Самодельная макровспышка на ATmega8

[vvsector85]

Собрал на макет вот этой схеме http://www.foar.ru/topic.php?forum=34&topic=28, обмотки и зазор подобрал так, чтобы трансформатор соответствовал индуктивности, указанной на схеме. В такой конфигурации, преобразователь толком работать не захотел. Поставил трансформатор от первого преобразователя - заработал, при чем мощность стала немного выше, по сравнению с первым вариантом на UC3845. Только вот, перед тем, как начинается заряд конденсатора, потребление с батареи доходит до 15А, и слышны щелчки с частотой около 5Гц, это длится около секунды, а потом конденсатор заряжается нормально. Если же сразу поставить большую нагрузку (лампочку 220В, 75Вт), то все время идут щелчки, лампочка не светится. Если лампочку подключить позже, после прекращения щелчков - горит, потребление с батареи - 8А. Не могу понять, на нагрев какого элемента идет такой ток при старте (15А)? Полевик греется не очень сильно. Источник щелчков тоже обнаружить не могу.

Попробовал убрать часть схемы, отвечающую за "граничный режим" - все то же самое, только мощность существенно снизилась. Потребление стало 4А под нагрузкой лампочкой.

Попробовал запитать первую схему (ту что на UC3845) от двух банок - лампочка засветилась гораздо ярче, но сильно греется полевик.

[Impulsite]

vvsector85, а почему вы ничего не пишете, как пользуетесь осциллографом для контроля токов и напряжений при изменениях в схеме? Применение измерительных инструментов позволяет двигаться в нужном направлении осознанно, не вслепую.
На мой взгляд измерение падения напряжения на проводнике между истоком (эмиттером) ключевого транзистора с помощью осциллограмм многое может сказать о токе через транзистор, о том, в каком режиме (разрывных или неразрывных токов или в пограничном режиме) (#p19507), о том, как работает трансформатор. Как правило, там ставят шунт, заранее откалиброванный измерением падения напряжения при нормированных токах. В качестве измерительного шунта может служить кусок медной или

манганиновой или константановой проволоки, имеющей высокое удельное электрическое сопротивление.

viewtopic.php?p=19507#p19506
Ещё немного пояснений, как работает импульсная зарядка конденсатора вспышки от kde: viewtopic.php?p=2805#p2805 . Хотя там речь о питании от сети 220 В, общие принципы верны и для низковольтного питания.

[vvsector85]

Спасибо, изучу материал, потом выложу осциллограммы

[vvsector85]

Как правило, там ставят шунт, заранее откалиброванный измерением падения напряжения при нормированных токах. В качестве измерительного шунта может служить кусок медной или...

В схеме FoAr-M40 там и есть шунт, 2,5Ом, только он соединен не с Isense, а применена авторская схема. Вот, что по этому поводу написано:

Для поддержания граничного режима во вторичную цепь добавлен датчик тока - резистор R7. Во время обратного хода на этом резисторе возникает отрицательное напряжение несколько вольт, открывающее транзистор Q2, включенный по схеме с общей базой. Открытый транзистор Q2 разряжает конденсатор C7 и перезаряжает его до небольшого отрицательного напряжения, ограниченного падением на открытом диоде D3. Как только ток во вторичной обмотке прекратится, Q2 закроется и C7 начнёт заряжаться через резистор R3 до положительного напряжения. Импульс тока заряда C7 кратковремнно откроет транзистор Q3. При этом частотозадающая ёмкость C5 быстро разрядится через резистор R10, что вызовет досрочное завершение обратного хода, после чего микросхема U1 сразу начнёт новый прямой ход, открывая транзистор Q1. Таким образом каждый прямой ход имеет фиксированную длительность и начинается точно тогда, когда прекратился ток во вторичной обмотке. По мере заряда выходого конденсатора длительность обратного хода уменьшается в несколько раз.

Подумываю, все же, попробовать ШИМ на МК, чтобы можно было произвольно менять скважность и частоту в цифровом режиме...

[A-Gugu]

У меня был раньше какой-то советский генератор, у него были 3 больших крутилки - длина импульса, длина паузы после импульса и уровень выходного сигнала, использовал как ШИМ генератор. Модель забыл к сожалению...

