Преобразователь динамо->DC с максимальным КПД

[tauP10]

Ах, вон вы какой удвоитель имели ввиду! Самый простенький. Нет, я пользуюсь схемой Латура, она даёт удвоенную частоту пульсаций. А этот только одинарную. При 10 мкф на его выходе будет заметные на глаз пульсации свечения фары.

тама в схеме вообще-то 10миллифарад и 1,5 миллифарады- неярко выраженная резонансная емкость.

[vouk]

Почему-то никто не задается принципиальным вопросом: а хватит ли мощности динамки для питания велофары на низких оборотах, при которых фара уже не горит, а хотелось бы, чтобы горела. Для этого надо поставить эксперимент - нагрузить генератор на то сопротивление, при котором он отдает максимальную мощность.
Если хватит, то имеет место задача согласования сопротивлений, и можно думать, каким способом это сделать. Если нет (что кажется мне более вероятным), то ничто не поможет. ИМХО, это только кажется, кто закоротив генератор на индуктивность, а потом отняв у нее накопленную энергию, можно выжать из генератора бОльшую мощность. Если период коммутации ‹‹L/R, то ток будет не успевать достигнуть максимальной величины (внутреннее сопротивление генератора не будет играть роли), то будет высокий кпд и малая отбираемая мощность. Если период ››L/R, ток ток будет ограничен внутренним сопротивлением источника, это эквивалентно перегрузке генератора, и кпд и мощность будут малы. Максимум отбираемой мощности будет тогда, когда приведенное сопротивление нагрузки в цепи генератора будет равно его собственному. Это и будет согласование (при кпд, равном 50%, между прочим), но это - плохой способ. ИМХО больше мощности, чем от генератора, работающего непрерывно на активную нагрузку, все равно не получить. Скорее - меньше. Ведь генератор при такой работе становится источником импульсного механического момента, которые отдачей пойдет тому, кто крутит педали. До педалей он вряд ли дойдет, просто потеряется по пути и превратится в тепло. Так что гармоники как в случае двигателя, так и в случае генератора - это чисто потери.
Увеличить мощность генератора на малых оборотах можно:
1. Применив редукцию (увеличив обороты)
2. увеличив индукцию магнитного поля
Похоже, что оба способа неприменимы (генератор - встроенный, и, скорее всего - с постоянными магнитами).
Дело, скорее всего, обстоит следующим образом. У преобразователя, от которого питается фара, входное сопротивление растет вместе с оборотами, так как вместе с ростом напряжения падает потребляемый ток. Соответственно, при уменьшении скорости, входное сопротивление падает (преобразователь "пытается выжать" из генератора максимум). Это приводит к "просадке" напряжения на генераторе еще бОльшему, чем если бы тот работал просто на сопротивление. Если это так, то применение удвоителя напряжения (последняя схема ТауР10) тоже не поможет: она только усугубит положение.
Чтобы проверить, так ли это, надо измерить истинные выходные параметры генератора. Только надо понимать, что выходное сопротивление (активное) - это не то, что меряется омметром, реальное будет больше, так как в него вносят вклад не только потери в медном проводнике обмотки, а еще потери на гистерезис перемагничивания железа, вихревые токи и пр. А индуктивность - не то, что меряется прибором для измерения индуктивности. Реальная будет меньше.

[soladko]

Нет, задача в другом. У автора фара будет светить при напряжении 9 вольт и выше, а мощность-сколько даст динамка так и будет светить. Поэтому здесь важно поднять напряжение. Больше мощи таки получится взять путем корочения динамки, но при этом нагрузка на педали будет максимальной. Если напряжение выпрямить диодами а потом типа по моей схеме, то "кажущийся кпд " будет довольно высоким. Но педали крутить ой как тяжело будет

[vouk]

Нет, задача в другом. У автора фара будет светить при напряжении 9 вольт и выше, а мощность-сколько даст динамка так и будет светить. Поэтому здесь важно поднять напряжение.

