Eenvoudige theoretische opzet pre-stabilisatie voeding 300V@500mA

Op woensdag 7 augustus 2024 23:17:47 schreef kris van damme:
gewoon de frequentie vh pulsen opvoeren, dan wordt de spoel evenredig kleiner..

Hahaha, ja dat is waar. En voor dat je het weet heb je een SMPS gebouwd :)

Dat pulsen vindt de sim wel lastig. Is er maar druk mee. Anderzijds is dan weer wel heel goed de vermogensopbouw (inrush) in de eerste 2.5 mS te zien die het opladen van de elco's veroorzaakt. :P

Op woensdag 7 augustus 2024 23:36:20 schreef harry64:
Die 1,6 keer heeft toevallig iets te maken met 2x 0,8 volt van de brugdioden? Hoewel mij eerder de elco lijkt die er achter hangt.

Nee!
Dat heeft te maken met de effectieve waarde van pulsvormige stromen.
Deze zijn een stuk ongunstiger dan bij sinusvormige stromen zodat de warmteontwikkeling in de transformator bij gelijkrichting en afvlakking flink wat hoger is dan bij zuiver ohmse belasting.

Dit begint op een Buck converter te lijken, behalve dat de controller nog wat primitief is; zolang de uitgangsspanning te laag is, krijg je 10% pulsbreedte op de MOSFET, en zodra de uitgangsspanning hoog genoeg is, worden deze tegengehouden door de comparator. Op zich is dat niet heel slecht, en wellicht wel goed genoeg voor deze toepassing.

Die 10% pulsbreedte is aan de ene kant een beperking voor de maximale stroom die je kunt trekken, vooral bij hogere uitgangsspanningen als de spanning over de spoel kleiner wordt, en aan de andere kant zou je bij een uitgangsspanning onder de 10% van de ingangsspanning onbedoeld in continuous conduction mode terecht komen, waarbij de spoelstroom bijna onbeperkt kan stijgen. Ik denk dat je wilt kunnen garanderen dat je in discontinuous conduction mode blijft; dat is minder efficient, maar wel gemakkelijker om alles heel te houden, omdat de spoelstroom niet kan "weglopen".

Dank SparkyGSX en ohm pi.

Uiteindelijk bleek de gate-capaciteit een beperkende factor om 'hoge' frequenties te gebruiken. Verhogen spoel naar 47mH geeft goede resultaten.

Dus ik ben 'op jacht gegaan naar mH spoelen, Kwam ik uit bij een 47mH 1 ampere model. Ik weet alleen niet of deze toepasbaar is.
https://ce8dc832c.cloudimg.io/v7/_cdn_/63/70/F0/00/0/984886_1.jpg?width=640&height=480&wat=1&wat_url=_tme-wrk_%2Ftme_new.png&wat_scale=100p&ci_sign=3b036099e0710a7c2949db585e56b76446bc2248

Er ontbreekt ook een zener aan de gate, als ik het gele scoopbeeld zie zal die mosfet niet lang meegaan ( Vgs max 20V)

Op donderdag 8 augustus 2024 19:52:38 schreef harry64:
Uiteindelijk bleek de gate-capaciteit een beperkende factor om 'hoge' frequenties te gebruiken. Verhogen spoel naar 47mH geeft goede resultaten.

Je simulatie ziet er aardig goed uit en de praktijk zal wel weerbarstig lijken.
De MOSFET zou je eigenlijk met een FET-driver moeten aansturen. Dan ben je ook af van de verplichte zener die MGP noemt. Hoe dat in jouw configuratie moet weet ik eigenlijk niet.
De 47mH spoel die je gevonden hebt zou bruikbaar kunnen zijn, maar ik weet niet of hij door de maximaal af te nemen DC-stroom in verzadiging raakt. Dat mag natuurlijk niet, want dan hou je van die 47mH niks meer over.

Die spoel is niet bruikbaar, dat is een common-mode choke, die zal heel snel verzadigen, want hij is bedoeld om 2x nagenoeg dezelfde stroom te voeren, in tegengestelde richting, waardoor de kern dus een veel kleiner veld ziet.

Je kunt een N-channel MOSFET gebruiken met een high-side driver, maar daar zitten een paar haken en ogen aan. Als D2 regelmatig in geleiding gaat blijft de bootstrap condensator wel vol, maar dat kun je niet garanderen. Dit kun je oplossen met een diode in serie met de source van de MOSFET, met een weerstand naar de ground. Hier hoeft maar een hele kleine stroom te lopen en(0.1mA of nog minder, afhankelijk van de driver).

