DC-DC преобразователь с максимальным КПД

[mtit]

mtit
учите мат часть.

Аналогично.

Почему "десятичасовым" током аккумулятор обычно заряжают 16 часов? Не знаете?

А, как ток узнает что ему течь из солнечной батареи в аккумулятор? Просто, если тока нет, то это - холостой ход. А солнечная батарея на хх (в моём примере) развивает 14,2 вольта. 14 вольт больше чем 12,5 - ток потечёт!!!
После ТАКОГО обьяснения меня действительно может послать учить учебники любой школьник, как говорил Платон (или Сократ?).

Ладно, по теме. Основные потребители удалены от источника электроэнергии на 100-200 метров? Правильно я Вас понял?

[pinco]

Понемногу слежу тут за общей болтовней - про КПД тут автор ранее спрашивал - если руки прямые и есть немного хороших знаний по импульсной технике и опыт их изготовлентя , не говоря уже о теории ; то без синхронников на ту мощу что у автора можно достичь КПД порядка 87-92 процентов свободно , а с синхронниками (правильно сделанными , проверенными , и четко настроенными ) можно и 98-98,5 процентов вполне свободно достичь .
pinco

[vadd]

Почему "десятичасовым" током аккумулятор обычно заряжают 16 часов? Не знаете?

знаю, потому что аккумулятор уже давно пора выкинуть, он потерял емкость, пластины осыпались, электролит цвета ржавчины... а его все заряжают и заряжают...

вы не новые вопросы задавайте .. а отвечайте на старые вопросы...
я хочу выкладку по внутренним сопротивлениям и токам
как вы и обещали сдесь

Когда эта первая грубая математическая модель в мозгах уляжется - тогда будем усложнять: сопротивление, внутреннее сопротивление, температурная зависимость.

мне интересно! может и вправду вы правы.. и нечего городить.


вот вам "лабораторная работа по электротехнике, для 1 курса ПТУ"
внутренние сопротивлени сами надеюсь сможете расчитать?

разряженная АКБ
Эдс АКБ =12В
ток в цепи 10 А
напряжение АКБ=10.2В

заряженная АКБ (после отстоя 2 часа )
ЭДС АКБ= 13.8В
ток в цепи 10А
напряжение батареи 13.4В

с солнечной все сложнее много переменных
но возьмем попроще..
ЭДС СБ = 0.59В
ток в цепи 3.6А
напряжение на батарее 0.49В

цель выяснить и расчитать батарею СБ
для соблюдения условия зарядный ток не менее 3.6А

[vadd]

то без синхронников на ту мощу что у автора можно достичь КПД порядка 87-92 процентов свободно , а с синхронниками (правильно сделанными , проверенными , и четко настроенными ) можно и 98-98,5 процентов вполне свободно достичь .
pinco

руки кривизной не страдают..
значит щас пока имею кпд на нижней планке без синхронников... подозреваю из за диодов совковых...
на 98% не расчитываю... 98% только у транса по расчету получается.. так что 92% думаю будет в самый раз!

[soladko]

Проведем простой подсчет. Имеем 72 солнечных батарейки с довольно ярко выраженой максимальной мощностью при 0,48 В(при любой освещенности), при дальнейшем снижении напряжения ток, отдаваемый ими, не изменяется. Все верно? Если да, то считаем дальше. Если соединить эти батарейки по 36 штучек последовательно, а потом две полученые гирлянды паралельно. Что будем иметь? 36*0,48=17,28 В. На аккумуляторе надо поддерживать 14.2 вольта, но при большой степени разряда и в процессе заряда на нем будет в среднем 12.5-13 вольт. КПД батареи в таком случае будет 17,28/12,5*100%=72%(минимальный) при повышении напряжения до 14.2 В(в конце заряда) мы от бтареи возьмем 17,28/14,2=82%. Это все без учета поетрь на проводах при токе 3,6*2=7,2А. Если у вас при токе 3,6А падает полвольта на проводах при использовании преобразователя, или просто включив все напрямую, то во всех этих расчетах можно подставить вместо 17,28 число 16.8. Тогда КПД батареи в таком включении в зависимости от степени заряжености аакума будет соответственно равен 75 и 85 процентов. Тоесть без всяких преобразователей можно вашу батарею использовать на 80 процентов в среднем за весь цикл заряда аккумулятора. При возросшем токе в два раза падение напряжения будет 1 В. 1+14,2---все равно меньше чем напряжение батареи в режиме максимального КПД, тоесть провода не мешают дойти тем расчетным 80% до аккумулятора. Другими словами к чему все это я - если вы можете сделать преобразователь с КПД существенно большим чем 80 процентов, то только тогда это имеет смысл. А если вам удалось сделать КПД 85% то разве оно того стоит, если без него есть 80? Еще один простой подсчет. Даже если применить диод шоттки в выпрямителе, где нагрузкой аккум 12В, то при токе в 7 А на нем будет падать порядка 04-0,5 В. Если предположить потери в ключе и магнитопроводе равными 0, то максимальный КПД вашего преобразователя составит 14,2/(14,2+0,5) = 96%. вышего этого без синхронного выпрямителя не прыгнете. Самый хороший сердечник все равно понизит это на пару процентов, итого выше 90% для вас нереально, учитывая что сибираете из того, что есть под рукой, то и того меньше получите. Но если применить качественный хороший сердечник и быстрый полевик с низким сопротивлением открытого канала то до 90 процентов дотянете.