Это было бы так, если бы светодиоды питались непосредственно от генератора. Тогда, сколько он току даст, так они и гореть будут (если напряжения хватает, конечно). А так там стоит понижающий преобразователь - драйвер светодиодов (как я понял). Я сильно подозреваю, что он заточен на то, чтобы светодиоды горели номально при разном входном напряжении.Т.е ему 3 ватта вынь да положь. И чем меньше входное напряжение, тем больше току он жрать будет. Вы можете поднять напряжение генератора (трансформатором, например), но это будет действовать на холостом ходу, а подключите драйвер - он его посадит, если мощности не хватает.

Больше мощи таки получится взять путем корочения динамки, но при этом нагрузка на педали будет максимальной. Если напряжение выпрямить диодами а потом типа по моей схеме, то "кажущийся кпд " будет довольно высоким. Но педали крутить ой как тяжело будет

Теперь про "корочение динамки". Пусть у нас источник постоянного тока (с синусоидальным - принцип будет тот же) с эдс Е и внутренним сопротивлением R. Безо всяких фокусов от него можно получить максимальную мощность Е^2 * Rн /(R+Rн), т.е. половину от Е^2/R, вторая половина выделится на внутреннем сопротивлении генератора, если Rн = R. Теперь покажите мне, что замыкая источник на индуктивность с последующим "разрядом" индуктивности на нагрузку, от источника можно получить больше.
А логика-то простая. Если мгновенное значение мощности во втором случае не может превышать мгновенное же значение ее в первом случае, то и среднее значение не может ее превышать. Реально же будет меньше из-за неидеальности ключей и индуктивности.

[soladko]

По-моему было уже показано, что можно получить больше енергии при реальных рассчитаных индуктивности, сопротивлению обмотки динамки и частоте ее вращения. Здесь как бы упор на то, что мы "собираем" за 90 процентов периода всю енергию динамки на комплексном внутреннем сопротивлении, а за 10 отдаем ее наружу. И вот если на индуктивности можно собрать больше чем потери при этом на сопротивлении обмотки, то есть в этом смысл. А судя по рассчетам смысл есть. реактивное(индуктивность) сопротивление выше активного потому можно это использовать. Если бы внутреннее сопротивление носило больше активный характер чем индуктивный, то такой фокус не получался бы.

По поводу драйвера. Он для динамки работает как стабилитрон, если очень все обобщить. Тоесть на динамке растет напряжение, доходит до например 9 вольт и начинается отбор тока по принципу"сколько даст". После того, как динамка дает больше, чем надо, драйвер повышает свое напряжение "стабилитрона" тем самим уменьшая ток от динамки до стабилизации мощности на выходе. Потому нам и важно при малых оборотах всю мощу сдвинуть в диапазон более высоких напряжений.

[Eats]

тама в схеме вообще-то 10миллифарад и 1,5 миллифарады- неярко выраженная резонансная емкость.

А, да, точно. 1.5 миллифарады для резонанса я сразу углядел, а в накопительный глянул невнимательно.

Почему-то никто не задается принципиальным вопросом: а хватит ли мощности динамки для питания велофары на низких оборотах.

Это происходит от того, что сразу пишем, а предыдущие 4 страницы топика не читаем. Ваш вопрос был отвечен в первом же моём сообщении. Реальные графики, снятые с динамки, были выложены позже, но тем не менее были выложены. Всё было.

Чтобы проверить, так ли это, надо измерить истинные выходные параметры генератора.

Всё уже измерено до Вас. И графики построены, и даже некоторые эмпирические зависимости выведены (в тех случаях, где они очевидны).

