Импульсный преобразователь 24В -- 12В для автомобиля

I.Cherry: Прошу помощи у опытных "акул"
К акулам себя не отношу, но рискну высказать кое-какие соображения.
1) Нет никакой необходимости гальванически развязывать первичные и вторичные цепи, но нужно очень тщательно подойти к разводке печатки. В соседней теме уважаемый DWD привел хороший пример использования сопротивления достаточно широкого печатного проводника в качестве токового датчика. При неудачной разводке падение напряжения в несколько милливольт может привести к дестабилизации системы защиты по току или вызвать самовозбуждение ООС.
2) Вызывает сильное сомнение целесообразность стабилизации напряжения питания ШИМ-контроллера (читаем даташит).
3) Есть смутное подозрение, что можно упростить управление запуском, гася контроллер по входу RT. Остается потребление порядка 10 мА, а оно, смею полагать, сравнимо с суммой утечек бортсети, саморазряда аккумулятора и потреблением часов и сигнализации.
4) Решившись на отказ от гальванической развязки вторичных цепей от первичных, встаем перед вопросом: зачем нужен трансформатор тока? Потактовое ограничение тока 494-я все равно не реализует, да и постоянная времени детектора вызывает сомнения. Поэтому предлагаю воспользоваться токовым датчиком между общим проводом и средней точкой вторичной обмотки. Отработать ограничение тока при перегрузке выхода мы тем самым сумеем. Остается один подводный камень. Бичом двухтактной топологии, в отличие от развязанного емкостью полумоста, является разбаланс полуобмоток, легко ведущий к насыщению сердечника. Не вижу иного выхода, кроме как вводить зазор в сердечник, что не освобождает нас от необходимости тщательного симметрирования трансформатора.
В целом для данной задачи понижающий однотактный смотрится несколько естественнее.

Der_Igel: 1) Нет никакой необходимости гальванически развязывать первичные и вторичные цепи
Необходимость такая есть. ..нестану сильно заходить в дебри, но это мне на данный момент более приемлемо.

Der_Igel: В соседней теме уважаемый DWD привел хороший пример использования сопротивления достаточно широкого печатного проводника в качестве токового датчика
да, я видел и ссылался на это.. и также сделал ограничение с использованием ТТ.. а какая разница? - ТТ у меня есть намотанные (100+100 вит)

Der_Igel: нужно очень тщательно подойти к разводке печатки
вот тут то я хотел бы не сильно заморачиваться этим делом.. поэтому и не хочу иметь дела пока с проводниками ПП.. тем более что плата (ПП) у меня не больших размеров (90х70мм) - под корпус , а не наоборот ..что поделать, жизнь такая, что сначала корпус попадается, а потом под него надо что то соображать

Der_Igel: 2) Вызывает сильное сомнение целесообразность стабилизации напряжения питания ШИМ-контроллера (читаем даташит).

конечно что перечитан.. и пусть там будет "вилка" 8..40В это ни очем не говорит.. просто из своего мелкого опыта..и опыта других знаю , что лучше - когда МС пит-ся от стаб. ИП... тем более когда речь идет об автомобилях ...ну можно сделать самоподпитку как в БП АТ и АТХ. Да и от питания МС стаб. напряжением ничего плохого не будет - так что этот момент упускаю.

Der_Igel: 3) Есть смутное подозрение, что можно упростить управление запуском, гася контроллер по входу RT. Остается потребление порядка 10 мА, а оно, смею полагать, сравнимо с суммой утечек бортсети, саморазряда аккумулятора и потреблением часов и сигнализации.
Упр. запуском в моем варианте - проверено и нареканий не слышал.. за одну ночь ничего с АКБ не случится.. да отключают люди ПН полностью когда уходят ..

Der_Igel: 4) Решившись на отказ от гальванической развязки вторичных цепей от первичных, встаем перед вопросом: зачем нужен трансформатор тока?
я же не отказываюсь, а наоборот хочу чтоб была гальваническая развязка.. ТТ для ограничения тока.

Der_Igel: Потактовое ограничение тока 494-я все равно не реализует, да и постоянная времени детектора вызывает сомнения.
в принципе, я уже говорил, что этот "кусок" схемки я выдрал из какого то БП АТ

Der_Igel: В целом для данной задачи понижающий однотактный смотрится несколько естественнее
да есть такое дело - пробовал.. но для защиты от перенапряженния использовал нашинские тиристоры (Т122-25-хх) которые закончились уже.. да и великоваты они в корпуса пихать.. почему так - потому как я попробовал поставитть 20Амперный импортный (эксперементировал), то он сам сгорал, а предохранителю ничего не было (предохранитель 10А) ..так что с этими ПН есть немного опыта.. поэтому мне хочется сделать с гальванической развязкой.

