Способы увеличения тока нагрузки понижающего стабилизатора на МС34063А.

Согласен с vnv насчет горения. Если мы до максимума увеличиваем постоянный ток через дроссель и до минимума уменьшаем пульсацию этого тока, то тем самым до максимума запасаем энергии в магнитном поле дросселя (доказывать, надеюсь, не требуется). Если ток нагрузки скачком уменьшить до минимума, вся эта энергия попрет в выходной конденсатор, потому как больше некуда. Так что 50..100В - это еще самая малость, что там возможно получить Добротность контурочка-то вряд ли около единицы. Да еще и с такой индуктивностью
Выскажу крамольную мысль - в понижающих конверторах можно вообще обойтись без дросселя Поставить вместо него резистор (33 В - 18 В) / 1.5 А = 10 Ом и наплевать на КПД. В понижающем конверторе основная функция дросселя, на мой взгляд - защита от бросков тока и обеспечение КПД выше паровоза, потому как сопротивление дросселя - реактивное, активной мощности в теории не расходует. Так что одного и того же эффекта - максимального тока нагрузки при заданном максимальном токе ключа, - можно достичь, двигаясь в двух прямо противоположных направлениях
Рискну также предположить, что если реактивное сопротивление дросселя на объявленной частоте 100 кГц будет равно тем самым 10 Омам, то мы и получим оптимальный вариант дросселя. Будете смеяться, DWD, но ваш первый вариант дросселя имеет реактивное сопротивление 18 Ом

vnv: ...делиться эта трапеция на, треугольник и прямоугольник.

Правильно. Так вот, амплитуда треугольника, как раз, и определяет пульсации.
vnv: ...предложение, увеличивать индуктивность и уменьшать емкость (одинаковый уровенть пульсаций), приведет к...

Естественно. Все ключевые стабилизаторы "славятся" худшими динамическими характеристиками. Тем не менее, их, всё равно, используют. В том числе и при кратностях тока, больше, чем в моём примере.

Что же касается конкретного стабилизатора на обсуждаемой микросхеме, то проверка динамических характеристик одного и того же устройства (автомобильная зарядка для мобильника) при разных индуктивностях дросселя показала, практически, одинаковые результаты - при появлении максимальной нагрузки напряжение проседало на 10В в течение единиц-десятков мс, затем возвращалось к норме.
При сбросе нагрузки напряжение подпрыгивало на 2-5В в том же временном интервале.
Это при большой частоте подключения-отключения нагрузки (единицы Гц).

Разница между большой индуктивностью и малой, была только в форме выбросов - резкие при малой индуктивности и скруглённые при большой.
К тому же, увеличение ёмкости выходного конденсатора уменьшало амплитуду выбросов при большой ёмкости, не меняя импульсный ток транзистора и слабо влияя на динамические характеристики.
При малой индуктивности, подключение дополнительного конденсатора заставляло срабатывать раньше схему ограничения тока, что, к стати, только ухудшало динамические характеристики стабилизатора.

При случайном характере изменения нагрузки (от минимальной до максимальной) разница ещё разительнее.
С родной индуктивностью напряжение на выходе проседало на 1В с нагрузкой и так и оставалось. При отключении нагрузки напряжение, просто, увеличивалось на 1В.
С большой индуктивностью напряжение на выходе проседало на тот же 1В под нагрузкой и тут же возвращалось назад. При сбросе нагрузки напряжение подпрыгивало на 1В и снова возвращалось назад.

Получается, что возможностей стабилизатора хватало для ограничения выбрососв на уровне 1В не зависимо от индуктивности дросселя, но с большой индуктивностью стабильность напряжения становится выше при прочих равных параметрах и меньше влияет на защиту от перегрузки по току, заставляя её срабатывать, именно, при перегрузке, а не при изменении номинальной нагрузки.
Разницу чувствуете?..

В эксперименте учавствовали два дросселя с разницей индуктивностей в 10 раз. Пульсации тока с родным дросселем 1А (от пика до пика), а с бОльшим - 0,1А.

chav1961: Если мы до максимума увеличиваем постоянный ток через дроссель и до минимума уменьшаем пульсацию этого тока, то тем самым до максимума запасаем энергии в магнитном поле дросселя...

Немного не так.
Постоянный (средний) ток через дроссель остаётся прежним, ведь, это ток нагрузки, а вот пульсации этого тока мы уменьшаем, увеличивая индуктивность. Так что, запасаемая энергия не меняется.

chav1961: Если ток нагрузки скачком уменьшить до минимума, вся эта энергия попрет в выходной конденсатор, потому как больше некуда. Так что 50..100В - это еще самая малость

В принципе, да, попрёт... Только выходной конденсатор в состоянии "скушать" этот скачёк.
Моделирование показывает, что без конденсатора скачёк есть с любым дросселем, только имеет разную амплитуду. При малой индуктивности его амплитуда достигает 50В, а с большой - 200В.
Подключение конденсатора гасит этот выброс до величины, единиц вольт в худшем случае при любой индуктивности.

chav1961: ...основная функция дросселя, на мой взгляд - защита от бросков тока и обеспечение КПД выше паровоза...

