펄스 전압 변환기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 전압 변환기, 정류기, 인버터

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펄스 변압기에 관한 신화, 동화, 전설 및 축배

고주파 전력 변압기와 초크에 관해 전 세계적으로 많은 신화가 있습니다. 그들의 정체를 폭로해 봅시다. 불행하게도 교과서와 매뉴얼에서 가장 명확하지 않은 부분은 자기 구성 요소를 다루며 일반적으로 단순한 일상적인 물체와 현상을 복잡하게 만듭니다. 예, 알려지지 않은 변수가 많습니다. 예, 알아야 할 미묘함이 많이 있지만 이론은 이에 대해 침묵하고 있으며 대중 문헌은 모든 경우에 대한 해결책으로 특정 문제에 대한 경험적 공식을 제공하는 거짓말을 합니다. 예를 들어.

신화. 구리로 채워진 코어 창 영역의 비율이 높을수록(이상적으로는 100%) 더 좋습니다. 잘못된. 많은 설계에서 100% 충전은 75%(동일한 감은 수, 다른 와이어 단면적)와 비교하여 HF에서 더 큰 손실을 초래합니다. 50Hz에서 500kHz로 계산 방법을 맹목적으로 전송할 수는 없습니다.

두 번째 신화. 최적의 변압기에서는 권선 저항의 손실과 코어의 손실이 일치합니다. 잘못된. 종종 하나의 손실 수치는 다른 손실 수치와 1~2배 차이가 납니다. 그래서 이것은 디자이너의 주요 기준이 아닙니다. 이 접근 방식은 "XNUMX 헤르츠"의 유산이기도 합니다. 이는 대규모 네트워크 변압기에서 온도 균형이 보장되는 방식입니다. 그러나 우리의 전체 권선은 하나 또는 두 개의 층으로 이루어져 있으며 열 전달 조건이 훨씬 간단합니다.

세 번째 신화. 누설 인덕턴스는 자화 인덕턴스의 1%여야 합니다. 잘못된. 다른 중요한 매개변수를 크게 손상시키지 않으면서 가능한 한 낮아야 합니다. 0.1%로 가져올 수 있다면 좋습니다. 때로는 10%에서 멈춰야 할 때도 있습니다.

네 번째 신화. 누설 인덕턴스는 코어 투자율의 함수입니다. 잘못된. 권선의 누설 인덕턴스는 실제로 해당 권선에 코어가 있는지 여부와 무관합니다. 보다 정확하게는 전체 차이가 10% 이내입니다(이는 수천 뮤입니다!). 당신은 확인할 수 있습니다.

다섯 번째 신화. 권선의 최적 전류 밀도는 sq.mm당 2A입니다. 아니면 4A. 아니면 8A. 그리고 개는 그와 함께 있습니다. 전류 밀도는 중요하지 않습니다. 중요한 것은 와이어의 열 방출과 수용 가능한 온도에서 열 균형을 보장하는 구조 전체의 능력 또는 무능력입니다. 냉각 효율(진공으로의 복사부터 끓는 단계의 냉각까지)에 따라 허용 전류 밀도는 두 자리수만큼 변경됩니다. Ridley는 20년 동안 변압기를 제작해 왔지만 여전히 "최적 전류 밀도"를 배우지 못했습니다. 우리에게 중요한 것은 변압기의 온도뿐입니다.

신화 여섯. 최적의 변압기에서는 XNUMX차측과 XNUMX차측의 손실이 동일합니다. 잘못된. 그리고 그들이 동일하지 않다면 어떻게 될까요? 가장 중요한 것은 그들 중 누구도 과열되지 않는다는 것입니다.

일곱 번째 신화. 와이어의 직경이 표피 효과의 깊이보다 작으면 RF에서 큰 손실이 없습니다. 매우 해로운 진술입니다. 다층 권선에서는 매우 얇은 와이어라도 손실이 발생합니다.

