Самодельный ИБП

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Убедительно выводы смотрятся у этого корпуса

 

Шикарная статья от Слободана Кука, президента Teslaco.
Рекомендую!

 

Какие сердечники лучше использовать для фильтрации 23 кГц, сендастовые или ферритовые? И по внешнему виду их можно как-нибудь отличить?

 

Для фильтрации лучше те, у которых проницаемость больше... Можно мотнуть тестовую обмотку и померять индуктивность.

 

Тогда получается феррит.
Идем дальше.
Фирма EPCOS, марка феррита N87: потери на частоте 25 кГц = 57 кВт/м3 (B=200 мТ, 25°C).
Фирма TDK, марка феррита PC40: потери на частоте 25 кГц = 120 кВт/м3 (B=200 мТ, 25°C).
Разница в потерях более, чем в два раза и цена также в два раза отличается.
Различие цены в два раза - это понятно, а вот какой вклад в общий кпд устройства внесут разные потери в фильтрах не понятно.
Кто-нибудь может прояснить ситуацию?

 

Так Вы посчитайте потери в феррите, обмотках и ключах - будет видно что к чему. Рекомендуются равные потери в сердечнике и меди, но на практиче частенько потери в меди заметно больльше, чем в сердечнике.

 

На макете отработал точки куда подключать питание и откуда брать выход. Пока полет нормальный.

А вот картинку выходного сигнала надо подкручивать.

 

Странно, у меня получался идеальный синус на выходе.

 

Вообще без колец?

 

С фильтром, естественно.

 

@FrendFazer, нужно уточнить, что понимается под фильтрацией? Одно дело, если хотите отфильровать радиопомехи. Тогда используйте сердечники с высокой проницаемостью, в режиме фильтрации синфазных помех как по входу, так и по выходу НЧ-трансформатора. Корпус трансформатора - на землю. Дроссели будут небольшими, "противопомеховыми". [edit]Имелись введу радиопомехи. Зубцы от ШИМ на выходе останустся без изменений.[/edit]
Если стоит задача повысить КПД, то фильтры, точнее дроссели фильтров нужно делать силовыми. Их габариты будут сопоставимы или даже больше габаритов импульсного трансформатора на ту же часотоу и мощность. Если не использовать НЧ-трансформатор как фильтр, то не избежать использования силового дросселя в обоих топологиях - с ВЧ-трансформатором и ВЧ-мостом и НЧ-трансформатором.
Касательно порошковых сердечников, рекомендую попробовать рассчёт отсюда: Inductor Design Software 2010 (MicroRelease_March2010.exe) с этой страницы.
На сайте Микрометалс так же есть PDF-каталог силовых сердчечников, см. "PC Series, Issue L". В каталоге можно уточнить цветовую маркировку порошковых колец. Из практики, большинство колец компьютерных БП ATX успешно идентифицировалось по этой цветовой кодировке и размерам. Если в наличии имеется достаточное количество порошковых сердечников из разборки, то для фильтрации ВЧ-пульсаций с подмагничиванием 50Гц можно использовать их.
Для целей фильтрации пульсаций в цепи постоянного тока (50Гц читай постоянный ток в данном контексте), при частотах до 50кГц, использование порошковых железных магнитопроводов и даже железных сердечников экономически более оправданно, чем использование ферритов. С другой стороны, если вы делаете High-End инвертер себе, то можно и феррит. Чем мне нравятся порошковые сердечники, так это тем, что насыщаются не так резко как ферриты. Чем не нравятся - быстрым старением при нагреве и большими потерями. Ферриты мне не нравятся резким насыщением и необходимостью обеспечивать зазор для работы при подмагничивании. Рекомендую посчитать оба варианта. Как я понял вашу задачу, вам следует рассмотреть по крайней мере два варианта - феррит (обязательно с зазором) и порошковые сердечники (у них зазор "распределённый"). Так же не лишена смысла "прикидка" и железного сердечника из тонкого железа. Встречал железные дроссели на пульсирующем выходе сварочноых инверторов - работали замечательно.
Рассчитывать нужно по пиковому току НЧ первичной обмотки. Пусть высокие потери на пиковом токе не пугают, на синусоиде 50Гц они будут в 4 и более раз меньшими.

 

@FrendFazer, маленькое замечание, глядя на ваше фото. Не разбрасывайте провода как попало. Даже на макетах. Либо свивайте их, либо стягивайте, либо используйте двойные шнуры. При таких мощностях и токах, ворох проводов вокруг платы способен творить чудеса. Как на экране осциллографа, так и в работе полупроводников. ВСЕГДА старайтесь прокладывать проводник с током "туда" рядышком, вдоль проводника с током "обратно". Даже в цепях "постоянного" тока.

 

@Nikolay_Po, По поводу монтажа я в курсе. Это просто макет, где отрабатывались будущие точки подключения силовых проводов и необходимое количество витков в низковольтной обмотке транса, всё, практически, в режиме холостого хода.
По поводу сердечников.
У меня есть хотелка отфильтровать 23 кГц от ВЧ полумоста, так, чтобы она (частота) не попала в БЖТ. Про магнитные материалы я тут на досуге реанимировал в памяти всё что когда-то знал после института, но от меня ускользает один момент.
Вот есть силовые ферриты со своей высокой мю, относительно малым насыщением и небольшими потерями. И есть порошковые материалы (альсиферы, распыленное железо) с более высокими уровнями насыщения, более высокими потерями при одних и тех же габаритах и с существенно меньшим мю.
Если не принимать в расчет стоимость этих магнитных материалов, то не понятно зачем для поставленных целей (см. выше) использовать что-либо, кроме ферритов.
Высокое мю у ферритов подразумевает меньшее количество витков меди и возможность использовать большее сечение проводов. Низкий уровень насыщения подразумевает необходимость увеличить габариты сердечника.
С порошками там же меди надо намотать немеряно, чтобы получить ту же индуктивность со всеми вытекающими...
Да, и зачем в моем случае феррит с зазором?