[vvsector85]

Вот я и думаю, что-то подобное на МК сделать. Хотя, тут велосипед можно и не изобретать - полно схем DDS-генераторов.

На данный момент, лучший результат показывает схема FoAr-M40. Конечно, до заявленных параметров пока далеко, но уже что-то. Не знаю, правильно ли я измеряю мощность, но если включить лампочку 220В 75Вт, то напряжение на ней будет 60В, а мультиметр, воткнутый в разрыв между лампочкой и преобразователем показывает 160мА, значит, имеем уже 9,6Вт. На батарее при этом U=3,25 I=6,4, значит, Р=20,8. КПД=46% не радует вовсе.

[Impulsite]

чтобы можно было произвольно менять скважность и частоту в цифровом режиме

А расчёты для наличных трансформаторов какие скважность и частоту рекомендуют? Хороший момент, однако, при наличии регулируемых параметров проверить, насколько теория с практикой сходится.

[vvsector85]

К сожалению, пока что моих теоретических знаний недостаточно, чтобы осознанно проводить расчеты (( так что я стал на эмпирический путь. Сейчас взял относительно большой феррит, похож на ETD29. Пробую разные варианты обмоток и зазора.

Вообще, расчеты проводил, вот, только, совершенно не уверен, что они верны.

Пробовал вбивать одинаковые значения в программе, из которой скриншот, и в калькуляторе по ссылке - данные очень разнятся.

[Impulsite]

Для управления ключевым MOSFET непосредственно с МК могут быть полезны оптодрайверы типа HCPL-3120, VO3120, TLP250, FOD3120, и т.п.. Входной ток I_F от 5 мА, напряжение питания V_CC=15...30 В, выходной ток I_OH(PEAK) до 1,5...2,5 А. Частота, правда, низкая. Только у высокочастотных IX3180, FOD3180, HCPL3180 частота переключения до 250 кГц, а остальные 10...50 кГц.

[vvsector85]

Для управления ключевым MOSFET непосредственно с МК могут быть полезны оптодрайверы типа HCPL-3120, VO3120, TLP250, FOD3120, и т.п.. Входной ток I_F от 5 мА, напряжение питания V_CC=15...30 В, выходной ток I_OH(PEAK) до 1,5...2,5 А. Частота, правда, низкая. Только у высокочастотных IX3180, FOD3180, HCPL3180 частота переключения до 250 кГц, а остальные 10...50 кГц.

А для чего такие токи для управления полевиком? Нельзя ли обойтись эмиттерным повторителем на паре транзисторов нпн-пнп?

Посмотрел осциллографом преобразователь с граничным режимом - похоже, как и задумано, он меняет частоту и скважность в зависимости от нагрузки. Думаю, низкий КПД и недостаточная мощность - все из-за неверных параметров трансформатора.

Еще, на старте, он как-бы не может завеститсь - описанные мною ранее щелчки с частотой в несколько Гц, соответствуют частоте ШИМ на на затворе транзистора. Спустя секунду, частота резко возрастает и преобразователь начинает работу. Кстати, этого явления удается избежать, увеличив зазор между половинками феррита до огромных значений (около 3мм). Пробовал даже, при работающем преобразователе, изменять зазор и наблюдать при этом за выдаваемой мощностью/потреблением и яркостью свечения лампочки. На ETD29 наилучший КПД и мощность получается при огромном зазоре.

[vvsector85]

Вот, некоторые осциллограммы под нагрузкой лампой 220В, 75Вт (Сток-исток и затвор - клетка 5Вх10мкс, шунт - 2Вх10мкс):

Сток-исток:

Затвор:

Шунт:

[vvsector85]

Заметил интересное явление (пока не подтвердил его измерениями): экспериментируя с трансформатором, у меня получалось достичь одной и той же мощности (9,6 Вт, при нагрузке лампочкой) при разных комбинациях обмоток, зазора, и феррита, а вот скорость заряда конденсатора (при равной мощности) заметно отличалась. Пока не нашел этому объяснения.

[A-Gugu]

Посмотрите на зарядную кривую конденсатора, всё станет ясно.

[vvsector85]

Посмотрите на зарядную кривую конденсатора, всё станет ясно.

