Step down - za duża indukcyjność dławika?

Daniel Jaworski - 05-10-2006 22:45
Step down - za duża indukcyjność dławika?
Projektuję sobie przetwornicę step down.
Jestem na etapie dobierania dławika.
W datasheecie do kostki sterującej przetwornicą jest podany wzór na
zależność prądu tętnień (ripple current) Delta_I_L od indukcyjności L.
Zasadniczo wzrost L powoduje spadek prądu tętnień. Tu sprawa jest oczywista.
W datasheecie pojawia się też zalecenie, aby prąd tętnień był równy
około 30% maksymalnego prądu obciążenia I_MAX.
Piszą, że wzrost Delta_I_L powoduje wzrost tętnień napięcia na wyjściu i
większe straty -- co jest również oczywiste.

W przykładowym projekcie przetwornicy z I_MAX = 5A zastosowano L = 4,7uH.

Z mojej przetwornicy chcę pobierać I_MAX = 500mA. Ponieważ zależy mi na
małych tętnieniach w szerokim zakresie napić wejściowych (wiadomo,
największe tętnienia będą dla najwyższych napięć wejściowych)
postanowiłem zaostrzyć kryterium wartości Delta_I_L do 10% I_MAX. W
wyniku przyjętych założeń z obliczeń uzyskuję L = 278uH, co wydaje się
strasznie dużą wartością (zwłaszcza, gdy wykorzystam nieco większą cewkę
z standardowego szeregu, np. 330uH).

Czy to podejście (zmniejszenie zakładanej wartości prądu tętnień) jest
sensowne?

Ogólniej -- czy istnieje jakieś ograniczenie wartości indukcyjności
dławika w przetwornicy step down *od góry*, o którym ni wspomnieli autorzy?

Czy duża indukcyjność powoduje jakieś problemy (poza wymiarami i
większym kosztem)?

Domyślam się, że w L będą się indukować proporcjonalnie większe napięcia
i psuć coś np. przy uruchamianiu przetwornicy.

Czy dławik o symbolu DPT330A1 (1A, rysunek:
http://www.tme.pl/katalog_pics/c/7/0...0/dpt330a1.jpg)
lub DPT330A1 (3A) nadaje się do budowy przetwornicy? W ofercie TME
występuje jako element ochrony EMC, ale nie ma u nich żadnych elementów
indukcyjnych w innych kategoriach. Nie piszą nic o rdzeniu. Przetwornica
będzie działać z częstotliwością ok 300kHz.

Pozdrawiam!

--
Daniel

RoMan Mandziejewicz - 06-10-2006 02:45

Hello Daniel,

Thursday, October 5, 2006, 10:01:44 PM, you wrote:

> Projektuję sobie przetwornicę step down.
> Jestem na etapie dobierania dławika.

[...]

> Czy to podejście (zmniejszenie zakładanej wartości prądu tętnień) jest
> sensowne?

Nie do końca. Za rozsądne optimum uważa się 30-40%

> Ogólniej -- czy istnieje jakieś ograniczenie wartości indukcyjności
> dławika w przetwornicy step down *od góry*, o którym ni wspomnieli autorzy?

Oczywiście - odpowiedź impulsowa zasilacza. Im wieksza indukcyjność,
tym bardziej leniwie zasilacz odpowie na zmianę obciążenia.

> Czy duża indukcyjność powoduje jakieś problemy (poza wymiarami i
> większym kosztem)?
> Domyślam się, że w L będą się indukować proporcjonalnie większe napięcia
> i psuć coś np. przy uruchamianiu przetwornicy.

Nie.

[...]

> będzie działać z częstotliwością ok 300kHz.

Przy tak dużej czestotliwości musisz użyć dławika na rdzeniu
ferrytowym.

--
Best regards,
RoMan mailto:roman@pik-net.pl

EM - 06-10-2006 08:45

>
> Czy dławik o symbolu DPT330A1 (1A, rysunek:
> http://www.tme.pl/katalog_pics/c/7/0...0/dpt330a1.jpg)
> lub DPT330A1 (3A) nadaje się do budowy przetwornicy? W ofercie TME
> występuje jako element ochrony EMC, ale nie ma u nich żadnych elementów
> indukcyjnych w innych kategoriach. Nie piszą nic o rdzeniu. Przetwornica
> będzie działać z częstotliwością ok 300kHz.