[vadd]

Проведем простой подсчет. Имеем 72 солнечных батарейки с довольно ярко выраженой максимальной мощностью при 0,48 В(при любой освещенности), при дальнейшем снижении напряжения ток, отдаваемый ими, не изменяется.
Все верно?

верно. ток остается на месте, мощьность падает, так как напряжение уже не в точке МАХ...
в результате я могу иметь 130-135 ватт а имею 100

Если да, то считаем дальше. Если соединить эти батарейки по 36 штучек последовательно, а потом две полученые гирлянды паралельно. Что будем иметь? 36*0,48=17,28 В.

угу... все верно... а что делает в это время второй акк? или я их заряжаю по очереди?

На аккумуляторе надо поддерживать 14.2 вольта, но при большой степени разряда и в процессе заряда на нем будет в среднем 12.5-13 вольт.

утром после 3х пасмурных дней бывает и 10-11

КПД батареи в таком случае будет 17,28/12,5*100%=72%

зависимость там сильно нелинейная.. и опять не учли внутренние сопротивления, вы идеальные условия берете за основу.. там если 60% будет то ура.
нагляднее переводом в мощьность
17.28*7.2=124 ватта
12.5*7.2=90 ватт
100/124*90= 72% (уточните свою формулу у меня 17,28/12,5*100%=137,6 получилось )
а если 10в то 10*7,2=72ватта
итого 100/124*72= 58%
разницу чувствуете? сколько продлится такой режим ? час два?

сколько я потеряю полезного если в акк буду всегда вкачивать зимой 120ватт (пусть даже 110 или 100) а летом и 150-170(летом освещенность больше если зимой 1ква на квм то летом до 3-4 ква на метр) или от 70 до 120?

(минимальный) при повышении напряжения до 14.2 В(в конце заряда) мы от бтареи возьмем 17,28/14,2=82%.

вы всевремя берете в расчет напряжение.. а будет ли при этом напряжении такой ток? тучка зашла...
вот сдесь хорошо компенсируется инвертером..

Это все без учета поетрь на проводах при токе 3,6*2=7,2А. Если у вас при токе 3,6А падает полвольта на проводах при использовании преобразователя, или просто включив все напрямую, то во всех этих расчетах можно подставить вместо 17,28 число 16.8. Тогда КПД батареи в таком включении в зависимости от степени заряжености аакума будет соответственно равен 75 и 85 процентов. Тоесть без всяких преобразователей можно вашу батарею использовать на 80 процентов в среднем за весь цикл заряда аккумулятора. При возросшем токе в два раза падение напряжения будет 1 В. 1+14,2---все равно меньше чем напряжение батареи в режиме максимального КПД, тоесть провода не мешают дойти тем расчетным 80% до аккумулятора. Другими словами к чему все это я - если вы можете сделать преобразователь с КПД существенно большим чем 80 процентов, то только тогда это имеет смысл. А если вам удалось сделать КПД 85% то разве оно того стоит, если без него есть 80?

конечно стоит... зимой я расширяю время зарядки на 1-2 часа, час утром и час вечером. За счет того что инвертер вытягивает мощу из лучшей точки мощности... а днем из тойже точки я получаю больший зарядный ток... к томуже КПД СБ не зависит от разряда АККа.. М.?

