[Решено] Импульсный преобразователь напряжения

Требуется помощь в оптимизации схемотехники выходного ключевого каскада преобразователя напряжения 6 - 300 вольт с внешним возбуждением, и в выборе типа импульсного транса (точнее - накопительного дросселя).
Задача не тривиальна из-за чисто емкостного характера нагрузки (активная компонента практически отсутствует), что не позволяет применить известные методики расчета. Преобразователь должен заряжать конденсатор до определенного напряжения, и "вырубаться" до момента импульсного же разряда накопительной емкости. Время, отведенное для цикла заряда - не более 1,5-2 мс. Преобразователь управляется микроконтроллером (программную часть не обсуждаем, требуется просто задать параметры управляющих импульсов). Ориентировочная средняя мощность преобразователя ~ 10-15 Ватт. Дополнительные требования: минимальные массо-габаритные параметры.
Попытки реализации импульсного транса на броне и кольце пока не обеспечивают достаточного КПД устройства.

Буду рад любым подсказкам, советам и рекомендациям.
Буду вдвойне рад готовому решению.

[oldraven]

здесь же на Kazus книга выложена по импульсникам "300 схем импульсных источников питания"
https://kazus.ru/nuke/ebookss/579/300sch_power.rar

[Valentinych]

Спасибо за ссылку.
Книжица, конечно, забавная, но абсолютно не применимая к конкретной ситуации.
Меня интересует, прежде всего, методика расчета импульсных трансформаторов (накопительных дросселей) малой мощности на кольцевых и броневых магнитопроводах, и оптимизация выходного (ключевого) каскада преобразователя, в прерывистом режиме работы на реактивную нагрузку.
С элементарными радиолюбительскими схемками знаком, и не плохо.

[Alexh]

Здравствуйте!
Я в настоящее время занимаюсь разработкой и изготовлением импульсного повышающего преобразователя.
Valentinych, некоторые моменты у меня совпадают с Вашими. Преобразователь будет использоваться тоже для заряда емкости, заряд должен происходить до определенного напряжения, потом - разряд. Кроме того, необходимо выполнить синхронизацию с питающим напряжением сети, т. е. производить разряд по отношению к синусоиде со сдвигом 0, 90, 180, 270 градусов. Хотелось бы это осуществить под управлением микроконтролера. Поскольку у меня нет практического опыта работы с микроконтроллером, могли бы Вы, если это возможно, поделиться Вашими наработками (показать схему, дать совет в выборе мк и т. п.).
Предварительно я остановился на следующем варианте: генератор прямоугольных импульсов на NE555, повышающий трансформатор, умножитель.

[Alexh]

Вот еще книги:
https://kazus.ru/nuke/ebookss/585/iip.djvu
https://kazus.ru/nuke/ebookss/572/pit.djvu

[Valentinych]

Вот еще книги:
https://kazus.ru/nuke/ebookss/585/iip.djvu
https://kazus.ru/nuke/ebookss/572/pit.djvu

Спасибо!
Первая книга (Митрофанов-Щеголев) у меня есть, а вот вторую, кажется, не встречал. К сожалению, не видно ни авторов, ни названия...
Беглый взгляд "по диагонали" обнаружил довольно много интересного по импульсным трансам. Бум изучать с пристрастием.

Из Вашего вопроса не очевидна "первозадача" - честно говоря, не понял, в чем проблема? Нужно синхронизовать с сетью в реальном времени, или это просто "точки привязки"? Поясните, мо-быть что-то и подскажу.

У меня задача совсем другая: источник питания - аккумулятор 6-8 вольт, преобразователь нужен для того, чтобы за 1,5-2,0 мс зарядить емкость порядка 1 мкф до 300-370 вольт (точное значение напряжения на емкости задается длительностью работы преобразователя). Затем пауза от 2-х до 60-ти мс, разряд емкости "на коротыш", и очередной цикл заряда.
В принципе - все работает, но не удается добиться максимального КПД устройства. Сейчаc ~60-70%, хотелось бы не менее 90%. И проблема именно в трансформаторе - не хочет он нормально работать на реактивную нагрузку... Замена емкости на нагрузочный резистр это подтверждает - КПД возрастает до требуемого значения.

