Помогите с расчетом полностью изолированного ИП на MC34063

[mikaleus]

По поводу Вашей схемы управлением УЗ излучателем, то, возможно я не знаю особенностей Вашего излучателя, но я делал бы схему с последовтельным резонансом.
Т.е. схему модифицировал бы так: к стоку IRF840 подключаю в обратном включении диод EX1D (400 V, 35ns) к напряжению 300-400 В. В точку соединения стока транзистора и диода включаю дроссель, с последовтельно подключённым излучателем, второй конец излучателя подключаю к 300-400 В. Параллельно излучателю подключаю резистор 300-510 к, соответствующей мощности. Мне кажется, что так было бы лучше.
Резкое открывание транзистора приводит к скачку напряжения на излучателя - это конденсатор - происходит скачок тока. Не уверен, что для УЗ скачок напряжения это хорошо (обычно есть ограничение для материала по dU/dt). При последовательном включении с дросселем это нет. Далее происходит резонансный процесс на УЗ - мощность излучения максимальна, при этом максимальное напряжение на транзисторе не превысит 401 В (при 400 В питании + падение прямого напряжения на диоде). Если Вы зашунтируете дроссель в Вашей схеме диодом, то практически вся накопленная дросселем энергия уйдёт в тепло (разогрев диода), для транзистора напряжение на стоке не превысит 401 В, но заблокирует изменение напряжение на УЗ преобразователе (в соответствии с резонансным восстановлением). Но, вобщем-то, Вам думаю видней, как использовать УЗ преобразователь...

[ooogo]

Собственно нужен только один мощный первый импульс, дальнейшее излучение не требуется. Прибор должен измерять время прохождения УЗ через материал(бетон). Излучатель держит до 700 В без проблем, поэтому и выбрал такую схему по анологии с промышленными схемами.

[mikaleus]

Как раз на схеме (мне такая реализация знакома - классика УЗ дефектоскопов) показана схема выходного каскада с тиристором V11 - ПИ, обмотка Т3 (фактически дроссель), резистор R11 образуют контур ударного возбуждения. Тиристор включается стартовым импульсом, конденсаторы C30 и C6 разряжаются через обмотку 2-4 Т3, как только ток падает ниже тока удержания тиристора, тиристор закрывается и в дальнейшем не принимает участия в процессе. индуктивность T3, кондесатор ПИ, резистор R11 образуют контур ударного возбуждения с заданной добротностью. Колебания есть быстро затухающие. Но именно колебания, а не просто импульс. И скорость нарастания напряжения на ПИ ограничена скоростью нарастания тока в контуре обмотки 2-3-5-6 ток не может быстро возрасти, так как ПИ представляет собой конденсатор и для стартовых условий представляет собой КЗ для всей обмотки трансформатора.
Ваша схема из поста №104 представляет ключ на IRF840, который резко увеличивает напряжение на конденсаторе ПИ.
То, что излучатель может выдержать напряжение 700 В - это просто замечательно, но ограничение для подобного устройства это не только напряжения, но скорость изменения напряжения. При превышении скорости изменения напряжения свыше определённого порога - ПИ может лопнуть.
На мой взгляд попробуйте повторить каскад на тиристоре - в этом случае не надо 300 - 400 В напряжения - достаточно 100 В (можно наверное и вообще 12 В использовать напрямую без преобразования в высокое напряжение). Т3 будет иметь соотношения витков 1/4 (при непосредственном питании 1/40). При этом Т3 должен сделан как дроссель - т.е. с зазором.

[ooogo]

Как раз на схеме (мне такая реализация знакома - классика УЗ дефектоскопов)

не попадалась ли Вам схема прибора УК-10П, у меня УЗ излучатели именно от него, паспорт остался, а вот схемы не нашел. Нашел только схему на "Бетон-12"

На мой взгляд попробуйте повторить каскад на тиристоре - в этом случае не надо 300 - 400 В напряжения - достаточно 100 В (можно наверное и вообще 12 В использовать напрямую без преобразования в высокое напряжение). Т3 будет иметь соотношения витков 1/4 (при непосредственном питании 1/40). При этом Т3 должен сделан как дроссель - т.е. с зазором.

А нельзя ли вместо тиристора использовать полевик с логическим управлением например так

у IRL640 макс. напряжение 200В.
только тогда не понятно из каких соображений определять количество витков первичной обмотки, и когда засекать время, во время открытия или во время закрытия транзистора? ведь выброс там будет приличный!?

[mikaleus]

1. Схемы УК-10П у меня нет.
2. Полевой транзистор можно использовать, если иметь возможность им чётко управлять.
3. Выброс будет приличный, но с учётом того, что у Вас 10-14 В, результирующая добротность контура будет меньше 3, то выброс по напряжению не будет существенно большим.
По поводу расчёта тут несколько сложнее, так как следует учитывать и ёмкость выходную полевика (у тиристора она существенно меньше). Тут несколько сложнее расчёт, чем хотелось бы описать... Попробую позднее изложить соображения по этому поводу.