По поводу драйвера: на (условно) больших оборотах, где мощность динамки превышает мощность светодиодов, он отбирает от динамки постоянную мощность, то есть его входное сопротивление растёт с увеличением напряжения. На малых оборотах (скажем, меньше 30% мощности динамки) как от динамки, так и от фары уже толку нет, и драйвер останавливается. На средних оборотах в диапазоне мощности динамки от 30% до 100% он отбирает от динамки столько, сколько она может отдать. Для этого в нём есть отдельная нога, на которую и заводится управляющее напряжение. Поэтому с драйвером никаких проблем нет. Он работает предельно корректно. Поэтому (краткое содержание предыдущих серий):
вся проблема — снять с динамки при работе на жутко нелинейную нагрузку, каковой является диодный выпрямитель (хоть с удвоением, хоть без), ту же мощность, которую она отдаёт на активную нагрузку. А при ЭДС 6В и, следовательно, напряжении 3В динамка в активную нагрузку реально вдувает полампера. Светодиодам столько току и не нужно! Они 350мА-ные. Этот ток следует перевести в напряжение (а надо заметить, одноваттный светодиод светит очень ярко!). Всё, что осталось, это склепать низковольтный, а лучше широкодиапазонный PFC, о чём я и спросил tauP10. А ещё лучше управляемый PFC, чтобы я и ему тоже мог на отдельную ногу завести управляющий сигнал, который указывал бы, какой ток отбирать от динамки. В первом приближении PFC должен обеспечивать отбор постоянного значения синусоидального тока. А полином 3-й степени даёт аппроксимацию, погрешность которой сравнима уже с погрешностью экспериментов. tauP10 предложил альтернативный вариант: уйти в область не высоких частот ШИМа, а наоборот, низких, сопоставимых с частотой источника тока. Вот вкратце (одним абзацем) то, что вылилось в 5 страниц обсуждения. Прочитайте их, чтобы не возникало вопросов, на которые уже даны исчерпывающие ответы.

[vouk]

Eats, я читал все страницы, дело не в этом. И графики Ваши видел, но особого внимания не уделил, потому, что они сделаны для нагрузки 22 ома, тогда как на малых оборотах сопротивление генератора явно много меньше. Вот что я действительно упустил, так эту черную (или коричневую) линию - типа максимальной теоретически мощности, которую можно получить от генератора. Пожоже, это как раз то, о чем я говорю. Этой мощности кажется достаточно, чтобы светодиоды неслабо горели. Так почему ее не берет драйвер?

На малых оборотах (скажем, меньше 30% мощности динамки) как от динамки, так и от фары уже толку нет, и драйвер останавливается. На средних оборотах в диапазоне мощности динамки от 30% до 100% он отбирает от динамки столько, сколько она может отдать. Для этого в нём есть отдельная нога, на которую и заводится управляющее напряжение. Поэтому с драйвером никаких проблем нет. Он работает предельно корректно

Что значит "останавливается"? Светодиоды не горят?
Где на ваших графиках находятся "30 % мощности"?
Где та точка, когда фара уже не горит, а Вы хотите, чтобы она еще горела?
Где та точка, когда "от фары и динамки толку уже нет и драйвер останавливается"?
"Отдать" чего - мощности или тока?

вся проблема — снять с динамки при работе на жутко нелинейную нагрузку, каковой является диодный выпрямитель (хоть с удвоением, хоть без), ту же мощность, которую она отдаёт на активную нагрузку. А при ЭДС 6В и, следовательно, напряжении 3В динамка в активную нагрузку реально вдувает полампера. Светодиодам столько току и не нужно.

Тут все запутано. О каком мосте Вы говорите, и что в нем "жутко нелинейного"? Включите в диагональ моста активное сопротивление и динамка будет работать на него, отдавая практически ту же мощность. Только диоды подходящие надо взять. Или с моста драйвер начинается, и это мешает взять мощность? Или Вы хотите перед драйвером мост поставить, чтобы поШИМить немного?
А если светодиод в нагрузке будет, то появляется порог напряжения, но мост тут ни при чем.. И это - не тот порог, который на входе драйвера. А какой он?
Вот я просто балдею, когда люди с серьезным видом рассуждают, с какой частотой "ключевать", словно им все это понятно..