Оптимальный режим работы на емкостную нагрузку обеспечивается применением ИЕП (индуктивно-емкостного преобразователяю). На практике это дроссель и конденсатор настроенные в резонанс с частотой преобразователя. Т.е. дроссель включается последовательно а конденсатор параллельно (схема LC фильтра)не важно до транса или после. Подробная методика расчета номиналов дросселя и конденсатора есть (по памяти ) автор Вакуленко точно кажется "Источники питания для лазеров". В противном случае придется поиграться с номиналами. Причем после ИЕПа
на выходе можно применить обычный мост выпрямительным диодикам будет жыть гораздо веселее.Важно! Выходной конденсатор заряжается до практически удвоенного выходного напряжения первой гармоники.Преимущества метода: Конденсатор заряжается "постоянным" током (имеется ввиду RMS)- это оптмальный режим заряда,отсутствие "сквозных" токов в выпрямительных диодах (я не говорю о том, что диоды должны быть ультрабыстрые
надеюсь что для Вас это само-собой разумеющееся).

[Valentinych]

... Подробная методика расчета номиналов дросселя и конденсатора есть (по памяти ) автор Вакуленко точно кажется "Источники питания для лазеров". В противном случае придется поиграться с номиналами.

Спасибо, книгу Вакуленко нашел здесь: http://www.radio-portal.ru/modules.p...=search&query= , но пока скачать не удается - сервер перегружен. Дождусь глЫбокой ночи, повторю попытку.
Резонансный способ не очевиден, боюсь, что будет сложно обеспечить термостабильность реактивностей, а без этого не получить постоянного уровня напряжения на накопительной емкости...

[Alexh]

Valentinych.
Вторая книга называется "Проектирование импульсных трансформаторов" Вдовин С.С.

Поясню свой вопрос более подробно. Генератор импульсов, который я собираю, предназначен для проведения испытаний радиоаппаратуры на электромагнитную совместимость. Он формирует импульс по форме, напоминающий импульс при грозовом разряде. Полученный импульс подается на испытуемый объект через входы питания или информационные цепи. При подаче через входы питания в случае, если испытуемый объект питается от сети переменного тока, необходимо подавать импульс в определенное время по отношению к синусоиде питающего напряжения. Например, в положительный максимум или отрицательный максимум или при переходе ее через ноль. Так вот, как можно реализовать данную функцию в частности на микроконтроллере? Я понимаю, нужно сначала определить какой-то исходный момент времени, например переход синусоиды через ноль, а потом производить требуемый отсчет времени.

В данном устройстве используется DC-DC преобразователь для заряда накопительного конденсатора, который разряжается на формирующую импульс цепочку. Этот преобразователь я уже собрал по вышепреведенной мной схеме.

Еще раз поясню в кратце. Конденсатор заряжается. Когда напряжение на нем достигает определенного значения (1 условие) и выполняется второе условие (см. выше про синусоиду), то дается разрешение на разряд.

Можно ли сиё реализовать на существующей схеме DC-DC преобразователя или лучше применить принцип "зарядового насоса"? (кажется он так называется).

А может быть и вовсе можно обойтись без МК?

PS: Я понимаю, что здесь мало общего с вашим вопросом, но просто нужно получить консультацию от знающего человека.

[Valentinych]

PS: Я понимаю, что здесь мало общего с вашим вопросом, но просто нужно получить консультацию от знающего человека.

Спасибо за доверие!

На "вскидку": думаю, что применение микропроцессора здесь абсолютно не оправдано. Если точность привязки к фазе питающего напряжения не очень жесткие, то вполне можно обойтись обычной фазосдвигающей цепочкой и компаратором - это стандартное решение, широко применяемое во многих устройствах. Разумеется, нужно синхронизироваться с фазой сети, допустим - способом ограничения (обычным усилителем-ограничителем). Любой из фронтов выходного "прямоугольного" импульса будет точкой отсчета (при грамотной схеме ограничителя разность фаз между этими фронтами будет 180 град).
Далее - запускаем генератор пилы, и сравниваем напряжение на его выходе с Uоп, которым и будет задаваться нужная вам фаза (задержка). По срабатыванию компаратора генерится ваш "убойный" импульс.

На счет "зарядового насоса" ничего не скажу - не сталкивался с подобными задачами.
Предполагаю, что здесь просто нужно обеспечить достаточную мощность источника, питающего накопительную емкость, и оптимизировать его выходное сопротивление, для того, чтобы постоянная времени (тау) зарядной цепи позволила гарантированно зарядить эту емкость за отведенное время.