Как убрать пульсации после DC-DC преобразователя

[Craii]

Возьми готовый DC-DC преобразователь. К примеру "RECOM". Это маломощные. В инете можно найти и мощнее.

[ALEX__A]

В правильно построенном блоке питания есть пульсация напряжения, но не должно быть никаких импульсных помех (иголки).Природа помех в твоем блочке не потенциальная а волновая.
И от этих помех не спасет никакой фильтр.

Резкие изменения напряжения на элементах силовой схемы преобразователя, связанные с переключением коммутирующих транзисторов, приводят к появлению токов через емкостные составляющие всех компонентов и паразитные емкости монтажа.

Поэтому практически возможна только минимизация помех, а не их полное исключение. При этом их минимизация осуществляется различными схемотехническими решениями, в том числе и фильтрами.

Волновую помеху создает dU/dt -перепад, тоесть
короткий фронт. Из теории: в такой схеме должна быть очень короткая пауза после закрытием
одного транзистора и открытием другого.

Безусловно, на ширину спектра создаваемой помехи влияет именно длительность фронта прямоугольного импульса. Минимизация паузы переключения двух транзисторов приведет к приближению токов к синусоидальному (биполярному) виду, что сузит спектр создаваемой помехи, однако, до тех пор пока мы будем использовать прямоугольные импульсы, помехи будут существовать.

Следует отметить, что пауза между переключениями, в данной схеме будет существовать всегда, поскольку её для переключения реального транзистора необходимо время.

Дроссель. Самый главный узел. ДРОССЕЛЬ ДОЛЖЕН СТОЯТЬ В ЦЕПИ МЕЖДУ ПЛЮСОМ МОСТА И ПЛЮСОМ
КОНДЕНСАТОРОВ (С9,С10)

В ИБП используются различные сглаживающие фильтры, и их номенклатура не ограничивается индуктивно-емкостным фильтром.

В приведенной схеме, мы имеем дело с емкостным фильтром, после которого включен ополнительный LC-фильтр (ФНЧ), частота среза которого равна, например, частоте преобразования.

С уважением, Алексей.

[buremot]

Основная цель, для меня, добиться почти полного отсутствия пульсаций (как у гальванического элемента)!

Для этого преобразователь надо поместить в железную коробочку и снабдить хорошими фильтрами по входу и выходу. Для достижения наилучших результатов, LC элементы фильтров желательно разметить в отдельных экранированных отсеках.

[1_man]

"... добиться почти полного отсутствия пульсаций" - это абстракция. Более грамотно, на мой взгляд, задаться приемлемой амплитудой пульсаций.
Добится характеристик ИБП таких же как у гальванического элемента очень проблематично.
Изготовление фильтра тоже дело неблагодарное. Если это единичный экземпляр можно и помучаться. Входы и выходы реализовывать на проходных конденсаторах. В серийном оборудовании чаще встречается, действительно, коробочки с дырочками, откуда торчат проводки. Бывает только часть от коробочки, впаянная в плату. Но опять же, любое техническое решение оправдано приемлемым уровнем выходных характеристик.
Что бы определится с уровнем пульсаций нужен или расчет, или эексперимент - макетирование, что чаще и используется.
Принципиально ли наличие импульсных помех в той частотной области на которой работает ИБП?

Замечание по схеме, конденсаторы, шунтирующие диоды в мосте используются для "облегчения их жизни". Срезая фронт и уменьшая выброс, связанный с коммутацией. По-этому для той частоты и мощностей, которые Вы собираетесь использовать они не принципиальны.

Материал конденсаторов дело важное. Конденсаторы должны быть ВЧ. Подавление ВЧ пульсаций значительно лучше с помощью керамических или пленочных. Подавление с помощью электролитов не очень эффективное дело.
При построении фильтра необходимо учесть факт, что LC-фильтр для малых токов малоэффективен. Возможно, лучше себя покажет RC. При этом, конечно же, возникнет некоторое падение напряжения на резисторах. Выход: увеличить выходное напряжение преобразователя (до фильтра) или питать меньшим напряжением ОУ.

Готовый ИБП можно и купить, но опять таки, его выходные характеристики (скорее всего, но не обязательно) будут паспортными. А для ИБП пульсации никто не отменял.

Уменьшить пульсации ИБП можно также грамотно используя режим его работы. При скважности близкой к 2 (50% времени от периода один из ключей открыт, другие 50% времени - открыт другой) пульсаций будет меньше. Т.е. ИБП нужно использовать для питания нагрузки близкой к номинальной, что следует учесть при проектировании. (в случае если ОУ маломощные а ИБП уже имеется реализованным, для выхода на необходимую можность необходимо ИБП догружать, например, светодиодами .

[Luzkov]

Я бы посоветовал использовать спец микросхемки. Тем более что ток у вас не большой. Преймуществ масса, одно из них то что трафик не нужен. В одной разработке применял вот эту, доволен.
Поищите в инернете что нибудь подходящее.
http://www.alldatasheet.com/view.jsp...hword=MC34063A

[Luzkov]

Вот еще.
http://category.alldatasheet.com/dat.../dc-to-dc.html

[ALEX__A]

Уменьшить пульсации ИБП можно также грамотно используя режим его работы. При скважности близкой к 2 (50% времени от периода один из ключей открыт, другие 50% времени - открыт другой) пульсаций будет меньше. Т.е. ИБП нужно использовать для питания нагрузки близкой к номинальной, что следует учесть при проектировании. (в случае если ОУ маломощные а ИБП уже имеется реализованным, для выхода на необходимую можность необходимо ИБП догружать, например, светодиодами .

