Помогите с расчетом полностью изолированного ИП на MC34063

[mikaleus]

1. Расчёт начинаем с того, что определим мощность Pout= 300*0,05+12*0,1= 7,2 W
2. Задаемся КПД. (Это оценка) n=0.8 КПД относится только для преобразовательной части. Почему такой низкий? Мы имеем повышающую топологию - при отношении числа витков более 6 (а скорее всего так и будет) вряд ли удасться получить больший кпд. (Большее значение это хорошо - это означает, что напряжение будет выше, чем расчётное значение и будет отрегулировано цепью ОС).
3. Выберем схему демпферующей цепочки (снаббер snubber). Скорее всего будем работать со значениями близкими к предельно допустимым, поэтому в качестве демпфирующей цепи возьмём последовательно включённый диод Шоттки и стабилитрон - эта цепь включается параллельно первичной обмотке трансформатора. Выберем напряжение стабилитрона исходя из того, чтобы он убирал только пиковое напряжение. Для стабилитронов на напряжение 22-24-27-30 вольт разброс значений стабилизаций составляет около 2 В. Т.е. напряжение пика минимально возможное должно быть больше, чем напряжение минимально возможное на стабилитроне (падение напряжения на диоде Шоттки можно не учитывать - диод плавно открывается с 0 В).
Напряжение на коллекторе транзистора - Ucmax‹40 В.
Рассчитаем напряжение максимально допустимое на стабилитроне Uz = 40 В (Ucmax из даташита) - 14,4 В (Usmax махимальное значение питающего напряжения) - 0,6 В (прямое падение на диоде Шоттки) = 25 В. Предположим, что используем стабилитроны NXP серии BZV85. Если выбираем стабилитрон с нрминальным напряжением стабилизации 24 В, то максимально возможное напряжение 25,6 В - на подходит. Выбираем стабилитрон с номинальным напряжением стабилизации 22 В. Максимальное напряжение стабилзации 23,3 В. Минимальное напряжение стабилизации 20,8 В. Ucmax = 14,4 В + 23,3 В + 0,6 В = 38,3 В ‹ 40 В.
4. Исходя из минимального напряжения стабилизации (20,8 В) получаем, что "отраженное" напряжение первичной обмотки должно составлять не более 20 В.
5. Исходя из значения "отраженного" напряжения, максимального падения напряжения на транзисторе (0,7 В - не используем Дарлингтоновского включения), падения на резисторе сенсора тока получаем следующие соотношения.
а) к обмотке приложено напряжение 9 В = 10 В (минимальное напряжение питания) - 0,7 В (падение напряжение на транзисторе) - 0,3 В (падение напряжения на резисторе).
б) определяем максимальную скважность импульсов -› q = 20 В ("отраженное" напряжение) / [9 В (минимального приложенного напряжение к обмотке) + 20 В ("отраженное" напряжение) ] = 0,6896 ‹ 0,875 максимального значения.
6. Определяем пиковое значение тока через транзистор.
а. Необходимое значение подводимой мощности -› Pout' = Pout / n = 7.2 В / 0,8= 9 Вт
Среднее значение тока I1=Pout'/U1= 1 А.
б. Зная скважность, определим среднее значение тока во время включенного состояния транзистора: I1cp = I1 / q = 1 / 0,6896 = 1,45 А
Ток нарастает на индуктивности линейно. Пиковое значение тока будет в 2 раза больше. I1pk = I1cp*2 = 2,9 А. ПИКОВЫЙ ТОК ПРЕВЫШАЕТ ДОПУСТИМОЕ ЗНАЧЕНИЕ ТОКА ЧЕРЕз ТРАНЗИСТОР ПО ДАТАШИТУ

Исходя из полученных данных необходимо использовать внешний транзистор. Необязательно полевой. Удобно включать ИМС с FMMT619 - у него допустимое значение Ucmax = 50 В. С учётом малого падения напряжения на транзисторе и большего тока через него позволит (наверное - надо считать) получить требуемый источник.
Полевой транзистор я бы не рискнул просто подключать к этой микросхемы - требуется дополнительные транзистор, диод, резистор схемы управления полевиком.

Для полевика есть другие интересные микросхемы, например UC2843 + IRL024 могут быть использованы для подобного источника.

