Свежие обсуждения
Источники питания

"Импульсный блок питания на базе БП ПК"

1 124 184

М-дааа... Индуктивность я из виду упустил - уж сколько обсуждаем, а её затронули первый раз. Тем не менее вряд ли её достаточно для получения синусоиды - ведь тогда она должна отфильтровать все высшие гармоники из ШИМ, а это возможно только при настройке в резонанс. DWD где-то давал данные о величине этой индуктивности, и тогда можно прикинуть её фильтрующие свойства.

 

Link: Угу... а я вот не пойму откуда может взяться импульсный ток в конденсаторе если между конденсатором и выпрямителем стоит дроссель.

Тем не менее он есть.
Величина его постоянна и зависит только от исходной индуктивности дросселя.

Я пока ищу тему, где это обсуждалось...

 

DWD: Тем не менее он есть.

Вы осциллографом наблюдали броски тока в конденсаторе? Если так то дроссель в мусорку ...

Ток в конденсаторе близок к синусоидальному, при Кзап 0,5 (меандре) синусоида идеальна и её частота равна частоте ШИМа.

Есть ещё такая бяка как броски напряжения (спайки) наблюдаемые при переключении ключей, эти броски (коммутационные помехи) связаны совсем с другой историей и они кратковременны по сравнению с длительностью ШИМа. Это уже ближе к области ЭМИ и эти спайки интегратор в цепи ООС отфильтровывает вполне приемлемо при правильной печатной плате.
Так вот эти спайки морочат голову при измерении тока или напряжения, так как эти ЭМИ лезут через измерительные цепи осциллографа в сеть его питания, в итоге многие думают что они наблюдают некий импульсный ток, но его там нет, это просто ЭМИ голову морочат...

Спец: Тем не менее вряд ли её достаточно для получения синусоиды - ведь тогда она должна отфильтровать все высшие гармоники из ШИМ, а это возможно только при настройке в резонанс.

Ну да... интересная индуктивность... для получения постоянного напряжения из ШИМа её достаточно, а для получения синусоиды с частотой ШИМа её вдруг стало не достаточно...

Резонанс вы сюда приплели удачно, это слово которое зачаровывает всех людей далёких от электричества и с помощью этого слова можно объяснить любое чудо...
Ладно... та индуктивность что стоит перед конденсатором есть часть Г образного НЧ фильтра второго порядка, частоту среза (частота резонанса) этого фильтра вы можете рассчитать сами, и что самое интересное построив АЧХ этого фильтра можно найти коэффициент подавления входного сигнала за полосой пропускания на любой интересующей вас частоте. Так вот, величина пульсаций напряжения на выходе этого Г НЧ фильтра вполне просто поддаётся расчётам, и представьте себе что когда фильтр долбят ШИМом то как и любая колебательная система выходной ВЧ сигнал фильтра стремится колебаться по гармоническому закону, хоть входное воздействие и периодически импульсное. Между прочем, если вы включите воображение и вспомните что ток конденсатора по форме пропорционален напряжению на конденсаторе то посмотрев форму ВЧ напряжения на конденсаторе вы увидите форму не только напряжения но и тока который протекает в конденсаторе.

Но самое главное что вы должны вспомнить из курса электротехники так это то что через индуктивность невозможно протолкнуть импульсный ток, ток в индуктивности всегда нарастающий (либо спадающий) по экспоненциальному закону... Так что путь прохождения у импульсного тока "через индуктивность" один единственный, это паразитная ёмкость индуктивности, но на частотах до 40кГц и габаритах дросселя в БП весьма проблематично сделать паразитную ёмкость настолько большой что бы внести ощутимое воздействие в цепи токовой ООС.
Но в место того что бы думать читая принципиальную схему вы выдвигаете такие революционные теории что я теряюсь... я даже не знаю с какого края знаний вам объяснить так, что бы вы поняли что вы роете не там и совсем не то.

Спец: давал данные о величине этой индуктивности, и тогда можно прикинуть её фильтрующие свойства.

От 30 до 40мкГн. Считайте частоту среза...