Так всетаки , люди, как сделать с общим проводом в схемке?

I.Cherry: онечно что перечитан.. и пусть там будет "вилка" 8..40В это ни очем не говорит.. просто из своего мелкого опыта..и опыта других знаю , что лучше - когда МС пит-ся от стаб. ИП... тем более когда речь идет об автомобилях ...ну можно сделать самоподпитку как в БП АТ и АТХ. Да и от питания МС стаб. напряжением ничего плохого не будет - так что этот момент упускаю.

А вот и зря
Посмотрел даташит на LM78XX, так там максимальное входное напряжение 35В. Так что думаю, ТL494 (у которой допустимое напряжение питания 7-41В) запитаная напрямую (можно через RC-фильтр) будет надежнее, чем с таким стабилизатором.
К тому-же, насколько я помню, в 24-х вольтовых автомобилях в сети обычно 28В, недалеко от граничных 35, с учетом импульсных помех.

I.Cherry: я же не отказываюсь, а наоборот хочу чтоб была гальваническая развязка..
Тогда надо гальванически развязать и цепь ОС по напряжению (с +12В через резистор 33к). И земли не соединять.

I.Cherry: Так всетаки , люди, как сделать с общим проводом в схемке?
При грамотной разводке можно соединить.

Вчера попробовал сделать плату и даже успел поэксперементировать.. так сказать - конструкция выходного дня
Возникли новые вопросы..
Делал по схеме с ограничением тока - упр-е по 15-й ноге МС... хотя есть вариант с упр. по 4-й ноге - Как лучше?
Нагрузка у меня = лампочки 12В 40Вт. Питание = два АКБ 12В/7А.ч..
Схемку - полный оригинал подаю (см. вложение) со всеми изменениями.. кондюк что синего цвета (с 3-й на 15-ю) не впаивал, но хочется .. Транс взял от какого то "КОДЕГЕНа" - тот что самый маленький и перемотал..

У меня вот какие теперь вопросы появились: - при максимальной нагрузке (включал 4-ре лампы) транзисторы чуть теплые, диод шотки (в корпусе ТО220..тоже с БП АТХ) типа 20А40в начал греться не на шутку.. и транс тоже стал горячий - с чего бы это? - частоту немного поднял - кондюк = 1 нана + рез-р 10кОм (примерно 105..110 кГц/2), в БП АТХ стоял 17кОм).. да , еще и ко всему этому дроссель греется , что после диодн. сборки.. я взял маленький дросселек из БП АТХ - тот который стоит по 5-ти вольтах (сердечник примерно в диаметре 5..6мм и длиной 15мм) и перемотал = провод 1.0 в два ряда - получилось примерно индуктивность 6.5 .. 7 мкГн..
И еще вот на выходе при измении нагрузки напряжение менялась.... но при этом было отключено огр. по току (ТТ + 15-я нога МС) - Это нормально? - с чего это при большей нагрузке вых. напряжение увеличивается?
И по печатке у меня вопрос - правильно ли я разводку сделал - особенно общий провод интересует ?.. размер платы = 68х90мм

а тут некоторые измерения..

сама конструкция

I.Cherry советую номинал резистора с 1 ноги на землю уменьшить с 13 кОм до 3 и пересчитать соответственно верхнее плечо делителя. В минувшие выходные я споткнулся об такой затык в одном экземпляре б.п. от Linkworld: при попытке увеличить напряжение стабилизации тупо путем повышения номинала верхнего плеча, застрял на напряжении около 15 вольт - выше не поднималось. При этом на первой ноге было около 2.3 вольта при 2.48 на второй (половина опоры). Слегка почесав репу паяльником, я оставил верхний резистор на 18 кОм и пересчитал нижнее плечо в сторону уменьшения. Все встало на свои места. Наверное, попался экземпляр с большим током смещения входа. Проверьте, вдруг у Вас что-то подобное. P.S.: а еще, раз уж напряжение сравнения выбрано 5 вольт, удалите резистор 4.7 кОм со второй ноги - пустите опорное напрямую.

I.Cherry: нужно ли минус входной цепи отделять от минуса выходной?

В Вашем случае - нет необходимости. Тем более, что гальванической развязки, как таковой, Вам не требуется.
Трансформатор Вы поставили лишь с целью защиты нагрузки от перенапряжения. Например, при пробое транзисторов...
Выходная цепь у Вас ни как не связана с остальной схемой... В том смысле, что ток нагрузки не протекает через первичные цепи.