[mikaleus]

Напряжение насыщения у полевика конечно же нет, но принимать напряжение сток-исток за 0 не совсем правильно. Например, сопротивление открытого канала полевика 0,1 Ом, ток стока 4 А -› падение напряжение 0,4 В. При напряжении 5 В даёт погрешность 8% (ИМХО многовато будет даже для прикидочного расчёта), а при напряжении и 20 В - 2% - этим можно наверное и пренебречь. Следить нужно только в том, чтобы ошибки от "пренебрежений" не складывались и вылились в ошибочный расчёт.

[ooogo]

Напряжение насыщения у полевика конечно же нет, но принимать напряжение сток-исток за 0 не совсем правильно. Например, сопротивление открытого канала полевика 0,1 Ом, ток стока 4 А -› падение напряжение 0,4 В. При напряжении 5 В даёт погрешность 8% (ИМХО многовато будет даже для прикидочного расчёта), а при напряжении и 20 В - 2% - этим можно наверное и пренебречь

Логично, перещитаю

Для полевика есть другие интересные микросхемы, например UC2843 + IRL024 могут быть использованы для подобного источника.

не уверен, что у нас можно купить и судя по даташиту на выходе те же 2 биполярных транзистора, а MC34063 купил 2 штуки по 16 руб., думал про схему с полевиком из даташита, только без обмотки обратной связи. Пока не пойму почему в Вашей методике пиковый ток в два раза меньше.

[mikaleus]

Высылаю Вам дополнительно App Notes на английском по поводу этой MC34063 и наверное даташит.

По поводу пикового тока, то я не увидел Вашей процедуры расчёта (вполне возможно, что Вы следовали статье). По пробую прикинуть если Вы ограничили максимальное напряжение 28 В, т.е. "отражённое" напряжение 14 В. Скважность 0,6087. Средний ток за период тот же - 1А, средний ток за время включения - 1,6428. Максимальный ток 3,2857 А. Почему у Вас получился 6,5 А не знаю...

На миниатюре в принципе так и сделано для работы с полевиком, но не очень понятно, почему там не подключен резистор к входу Isense? Кроме того, тут полевик требует всё-таки демпфера (у Вас повышающий трансформатор с большим отношением числа витков)... ОС нужно будет завести с обмотки с самой большой мощностью потребления, т.е. в Вашем случае с 300 В обмотки. 12 В желательно будет выводить с основной обмотки, т.е. выходные обмотки включать трансформатором.

Для UC2843 (UC3843, KA3843) дополнительных транзисторов не нужно для управления полевиком... В принципе достаточно для 2000 пФ полевиков схема работает нормально... Кроме того, я например, подобную схему использую на частоте 80-85 кГц. Если понизить частоту до 30 кГц, то можно будет управлять и более "тяжёлыми" транзисторами.
Использовать высоковольтные транзисторы в схемах с MC34063 нет смысла, так как скважность ограничена 0,857 (т.е. 1/7) таким образом, максимально возможное напряжение "отражённого напряжения 70 В, с учётом входного напряжения и зазора между напряжением демпферного стабилитрона (мин.- макс. значения) и пиковым напряжением, то достаточно использовать полевик с напряжением 100 В.
Для UC2843 такого ограничения нет. Можно получить скважность и 1/10.

[ooogo]

По поводу пикового тока, то я не увидел Вашей процедуры расчёта (вполне возможно, что Вы следовали статье). По пробую прикинуть если Вы ограничили максимальное напряжение 28 В, т.е. "отражённое" напряжение 14 В. Скважность 0,6087. Средний ток за период тот же - 1А, средний ток за время включения - 1,6428. Максимальный ток 3,2857 А. Почему у Вас получился 6,5 А не знаю...

Считал по методике из статьи:
Uвх.max=14В
Uвх.min=10В
принял Ucmax=28В
обмотки №1 и №2 по 12 В
обмотка №3 300В

1.коэф трансформации
n1=n2=(12+0.7)/(28-14)=0.907
n3=(300+0.7)/(28-14)=21.48

2. принял Usat=0,5В
ton/toff=(12+0.7)/((10-0/5)*0.9)=1.41

3. (ton+toff)=1/20*10^3=50*10^-6 с

4. toff=50*10^-6/(1.41+1)=20*10^-6 с

5. ton=50-20=30 мкс

6.Сt=4*10^-5*30*10^-6=1.2*10^-9 Ф=1200пФ

7. через транзистор Ipk=2*(2*0.907*0.1*(1.41+1)+21.48*0.05(1.41+1))=6. 05 А

8. Rогр=0.3/6.05=4.95Ом

9. L1=30*10^-6(10-0.5)/6.05= 47.1 мкГн

Дальше пока не пересчитывал

[ooogo]

ОС нужно будет завести с обмотки с самой большой мощностью потребления, т.е. в Вашем случае с 300 В обмотки. 12 В желательно будет выводить с основной обмотки, т.е. выходные обмотки включать трансформатором.