Еще один простой подсчет. Даже если применить диод шоттки в выпрямителе, где нагрузкой аккум 12В, то при токе в 7 А на нем будет падать порядка 04-0,5 В. Если предположить потери в ключе и магнитопроводе равными 0, то максимальный КПД вашего преобразователя составит 14,2/(14,2+0,5) = 96%.
вышего этого без синхронного выпрямителя не прыгнете. Самый хороший сердечник все равно понизит это на пару процентов, итого выше 90% для вас нереально,

за чтож вы так обо мне думаете?
расчетный кпд трансформатора 98%.. так что не надо его опускать..
ключи уменя низкоомные IRFZ44 (0.017 миллиОм) они ас стоят с радиаторами с материнок старых снял (1х2см)
радиаторы за весь день - просто теплые..
диоды у меня щас совковые.. греются.. и инвертер имеет КПД 82% ток то у меня не 7 А а 3-5 (24 вольта устал писать уже ж-) )
не плохо в общем.. для макета?
если синхронник втяпать( а это не сложно 2 обмотки по 3 витка для затвора) и туда теже 44е. то я так думаю поимеем свободно 90% а может и 92%
и я буду безмерно счастлив.

учитывая что сибираете из того, что есть под рукой, то и того меньше получите. Но если применить качественный хороший сердечник и быстрый полевик с низким сопротивлением открытого канала то до 90 процентов дотянете.

вот именно, дело в том что под рукой у каждого свое..
а у меня много что под рукой есть
просто опыта постройки сиих девайсов нету.. это мой первый импульсник.. и сразу такой результат, я доволен..
а сердечник у меня из АТХ питателя (и еще штук 18 валяется ) и намотано по уму. в несколько проводов..

[pinco]

