Помогите с расчетом полностью изолированного ИП на MC34063

[mikaleus]

Для меня с тиристорным каскадом всё в своё время было понятно. Была энергия в кондесаторе, потом БАХ и тиристор включился и энергия пошла в катушку (часть, а точнее половина, ушла в тепло). Там, как бы ни было, но энергия из катушки перекочевывала в конденсатор ПИ (опять же с потерей энергии на резисторе). Зная ёмкость ПИ, можно было определить максимальное напряжение на нём (через значение энергии, которое дошло до него).

[ooogo]

можно попробовать с тиристором, но я не понимаю как работает тиристор, читал в учебниках(хотя бы здесь http://ru.wikipedia.org/wiki/Тиристор ), но не пойму вроде есть ток удержания и в то же время если напряжение на электроде не достигло определенного уровня не будет удержания. в общем как им упрявлять имея выход микроконтроллера 5В 15 мА ?

[mikaleus]

Просто я упомянул тиристор в контескте той схемы прибора, которую Вы приводили (можно сказать: "чему учили в школе", причём не только "учили", но и приходилось делать макеты подобных устройств).
Управлять ключом индуктивной нагрузкой на ПТ сложно (поэтому я писал, что можно, если быть уверенным в результате) - требуется очень сильноточный выход, что делает проблематичным управление непосредственно от микроконтроллера. Схема ПТ+БТ отлично управляет индуктивностями (проверено), т.е. включение-выключение соответсвтует тому, что Вы подаёте на затвор ПТ.
Тиристор работает таким образом: подается на управляющий электрод (УЭ) ток - тиристор включается анод-катод А-К. Если убрать ток УЭ, что тиристор остаётся включенным до тех пор, пока через него протекает ток А-К. Минимальный ток А-К, который удерживает тиристор во включённом состоянии называется током удержания. При уменьшении тока ниже это порога тиристор выключается. Теперь для включения нужно опять подать ток через УЭ-К. Так как тиристор сравнительно медленный прибор (имеющий большую емкость переходов), то существует минимальное время на которое нужно подать ток через УЭ, что тиристор включился. Кроме того в связи с тем, что ёмкость переходов большая, существует ещё ограничение на скорость изменения напряжения (dU/dt) на участке А-К, так как при большЕм значении ток через ёмкость переходов может включить тиристор. Всё выше сказанное относится и к симисторам, только понятие Анод и Катод заменяется на силовой вывод 1, силовой вывод 2 (Main terminal 1, Main terminal 2). Ток подаётся через УЭ (Gate) и вывод 1, обычно (у известных мне сисмисторов).

[TashKey]

Заряд конденсатора 330 мкФ до напряжения 300 В требует перекачки энергии 14,85 Дж. Для заряда конденсатора за 1 секунду - мощность зарядного устройства 14,85 Вт. Для заряда за 100 мс -148,5 Вт и т.д.
Заряд конденсатора лучше всего производить схемой с автогенератором (когда новый цикл "накачки" энергии в индуктивность происходить после того, как вся энергия передана с предыдущего цикла) или схемой, которая обеспечивает "пограничный" режим работы. "Пограничный" режим - режим на границе между режимом прерывистых токов и режимом непрерывных токов. Вот думаю, как обеспечить данный режим... Режим с фиксированным временем выключения (время передачи энергии из катушки в конденсатор) можно обеспечить - делается сравнительно легко. Но этот режим приводит к заряду конденсатора в режиме непрерывных токов, что может быть плохо для выходного диода.

Прошу прощения, что снова запоздало поднимаю достаточно разжеванную тему.
Дело в том, что у меня похожая проблема - нужно от 5В зарядить конденсатор 100мкФ до 300-350В примерно за пару секунд. Отличие в том, что управление не от микросхемы, а от контроллера. Соображаю я в физике процессов обратноходового преобразователя крайне слабо и мой самоуверенный кавалерийский наскок это со всей очевидностью подтвердил. В общем, есть уже собранная схема, транзистор IRL530, намотан трансформатор на сердечнике E16/8/5 N27 зазор 2x0.06мм, 16/200 витков, расcчитаный с помощью Flyback 3100 и взятым почти от фонаря током нагрузки. При запуске с нагрузкой бросок тока срабатывает ограничение тока БП на 3А, сбрасывается из-за просадки напряжения контроллер, бросая меня от шока к полному унынию. Еще момент. В связи с этим жалостливая просьба: не могли бы Вы меня направить на путь истинный в борьбе с такой неприятностью? Более конкретно:
1. Где искать прежде всего - какие ошибки расчета, схемотехники, выбора деталей могут привести к такому эффекту?
2. Как можно с учетом специфики нагрузки (заряд конденсатора), путем варьирования частотой/скважностью, в том числе "на ходу", по мере заряда, оживить устройство, не перематывая трансформатор, а в идеале - как, используя такую возможность, оптимизировать с точки зрения минимальное время/минимальный пиковый ток? Разумеется, я не прошу конкретных цифр - направление мысли.

Заранее благодарен за любую подсказку.

[mikaleus]

Вопрос: нагрузка при разряженном кондесаторе присутствует или отключена (или имеет очень маленький ток потребления) и заряжается только конденсатор?
Если нагрузка присутсвует всё время, то какая максимальная потребляемая мощность этой нагрузки? И как она зависит от напряжение на конденсаторе?

[TashKey]

Спасибо за ответ. Нагрузки нет, не считая резистора в сотни килоом. Конденсатор заряжается, контроллер следит, по достижении заданного напряжения зарядка отключается. Затем конденсатор разряжается на индуктивную нагрузку через симистор.