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op (38%)]

Op donderdag 8 augustus 2024 20:12:17 schreef MGP:
Er ontbreekt ook een zener aan de gate, als ik het gele scoopbeeld zie zal die mosfet niet lang meegaan ( Vgs max 20V)

Sim waardeert de 15V 5W zener niet. :P

Op vrijdag 9 augustus 2024 02:54:57 schreef harry64:
[...]
Sim waardeert de 15V 5W zener niet. :P
[bijlage]

Dat is bijzaak :)

Op woensdag 7 augustus 2024 21:16:00 schreef harry64:
Hoi Douwe, ik zelf begrijp m'n schakeling amper. Spoel als energieopslag ga ik bestuderen. Ook al aan de hand van wat benleentje en rew aangaf. :)

Dag Harry, ik vond op youtube een serie filmpjes over energie transitie. Wat mij betreft een aanrader. Ik denk dat je hier veel van kan opsteken. https://www.youtube.com/watch?v=f7oXhDatwtY&list=PLUl4u3cNGP62UTc7…
Douwe

Op vrijdag 9 augustus 2024 02:54:57 schreef harry64:
[...]
Sim waardeert de 15V 5W zener niet. :P
[bijlage]

Je kan de zener en weerstand R1 vervangen door een weerstand van 12k.
Of je zet in serie met de zener een weerstand van 1kΩ. Misschien trapt je simulatieprogramma daar in.
Sowieso stuur je de gate zonder zener nogal hoogohmig in, dus echt snel schakelen zit er niet in en er wordt veel warmte in de MOSFET geproduceerd.

Op vrijdag 9 augustus 2024 18:25:05 schreef ohm pi:
[...]Je kan de zener en weerstand R1 vervangen door een weerstand van 12k.

Dat lijkt me een slecht plan, daardoor zou de MOSFET nog langzamer gaan schakelen. Het werkt voor DC, maar daar staat geen constante spanning.

Op vrijdag 9 augustus 2024 18:25:05 schreef ohm pi:
[...]Je kan de zener en weerstand R1 vervangen door een weerstand van 12k.
Of je zet in serie met de zener een weerstand van 1kΩ. Misschien trapt je simulatieprogramma daar in.
Sowieso stuur je de gate zonder zener nogal hoogohmig in, dus echt snel schakelen zit er niet in en er wordt veel warmte in de MOSFET geproduceerd.

Met de 33K die er eerst zat gaat het direct al mis. Deze melding betekent meestal dat er ergens iets gesneuveld is. Vreemde is dan weer wel dat i.d.d. niet de mosfet sneuvelt op de Vgs die duidelijk te hoog is.

Op vrijdag 9 augustus 2024 22:12:59 schreef harry64:
Vreemde is dan weer wel dat i.d.d. niet de mosfet sneuvelt op de Vgs die duidelijk te hoog is.

Het is een simulatieprogramma!
De gesimuleerde onderdelen zijn een wiskundige benadering van de werkelijke onderdelen, dus een Vgs van 300V kan een MOSFET prima hebben.
Probeer in je model maar eens 50A door een 1N4148 te sturen. Gaat prima zonder enige foutmelding. In het echie springen de brokken diode in het rond.

Dat begrijp ik. Ik vind het alleen opmerkelijk dat zoiets wat in eerste instantie al tot een defect zou moeten leiden er zo ongemoeid toch doorkomt.

Het scheelt mij i.i.g. heel veel echte vliegende brokjes diodes e.d.

Ik vind het ook gewoon leuk om samen met de andere CO'ers hier dit soort zaken te verkennen. :)

Een simulatie programma verteld je doorgaans niet of een onderdeel heel zal blijven, want dat hangt ook af van factoren zoals koeling, waar het programma geen informatie over heeft. Het is een hulpmiddel, en het is aan jou als ontwerper om dat hulpmiddel correct te gebruiken.

@fatbeard Gezien.