Этот предположение идет еще со времен первых ИБП, когда неноминальная нагрузка вызывала или чрезмерное увеличение выходного напряжение, или чрезмерное увеличение пульсаций выходного напряжения.
В настояшее время эта проблема успешно решена, и типовые ИБП работают в широком диапазоне потребляемой мощности вплоть до максимально возможной.

С уважением, Алексей.

[karat23]

Я пытаюсь построить не обычный ИБП, а специфический DC-DC преобразователь для металлоискателя.
Приведу, для примера, распространённые варианты организации преобразователя питания, используемые в той модели металлоискателя улучшенный вариант которого хочу собрать и я.

Положительное напряжение получается через линейный стабилизатор; нуль берётся с минуса батареи; отрицательное напряжение вырабатывается детектированием пульсаций (задаваемых тактовым генератором) положительного напряжения.
Минусы: 1) слаботочность минусового плеча и значительные пульсации тока в нём, 2) невозможность получения более высоковольтного питания.


Использован Step-UP конвертер на ИМС MC34063, повышающий напряжение с исходных 6В до 15В, из которых затем получают среднюю точку при помощи ОУ. Частота работы ИМС преобразователя синхронизирована подачей импульсов от тактового генератора передатчика металлоискателя через конденсатор С14 на 3-ю ногу.
Минусы: 1) значительные имульсные помехи от преобразователя такого типа, 2) невозможность разогнать такой преобразователь до напряжения 30В.


Напряжение с более высоковольтной чем в других схемах батареи стабилизируется и из него вырабатывается искуственная средняя точка. Сам пробовал такое решение в другом металлоискателе и остался вполне доволен.
Минус: не смотря на полное отсутствие пульсаций требуется наличие большой батареи, а для напряжения 30 В - просто громоздкой.


Тактовая частота от передатчика металлоискателя делится на 2 триггером с образованием 2-х синфазных управляющих каналов которые переключают мосфеты создавая меандровые импульсы в первичной обмотке повышающего трансформатора. Из снятого со вторичной обмотки и выпрямленного напряжения формируется искуственная средняя точка. Наиболее предпочтительный, но требующий доработки вариант.
Минусы: 1) меандр в первичной обмотке трансформатора создаёт значительные помехи как на выходе преобразователя, так и в цепях первичного питания 2) низкий КПД выпрямителя на одном диоде и высокие пульсации после него, 3) отсутствие стабилизации выходного напряжения.

Следует отметить, что все вышеприведённые источники питания весьма работоспособны и вполне удовлетворяют их авторов. Изготовленые ими металлоискатели успешно продаются, потребители никак не нарадуются и пищат от восторга.
У меня же есть желание выжать максимум из данной схемы металлоискателя путём улучшения и оптимизации параметров его блоков. В том числе повышением напряжения питания до более оптимального для ОУ уровня, что так же позволит расширить динамический диапазон приёмного усилителя. Качество фильтрации подаваемого питания то же необходимо повысить.

Предлагаемый мной 2-й вариант схемы преобразователя (на 2-й странице топика) уже гораздо качественнее, чем четыре вышеприведённые схемы, используемые другими металлоискателестроителями. Но он ещё сыроват пока.

Подскажите мне пожалуйста: 1) как избавится от ступенчатых искажений синусоиды в первичной обмотке транса ? 2) что все таки лучше, реальный или виртуальный ноль ?

[ALEX__A]

Обратите внимание, в приведенных Вами схемах БП, использовалось либо преобразование энергии без гальванической развязки вторичных цепей, либо линейные стабилизаторы. В этих случаях реализация полноценного "нулевого канала" весьма затруднительно, и поэтому использование схемы искуственного нуля может быть оправдано.

Вы проектируете полноценный двухтактный преобразователь с гальванической развязкой вторичных цепей, при которой оптимальным является использование "нулевого канала" в виде отвода от средней точки трансформатора, как с точки зрения построения двухканального БП, так и с точки зрения снижения помех, за счет возможности реализации эффективной схемы экранирования.

Поэтому использование "реального нуля" предподчтительнее.

В первичной обмотке трансформатора присутствуют биполярные прямоугольные импульсы, которые, в силу наличия реактивной составляющей, на экране осциллографа очень похожи на синусоиду. Избавится от искажений можно только в одном случае - при использовании синусоидального задающего генератора, в других случаях их можно только минимизировать.

Однако, построение синусоидального генератора высокой мощности достаточно сложная задача.

Поэтому целесообразней использовать традиционные схемы ИБП, но минимизировать помехи возникающие во вторичных цепях. Пульсации выпрямленного напряжения, даже используя элементарный фильтр, на частоте преобразование 16 кГц (на выходе двухполупериодного выпрямителя мы получим пульсирующее постоянное напряжение частотой 32 кГц) при нагрузке 100 мА, будут минимальны.

Остаются помехи из первичных цепей. Их можно устранить используя рациональный монтаж элементов первичных цепей преобразователя ИБП для снижения емкости монтажа, качественно изготовленный трансформатор, использование демпфирующих цепей в первичной обмотке трансформатора, для снижения амплитуды выбросов, экранирование устройства и импульсного трансформатора, а также фильтры настроенные на частоту преобразования во вторичных цепях источника, с необходимой полосой пропускания.

Таким образом, Вы минимизируете возможные помехи во вторичных цепях источника и добъетесь необходимой стабильности выходного напряжения.

С уважением, Алексей.

[1_man]

Пульсации выпрямленного напряжения, даже используя элементарный фильтр, на частоте преобразование 16 кГц (на выходе двухполупериодного выпрямителя мы получим пульсирующее постоянное напряжение частотой 32 кГц) при нагрузке 100 мА, будут минимальны.

Это какими?