Przy tak dużych częstotliwościach dławik jest bardzo ważnym elementem. Na
pewno nie będzie działać prawidłowo z dławikiem, który nie jest
przystosowany do przetwornicy o wysokiej częstotliwości. Nie przesadzaj z tą
indukcyjnością. Daj dławik najwyżej nieco większy niż zalecają oraz na
wyjściu dodatkowo filtr z dławikiem i kondensatorem.
--
Pozdr
EM

Daniel Jaworski - 06-10-2006 11:45

RoMan Mandziejewicz wrote:

Na wstępie dziękuję za cenne informacje.

> [...]
>
>> Czy to podejście (zmniejszenie zakładanej wartości prądu tętnień) jest
>> sensowne?
>
> Nie do końca. Za rozsądne optimum uważa się 30-40%

OK. Przyjmę 30%.

[...]

>> będzie działać z częstotliwością ok 300kHz.
>
> Przy tak dużej czestotliwości musisz użyć dławika na rdzeniu
> ferrytowym.

A, czy dławiki DTMSS (np. taki
http://www.feryster.pl/polski/loader...ski/dtmss.htm;
) będą OK? Dławiki te wykonane są na rdzeniu RTMSS z materiału mi75
AL=43 (
http://www.feryster.pl/polski/loader...ski/dtmss.htm;
).

Pozdrawiam!

--
Daniel

entroper - 06-10-2006 13:45

Użytkownik "Daniel Jaworski" <danielj_no_spam@poczta.fm> napisał w wiadomości
news:eg3o9k$7eq$1@news.interia.pl...

> W datasheecie pojawia się też zalecenie, aby prąd tętnień był równy
> około 30% maksymalnego prądu obciążenia I_MAX.

To jest pewne praktyczne założenie, dzięki któremu prąd jeszcze przypomina
trapez, a nie prawie prostokąt (co czasem jest dość ważne), poza tym powoduje
jakieś tam zbilansowanie strat w uzwojeniu i rdzeniu (aczkolwiek manipulując
rdzeniem i uzwojeniem można ten bilans ustalić przy zupełnie innym delta I).
Teoretycznie, w przetwornicy ze sprzężeniem zwrotnym napięciowym, można sobie
zrobić i dławik na 5% delta I - ale pasmo pętli będzie nie do uratowania :)

> Ogólniej -- czy istnieje jakieś ograniczenie wartości indukcyjności
> dławika w przetwornicy step down *od góry*, o którym ni wspomnieli
> autorzy?

Praktyczne ograniczenia związane z konstrukcją dławika o dużej indukcyjności
na duży prąd (więcej zwojów, większy rdzeń, kłopoty z uzwojeniami
wielowarstwowymi, pojemności pasożytnicze itp).
Drugie ograniczenie, to zmagazynowana w wielkim dławiku energia, która nie
może z niego szybko ujść, psując parametry dynamiczne zasilacza, albo wręcz
uniemożliwiając regulację.

> Czy dławik o symbolu DPT330A1 (1A, rysunek:
>
http://www.tme.pl/katalog_pics/c/7/0...0/dpt330a1.jpg)
> lub DPT330A1 (3A) nadaje się do budowy przetwornicy?

Na 300kHz, to tylko rdzeń ferrytowy ze szczeliną i to pracujący raczej przy
niewielkim delta B. Gotowych dławików tego typu raczej nie ma, trzeba
obliczyć, zakupić odpowiedni rdzeń i wykonać samemu. Można ewentualnie kupić
dławiki na rdzeniach szpulkowych, ale to są straszne siewniki - odradzam.

pozdrawiam
entrop3r

RoMan Mandziejewicz - 06-10-2006 13:45

Hello Daniel,

Friday, October 6, 2006, 11:39:12 AM, you wrote:

[...]