[TashKey]

Небольшое уточнение к п.2. Нельзя ли, меняя частоту/скважность на ходу, уменьшить стартовый ток, как бы "выравнять" зарядку? Я просто по темноте своей даже не знаю, увеличивать или уменьшать.

[mikaleus]

Понятно.
Значит ситуация такая - имеем практически Flyback. Необходимо контролировать состояние дросселя-трансформатора. Например, транзисторный ключ на БТ (pnp), в базе сравнительно большой резистор, эммитер на + питания (между базой и эммитером в обратном напрявлении стоит диод). Коллектор через резистор к "-" питания. Ключ - полевой транзистор. Выход с коллектора pnp транзистора напряжение подаётся, например, на толерантный к 5В вход МК.
Далее необходимо просчитать как зависит ток от напряжения и времени через первичку дроссель-трансформатора. Определить максимальное время, на которое может быть открыть ключ. (Изложу завтра подробнее, так как дома комп накрылся, а с работы уже ухожу). БТ открыт. Далее закрываем ключ. Напряжение на обмотке поднимается выше, чем напряжение питания. БТ - закрыт. Напряжение (называется рефлексным в английской литературе иил в нашей калька - отражённое напряжение) прямо пропорционально (с учётом падения на выходном диоде) через соотношение витков с напряжением на выходном кондесаторе. После "разрядки" индуктивности в выходной кондесатор, в точке подключения ключа и обмотки возникнут свободные колебания, которые откроют транзистор - в этот момент нужно открыть ключ снова. Если выходное напряжение на кондесаторе (в момент открывания ключа можно спокойно измерять напряжение на конеднсаторе) не доросло до нужного значения, то время открытого состояния можно принять равным предыдущему. Так как напряжение на кондесаторе будет возрастать, то в следующем цикле время "разрядки" индуктивности будет меньше. Таким образом можно поднимать напряжение на конденсаторе с входным пиковым током (функция входного напряжения и времени открытого сотояния ключа).
Мощность потребляемая от источника будет возрастать.
Для ограничения потребляемой мощности нужно будет ограничивать значение пикового тока - это делать можно уменьшением времени открытого состояния ключа.
При достижении максимального напряжения (следует задать пороги верхний-нижений напряжения на кондесаторе) можно будет пропускать импульсы, работая с минимально возможным пиковым током первичной индуктивности.
Попробую завтра описать подобные вещи в цифрах.

[TashKey]

Еще раз спасибо. Есть ньюанс. Я преследую две цели: в сжатые сроки запустить практически готовый прибор, в котором обсуждаемый преобразователь - часть схемы и вторая - разобраться с вопросом и на будущее сделать нормальный преобразователь. На данный момент эта безграмотная схема выглядит так:

Только транзистор IRL530N и выпрямительный диод 1N5819. Не помню уж, почему я отказался от снаббер-цепочки (она может повлиять таким образом?). И в данный момент я не могу ее сильно менять - ну, там навесить простую снаббер цепочку, заменить транзистор на более подходящий (какой?), номиналы резисторов... А вот параметры импульсов, частоту, скважность - могу программно. Но, конечно, хотелось бы понять, в чем принципиальные ошибки. И что должно быть с учетом специфики нагрузки (зарядка конденсатора).

[TashKey]

Я осмысливал Ваш ответ гораздо дольше, чем Вы его придумали и написали. Если я все понял правильно, то:
1. Время открытого состояния ключа во время зарядки конденсатора постоянно и определяется расчетным путем.
2. Ключ на БТ служит для определения момента полной "разрядки" индуктивности на конденсатор, этим определяется время закрытого состояния ключа и по мере зарядки это время будет уменьшаться.
3. Схема выходит примерно такой:

Я правильно понял?
Тут же возникли дополнительные вопросы.
1. Ключ на БТ будет открываться свободными колебаниями, т.е. при большой частоте время реакции контроллера должно быть минимальным, причем, раз это колебания, ключ будет включаться/выключаться с достаточно большой частотой. Верно?
2. Все ли так на схеме, которую я привел? Тип полевика, номиналы резисторов в затворе? Нужен ли быстрый диод в снаббере и на какой ток или хватит 1N4007? Нужен ли нарисованный мной Шоттки параллельно полевику?
3. Я выше писал, что у меня как бы 2 задачи - в перспективе сделать полноценный преобразователь, а в сегодняшней ситуации - запустить с минимальными схемными переделками, уповая на программные. В этой связи, нельзя ли, как компромиссный вариант, время закрытого состояния ключа и скорость его уменьшения задать программной константой, подбираемой экспериментальным путем, например, по осциллограмме, и таким образом уйти от дополнительного ключа на ПТ?
4.

При достижении максимального напряжения (следует задать пороги верхний-нижений напряжения на кондесаторе) можно будет пропускать импульсы, работая с минимально возможным пиковым током первичной индуктивности.

Это для поддержания напряжения на конденсаторе? Поддерживать напряжение не надо, как только зарядка закончится, немедленно следует разряд конденсатора.
5. Есть у меня такое дилетантское подозрение. Поскольку трансформатор рассчитан по полуотфонарному среднему току заряда, а в начале ток, естественно, больше, то сердечник входит в насыщение и усугубляет и без того мрачную картину старта. Верно ли это? Можно ли посчитать соответствующий ток? Можно ли с этим осмысленно бороться, например, уменьшая время открытого состояния ключа вначале? Можно ли рассчитать это время?