По этому, минусы можете соединить по принципу "как получиться", и не бояться наступить при этом на какие-то "грабли".

Der_Igel: раз уж напряжение сравнения выбрано 5 вольт, удалите резистор 4.7 кОм со второй ноги - пустите опорное напрямую.
понял, спасибо ..
DWD: По этому, минусы можете соединить по принципу "как получиться", и не бояться наступить при этом на какие-то "грабли".
DWD, благодарю..мне тож так думалось, но так как опыта маловато, то хотелось услышать подтверждение..
Вот думаю, что делать с нагревом трансформатора?.. может стоит частоту понизить?

Der_Igel: 2) Вызывает сильное сомнение целесообразность стабилизации напряжения питания ШИМ-контроллера (читаем даташит).

Тут дело не столько в стабилизации, сколько в выбранных полевиках - максимальное напряжение затвора +-20В.
По этому, в любом случае придётся ограничивать либо напряжение питания микросхемы ШИМ контроллера уровнем 10...18В, либо шунтировать затворы полевиков стабилитронами на такое же напряжение.
Два стабилитрона в затворах - больше, чем один в цепи питания мс, по этому и стоит стабилизатор... А реализация - дело вкуса.
Хотя мне, например, больше нравится именно стабилитрон в цепи питания, а не мс стабилизатора. Хотя бы потому, что со стабилитроном нужно ставить резистор между питанием и микросхемой, а это надёжнее, чем микросхема (резисторы пробиваются не так часто, как микросхемы... ), да и резистор со стабилитроном дешевле, чем мс стабилизатора.
Добавить сюда тот факт, что мс стабилизаторов при выходном напряжении до 18В работают при входных напряжениях до 35В...
Придётся либо другой стабилизатор искать, с большим напряжением, либо резистор дополнительный ставить...

Der_Igel: можно упростить управление запуском, гася контроллер по входу RT. Остается потребление порядка 10 мА,

Где-то уже обсуждалось. И з сказанного я сделал вывод, что ток утечки в бортовой сети автомобиля не должен превышать 3-4мА.
А сам стабилизатор потребляет до 6мА, да плюс потребление ШИМ контроллера...
По этому, лучше будет сделать отключение, в виде того, что сделал I.Cherry.
Разве что упростить - ключ КТ814 поменять на другой полярности, реализовав на нём стабилизатор напряжения, а отключать питание шунтированием стабилитрона в его базовой цепи. Мс стабилизатора можно убрать...

Der_Igel: предлагаю воспользоваться токовым датчиком между общим проводом и средней точкой вторичной обмотки.

А мне кажется, при питании от аккумуляторов, защиту нужно ставить в первичную цепь, тем более, что у I.Cherry защита реализована, именно, как защита - от перегрузок, а не стабилизация или ограничение тока нагрузки. Будет защита в первичной цепи - во вторичной сама появится...
А вот реализация этой защиты в виде трансформатора тока, думаю, не очень удачна. Проще и надёжнее (с точки зрения защиты не только по переменному току, но и по постоянному) будет поставить резистор - датчик тока в минусовой цепи входного питания. Собственно, его и ставить то не придётся - использовать печатную дорожку между точкой подключения минуса аккумулятора и истоками полевиков. Останется только подобрать точки подключения выводов 15 и 16 ШИМ контроллера к этой дорожке для выбора нужного тока защиты.

Der_Igel: Бичом двухтактной топологии, в отличие от развязанного емкостью полумоста, является разбаланс полуобмоток, легко ведущий к насыщению сердечника. Не вижу иного выхода, кроме как вводить зазор в сердечник, что не освобождает нас от необходимости тщательного симметрирования трансформатора.

Да, есть такая "буква", но это не бич, а особенность нулевой схемы преобразователя. И самые большие "грабли" не в симметрии трансформатора, как таковой, а в симметрии на больших мощностях.
Ухудшение характеристик преобразователя, вызванных наличием среднего вывода первичной обмотки, начинает проявляться с мощностей 200...300Вт.
Если симметрию можно улучшить одновременной намоткой половин первички и равномерным её распределением по кольцевому сердечнику (а не Ш-образному), то другие "грабли", вызванные отводом от первички, вам устранить не удасться...
И введение зазора не спасёт, а наоборот, усугубит ситуацию за счёт ещё большего увеличения индуктивности рассеяния обмоток трансформатора.