신화 여덟. 부하가 없을 때 변압기 회로의 공진 주파수는 변환 주파수를 크게 초과해야 합니다. 잘못된. 그녀는 중요하지 않습니다. 이상적인 변압기에서 인덕턴스는 무한대가 되는 경향이 있으므로 중단 시 공진 주파수는 XNUMX이 되는 경향이 있습니다. 그렇다면 어떻게 될까요? 그리고 공진은 개방 회로가 아니라 XNUMX차 회로의 단락에 중요하다는 사실입니다. 이 공진은 반송파 주파수보다 최소 XNUMX배 이상 높아야 합니다.

변압기 임피던스 측정

장치 연결 옵션

이 구성에서 분석기는 부하 단락 및 부하 개방 조건에 대해 10Hz~15MHz의 변압기 임피던스를 표시합니다. 권선이 짧은 펄스 변압기의 경우 손실을 최소화하면서 최단 경로를 따라 단락을 보장해야 합니다. 결국 폐쇄형 세미링은 직경이 몇 센티미터라도 이미 0.1차측의 누설 인덕턴스와 비슷한 인덕턴스를 갖고 있습니다. 누설 인덕턴스는 주파수에 따라 달라집니다! 안정기로서 Rsense R=1..XNUMX Ohm. 저저항 브리지 또는 전류 발생기가 있는 저항계를 사용하여 권선의 저항 저항을 측정하십시오. 일련의 측정 후에 다음을 결정할 수 있습니다.

자화 인덕턴스 - 권선 저항 - 누설 인덕턴스 - 단락 및 개방 회로의 공진 주파수 및 품질 계수 - 권선 커패시턴스(회전당 최대 3pF).

전류 제어 정보

올바르게 구현된 사이클 전류 제한을 통해 파괴 불가능한 전압 공급 장치를 생성할 수 있습니다. 이를 위해서는 전류 센서가 빨라야 하며(몇 나노초 지연) 컨트롤러 IC의 제어 입력에 직접 로드되어야 합니다.

기생 버스트에 대한 보호의 잘못된 트리거링은 RC 저역 통과 필터에 의해 억제됩니다. 여기서는 과도한 필터링으로 인해 실제 초과 전류가 누락되지 않도록 속도-잡음 내성 절충을 결정해야 합니다.

펄스의 앞쪽 가장자리에서 보호를 비활성화하는 컨트롤러도 만병통치약이 아닙니다. 보호 기능이 작동하지 않는 동안 100ns 정도의 지연으로 인해 페이로드가 중단될 수도 있습니다. 따라서 트랜지스터의 스위칭 속도를 강제로 제한하는 것이 바람직할 수 있습니다(이는 또한 전류 센서와 공간 모두에 대한 간섭 및 방사선 수준을 감소시킵니다).

현재 보호를 테스트하는 방법은 무엇입니까?

정류기와 출력 필터 뒤의 PN 출력을 단락시킵니다. 불행하게도 정류기 자체에 단락이 발생한 경우 전류 보호 기능이 트랜지스터에 도움이 되지 않습니다.

프로브를 전류 센서에 연결합니다. 컨트롤러가 캐리어를 생성하기 시작할 때까지 공급 전압을 점차적으로 높이십시오. 오실로스코프에 좁은 피크가 표시되어야 합니다. 보호 회로는 열린 트랜지스터를 빠르게 꺼야 합니다. 펄스 진폭은 보호 임계값과 일치해야 합니다. 공급 전압을 최대로 높이십시오. 펄스의 지속 시간은 좁아져야 합니다. 진폭은 증가할 수 있지만(전류 피드백 전파 지연으로 인해) 크게 증가하지는 않습니다. 입력 전압에 비례하여 증가하면 중지하십시오. OS가 너무 느린 것입니다.

그런 다음 - 이것이 기본입니다. 측정 주기는 최소 및 최대 공기 온도에서 반복되어야 합니다.

이것은 중요합니다. 변류기가 감겨 있는 페라이트의 매개변수는 온도에 따라 크게 변동할 수 있어 별 것 아닌 것처럼 보입니다.

