Variabelt sp-agg för rörpulare

SM0GLD

SM0GLD

Vänsterhänt
Jag vet att det finns många där ute som skulle vilja testa lite roliga rörkopplingar men ofta är det brist på högspänning som sätter stopp för labbandet.

Jag funderade lite på detta och började bygga på en "DC-transformator"
I de flesta labb finns ett variabelt spänningsaggregat på ca 0-30V.
Om man nu kunde transformera upp den spänningen 10 ggr så får vi ett väldigt lämpligt sp-agg för rörmatning.

Då jag tidigare för kunds räkning hade tillverkat en enkel push-pull omvandlare med endast enkla logikkretsar beslutade jag mig för att återanvända den kopplingen.

Denna push-pull-koppling har vissa nackdelar men genom att modifiera det hela en aning så fick jag till en användbar HS-omvandlare av typen CFPP (current fed push-pull)

CFPP_sch.jpg
Detta schema är inte helt komplett då konstruerandet fortfarande pågår.

set_up.jpg
Allt ligger på bordet och består av ett gammalt pcb med kylare och MosFet.
På den har jag monterat min ytmonterade C-mos drivare.
Drossel, transformator, likriktare och kondensator hänger i sina trådar.

load_test.jpg
Här ser vi mitt enkla 0-30V sp-agg i bakgrunden inställt på 15V.
Voltmätaren är ansluten till "DC-transformatorns" utgång och belastningen är ca 11W.

Vid senare prov har jag belastat med 57W med en verkningsgrad på 87%.

scope.jpg
oscilloscopet avslöjar att det ringer ordentligt.
Detta beror delvis på läckinduktans i transformatorn men även att kopplingen inte fått sina snubberkretsar monterade.

Med ca 1W i ett bleeder-motstånd på utgången var det inge problem med topplikriktningen. Vid belastning upplevde jag att "DC-transformatorn" var tillräckligt "styv" för att fungera bra som labb-aggregat trots avsaknad från reglering.

Kan detta hjälpa fler att komma igång med rörpulandet?.....jag hoppas det:)
Och finns det intresse så kommer även lindningsbeskrivning på transformatorn.

/Micke
 
Är det 1us per ruta och runt 4,5 us per period, m.a.o runt 225 kHz i switchfrekvens. Med tanke på diskussioner om störningar i andra trådar - hur lätt kommer det bli att få detta anständigt i radiosammanhang?
 
SM0KBW said:
Är det 1us per ruta och runt 4,5 us per period, m.a.o runt 225 kHz i switchfrekvens. Med tanke på diskussioner om störningar i andra trådar - hur lätt kommer det bli att få detta anständigt i radiosammanhang?
Click to expand...

Alldeles riktigt, ca 225kHz och dessutom ringningar på högre frekvens men...
Jag har flera egenkonstruerade switchaggregat som är "tysta" så jag har full förhoppning om att det ska gå att fixa. Dessutom har jag modifierat PC-PSU'er som nu är störfria.

Först ska allt upp på en lite lämpligare labbplatta med korta ledare.
Därefter får man se om det behövs ytterligare filter på utgången.
Givetvis bör man bygga in klabbet i en metallåda.

.....utmaning kallas det:D

/Micke
 
Spänningsaggregat är ett måste... I KRAS rörbyggarkurs byggde vi nätaggregat enligt vanlig linjär drift, samt en variant med en enkel frisvängande DC-DC omvandlare. Själv kör jag med en PWM-regulator och tar upp 12/24 volt till 800 volt.
För att minska störningarna har vi ofta minskat på flankbrantheten i våra konstruktioner och arbetar oftast med en switchfrekvens nedåt 50 - 200 Hz, visserligen med ökade förluster, men enklare att avstöra.

Det mesta konstruerat av Johnny -UCZ av komponenter i klubbens förråd och kan läsas om här.

Vi har en del ferritkärnor med bobiner som skall användas till lämpliga DC-DC projekt, så vi följer med intresse tråden.
 
Mera frågor, kan inte så mycket om switchaggregat.

Varför L1, om jag räknade rätt är den runt 70Ohm, dämpar den störningar på matningen?
Visar den övre kanalen på oscilloskopbilden spänningen där den är ihopkopplad med trafon?
 
SM0KBW said:
Mera frågor, kan inte så mycket om switchaggregat.

Visar den övre kanalen på oscilloskopbilden spänningen där den är ihopkopplad med trafon?
Click to expand...

Ja, helt rätt.

Denna drossel är just det fina med denna koppling.
Det är den som gör det till en CFPP.

Båda transistorerna leder samtidigt under ca 100-200nS och detta skulle i vanliga fall resultera i genomledning med katastrof som följd.

Nu sitter drosseln L1 i matningen och agerar strömmatare och strömbegränsare.
Detta innebär att den omkopplingsspik som vanligtvis kommer från läckinduktansen i transformatorn termineras av att båda transistorerna leder en kort stund.
Denna omkopplingstransient brukar annars kunna knäcka transistorerna.

I transformatorer med stor omsättning är det vanligt att läckinduktansen blir ganska stor.
Genom att använda denna topologi kan man komma undan med en enklare transformator där läckinduktansen inte har så stor betydelse.

Givetvis fungerar drosseln även som ett filter "baklänges" mot matningen.
I en vanlig push-pull omvandlare ligger denna drossel på utgången i stället men då får man inte samma egenskaper.



/Micke
 
Jag tänker SG3524...

Byggde något liknande för många år sedan.

Fördelen med "riktiga" SMPS-kretsar som har diff-drivning är att dom brukar ha inbyggt "skydd" från att låta bägge utgångstrissorna leda samtidigt.
 