 

Если напряжение на индуктивности - меандр, ток через неё - треугольный, а не синус. В понижающем импульсном преобразователе именно так.

 

boo2: Если напряжение на индуктивности - меандр, ток через неё - треугольный, а не синус.

Да... именно так, я немного забежал в другую оперу, в ИБП будет треугольник тока как в дросселе так и в конденсаторе...
В своё оправдание скажу что синус будет когда меандр двухполюсный.

 

Могу неправильно понимать, что имеется в виду под двухплюсным меандом, но вообще говоря однополюсного меандра на индуктивности быть не может, потому что интеграл напряжения на ней за период должен быть нулевым. В противном случае ток постепенно вырастет до бесконечности. И он конечно же нулевой по факту, если игнорировать небольшое активное сопротивление.

А вообще если к индуктивности приложено постоянное напряжение (что и происходит на участках меандра), ток нарастает/убывает линейно, это банальное следствие физического закона I = 1/L*(интеграл от напряжения). Отсюда треугольник и получается, куда наклонён участок трегульника, зависит от полярности.

(всё время пишу "пила" вместо "треугольника", отредактировал).

PS

Откуда берётся "двухполюсной" меандр на дросселе в БП: один конец дросселя всё время на конденсаторе с грубо говоря постояннымм напряжением Uвых, другой конец дросселя прыгает между U > Uвых и нулём. То есть оказывается, что к дросселю приложено переменное напряжение: (U - Uвых) во время Ton, и -Uвых во время Toff. А Uвых при известном Кзап как раз можно посчитать, приравняв интеграл напряжения на дросселе нулю, то есть из уравнения:

(U - Uвых)*Ton - Uвых*Toff = 0

откуда получается всем известная формула
Uвых = U*Ton/(Ton + Toff) = U*Кзап
(при непрерывном токе дросселя)

 

boo2: Могу неправильно понимать, что имеется в виду под двухплюсным меандом

V(t1)=+12V, V(t2)=-12V, t1=t2.

boo2: но вообще говоря однополюсного меандра на индуктивности быть не может,

На индуктивности да, а на входе НЧ фильтра может. Т.е. V(t1)=+12V, V(t2)=0V, t1=t2.

boo2: ток нарастает/убывает линейно, это банальное следствие физического закона I = 1/L*(интеграл от напряжения).

Это при первом приближении, более точно с учётом активного сопротивления и ёмкости ток будет нарастать и убывать по экспоненциальному закону.

 

Link: V(t1)=+12V, V(t2)=-12V, t1=t2

Это всего лишь вопрос выбора точки отсчёта (точки нулевого потенциала), что на физические процессы влиять не может. Треугольный ток через дроссель получается, если колебания напряжения на конденсаторе пренепрежимо малы по сравнению с размахом меандра на входе, тогда к самому дросселю оказывается приложен тоже меандр. А вот переменное напряжение на конденсаторе будет похоже на синус (но не синус), опять же по законам физики: Uc = 1/C*(интеграл от тока), если интегрируем линейно изменяющийся ток, получаем квадратично изменяющееся напряжение. Участок параболы ветвями вверх (интегрируем линейное нарастание тока) склеивается с участком параболы ветвями вниз (интегрируем линейный спад тока), поэтому что-то синусоподобное и выходит. Возможно, Вы это имели в виду?

В комп. БП всё так же, только из-за очень большой ёмкости (относительно частоты и L) может доминировать ESR и вместо синусоподобного напряжения на конденсаторе можно увидеть треугольник или что-то среднее (треугольный ток даёт треугольное напряжение на ESR).

 

Link: Вы осциллографом наблюдали броски тока в конденсаторе? Если так то дроссель в мусорку ...

Основное уже объяснил boo2. Добавлю немного...