[ooogo]

полевым транзистором управляет микроконтроллер напряму, ставил эксперимент (IRL640+параллельный контур) при длительности управляющего импульса 3 мкс, время открытыго состояния примерно 10 мкс.
что если трансформатор намотать 10 витков L1=40мкГн и 400 витков L2=64 мГн (Al=0.4мкГн), длительность импульса 10 мкс интервал между импульсами 50 мс, в пачке 8-16 импульсов.

[ooogo]

есть еще у меня вот такой сердечник http://www.epcos.com/inf/80/db/fer_07/efd_20_10_7.pdf на нем все эксперименты с полевиком ставил, индуктивность намотана 1 мГн

[mikaleus]

Частота свободных колебаний fдемпфированного последовательного колебательного контура, состоящего из индуктивности L, конденсатора C и резистора R. f=1/(2*pi)*sqrt(1/(L*C)-(R/(2*L)^2)).
При этом резонансную частоту выбираем равной частоте механического резонанса излучателя. Расчитываем требуемую общую индуктивность и сопротивление для контура.
По поводу схемы ключа. Я для управления индуктивной нагрузкой использую ключ, составленный из последовательно включённого полевого транзистора (с логическим управлением), и биполярного транзистора (может быть высоковольтным или просто высокочастотный со средним напряжением коллектор-эмиттер, если не требует высокое напряжение). База БТ через резистор (НЕ ИСТОЧНИК ТОКА) подключается плюсовому напряжению питания. Такая схема позволяет исользовать низковольтные ПТ, в полной мере использовать возможности БТ как по напряжению (т.к. база подключена через низкоомный резистор к источнику питания, а напряжение пробоя коллектор-база выше коллектор-эмиттер), так и по частотным свойствам (т.к. имеет малую ёмкость коллектор-база). Резистор - рассчитывается исходя из максимально необходимого (или максимально допустимого) значения при максимкальном напряжении питания.
Сердечника EFD-20 вполне хватит для такого устройства, единственное, что там нужен зазор. Обычно данные сердечники имею зазор 0,25 или 0,5 мм для половинки. Наверное придётся расчитывать для зазора, который у Вас получится сделать.

[ooogo]

1.не совсем понятно зачем биполярный транзистор, если частотные характеристики не важны, важен только один первый импульс?
2. контур получается последовательный L2R6 или все таки параллельный, запутался!?
3. про общую индуктивность понятно, а как рассчитать L1? или ее принять в соответствии с отношением 1/40 изходя из общей индуктивности?
4. сердечник с зазором, точнее зазор на одной половинке, но индуктивность одного витка 0,1 мкГн, для резонанса нужно 3 мГн, емкость излучательно примерно 2,4 нФ, много витков получается, порядка 170.(L:=3E-3;R:=2000;F:=1/(2*pi)*sqrt(1/(L*2.4E-9)-(R/(2*L)^2))= 59301,6813892)

[mikaleus]

1. L1 и L2 - это многообмоточный дроссель (трансформатор).
2. БТ нужен для уменьшения ёмкости (ёмкости К-Б, К-Э БТ на порядок меньше, чем ёмкость С-З, С-И ПТ, которая с индуктивностью L1+трансформированная индуктивность L2+индуктивность рассеяния образует паразитный колебательный контур (при уменьшении ёмкости при той же индуктивности добротность контура снижается настолько, что колебания в нём не возникают). Кроме того, Вы писали, что подавая открывающий импульс 3 мкс, ПТ был открыт 10 мкс - т.е. точно управлять процессом включения-выключения ПТ Вы не можете (и не сможете в силу паразитных емкостей ПТ).
3. Кроме общей индуктивности с "которой всё понятно", дроссель-трансформатор выполняет ещё функцию увеличения напряжения. Как только включается катушка L1, на катушке L2 появляется нпряжение. НО ПИ представляет собой разряженный конденсатор, в результате L2, имеющая свою индуктивность рассеяния и активное сопротивление, оказывается закорочена. При трансформации этих сопротивлений (активного и реактивного) на L1 получается комплесное сопротивление, которое и даёт начальный ток. Далее напряжение на ПИ начинает выростать, соответственно ток через ПИ уменьшается.
После выключения ключа напряжение на ПИ будет рости за счёт энергии накопленной в катушке L1. W=L1*Imax^2/2. Эта энергия может расходоваться на нагрев резистора ((U1+U2)/2)^2/R6*t и на рост напряжения ёмкости ПИ Cпи*(U2^2-U1^2)/2. Время t. Так как процесс изменения напряжения после выключения ключа идёт по резонансной кривой и на рост напряжения может уйти максимум 1/4 периода резонансной частоты. Всё остальное на увеличение напряжения. По поводу 1/40 коэффициента трансформации, то это скорее максимально возможное значение.