>>> będzie działać z częstotliwością ok 300kHz.
>> Przy tak dużej czestotliwości musisz użyć dławika na rdzeniu
>> ferrytowym.
> A, czy dławiki DTMSS (np. taki
> http://www.feryster.pl/polski/loader...ski/dtmss.htm;
> ) będą OK? Dławiki te wykonane są na rdzeniu RTMSS z materiału mi75
> AL=43 (
> http://www.feryster.pl/polski/loader...ski/dtmss.htm;
> ).

Nie używałem dławików z tego materiału. W deklaracjach wygląda dobrze
ale jak będzie w rzeczywistości - trudno powiedzieć.

--
Best regards,
RoMan mailto:roman@pik-net.pl

EM - 06-10-2006 15:45

Szkoda, że kolega nie podał co to za scalak. Zwykle w pdfie są jakieś
konkretne przykłady dławików i musi na nich działać.
Nie wyobrażam sobie dławika do przetwornicy 300kHz i indukcyjności 330uH
oraz 3A, ale może mam słabą wyobraźnię :)
Jeśli chodzi o zmniejszenie tęnień na wyjściu to jedynym sensownym sposobem
jest dodanie filtru LC. Tam dławik będzie niewielki. Nikt nie
przewymiarowuje w tym celu dławika przetwornicy ponad 60x. Tak wogóle to mam
wątpliwości, czy to by działało poprawnie.

> Na 300kHz, to tylko rdzeń ferrytowy ze szczeliną i to pracujący raczej
> przy
> niewielkim delta B. Gotowych dławików tego typu raczej nie ma, trzeba
> obliczyć, zakupić odpowiedni rdzeń i wykonać samemu. Można ewentualnie
> kupić
> dławiki na rdzeniach szpulkowych, ale to są straszne siewniki - odradzam.

Dławiki ogólnie są trudne do kupienia, ale nawijanie samemu to trochę dziwna
sprawa, szczególnie, gdy to ma być produkt komercyjny.
Do takich celów mogą być także dławiki toroidalne, one nie mają 'prawdziwej'
szczeliny.
Ogólnie polecam http://www.coilcraft.com/
Można zamawiać sample. Jest polski dystrybutor. Ceny raczej wysokie.
Z większych dławików używałem z powodzeniem DMT2-49-8 - 49uH. Ale to do
przetwornicy pracującej na 100kH i 5A
--
Pozdrawiam
EM

entroper - 06-10-2006 15:45

Użytkownik "EM" <edim123@poczta.onet.pl> napisał w wiadomości
news:eg5ju1$ehi$1@news.onet.pl...

> Nie wyobrażam sobie dławika do przetwornicy 300kHz i indukcyjności 330uH
> oraz 3A, ale może mam słabą wyobraźnię :)

niedawno robiłem trochę podobny (600uH, 2.5A, 250kHz), więc takowe istnieją :)

> Jeśli chodzi o zmniejszenie tęnień na wyjściu to jedynym sensownym
> sposobem jest dodanie filtru LC. Tam dławik będzie niewielki. Nikt nie
> przewymiarowuje w tym celu dławika przetwornicy ponad 60x.

Nie wiemy, co to za przetwornica. Jak simple-switcher, to tętnień się
"głównym" dławikiem nie stłumi. Jak sprzężenie małosygnałowe, to stopień mocy
może być jednocześnie filtrem.

> Dławiki ogólnie są trudne do kupienia, ale nawijanie samemu to trochę
> dziwna sprawa, szczególnie, gdy to ma być produkt komercyjny.

dlaczego ? można prototypować, a potem zlecić. Można nawet zlecić prototyp,
ale i tak trzeba go rozwalić dla sprawdzenia solidności dostawcy. Ja większe
serie zlecam, a kupić nic takiego gotowego bym nie mógł.

> Do takich celów mogą być także dławiki toroidalne, one nie mają
> 'prawdziwej' szczeliny.
> Ogólnie polecam http://www.coilcraft.com/
> Można zamawiać sample. Jest polski dystrybutor. Ceny raczej wysokie.
> Z większych dławików używałem z powodzeniem DMT2-49-8 - 49uH. Ale to do
> przetwornicy pracującej na 100kH i 5A

Ano właśnie: 100kHz. To są na 99% zwyczajne rdzenie proszkowe, a 100kHz to
kres ich możliwości. Coilcraft podaje nadzwyczaj skąpe, a właściwie żadne
informacje na temat strat w rdzeniach. Trochę to śmieszne.

entrop3r

entroper - 06-10-2006 16:45

Użytkownik "RoMan Mandziejewicz" <roman@pik-net.pl> napisał w wiadomości
news:989070245.20061006133400@pik-net.pl...