Что-то не совсем все в куче как пишете - давайте раздельно о КПД собственно импульсного блока и КПД получившейся системы в целом , Пока автор спрашивал отдельно по макс КПД импульсника отдельно то отдельно для импульсника для его мощности я и ответил , если нужныподробности уже КАК именно эти проценты КПД достигаются так это отдельный вопрос , и даже не маленький и предполагает как у автора так и у советующих хороших знаний по силовой импульсной технике и опыта , ну хотя бу небольшого но законченных изделий источников (без аварий и раскаленных режимов , зато с гордостью всем докладывающих об "опыте" конструирования источников киловаттных мощностей , и т д )
Начнем по порядку :основное - на чем теряется КПД ? На переходных процессах в связке силовых ключей - транс , паразитные колебания , холостой ход перемагничивания сердечника , прямое падение напряжение на силовых шоттках выхода на номинальном токе нагрузки , на перезарядке их емкостей при переходных процессах, на недостаточных сечениях подводящих проводов как до преобразователя так и в самой конструнции разводки платы и монтажа , на демпферных цепочках которые гасят посновные паразитные выбросы силовых транзисторов - это в обратноходовых однотактниках - ав двухтактных таких больших потерь нет так как выбросы одного плеча через диод другого плеча гасятся - идут обратно в цепь питания по диодам другого ,и таких мощные демпферные цепочки ни к чему ,либо не обратноходовые однотактные - а прямоходовые однотатные схемы - лучше держат нагрузку и при меньших чем у обратноходовых габаритах могут на выход дать больший ток , хотя плата за это - дополнительная индуктивность фильтра выхода но нагрузочные хар-ки у них получше , да и данные деталей подучаются не компромисные как в обратноходовых онднотактных - а нормально можно варьировать параметрами транса силового и отдельно фильтра под конкретную частоту , ток , пульсации и т д . .Это я только про основные моменты на которые ну просто не обойти - надо обратить самое пристальное внимание если хочешь получить приличный КПД . С чего начать - да пожалуй с транзисторов - хотя тут и рекомендовали IGBT -решительно не советую их применять - про большое падение на них уже говорилось и так в постах , добавлю что даже асли применять "высокочастотные" , как пишут в паспорте до 150-200 кГц то для обеспечения малых потерь при переключениях тогда тактовая общая частота для них получится максимум 25-30 кГц да и то фронты не будут крутыми , тогда как полевики с их мегагерцовыми частотами переключения для тех же 30 кГц дадут ну просто идеальные фронты , поэтому их можно применять и на частотах побольше - и до 150-200 кгц точно - а это в свою очередь уменьшение и размера силового транса и меди и веса фильтров потому что меньше емкость надо в фильтры тогда ставить и т д .Как видишь - импульсники это вовсе не так просто как кажется с первого взгляда , а как погрузишься в подробные рассчетырежимов и элементов схем то наверняка согласишься с моим мнением ,но пока я на этом не настаиваю .Теперь полевики - надо прикинуть чтобы они были теплыми немного при макс мощности с учетом имеющихся у тебя радиаторов - их макс сопротивление в постоянно открытом состоянии - если 1-2 ватта на транзистор то при токе скажем 5-6 ампер должен иметь сопрот порядка 0.055 ома , по напруге же для двухтактных достаточно превышение питания на 30 процентов (мостовая и полумост схема) а для однотактного обратноходового уже надо брать транзистор на макс напряжение больше питающего на не менее чем на 50 прцентов , а для повышения надежности и на все 80 процентов -- это к вопросу какую именно схему простроения вых силового каскада ты выберешь .Чтобы транз нормально резко переключались им нужны драйвера затворов максимальный ток от которых определяется уже емкостью затворов силовых ключей и крутизной фронтов какое нужно получить .
Шоттки - на как можно меньшее прямое падение напряжения при номин токе и причем если схема обратноходовая то приходится их выбирать на напругу буквально на 200-300 процентов большую чем выходное потому что при обратном ходе на них вых напруга плюс с транса которая в прямом импульсе по амплитуде больше чем вых , обычно не менее чем в2 раза а и то в 3 обычно - а это значит при таких напругах типов шотток будет повышенное прямое напряжение примерно в 1,5 -1,2 раза большее чем когда схема двухтактная или однотактная прямоходовая - там больше чем 1Ю5 раза превыш напр относит выхода не бывает и поэтому можно применить шоттки с пониженным напр что получится и с низким падением прямым - то есто однотактная обратноходовая не есть схема с малыми потерями и высокий КПД в ней проблематично в принципе работы получить - так как она вся рассчитывается на компромисах что-то улучшить-за счет чего-то ухудшть и по сравнению с другими меньше вариантов - зато простая - ну кому что - для промышленности она и хороша потому что проста по деталям , а в общем для подучения хорошего КПД - она не оптимальна - хотя я не настаиваю - у тебя на ее счет может и другое мнение будет .Далее транс - в промышленности он рассчитывается и делается как компромис между размерами, весом , габаритом, мощностью,рабочей частотой и потерями на нем как на холостом ходу так и на обмотках при рабочем режиме и поэтому нельзя сделать транс с малыми потерями но чтобы имел при этом мелкие габариты и мог работать на низкой частоте - кстати про частоту - хоть размеры элементов при увеличении частоты уменьшаются но потери при этом увеличиваются и после какого-то момента общий прирост потерь становится больше цены выигрыша в весе и габаритах - поэтому сначала определись примерно с частотой рабочей какая у тебя будет и затем под нее уже и транс подбирать или считать и делать нужно и силовые , и шоттки (быстрые или обычного типа и т д), и емкости фильтров .Для начала советую примерно определиться в районе 100 кГц или менее - и транзисторы под эту частоту с хорошими фронтами найдешь и ультрабыстрых Шотток не нужно , и при токах 5-6 ампер требования к разводке платы и построению дорожек и проводников не такие жесткие - прощают многие ошибки начинающих, а в общем даже можно и еще менее выбрать - КПД от этого только улучшится - ранее в блоках компьютером на биполярах использовали транся на 20-30 кГц не более - так вот если делать на них и увеличить частоту то за счет получившегося увелич их индукт на рабочей частоте и ток холост хода уменьш и КПД чуть подрастет , это я к примеру - чтобы тебе было видно чот на что примерно влияет и куда плыть .На абсолютную точность не претендую - для подробностей нужно хотя бы некоторые книги тебе по рассчетам импульсников почитать ,а в основном кратко , "на пальцах" пока так рассказываю.
В двухтакниках можно за счет уменьшения намагниченности уменьшить холост ток с 15-10 процентов до 3-4 - это тоже немного но увелич КПД , хоть и будет больше число витков и сердечник побольше оптимального но как хотел - КПД зато будет выше - но для такого же уменьшения холост хода в однотактниках придется и витков и габаритов увеличить на большую величину потому что работают они на немного смещенной петле гистерезиса намагниченияи . Ну в общем так во всех основных моментах , вплоть до сечений всех проводников - в сумме мелких улучшений и отказов от компромисов так и достигнется высокий КПД .
pinco

[tauP10]

на 98% не расчитываю... 98% только у транса по расчету получается.. так что 92% думаю будет в самый раз!

Надо стремиться получить максимальный КПД.
я уже Вам говорил как это лучше сделать.
Можно повторюсь ? У Вас сейчас есть нечто двухтактное на TL494, с неоптимальным возможно управлением полевиками ( при прямом их подключении на TL) трасформатор, диоды , дроссель.
Представляете, что будет неплохо, если большую часть времени ток в аккумулятор вообще по диодам протекать не будет? Значит не будет потерь на них (большую часть времени).
А если выбросить трансформатор? - тоже вроде КПД не уменьшится.
Итак имеем схему см рисунок
управление полевиком делаем от микросхемы NE555 через драйверную микрушку IR2104. Без всяких там обратных связей, чисто параметрически .
Ton*(Uin-Uout)=Toff*Uout
Так как напряжение на выходе определяется аккумулятором , то напряжение на входе автоматически будет поддерживаься скважностью на расчетном уровне.
Uin=Uout(Ton+Toff)/Ton

В IR2104 используете только верхнюю высоковольтную половинку. N-Mosfet какой нибудь вольт на 60 и сопротивлением канала да хоть и 0,1 Ом, а можно и меньше. Синхронный выпрямитель можно не ставить, достаточно диода шоттки, работать же будет диод только 38% времени (36V/26V). Потери на диоде шоттки
при токе 5А грубо 5А*0.5V * 38%= 1 Ватт ну и пусть, зато проще.