스너버 정보

스너버(스너버 - 댐퍼) - 권선과 평행한 RC 회로 - HF 링잉을 션트하기 위한 것입니다. 링잉을 억제해야 합니다. 그렇지 않으면 오류, 과도한 간섭 및 변환기의 불안정성이 발생할 수 있습니다. 일반적으로 링잉 주파수가 반송파를 약 XNUMX배 이상 초과하는 경우 RC 분류기는 다루기 힘든 권선을 조용하게 만드는 데 충분합니다. 그렇지 않은 경우 해결 방법을 찾아야 합니다. 그러면 반송파의 상당 부분과 가장 가까운 고조파가 션트 통과 대역에 속하게 되기 때문입니다.

첫 번째. 기생 진동의 주파수를 결정합니다. 우선 낮은 부하 전류에서 회로를 실행하십시오. 오실로스코프 프로브는 회로를 변경하지 않기 위해 최소 고유 커패시턴스를 가져야 합니다. 그렇지 않은 경우 전기 접촉을 하지 않고 링잉 회로로 프로브를 이동해 보십시오. 링잉 주파수는 XNUMX차 회로의 전압에 따라 변동한다는 점에 유의하십시오.

두번째. 진동의 주파수와 품질 인자에 대한 등가 RLC 회로를 계산합니다. XNUMX차측에서는 누설 인덕턴스가 알려져 있습니다(알고 있어야 합니다!). XNUMX차측에서는 다이오드의 커패시턴스가 알려져 있습니다.

특성 임피던스 Z = 2 * Pi * f * L(알려진 L의 경우), 알려진 C의 경우 Z = 1 / (2 * Pi * f * C)

제삼. 우선 R-shunt, R=Z만 시도해 보겠습니다. 션트의 열 손실을 계산해 봅시다. 수치가 너무 높으면 용량 C = 1 / (Pi * f * R)로 링크를 보완합니다. 커패시턴스를 늘리는 것은 쓸모가 없습니다. 손실이 증가하고 링잉 억제가 개선되지 않습니다(HF 커패시턴스는 완전히 전도성입니다).

네번째. 손실 전력을 R로 다시 계산해 보겠습니다. P = 2* C * V * F비건조는 링잉 중에 열이 방출되지 않고 캐리어만 손실되는 것입니다. 실제 회로에서 확인해 보겠습니다. 첫 번째 근사치는 일반적으로 대부분의 경우에 즉시 적합합니다.

컨트롤러 칩 정보

IC 근처의 부품 배치 및 라우팅은 매우 중요합니다! 이는 모든 데이터시트에서 반복되지만 다시 반복해도 문제가 되지 않습니다.

우선, 발전기의 주파수 설정 용량입니다. IP 바로 아래에 배치하십시오. 100mm는 아니지만 가까울수록 좋습니다. 그렇지 않으면 설명할 수 없는 현상이 발생할 수 있습니다. 예를 들어 XNUMXkHz용으로 설계된 회로는 메가헤르츠에서 생성되고 인어는 Yauza에서 등장합니다. 게다가 프로토타입에는 나타나지 않을 수도 있지만, 생산판에서는 그 영광을 온전히 드러낼 것입니다.

둘째, 전원 회로의 커패시턴스는 IC 다리에 최대한 가깝게 납땜되어야 합니다.

발전기 톱의 출력(외부에서 접근 가능)은 로드되는 것을 좋아하지 않습니다(나처럼). 따라서 이 출력에서 ​​신호를 선택할 때 주의하십시오. 100kOhm 부하라도 톱의 모양을 변경할 수 있습니다. 발전기의 기본 회로에 연결하지 않고 톱을 병렬로 생성하는 것이 가장 좋습니다.

IC 3842, 3843을 사용하면 펄스 사이의 일시 중지를 기간의 5%~30%로 설정할 수 있습니다. 3844, 3845 - 최대 70%. 일시 중지 시간을 늘려야 하는 경우 R, C의 타이밍을 변경하여 이러한 제한 사항을 해결할 수 있습니다. 그런 다음 RTCT 핀의 다른 저항을 전원 양극에 추가하면 충전 속도가 빨라지고 방전 속도가 느려져 수명이 길어집니다. 사용 가능한 일시정지 시간.

IC UC3825 - 최소 일시 정지 시간(절대, 밀리초 단위)은 커패시턴스 Ct에 의해 엄격하게 설정됩니다. 설명서를 참조하세요. 그러나 Ct에 저항기를 연결하여 위에서 설명한 대로 수행할 수도 있습니다. 단지 이번 시간은 공급 전압에 따라 항상 떠 있을 뿐입니다.