> Nie używałem dławików z tego materiału. W deklaracjach wygląda dobrze
> ale jak będzie w rzeczywistości - trudno powiedzieć.

Mogą być OK, natomiast, co ciekawe, "ferrytowa" konkurencja ostatnio gdzieś
wyciągnęła dane, z których wynika, że niektóre rdzenie proszkowe podlegają
dość intensywnemu procesowi starzenia (m.in. obniżającemu Bsat). Nie wiem, na
ile to prawda, ale podejrzewam, że temat może się stać popularny.

entrop3r

Daniel Jaworski - 06-10-2006 19:45

EM wrote:
> Szkoda, że kolega nie podał co to za scalak.

To jest LTC1876.

> Zwykle w pdfie są jakieś
> konkretne przykłady dławików i musi na nich działać.

Używają SUMIDA CEP123-2RO 2uH, SUMIDA CEP134-OR9 0.9uH oraz SUMIDA
CEP123-4R6.

Problem polega na tym, że oni zrobili -- w pierwszym przypadku --
przetwornicę dającą 2,5V/4A oraz 1,8V/5A, w drugim -- 2,5V/15A oraz
1,8V/15A, w trzecim -- 3,3V/5A i 5V/5A. Mi potrzebne są znacznie
mniejsze prądy: 1A dla 5V oraz 0,5A dla 3-8V (regulowane).

> Nie wyobrażam sobie dławika do przetwornicy 300kHz i indukcyjności 330uH
> oraz 3A, ale może mam słabą wyobraźnię :)

Mi również coś nie pasowało, więc pytam :-).

[...]

> Ogólnie polecam http://www.coilcraft.com/
> Można zamawiać sample. Jest polski dystrybutor. Ceny raczej wysokie.
> Z większych dławików używałem z powodzeniem DMT2-49-8 - 49uH. Ale to do
> przetwornicy pracującej na 100kH i 5A

Sprawdzę.

Pozdrawiam!

--
Daniel

Daniel Jaworski - 06-10-2006 19:45

entroper wrote:
> Użytkownik "RoMan Mandziejewicz" <roman@pik-net.pl> napisał w wiadomości
> news:989070245.20061006133400@pik-net.pl...
>
>> Nie używałem dławików z tego materiału. W deklaracjach wygląda dobrze
>> ale jak będzie w rzeczywistości - trudno powiedzieć.
>
> Mogą być OK, natomiast, co ciekawe, "ferrytowa" konkurencja ostatnio gdzieś
> wyciągnęła dane, z których wynika, że niektóre rdzenie proszkowe podlegają
> dość intensywnemu procesowi starzenia (m.in. obniżającemu Bsat). Nie wiem, na
> ile to prawda, ale podejrzewam, że temat może się stać popularny.

A gdzie kupię ferrytowe "odpowiedniki" zaproponowanych przeze mnie dławików?

--
Daniel

sobol - 06-10-2006 21:45

> A, czy dławiki DTMSS (np. taki
> http://www.feryster.pl/polski/loader...ski/dtmss.htm;
> ) będą OK? Dławiki te wykonane są na rdzeniu RTMSS z materiału mi75
> AL=43 (
> http://www.feryster.pl/polski/loader...ski/dtmss.htm;

beda ok, testowane.

sobol

Greg$G.Kasprowicz$ - 07-10-2006 02:49

>
> Przy tak dużych częstotliwościach dławik jest bardzo ważnym elementem. Na
> pewno nie będzie działać prawidłowo z dławikiem, który nie jest
> przystosowany do przetwornicy o wysokiej częstotliwości. Nie przesadzaj z
> tą indukcyjnością. Daj dławik najwyżej nieco większy niż zalecają oraz na
> wyjściu dodatkowo filtr z dławikiem i kondensatorem.

dokladnie, a ja kchcesz miec male tetnienia, co i szkodzi dac dodatkowy
czlon LC na wyjsciu?