньше.
Обычно, начиная с мощностей порядка сотен Вт и напряжений порядка сотен В, дешевле взять 4 транзистора на меньший ток, чем 2 на больший. Вдвое меньшее напряжение, в свою очередь, давно перестало быть значимым преимуществом – это 50 лет назад MOSFET'ов на сотни вольт было раз-два и обчёлся, а IGBT не было вообще; в современном мире таких проблем давно нет. Поэтому, в преобразователях, питаемых от сети, полумосты встречаются реже полных мостов (но не сказать, что не встречаются вообще, существуют серийно производящиеся полумостовые преобразователи на киловаттные мощности с питанием от сети).
Вообще, для сравнения характерных особенностей классических топологий рекомендую взглянуть на AN513/0393 и уже упомянутый AN1114.
Спасибо за дельный коммент и ссылки на апноуты.
Да не за что)
P.S. Перечитал сейчас свой коммент, заметил, что пропустил кусок, из-за этого стало запутанно, исправляюсь:
... если сравнивать с полным мостом, для той же самой выходной мощности ток стока ключевых транзисторов должен быть вдвое больше, а, если сравнивать с пуш-пуллом, то допустимое напряжение сток-исток может быть вдвое меньше...
Проектирование и расчет полумостового преобразователя на ферритовом кольце