IC 출력 드라이버는 게이트에서 신호 바운스를 발생시키는 절연 변압기와 같은 유도성 부하를 좋아하지 않습니다. 더욱이 그것이 실험실에서 나타나지 않는다면 실제 생활에서는 가장 부적절한 순간에 확실히 나타날 것입니다. 결국 변압기의 매개변수는 부동... 따라서 게이트를 다이오드로 보호하고 변환기의 XNUMX차측과 병렬로 저항기를 사용하여 보호하는 것이 좋습니다.

594세대 컨트롤러, 특히 구형 컨트롤러는 기준 전압(이와 함께 사용할 수 있음) 및 타이밍 매개변수 측면에서 잘못된 트리거 순서 및 반송파 주파수의 과도한 드리프트(에 따라 다름) 측면에서 매우 불안정할 수 있습니다. 참조 수준의 안정성). 원하는 경우 최근 출시 연도의 IP를 사용하거나 "개선된" 옵션을 나타내는 접미사를 사용하세요. 저것들. TL494가 아닌 TLXNUMX 등

예를 들어, Bryansk IC KR1156EU2(아날로그 3825)의 문서화되지 않은 기능은 12V 전원 공급 장치, 올바른 배선, ILIM 입력에 금지 레벨, 출력 14가 낮은 레벨(정상)이고 짧으며 약 11ns입니다. 피크는 출력 100에 나타납니다. 최대 9V의 캐리어 진폭의 "언더컷" 전면입니다. 트리거가 제대로 작동하지 않는 곳이 있습니다. 그러나 이러한 스크랩은 셔터를 열고 회로를 죽이기에 충분합니다.

OS 루프 차단 주파수 정보

닫힌 피드백 루프를 사용하여 PN 이득을 측정하는 경우 스펙트럼 분석기를 사용하여 다음 섹션에 설명된 대로 측정하는 것이 가장 좋습니다(발생기만으로는 충분하지 않음).

전압으로 제어되는 순방향 및 플라이백 PN의 경우 차단 주파수는 복소 평면의 오른쪽 절반에 있는 전달 함수의 XNUMX 주파수의 XNUMX/XNUMX보다 커서는 안 됩니다. 이 조건을 충족해도 출력이 안정적으로 안정화되지 않으면 출력 필터를 다시 실행해야 합니다.

모든 PN에 대해 차단 주파수는 반송파 주파수의 1/8을 초과해서는 안 됩니다.

차단 주파수의 증가는 약 15kHz 수준의 PN에서 불가피한 잡음, 링잉 및 기타 기생 현상으로 인해 제한됩니다. 어떤 이유로든 이를 이해해야 한다면 회로의 복잡성은 불가피합니다. 즉, OS 루프에 외부 고속 오류 증폭기를 도입하는 것입니다.

가장 중요한 것은 OS 차단 주파수 자체가 끝이 아니라는 점입니다. 중요한 것은 부하가 요구하는 주파수 범위에 대한 출력 임피던스, 입력 전압 불안정성 억제, 입력 노이즈 억제이다.

OS 루프 측정

장치를 작동하기 전에 OS 루프의 동작을 측정하십시오.

아래에서 설명하는 장치는 OS의 개방 회로(포인트 1-2)에 전압 소스(스위프 생성기)를 도입합니다. 그런 다음 신호 스펙트럼이 회로의 두 지점에서 기록되고 이러한 스펙트럼 비율의 주파수 응답이 표시됩니다. 입력 스펙트럼에 대한 출력 스펙트럼의 비율이 전달 특성(진폭)입니다. XNUMX차 권선에 변압기 출력 및 전압 안정화 기능이 있는 생성기와 오실로스코프를 사용하여 장치를 효율적으로 복제할 수 있습니다.

스펙트럼 분석기 AR102V를 사용하여 루프 매개변수 측정 - 옵토커플러 절연이 있는 PN

채널 A 및 B 프로브의 연결 지점을 통해 다양한 전달 함수를 측정할 수 있습니다.