Основная функция дросселя, как и конденсатора - обеспечение напрерывного тока нагрузки при ключевом характере запитки её от источника питания.

Ваша "крамольная" мысль замены дросселя резистором рассматривается в качестве наглядного примера в учебниках по ключевым преобразователям...
А то, что номиналы почти совпадают, так это понятно. При расчётах реактивных цепей иногда удобнее оперировать реактивными сопротивлениями, а не ёмкостью и индуктивностью - рассчёт проще и нагляднее.

DWD: Правильно. Так вот, амплитуда треугольника, как раз, и определяет пульсации.
Давайти почти избавимся от них увеличим индуктивность в 100-1000раз, пульсаций практически не будет. что позволит нам применить обычное тр.железо с большей индукцией, а значит меньшим весом и размером чем ферриты и порошки с мю-пермалойями.

vnv: ...что позволит нам применить обычное тр.железо с большей индукцией, а значит меньшим весом и размером чем ферриты и порошки с мю-пермалойями.

И когда я повзрослею?..

Было соответствующее настроение и я поставил в этот стабилизатор в качестве дросселя выходной трансформатор от приёмничка типа "Селга" на железе Ш5х8. Всё равно, "разрабатывается" стабилизатор, а рядом лежит готовая автомобильная зарядка для мобилки...

Подключил выходную обмотку, так как на ней самый толстый провод. Уж не знаю, сколько там витков было, но индуктивность приличная (но мерять лень), так как пульсаций нет совсем...
Есть, правда, колебательный процесс, но он "лечится"... Я же, внимание на это не обращал...

Параллельно частотозадающему конденсатору поставил дополнительно 2700пФ и частота при максимальной нагрузке стала 40кГц.

Так вот, шутки-шутками, а он (железный дроссель) ещё и не плохо работает, обеспечивая приличный КПД стабилизатора:
нагрузка - 9,24В*1,55А=14,3Вт,
питание - 22,2В*0,89А=19,7Вт
КПД - 14,3Вт/19,7Вт=0,72.

Сопротивление обмотки у дросселя великовато - 0,7Ом, что при токе нагрузки в 1,55А даёт потери на обмотке 1,7Вт, и снижая КПД на 7%.
Так что, я толком и не понял что сильнее греется - железо или обмотка... По крайней мере, через минут пять работы обмотка нагревается первой...

Выбросы при подключении нагрузки не превышают 1,5В, а при сбросе - менее 1В.

Суть:
Если лень мотать дроссель на феррите или пермаллое (или если их нет), а размеры не лимитируют, то можно поставить что то железное...

Кстати, нужно "освежить" память, порывшись в справочниках и посмотреть, какое железо использовалось в подобных трансформаторах...

Теперь, серьёзнее.

Есть ещё один способ уменьшить пульсации тока ключевого транзистора, не завышая индуктивность дросселя.

Схема в аттаче.
Взята из справочника Найвельта "Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры" (стр. 308). Там же и описание.

То есть, мотается дроссель одновременно двумя проводами, потом обмотки соединяются согласно-последовательно. Крайние выводы подключаются к транзистору и нагрузке, а средний - к диоду. То есть, диод оказывается включенным не непосредственно к транзистору, а через индуктивность.

Как сказано в справочнике, такое включение применяется для "...более полного использования регулирующего транзистора по напряжению...
Автотрансформаторное включение дросселя позволяет так же изменять коллекторный ток транзистора.".

На ключевом транзисторе, при таком включении, могут появится импульсы большой амплитуды, по этому сам транзистор нужно зашунтировать диодом.

В результате, при одинаковом (общем) числе витков дросселей, с дросселем с отводом можно получить пульсации тока транзистора почти в 2 раза меньше (размах) при одинаковой максимальной амплитуде. Однако, мотается такой дроссель меньшим в 2 раза числом витков (в два провода), что легче.
Дополнительно, это устранит сквозной ток, так как транзистор отделён от диода обмоткой дросселя. В 2 раза уменьшаются пульсации напряжения на нагрузке.

При намотке такого варианта дросселя с одинаковым (по сравнению с обычным дросселем) числом витков (в 2 провода), пульсации тока транзистора уменьшаются почти в 4 раза (3,7).
Это позволит снизить амплитуду тока транзистора с 1,5А до 1,1А при токе нагрузки 1,3А.
Пульсации напряжения на нагрузке уменьшаются в 4 раза.

