Zbudowałem przetwornice podwyższającą. Udało mi się uzyskać napięcie 560V z baterii 9V.
Cewkę nawinąłem na rdzeniu o AL = 93. Dałem 160 zwojów. Trochę dużo ale to na razie nieistotne.
Podczas testowania mojego cuda zauważyłem kilka rzeczy:
1. Dla dużych częstotliwości, np. 60kHz napięcie maksymalne to około 250V.
2. Dla częstotliwości mniejszych, np. 400Hz udaje mi się osiągnąć 560V.
3. Dla częstotliwości np 11kHz również osiągam 560V, tylko cewka wydaje cichy pisk.
Rozumiem to zjawisko. Dławik ma dużą indukcyjność i przy dużych częstotliwościach nie jest w stanie naładować się wymaganą ilością energii, żeby uzyskać duże napięcie. Przy małych częstotliwościach czas ładowania dławika jest wystarczająco długi by ten mógł zmagazynować odpowiednią ilość energii. Wniosek jest taki, że jak f rośnie przy moim L, to energia gromadzona jest coraz mniejsza. Wszystko fajnie.
Jednak mnie interesuje inna rzecz. Załóżmy, że określam sobie częstotliwość pracy przetwornicy na 25kHz. Taka, gdyż dławik nie będzie słyszalny, a wpływ pasożytniczych pojemności i naskórkowości będzie nieduży. Dla takiej częstotliwości chciałbym nawinąć dławik o takim L, dla którego magazynowana energia będzie największa. Interesował by mnie stosowny wzór na E w funkcji L dla stałego f.
Próbowałem sobie coś takiego wyprowadzić, wyszło mi, że E = (U*x)^2 / (2*L*f^2), gdzie:
U - napięcie wejściowe (stała)
x - współczynnik wypełnienia [0 .. 1] (stała)
L - indukcyjność
f - częstotliwość (stała)
Rozpisując to łatwiej, dostaję E = s / L, gdzie s to iloczyn stałych występujących w poprzednim wzorze. Jest to funkcja, której wartości maleją wraz ze wzrostem L. Dla bardzo małych L gromadzona energie teoretycznie powinna być nieskończona.
Oczywiście wiemy, że gdy L = 0 to E = 0, więc wzór jest błędny. Wydaje mi się, że wykres powinien być parabolą, dla która przyjmuje maksimum dla pewnego L, którego szukam.
Mógłby ktoś mnie naprowadzić do poprawnej odpowiedzi. Ewentalnie podać wskazówki praktyczne doboru ilości zwojów do zadanej częstotliwości.
Dobór dławika do częstotliwości - przetwornica
Rezonans dotyczy chyba obwodów LC.
Mnie chodzi o coś takiego. Mam częstotliwość f. Czyli okres wynosi T = 1/f. Mam czas otwarcia tranzystora t1 = xT, gdzie x to wypełnienie. Im większe x tym dłużej ładuję dławik, czyli płynie przez niego coraz większy prąd. Jeżeli L dławika będzie za małe, to dławik w czasie t1 nasyci się i zgromadzona energia będzie mała. Zwiększając L zwiększam energię zmagazynowaną w dławiku aż do momentu, gdy ta energia będzie maleć, bo L dławika będzie za duże. Dla zbyt dużego L prąd będzie narastał zbyt wolno, przez co zgromadzona energia będzie znowu mniejsza, niż dla szukanego przeze mnie najlepszego L. Szukam wzoru na L, którego sam wyprowadzić nie potrafię.
Mnie chodzi o coś takiego. Mam częstotliwość f. Czyli okres wynosi T = 1/f. Mam czas otwarcia tranzystora t1 = xT, gdzie x to wypełnienie. Im większe x tym dłużej ładuję dławik, czyli płynie przez niego coraz większy prąd. Jeżeli L dławika będzie za małe, to dławik w czasie t1 nasyci się i zgromadzona energia będzie mała. Zwiększając L zwiększam energię zmagazynowaną w dławiku aż do momentu, gdy ta energia będzie maleć, bo L dławika będzie za duże. Dla zbyt dużego L prąd będzie narastał zbyt wolno, przez co zgromadzona energia będzie znowu mniejsza, niż dla szukanego przeze mnie najlepszego L. Szukam wzoru na L, którego sam wyprowadzić nie potrafię.
Podstawowy wzór opisujący napięcie indukcji wygląda tak:
U = L * dI/dt
Co oznacza że napięcie indukowane w cewce jest proporcjonalne do szybkości zmian prądu. Czym szybciej zmienia się prąd (czym syciej rośnie) tym większe napięcie indukuje się na cewce.
Dla przetwornicy DC/DC wzór na napięcie można zapisać trochę inaczej
U = L*ΔI/Δt
Przekształcając ten wzór by obliczyć L
L = U*Δt/ΔI
Czyli dla przetwornicy boost mamy
L = (Uwe * Ton) /ΔI
I dla CCM
ΔI = 2 * Iwy
I teraz zakładając Uwe = 10V Uwy= 20V
D = (1 - 10V/20V) = 0.5
Zakładając F = 50KHz i minimalny prąd w cewce równy 0.1A
L_min = (ton•Uwe)/ΔIL = (10us•10V)/ (2•0.1A) = 500uH
No i cewka na prąd większy od Iwy_max + ΔI
I to jest minimalna wartości indukcyjności.
Prąd w cewce spadnie do zera gdy prąd obciążenia spadnie poniżej
Iwy_min =ΔI/2 * (1 - D) = 0.1A * (1 - 0.5) = 50mA
Prąd obciązenie niższy od 50mA przetwornica przejdzie w tryb pracy nieciągłej DCM
http://www.elektroda.pl/rtvforum/viewto ... 44#7410644
Zresztą zamiast to wszystko obliczać zobacz sobie na tą stronę pomocną przy projektowaniu przetwornic
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_ ... e.html#Aww
U = L * dI/dt
Co oznacza że napięcie indukowane w cewce jest proporcjonalne do szybkości zmian prądu. Czym szybciej zmienia się prąd (czym syciej rośnie) tym większe napięcie indukuje się na cewce.
Dla przetwornicy DC/DC wzór na napięcie można zapisać trochę inaczej
U = L*ΔI/Δt
Przekształcając ten wzór by obliczyć L
L = U*Δt/ΔI
Czyli dla przetwornicy boost mamy
L = (Uwe * Ton) /ΔI
I dla CCM
ΔI = 2 * Iwy
I teraz zakładając Uwe = 10V Uwy= 20V
D = (1 - 10V/20V) = 0.5
Zakładając F = 50KHz i minimalny prąd w cewce równy 0.1A
L_min = (ton•Uwe)/ΔIL = (10us•10V)/ (2•0.1A) = 500uH
No i cewka na prąd większy od Iwy_max + ΔI
I to jest minimalna wartości indukcyjności.
Prąd w cewce spadnie do zera gdy prąd obciążenia spadnie poniżej
Iwy_min =ΔI/2 * (1 - D) = 0.1A * (1 - 0.5) = 50mA
Prąd obciązenie niższy od 50mA przetwornica przejdzie w tryb pracy nieciągłej DCM
http://www.elektroda.pl/rtvforum/viewto ... 44#7410644
Zresztą zamiast to wszystko obliczać zobacz sobie na tą stronę pomocną przy projektowaniu przetwornic
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_ ... e.html#Aww