Ps в принципе можно и одной "555" таймером обойтись , подключив его прямо на затвор и обеспечив хитрое питание (плавающее). Ток выхода у нее поболее будет чем у ТЛ (вероятно)
или Ir2153 подшаманить чтоб работала с должной скважностью .

-- Прилагается рисунок: --

[vadd]

pinco
я не совсем криворукий юнец у меня за плечами достаточно большой опыт.. (больше 20) но не в импульсной технике, а больше в вч и цифровой

щас схема двухтактник на 494 схема - компиляция даташита и
на схеме ошибка у микрухи 16 лап
из даташита взято все до ключей..(в даташите тоже ошибка, там базы транзисторов в кучу собраны и они одинаковые по проводимости.. сказака просто)
а из этой схемы согласование ключей
только резисторы в затворах у меня стоят по 75 ом в землю.. а к микрухе я их удалил.. перемычка.

ток холостого хода 250ма. при максимальной ширине импульса и входном напряжении 40 вольт.
при минимаьной ширине импульса 10 ма.

выпрямитель и фильтр классическая схема компового бп.
катушка с отводом от середины (минус), с двух концов два диода в кучу (Плюс) потом дроссель, и емкость .. все.
обратные связи все заведены по ВХОДНЫМ напряжению и току.

ключи IFRZ44N
частота изначально была 100кгц.

потом немножко поиграл с частотой (при ограниченном токе старался получить максимальную мощность на выходе) и щас она гдето около 60кгц

транс намотан на феррите от АТХ бп (300ватт)
расчитал в проге.. скачал гдето..
обмотки намотанны в 5х0.6мм проводов. больше не поместилось.

плата разведена по правилам силовой топологии (все земли и плюсы из одной точки, все короткое, прямое и широкое)

кажется все..

все советы по делу мной слушаются и принимаются во внимание! спасибо! я для себя открываю новый мир


tauP10 и вам спасибо..!
черт, а я плату под синхронник развел
можно я ее пока попробую.. просто интересно что получится..

а если тлку перевести в режим однотактника и через драйверок завести на сию схемку... ну чтоб не использовать ВИ1 тьфу.. NE555...
за одно там все с ШИМ продумано..

некое подобие приведено в даташите на tlку... только с биполярником

это я так понимаю степдаун... а у меня щас степдаунить особо некуда
прийдется все переделывать на 12 вольт... не сложно в принципе.. но неохота.. лень..
хотя такую схемку соберу обязательно, даже просто ради интереса... что получится..
кстати в качестве дросселя .. что чего и сколько..
былоб совсем круто ткунуть меня носом в почитать.. или программку расчета дросселя..

[tauP10]

можно я ее пока попробую.. просто интересно что получится..
а если тлку перевести в режим однотактника и через драйверок завести на сию схемку... ну чтоб не использовать ВИ1 тьфу.. NE555...

Можно, попробуйте, делов-то.
ТЛ-ка не катит, Вам в стер-дауне понадобится скважность Ton› Toff а TL работает на каждое плечо менее чем полпериода.
Хотя ! можете объединить выходы. Там вроде открытые эмиттера? И нормалек, если микра выдержит такое издевательство. Конечно лучше тогда уж через драйверок. Хотя мне приходилось и ТЛ-ку делать с плавающим питанием и работой прямо на затвор полевика, задачка правда была с 27 12 вольт получать.

у меня щас степдаунить особо некуда

как это некуда . 36 есть ? - есть, а 26...27 надо.


Дроссель берите с того же компового блока питания , по реактивной мощности того порошкового железа хватит.
Только перемотайте на нужную индуктивность и ток.
Прикиньте по формуле L=Uout*Toff/∆I
Примерно 70 мкГн для частоты 60 кГц и ∆I=2А
При объединении выходов ТЛ частота поднимется в 2 раза по сравнению с двухтактной схемой - это учтите.

1000 мкф по входному напряжению - это мало. По хорошему надо 4700 в вашем случае, а лучче 2х2200х63V близко расположенные к стоку(+) и аноду(-) выходного диода.