В таком включении есть ещё один "прикол"...
Так как напряжение на среднем выводе дросселя (куда подключается диод) имеет постоянное положительное смещение порядка 10В (импульсы от +10В до +30В), то диод оказывается, практически, закрытым, и через него протекает только миллиамперный ток (при токе нагрузки 1А) и только в моменты переключения, по этому, его можно заменить маломощным, типа КД522 или, вообще, убрать... Работа стабилизатора не меняется...

Правда, справедливости ради, нужно сказать, что вообще без диода может работать и обычный импульсный понижающий стабилизатор...
http://www.radio.ru/ubb/Forum9/HTML/000315.html

P.S. Забыл сказать, что без диода КПД преобразователя сильно падает...

48145.djvu

Так я, без шуток и писал-при малых пульсациях тока, оптимальней трансф.железа ничего не найдешь.
Только в целом БП не оптимальным выйдет и на грани надежности...

Ну, если бы Ваша шутка была 100%-ной, то я бы и не пробовал...
Просто, мне захотелось посмотреть на работу симбиоза из двух дросселей - ВЧ на феррите и НЧ - на железе, включенных последовательно.
Идея в том, что сразу после ключа и диода стоит маленький дросселёк на феррите, а потом основной на железе.

При некоторой намотке можно обойтись одним железным дросселем, индуктивность рассеяния которого и будет играть роль маленького дросселя на феррите.

Что то похожее делается в дросселях передатчиков - дроссель мотается не сплошным слоем по всему каркасу, а сначала с большим шагом у одного края, постепенно уменьшаясь, и превращаясь в сплошную намотку у другого края.
Вывод дросселя с редкой намоткой подключается к "горячей" стороне цепи передатчика, а со сплошной - к "холодной".

DWD: При некоторой намотке можно обойтись одним железным дросселем, индуктивность рассеяния которого и будет играть роль маленького дросселя на феррите.
Можно подробнее, ничего не понял...
Всегда считал, индуктивность рассеивания присутствует, только в много-обмоточных дросселях и трансформаторах.
Недаром ее меряют, при закороченных "вторичных" обмотках.
И буст, лучше флая, тем что нет индуктивности рассеивания, а значит и выбросов напряжения от этого фактора...
Я в растерянности.

vnv: Можно подробнее, ничего не понял...

А я сам ещё ни чего не понял.
Просто, возникла мысль, и я её думаю...

vnv: Всегда считал, индуктивность рассеивания присутствует, только в много-обмоточных дросселях и трансформаторах.

Индуктивность рассеяния, как паразитный параметр, является свойством обмотки и присутствует всегда. Просто, при одной обмотке (дроссель) она, хоть и является частью индуктивности обмотки, работает так же, как и основная индуктивность, так как включена последовательно с ней.
Эквивалентная схема - вместо одного реального дросселя, включено последовательно два идеальных, с индуктивностями, равными индуктивности рассеяния и основной индуктивности дросселя. Просто, мы не имеем доступа к точке соединения этих двух дросселей...

В трансформаторе же, при передаче энергии (трансформировании), индуктивность рассеяния, мало того, что не участвует в этом процессе, так ещё и препятствует ему, потому что оказывается включенной, как бы, дополнительным дросселем последовательно с обмотками идеального трансформатора, ограничивая максимальную передаваемую мощность...

vnv: И буст, лучше флая, тем что нет индуктивности рассеивания, а значит и выбросов напряжения от этого фактора...

...По этому, в понижающем преобразователе и нет выбросов, ведь, ЭДС, возникающая при разрыве тока дросселя закрыванием транзистора, тут же коммутируется диодом в нагрузку.
Помните правило, по которому следует соединять вывод ключевого транзистора и диода как можно ближе друг к другу?
Поставьте диод подальше, соединяя его с транзистором куском провода, и получите выброс напряжения. Этим Вы, как бы, подключаете диод к отводу обмотки дросселя.

При трансформировании мощности преобразователя, диода в первичной цепи нет. Стоит только выпрямительный диод во вторичной обмотке.
По этому, получается ситуация, когда в обычном понижающем преобразователе диод подключается не непосредственно к выводам ключевого транзистора, а через длинный провод (индуктивность рассеяния). В результате - имеем выброс напряжения при разрыве тока дросселя.
Зашунтируйте первичную обмотку дросселя диодом, и уберёте выброс. Беда в том, что в этом случае импульс "пропадёт", рассеиваясь в виде тепла, а не подпитывая нагрузку, как в безтрансформаторном варианте.