 

Всё просто. У меня где-то лежит коричневая тетрадка с моими собственными конспектами по расчётом дросселей. Для лучшей усваиваемости, я когда-то сам выводил формулы магнитопроводов с различными зазорами, даже для случаев стыковки разных магнитных материалов, с разной проницаемостью. Если вкратце, то выходит, что из-за введения воздушного (немагнитного) зазора, при прежних габаритах катушки, запасаемая сердечником магнитная энергия НЕ МЕНЯЕТСЯ. Зазор лишь меняет индукцию магнитного поля в сердечнике посредством изменения магнитного сопротивления цепи сердечник+зазор.
Чувствую, вы в самом начале, если необходимость иметь зазор для ферритового сердечника вам не очевидна. К сожалению, после недавнего переезда, тетрадки пока нет под рукой, поэтому пишу по памяти, могу ошибиться:

1. Сердечники без зазора из материалов с высокой магнитной проницаемостью (N87, 2000НМ и подобные) и невысокой индукцией насыщения используются лишь в применениях, где энергия непосредственно передаётся из первичной обмотки трансформатора во вторичную и не запасается в магнитном поле, в сердечнике. Примеры - трансформатор тяни-толкая, трансформатор прямоходового инвертора. Ток собственно индукции магнитопровода невелик, на холостом ходу амплитуда тока I обмотки невелика. Индукция в сердечнике не зависит от тока трансформатора, а зависит лишь от площади импульсов напряжения на обмотках (Воль*секунды). Эти сердечники работают без подмагничивания. Постоянная составляющая тока либо отсутствует (в тяни-толкае) либо рекуперируется небольшими диодами (в прямоходовом, читай так же отсутствует). Включить дроссель на сердечнике без зазора и с высокой проницаемостью в вашу схему в качестве фильтра не получится, так как для фильтрации обмотка должна пропускать весь ток. включая ВСЮ НЧ составляющую (постоянное подмагничивание). А это на порядки большие токи, чем в упомянутых топологиях. Даже если гипотетически подобрать гигантский сердечник, который сможет работать на ваших токах без зазора, стабильность его работы будет небольшой, индуктивность будет плавать от температуры.
2. Сердечники с зазором. Они используются там, где нужно ЗАПАСАТЬ энергию. Например, в обратноходовом преобразователе, в дросселе силового фильтра. Этим сердечникам не нужна высокая магнитная проницаемость, так как не нужна высокая индуктивность (иначе не будет тока). Изделия с сердечниками в зазорах накапливают энергию в одной фазе работы (во время действия импульса от ключей) и отдают в другой, тем самым поддерживая большой ток в цепи. Зазор позволяет во много раз увеличить магнитное сопротивление, что эквивалентно снижению магнитной проницаемости. Ценой падения индуктивности, достигается большая величина тока, отодвигается порог насыщения сердечника. С внедрением зазора, индуктивность падает медленнее, чем растёт допустимый ток по насыщению. Поэтому можно подобрать такой зазор, при котором сердечник уже не будет насыщаться при заданном токе. Приходится увеличивать количество витков. Если магнитопровод недостаточно велик, то его использование невозможно - из-за большого необходимого зазора, эквивалентная магнитная проницаемость падает так сильно, что требуется невозможно большое количество витков (не вмещается достаточно толстый провод).
3. Порошковые сердечники сделаны из материла с исходно высокой магнитной проницаемостью. Но за счёт изоляции отдельных частиц, они получаются как бы с зазорами. Говорят, что это "сердечник с распределённым зазором". Таким образом, низкая проницаемость этих сердечников не проницаемость самого железа, из которого они состоят, а проницаемость железа с миллиардами зазоров. Благодаря распределённости, нет проблемы с излучением зазора (у зазора ферритовых сердечников лучше не размещать витки обмотки), а сами сердечники способны работать с большими токами подмагничивания. Но по сути они такие же, как и в п. 2.
4. Для расчётов, нужно суммировать индукцию от постоянной составляющей (пиковый ток 50Гц) вместе с током пульсаций ВЧ. Ток постоянной составляющей - это пиковый ток 50Гц первичной обмотки. А ток переменной составляющей - Вольт*секунды импульсов, делённые на индуктивность. Если обе в сумме не превысят ток индукции насыщения - порядок.
5. Как я представляю, для целей фильтрации, ток ВЧ-импульсов должен быть раз в 100 меньше тока 50Гц. Из этого и определяйте необходимую индуктивность фильтрующих дросселей. Зная индуктивность, выбирайте подходящий сердечник, чтобы выдержал ток.

 

Я бы ещё нагрузил выход транса хоть на 1мкФ кондёр и придал пластинам охлаждения полевиков Г или П-образную форму, закрепив на плату винтами. Иначе ноги транзисторов легко обломать случайными шатаниями при наладке.

Дроссели для PFC нам ближе всего и часто мотаются на сендасте. Если одиночные. Про вычитающие см. ниже.

И ещё вспомнил русскую программку all-in-one, CalcPFCRingCores - она потери в разных материалах посчитает.

Так вы же сами недавно писали про двухобмоточный дроссель. Он и на феррите будет НЧ пропускать, а ВЧ задерживать, не насыщаясь.
Где у него начала и концы должны быть для полного моста, нагруженного на повышающий НЧ транс - как у обычных сетевых входных фильтров ИИП (common-mode choke)?