Согласно справочнику Найвельта "Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры", ток конденсатора имеет треугольную форму амплитудой:
Ic=Uн(1-k)/2Lf, где:
Uн - напряжение на нагрузке,
k - коэффициент заполнения,
L - индуктивность,
f - частота.
Учтём тот факт, что индуктивность дросселя на порошковом железе, применяемом в БП, уменьшается при увеличении тока нагрузки и получим, что при неизменных напряжении на нагрузке, индуктивности дросселя и частоте, импульсный ток конденсатора неизменен и обратнопропорционален исходной индуктивности дросселя.

Вернёмся к нашим "баранам", так как всё равно не нашёл тему с обсуждением установки датчика тока в средний вывод трансформатора...

Получается, что через резистор-датчик тока протекает постоянная составляющая тока нагрузки, плюс импульсная тока конденсатора.
Теперь прикинем, на сколько это плохо?..

При задействовании обоих ОУ ошибки ШИМ контроллера TL494 (один в стабилиации напряжения, другой - в стабилизации тока) получается следующий расклад.

Когда ток нагрузки меньше предустановленного, работает только ОУ стабилизации напряжения. ОУ стабилизации тока "выключен" и на работу вообще не влияет. То есть, во всём диапазоне нагрузок от нуля до заданного, токовый ОУ не работает и пульсации на датчике тока ни на что не влияют.

Когда ток нагрузки станет больше предустановленного, напряжение на входе ОУ стабилизации напряжения упадёт, станет меньше заданного и этот ОУ "выключится". В работу включится ОУ стабилизации тока.
Он будет следить за напряжением на датчике тока (за током нагрузки) и стараться поддерживать его на заданном уровне.

Но кроме постоянной составляющей тока нагрузки, через датчик тока протекает и импульсный ток конденсатора. Для ОУстабилизации это оначает, что ток нагрузки не постоянен, а меняется с удвоенной частотой инвертора. При его рабочей частоте 33КГц частота пульсаций равна 66КГц.

Нужно ещё учесть, что ОУ стабилизации тока работает интегратором и имеет граничную частоту усиления 1МГц. То есть, пульсации напряжения с датчика тока мало того, что проинтегрируются (как говорил АРС), так ещё и не смогут усилиться так же, как постоянная составляющая напряжения (разница более 70дБ). В результате, на выходе ОУ стабилизации тока получим практически постоянное напряжение, пропорциональное среднему току нагрузки.

Предположим, что ОУ ошибки ну очень быстродействующий и работает без ООС и цепи коррекции (чем скоростнее ОУ, тем меньше необходимость в коррекции цепи ООС). В этом случае ОУ пропустит на выход не только постоянную составляющую напряжения с датчика тока, но и импульсную составляющую.
То есть, ОУ ошибки будет следить за изменением этого напряжения и стараться поддерживать его на заданном уровне. При увеличении тока конденсатора (и напряжения на датчике тока) ОУ уменьшит коэффциент заполнения ШИМ, а при уменьшении тока, наоборот, увеличит его.
То есть, ОУ будет усреднять импульсный ток конденсатора, приравнивая его к заданному току нагрузки.

Вывод.
Пульсации напряжения на датчике тока анализируются ОУ ошибки ШИМ контроллера и корректируют коэффицинт заполнения так, что бы среднее его значение было неизменным.
То есть, стабилизация тока работает точно так же, как и стабилизация напряжения - поддерживает значение параметра на заданном уровне при дестабилизирующих факторах.

В общем, разницы для нагрузки нет не зависимо от того, мониторится ли только её ток, либо ещё и пульсирующий ток конденсатора. Ток нагрузки будет в любом случае стабильным.
Просто при мониторинге только тока нагрузки и неизменных прочих факторах, коэффицинет заполнения импульсов ШИМ неизменен, а при мониторинге ещё и тока конденсатора длительность импульсов будет меняться с целью компенсации этих изменений.

 

из всего выще сказаного следует что вместо дерьмового 494 надо применять 2тактные ШИМ с поцикловым управлением Кзап тоесть быстрореагирукющие на ток нагруза и снимать его полезне не с шунта а с ТТ полумоста(моста) а вот цепь ООС по напрягу оставить штатной слегка заторможеной по фазе
выбор таких шим имеется но в хламе их не найти придется потратится