macolakg Dragoljub Aleksijevic Kragujevac
Član broj: 301424 Poruke: 3238 *.dynamic.isp.telekom.rs.
|
Razmatracemo i dalje ove SMPS koji su najzastupljeniji na ovoj temi, SMPS bez povratne veze (naponski generator pravougaonog signala).
Dakle, u prethodnom postu smo zakljucili da su takvi SMPS naponski izvori i da imaju veoma nisku izlaznu impendansu.
Zbog veoma niske izlazne impendanse, takav generator ce beznacajno promeniti izlazni napon u zavisnosti od opterecenja.
Njegov izlazni napon je pretezno diktiran naponom napajanja, i srazmeran je istom.
Takodje se talasnost ulaznog ispravljaca (325VDC) direktno prenosi na izlaz, srazmerno transformacionom odnosu (ali procentualno ista).
------------------------------------------------------------------------------------
Nastavak o kondenzatoru koji je serijski povezan sa primarom transformatora u SMPS...
Nuspojave koje se mogu dogoditi kod izbora ovog kondenzatora:
Za razliku od rezonantnih LLC ili CCL konvertora, kod naseg SMPS (bez povratne veze), se serijski kondenzator bira tako da rezonantna ucestanost magnetizacione induktivnost primara u interakciji sa njim ima mnogo nizu rezonantnu ucestanost od radne ucestanosti SMPS.
Sama nasa teznja da nam Xc bude sto nizi, da bi smo smanjili pad napona na kondenzatoru, "smesta" rezonantnu ucestanost naseg kondenzatora i primara trafoa bukvalno u audio opseg (izmerite, izracunajte, pa cete videti :-).
Retko se dogodi, ali se moze dogoditi, da nam izlazna akumulaciona zavojnica sa izlaznim Elko ima istu ili blisku rezonantnu ucestanost sa rezonansom primar-njegov kondenzator.
Takav splet okolnosti moze lako dovesti do nevolje. Naime, u izlaznom naponu ce nam se pojaviti snazna talasnost u audio opsegu, cesto propracena neprijatnim zvukom iz trafoa, i pregorevanjem SMPS za nekoliko desetina sekundi.
Ako se nesto takvo dogodi, onda se mora povecati ili kondenzator serijski sa primarom ili izlazni filterski Elko.
Krivac moze biti slucajno poklopljena rezonansa ova dva kola, i na prvi pogled neobjasnjivo pregorevanje potpuno ispravno sklopljeng SMPS. Pojava spregnute rezonanse ova dva kola moze biti toliko snazna da "povuce" radnu frekvenciju IR2153(5) kroz parazitne kapacitete Mosfet-a ili zbog nezeljene povratne veze zbog pada napona na PCB koji izazovu enormne struje, svakako sa fatalnim posledicama. Posebno je osetljiva veza kroz koju se puni boost kondenzator za gornji gejt i veza Vss IC kola sa donjim sorsom, i ako su te veze korektno izvedene, onda je veoma mala verovatnoca nadsinhronizacije kola. Kako se ta veza najkorektnije izvodi moze se naci u IR aplikacionim notama oko charge-pump drivera.
Bitno je da rezonantne ucestanosti primar-kondenzator i akumulaciona zavojnica-Elko nisu iste ili bliske, i da se razlikuju bar za red velicine.
Kod SMPS sa povratnom vezom je situacija daleko neprijatnija. Frekventna kompenzacija povratne veze upravo ima najvecu odgovornost za potiskivanje ove dve pomenute rezonantne ucestanosti, a SMPS sa povratnom vezom ima jaku "sklonost" ka sub-oscilacijama na jednoj od njih :-).
To cini lanac povratne veze puno slozenijim kod neprijatnog "pogotka" gde nam se ove dve rezonanse priblizavaju.
Uvek je jednostavnije potruditi se da ih "razmaknemo" i to povecanjem kondenzatora, cim istovremeno dobijamo nizi Xc ili bolju filtraciju, zavisno od toga koji povecamo.
-------------------------------------------------------------------------------------------
Mogucnosti koje se mogu dobiti namernim dovodjenjem rezonantne ucestanosti primara i serijskog kondenzatora, blizu radne frekvencije SMPS:
Serijska veza kondenzatora induktivnosti i otpora je kompleksna stvar (to je u stvari slika naseg transformatora, tj. tako ga "vidi" sam polumost). Necemo ulaziti u dublju vektorsku analizu takvog kola, jer koga to zanima on ce se pozabaviti literaturom koja obradjuje takvu oblast.
Napisacu nekoliko smernica koje ukazuju na neke medjusobne relacije, da bih plasticno opisao dogadjaje.
Cilj mi je da vam stvorim intuitivni obrazac u nacinu razmisljanja koji ce vam omoguciti predvidjanje dogadjaja kod izmena velicina odredjenih komponenti.
Primar naseg trafoa se moze posmatrati i kao cista magnetizaciona induktivnost primara, kojoj je paralelno spojen Rac (preslikan otpor potrosaca na sekundaru). Takvo kolo ima reaktansu gde je znacajan udeo induktivnost, radi boljeg shvatanja reci cu i da se osim otpora potrosaca na primar preslikava i induktivitet akumulacione zavojnice (onog naseg mnogopotezanog toroida u izlaznom filteru).