Светодиодам столько току и не нужно

. А сколько нужно? Они параллельно включены, или как?

[vouk]

voukписал:

А если светодиод в нагрузке будет, то появляется порог напряжения, но мост тут ни при чем..

Вот, очевидно, в этом все дело.. Светодиоды горят только часть переиода, причем тем меньшую, чем меньше напряжение. Т.е коэффициент использования динамки стремится к нулю еще задолго до нулевой скорости. А драйвер тут уже ничего не делает, его как бы нет, да? И динамка работает прямо на светодиоды? Которые начинают гореть где-то около 3.5 в?
Тогда все мои вопросы снимаются. Нужен повышающий преобразователь, типа
https://kazus.ru/forum/topics/f_123582.html#123582
Только надо завести обратную связь, чтобы транзистор запирался при повышении напряжения на выходе. И никакой драйвер больше не нужен, толку от него..
Тогда, получится ШИМ, конечно, против которого я уже не возражаю
Будет время - в Мультисиме симулирую.
Но есть и готовые повышающие MAXы, может они и скрываются под Вашими аббревиатурами, что в первых постах, я их не знаю.

[soladko]

Этой мощности кажется достаточно, чтобы светодиоды неслабо горели. Так почему ее не берет драйвер?

Что значит "останавливается"? Светодиоды не горят?

Да, они и не должны гоерть, потому что судя из описания драйвер построен по топологии степдаун, это значит что только при напряжении 3*3(3 светика по три вольта)=9 вольт этот драйвер запустится

Где на ваших графиках находятся "30 % мощности"?

Где та точка, когда фара уже не горит, а Вы хотите, чтобы она еще горела?

Где та точка, когда "от фары и динамки толку уже нет и драйвер останавливается"?

Имеется ввиду что при 30 процентах мощности напряжение на динамке меньше 9 вольт, потому их использовать нельзя. Все вами вишесказаное относится к тому участку, где напряжение меньше 9 вольт.

О каком мосте Вы говорите, и что в нем "жутко нелинейного"?

Вы хотите сказать что мост с конденсатором на выходе это не жутко нелинейная нагрузка?

Включите в диагональ моста активное сопротивление и динамка будет работать на него, отдавая практически ту же мощность. Только диоды подходящие надо взять. Или с моста драйвер начинается, и это мешает взять мощность? Или Вы хотите перед драйвером мост поставить, чтобы поШИМить немного?

Да, будет практически такая же мощность, но у нас нагрузка нелинейная. Драйвер само собой начинается с выпрямителя, в этом то и весь вопрос. ведь дрйвер степдауновский, нагружен на "стабилитрон" из светодиодов.

Вот я просто балдею, когда люди с серьезным видом рассуждают, с какой частотой "ключевать", словно им все это понятно..

Это были рассуждения по поводу использования внутренней индуктивности динамки для снятия большей мощи в области высоких напряжений. Если бы вы все прочитали то поняли бы это и не задавали бы этот вопрос.

А сколько нужно? Они параллельно включены, или как?

Опять же, если бы вы читали это все, то знали бы, что у автора три светодиода по 1 Ватту включенных последовательно.



Я не помню задавался ли этот вопрос....может есть смысл их включить паралельно и применить/спаять драйвер на один светодиод? тоже степдаун или как в однотактниках с первичной и вторичной обмотками? Тогда рабочее напряжение фары сместилось бы в область низких напряжений, а сделав грамотно управление можно было бы заствить его корректно работать и на больших оборотах(деражть на себе едс динамки отбирая минимальный ток для поддержания номинальной выходной мощности)
А вообще практическое решение проблемы негорения светодиодов на маленькой скорости это или аккумулятор маленький паралельно светодиодам, или ионистор(по идее потянул бы....)

[soladko]

Ну вот, пока писал вы все вопросы и сняли, и предложили то же самое по сути .....