300В мне не критично +-20% нужно только зарядить электролит 330 мкФ, а вот с обомток 12В хочу запитать операционники без дополнительных стабилизаторов, поэтому хотел обратную связь завести с нее.

Использовать высоковольтные транзисторы в схемах с MC34063 нет смысла, так как скважность ограничена 0,857 (т.е. 1/7) таким образом, максимально возможное напряжение "отражённого напряжения 70 В, с учётом входного напряжения и зазора между напряжением демпферного стабилитрона (мин.- макс. значения) и пиковым

честно говоря не понимаю, почему при скважности 0,857 можно только 70 В получить отраженного напряжения

Для UC2843 такого ограничения нет. Можно получить скважность и 1/10.

попробую послезаватра посмотреть эту микросхему в магазинах

[mikaleus]

Для операционников лучше взять всё-таки дополнительный пост-стабилизатор.
Кроме того, заряд конденсатора имеет свои особенности.
Если Вы собираетесь заряжать конденсатор от 300 В, а стабилизацию сделаете от +12 В, то в процессе заряда конденсатора напряжение плавно (при такой ёмкости этот процесс будет занимать некоторое достаточно значительное время) будет подниматься до очень высокого напряжения. Например, есть источник питания +5 В, +15 В, -15 В. Когда +15 В отключается от нагрузки, то напряжение на нём возрастает до +25 В.
В тоже время, при старте заряда конденсатора источник работает в режиме источника постоянной мощности. Вообще-то сначала в таком случае - источник постоянного тока, затем постоянной мощности.
Источник постоянного тока, точнее источник пульсирующего тока. При этом преобразователь работает в режиме непрерывного тока, с увеличивающейся долей переменной составляющей.
Далее (при условии, что входное напряжение больше, чем минимальное) источник переходит в режим источника постоянной мощности. Напряжение растёт до тех пор пока не заработает ОС, а т.к. частота работы ИМС постоянная, энергия запасается в индуктивности - величина постоянная за период, то напряжение как на регулируемом, так и на нерегулируемом источнике будет наростать.

На мой взгляд, для заряда конденсатора лучше сделать отдельный источник.

[ooogo]

Если Вы собираетесь заряжать конденсатор от 300 В, а стабилизацию сделаете от +12 В, то в процессе заряда конденсатора напряжение плавно (при такой ёмкости этот процесс будет занимать некоторое достаточно значительное время) будет подниматься до очень высокого напряжения. Например, есть источник питания +5 В, +15 В, -15 В. Когда +15 В отключается от нагрузки, то напряжение на нём возрастает до +25 В.

согласен, тоже думал над этой темой. а получать с такого преобразователя +-12В для питания операционников примерно 50 мА и +5в для питания микроконтроллера и дисплея с подсветкой примерно 150 мА реально?

На мой взгляд, для заряда конденсатора лучше сделать отдельный источник.

какую схему посоветуете?

[omercury]

Например, есть источник питания +5 В, +15 В, -15 В. Когда +15 В отключается от нагрузки, то напряжение на нём возрастает до +25 В.

В буржуйских кинескопных ТВ эта проблема решена просто и оригинально - от первичного источника запитана строчная развёртка(по ней стабилизация) и некритичные к питанию цепи, а от строчного трансформатора питается всё остальное.

а получать с такого преобразователя +-12В для питания операционников примерно 50 мА и +5в для питания микроконтроллера и дисплея с подсветкой примерно 150 мА реально?

В Вашем случае, ИМХО, лучше сделать 2 преобразователя. 1 низковольтный с ОС по каналу 5В и постстабилизаторами на +-12. 2 - высоковольтный.

[ooogo]

подскажите как рассчитать шунтирующую цепочку в первичной обмотке Rg Cg ?