Upravo zahvaljujuci prisustvu induktiviteta izmedju ispravljackih dioda i izlaznog Elko, mi na primarnoj strani dobijamo dominantno induktivno opterecenje, zahvaljujuci kom struja primara lagano narasta u vremenu.
Kada nemamo akumulacionu zavojnicu, na primar se preslikava kapacitet izlaznih Elko, opterecenje Mosfet-a je dominantno kapacitativnog tipa i oni su ugrozeni veoma velikim udarnim strujama na pocetku svakog polutalasa SMPS, tome se pridruzuju i ogromne udarne struje izlaznih dioda koje naravno teku, a kuda ce nego kroz izlazne Elko, rapidno im degradirajuci vek i jako smanjujuci kvalitet filtracije zbog velikog pada napona na njihovom ESR i ESL. To su naravno veoma nepovoljne pojave za jedan SMPS koje izbegavamo stavljajuci akumulacionu zavojnicu izmedju dioda i izlaznog Elko. Zavojnicu takodje nazivamo i prigusnicom. To je izvrstan izraz, jer na pravi nacin opisuje jednu od njenih vaznih osobina. Ona upravo prigusuje nagle promene jacine struje i tezi da ih ucini monotonim.
Kod ovde najvise obradjivanih SMPS bez povratne veze, akumulaciona zavojnica ne moze uticati na lanac povratne veze, jer povratna veza ne postoji, i sto je veca njena induktivnost, raste kvalitet filtracije, vek Elko, i sve je "mekse" opterecenje Mosfet-a. Gde je granica njenog povecavanja? Granica se nalazi tamo gde postanu preveliki termogeni gubici namotaja, gde se priblizimo njenom zasicenju zbog DC bias, i gde postane neprakticna njena fizicka velicina.
Kod SMPS bez povratne veze se moze filtracija izuzeno poboljsati spajanjem dva toroidna jezgra lepljenjem da bismo dobili jedan toroid sa dvostrukim poprecnim presekom jezgra i motajuci takav par istim brojem navoja kojim bismo motali jedno jezgro. Takvim potezom necemo zasititi ni jedno jezgro, a filtracija ce nam biti bolja oko 4 puta nego sa jednim jezgrom.
Nego da nastavimo o kondenzatoru...
Xc kondenzatora je suprotna reaktansa od induktiviteta primara (nema ovde dovoljno prostora, koga vise zanima neka pretrazi literaturu), i zbog toga se njegova vrednost ODUZIMA od reaktanse primara. Kroz primar naseg transformatora ce teci VECA struja sa prisustvom serijskog kondenzatora, nego kada njega ne bi bilo!
Trend delovanja je takav da kada Xc raste, raste i struja kroz magnetizacionu induktivnost primara.
Dakle, SMANJIVANJEM kapaciteta serijskog kondenzatora mozemo POVECATI struju primara.
Promene postaju dramaticne kada se rezonantna ucestanost primar-kondenzator priblizi ucestanosti naseg pretvaraca.
Ako Xc postane jednak Xl magnetizacione induktivnosti primara, naci cemo se u rezonansi, i ta dva reaktivna otpora ce se medjusobno ponistiti. Preostace nam samo termogena otpornost primara, i struja primara moze doseci enormnu vrednost.
Istovremeno nam naponi na pojedinacnim elementima (primar, kondenzator) takodje dostizu enormne vrednosti.
Na krajevima kola taj napon se ne pojavljuje jer na pojedinacnim elementima ima suprotan fazni stav.
Dakle, novi i kompletniji zakljucak: SMANJIVANJEM vrednosti kondenzatora serijski vezanog sa primarom, mozemo POVECATI i STRUJU i NAPON primara, povecavajuci pri tom snagu primara kao UMNOZAK ove dve velicine, i to sve do tacke kada Xc pocinje da bude veci od Xl, tada struja ponovo opada (levi bok rezonanse).
Pitacete se cemu to moze posluziti?
Primeri:
-Kada imamo vec namotan transformator gde nam izlazni napon nije "za malo" dovoljan, smanjenjem vrednosti serijskog kondenzatora ga mozemo povecati.
-To se moze uraditi i sa najobicnijim mreznim transformatorom. Puno puta sam obicne male mrezne transformatore "nabildovao" za par nedostajucih volti na sekundaru, da bi stabilizator iza imao ispravnu funkciju, dodajuci mu kondenzator serijski sa primarom. Tako mu se poveca opterecenje, ali ako to uradimo u razumnim granicama (10-20%), godinama ce to ispunjavati funkciju bez problema (jer posto mu je bio nizi napon, i nije bio maksimalno opterecen).
-Imamo mrezni transformator sa primarom za 380 (sada 400) VAC, a odgovara nam njegov sekundar.
Serijskim kondenzatorom koji je pravilno izabran mozemo "glatko" dobiti tih 400VAC na njegovom primaru (moze i mnogo veci napon, ako se vise priblizimo rezonansi :-), sa napajanjem od "obicnih" 230VAC.
Itd... Smer delovanja ste shvatili. Vazi kako za mrezne, tako i za SMPS transformatore.
Takvom metodom se moze korigovati napon vec namotanog transformatora (ka visem naponu), a bez njegovog premotavanja.
---------------------------------------------------------------
Eto, to je to.
Pozdrav svima
|