Tackar för förklaringen.

Ytterligare frågor:

Antar att det är den höga kapacitansen hos effektfetarna som orsakar överlappning i tid, trots att du lagt in drivkretsarna från Microchip?

Vad är snubberkretsar för något?


Man får passa på när du är på svarshumör :)
 
Last edited:
SM6GXV said:
Jag tänker SG3524...

Byggde något liknande för många år sedan.

Fördelen med "riktiga" SMPS-kretsar som har diff-drivning är att dom brukar ha inbyggt "skydd" från att låta bägge utgångstrissorna leda samtidigt.
Click to expand...

Denna SKA leda samtidigt vilket inte går med 3524.

/Micke
 
SM0KBW said:
Tackar för förklaringen.

Ytterligare frågor:

Antar att det är den höga kapacitansen hos effektfetarna som orsakar överlappning i tid, trots att du lagt in drivkretsarna från Microchip?

Vad är snubberkretsar för något?


Man får passa på när du är på svarshumör :)
Click to expand...

Som jag tidigare försökte förklara:)
Man vill ha överlappning i en CFPP, det är en finess.

Snubbern består bara av en R-C länk mellan de båda transistorernas Drain.
Denna länk har till funktion att dämpa den ringning som du ser på oscilloscopebilden.

/Micke
 
Tack för ditt tålamod!

För att inte plåga dig för mycket så simulerade jag kretsens oscillator och såg att överlappningen finns redan i den. Anledningen att jag försöker förstå kopplingen, förutom vetgirighet, är att jag leker med tanken att ersätta oscillatorn med en PIC controller.
 
SM0KBW said:
Anledningen att jag försöker förstå kopplingen, förutom vetgirighet, är att jag leker med tanken att ersätta oscillatorn med en PIC controller.
Click to expand...

OK, men inget slår en 4093 prismässigt.
Dessutom finns det färdiga PWM-kretsar för denna typ av topologi dock endast ytmonterade. LM5041 t.ex.

I förlängningen ska denna design förses med en buck-controller som matar via drosseln och då kan man även sluta loopen och få full reglering.
Det hela blir då lite mer komplicerat och kanske avskräcker den ovane PSU-byggaren.

/Micke
 
För egen del är det mer naturligt att använda en controller, Misstänkte att du hade en buck-konverterare i bakfickan ;)
 
Så här ser alltså grundprincipen ut.


BCFPP_sch.jpg
En buckomvandlare tillsammans med L1 arbetar som styrd strömgenerator.
OBS, ingen kondensator efter drosseln.
Vanligtvis arbetar buckregulatorn med dubbla push-pull frekvensen.

Man kan nu koppla feedback från push-pull utgången till buckregulatorn för att uppnå full reglering.
Jag behöver nu hitta en buck-controller som kan jobba med största möjliga duty-cycle område, gärna från några få % upp till mer än 90%

Denna variation i duty-cycle bestämmer vilket reglerområde hela omvandlaren får.

.......men det är inget fel att köra oreglerat från sitt variabla lågspännings-agg.


/Micke
 
Varför designar du systemet för 30V, hade det inte varit lämpligare med 13,8V som de flesta amatörer brukar ha tillgång till i schaket?

Eller kör med boost-konverterare?
 
Last edited:
SM0KBW said:
Varför designar du systemet för 30V, hade det inte varit lämpligare med 13,8V som de flesta amatörer brukar ha tillgång till i schaket?

Eller kör med boost-konverterare?
Click to expand...

1. Jag tog för givet att du och andra har ett 0-30V variabelt agg, jag har 3st:)

2. Ju större omsättning på transformatorn desto svårare att linda.

3. Boostconverter passar inte till denna topologi.


....men har man valt att gå vidare i konstruktionen och använda sig av en komplett buck-push-pull-omvandlare så kan man ju skippa 30V alternativet.
Jag kommer då att använda mig av en 33V transformator som jag bara likriktar till ca 45V. Med den inspänningen får jag över 400V ut och jag siktar på ca 150W uteffekt.

Nu kan man visst konstruera för likriktad nätspänning också.
Då ökar kravet på god isolation i switchtransformatorn och sådana byggen vill jag inte rekommendera att man "leker" med om man är det minsta osäker på vilka krav som gäller.

Har själv konstruerat en sådan CFPP-omvandlare som jobbar med upp till 200V in, alltså inte fullt så mycket som likriktat nät men kundens krav på isolation är grymma och dom enda som klarade att tillveka denna trafo gjuter in allt i epoxy.
Inget för hobbyisten tyvärr.

/Micke
 
1. Nej faktiskt så har jag bara några fasta strömkällor på 13,8, 5 och 3,3V. Har inte haft något större behov av variabelt labbaggregat.

2,3, ...
Ok, snappat!

Har väl funderat på att bygga ett labbagg - men när man tittar på vad en anständig trafo, låda med mera kostar så blir det betydligt dyrare än att gå till K&Co och köpa ett färdigt för någon tusenlapp, dessa d&%¤la kineser!

Men med ett hembygge så kunde man ju använda råspänningen och även bygga in ett sådant switchagg som du beskriver :)

I och för sig kan det finnas plats för att bygga in det även i ett färdigbyggt.
 
Last edited:
Det lönar sig sällan att bygga eget men när det kommer till HS-aggregat blir det lite dyrare att köpa färdigt.

/Micke
 
Hej det går ju att ganska enkelt kränga ihop ett labbagregat med en LM317T regulator
och det borde man kunna hitta lite överallt.

mvh Lasse sm0ydo
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top