Met spoel e.d. zit ik nu dus op een regelbare buckdown converter/inverter volgens mij. I.i.g. kwam ik tot dit (eind)resultaat. De componenten zijn wel hernummerd omdat er gaandeweg veel bijkwam en weer af ging. Wat nu R1 is, is i.g.g. toegevoegd om inrush problemen te omzeilen, daar liep de sim o.a. op stuk. En er is met R6 en C3 een soort dempertje op de uitgang mosfet en ingang spoel toegevoegd om spur te onderdrukken. D2 is een 5W 15V zener die nu ook de gate van de fet beschermd. Q2 is weer een BD159 (500V Uce en Ucb) geworden omdat die de schakelspanningen van >300V aankan. De fet BS170 kan dat niet en een IRF840 vind ik een beetje overkill. Ik wil nog wel gaan uitzoeken of ik dit ook met de IRF840 in N-fet Highside voor elkaar kan krijgen.

Mag ik even in de groep gooien wat ik van plan ben "als ik eens tijd heb"...

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucc38c55.pdf?ts=1723396201935&re…

Met een "externe mosfet" DCDC controller een step-up bouwen. Kijk even naar het typical application op p1.

Er zijn dan een paar wijzigingen die ik wil doorvoeren:
* ipv de spoel een trafo. Ongeveer 1:10 o.i.d. (nader te bepalen) en dan de weinig wikkelingen als de spoel in het typical application
schakeken. De secondary gaat dan bij de diode verder.
* een geschikte terugkoppeling om veel hogere uitgangsspanningen te kunnen doen.

De netscheiding is dan direct geregeld via de laagspanningsvoeding waar je de boel mee voedt. Daar kan je dan ook een standaard labvoeding voor gebruiken om de beschikbare energie voor ongelukken te beperken.

Er moet nagedacht worden of de secondaire andersom kan. Volgens mij als je dat doet, zal de boel van heel weinig tot heel veel regelbaar kunnen zijn.
Verder is deze controller omdat ie zo langzaam is mogelijk niet de beste. Misschien wil je richting 2-10x sneller schakelen.

Om dit geen "topic kaap" te laten zijn is mijn voorstel: Als harry het een idee vind om op verder te gaan, dan gaan we hiermee verder en staat het idereen vrij om hier commentaar op te geven, als harry door wil met zijn eigen plan, dan geeft hij dat aan, maar dan is de vraag aan iedereen om commentaar op mijn plan te bewaren voor als ik dan tzt m'n eigen topic open...

@Harry64, ben je gestopt met je pre-stabilisatie voeding discussie? Ik zou dat spijtig vinden. Je moet niet opgeven hoor. En rew kan wel een nieuw topic starten voor zijn plannen.
Douwe

Nee, niet gestopt. De 10Ω Rson van de gebruikte P-fet ging opspelen. Daarom wilde ik jouw IRF840 N-fet gaan gebruiken in Highside. Dat had even wat voeten in aarde. Uiteindelijk toch voor elkaar gekregen. In de Sim i.i.g.

Ik wilde hem tot 'uiterste' drijven, Dus bij deze van 320V DC naar 15V DC @1A

Ik wilde ook nog de spoel verkleinen naar 100µH i.v.m. verkrijgbaarheid maar loop dan tegen de limits van i.i.g. de LM339 (1µS) aan geloof ik. Tevens probeer ik te doorgronden hoe dat zit met welke factoren bepalen hoeveel energie er in een spoel opgeslagen kan worden.

@REW, de andere kant op is ook leuk om te doen. Was ik wel even mee bezig geweest maar wil nog niet zo. De fet eindigt steeds als 'kookplaat'. Over je 'spoel' die je wilt gebruiken: Een SMPS trafo 'omgekeerd) uit een (sloop) PC of TV voeding zou bruikbaar moeten zijn. Ik zie jouw topic met genoegen verschijnen.

:P

In je voorgaande schema's zag ik op de + ingang van je opamp een terugkoppelnetwerk van 100k en 1k. Die zie ik hier niet. Toch oscilleert het.
Hoe kan dat?
In het echie zal je vast wel voor verrassingen komen te staan, maar ik zie ze zo gauw niet.

Dat ie oscilleert komt door de spoel van 47nH en elco van 220uF. Die spoel is inmiddels 10mH. Met 100u tot 1mH werkt het ook alleen gaat er dan veel meer vermogen in de mosfet zitten. En met 100uH kan de LM339 het niet bijbenen qua puls en frequentie.

De hysteris is er uit opdat er dan veel minder rimpel op de uitgang staat en dat de 'ON' puls dan veel smaller kan worden.

[Bericht gewijzigd door harry64 op (20%)]