Кстати, встречал здесь на форуме схему линеаризации заряда конденсатора:

Поскольку из профи про быструю зарядку и шунтирование резистора транзистором никто не написал, мне пришлось изобретать велосипед в Микрокапе. Заряжает на RC на 100% ровно -)). Конечно, тут возможно множество вариантов подключений стабилизирующих элементов, как и множество ошибок -)

Вы не пробовали применять подобную схему?
Пробовал эмулировать в протеусе - особых изменений в графике заряда конденсатора не увидел.

[A-Gugu]

Ога, вот только там источник энергий - сеть 220в, внутреннее сопротивление которой можно считать равное 0. А у вас источник - дохленький флайбек, линеаризируй - не линеаризируй, смысла нету.

[vvsector85]

Связывался с автором FoAr-M40, Евгением Васильевым. Судя по всему, койлганы он давно забросил, подробностей не помнит (или не хочет говорить). Удалось выяснить, что трансформатор мотал на сердечнике Epcos. На этом фото есть линейка, сопоставив размеры трансформатора с ней, пришел к выводу, что это сердечник RM8.

Показать

Материал, предположительно, N87. Я пока нашел только N97, правда, по ДШ, пока не понял, в чем отличие.

[A-Gugu]

Пилите Шура, пилите.....

[Impulsite]

vvsector85, загляните в ваши ЛС, я вам ссылку на книжку Семенова Б.Ю., "Силовая электроника: от простого к сложному" отправил. О преобразователях типа Flyback там с 284 страницы. Как сказал один хороший человек:

Очень добротно расписан расчет и проектирование импульсных блоков питания. Повышающих, понижающих, инвертирующих. Досконально разобран расчет сердечников, дросселей, выбор диодов и ключей. Рассказано про особенности работы биполярных, полевых и IGBT транзисторов. Разобраны примеры серийных изделий.

Всё же знание теории никому ещё не вредило. Без неё всё равно, что по минному полю ходить с завязанными глазами.

[vvsector85]

Большое спасибо! Буду читать. Чуда с RM8 N97 не произошло. Как я понимаю, чтобы увеличить мощность, мне нужно уменьшить количество витков первичной обмотки, но если их меньше пяти, преобразователь не заводится, ШИМит несколько герц и греется. Показатель в 9,6Вт пока превзойти не удалось.

Пока что, из того что я прочитал в "Силовой электронике", я понял, что наибольшая мощность должна быть при заполнении 0.5. Тогда не понятно, зачем вообще нужна UC3843, у которой заполнение может быть до 1?

Думаю, все же придется делать DDS, чтобы как следует разобраться с обратноходовыми преобразователями. На МК можно будет попробовать реализовать и "граничный режим", как в FoAr-M40

[vvsector85]

Н-да.. Сделать нормальный DDS не так просто, как хотелось бы... Вот, нашел хорошую схему (делал осциллограф по схеме этого же автора). Может, есть более простые, аналоговые решения?

Написал на АВР простейший генератор в несколько строк, в принципе, все работает, на аппаратном ШИМ, частоту можно менять произвольно, но, естественно, разрядность ШИМ снижается с частотой. Так, при тактовой частоте 8МГц, при частоте ШИМ в 32кГц, разрядность будет 7 бита, т.е. заполнение можно регулировать от 0 до 127. Думаю, для моих задач, этого будет достаточно. Завтра попробую спаять такую штуковину.

Думаю, может получиться полезный и простой девайс. Сделаю две крутилки (потенциометры на АЦП МК) - частота и скважность, или даже 3 - еще амплитуду менять, ну, и индикацию на семисегментниках.

[Impulsite]

Есть схемы генераторов прямоугольных сигналов на таймерах NE555, которые позволяют плавно менять частоту и скважность импульсов.
https://easyelectronics.ru/shim-regulya ... ne555.html
https://home.cogeco.ca/~rpaisley4/LM555.html
https://www.chipinfo.ru/dsheets/ic/1006/vi1.html
https://radiohlam.ru/teory/ne555_2.htm
https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=3&t=34775
https://cxem.net/beginner/beginner50.php

[vvsector85]

Я думал про 555, но хотелось бы цифру, и я не понял пока, как на таймере сделать, чтобы со скважностью не плыла частота.

Пока бегло просмотрел преложенные Вами статьи, думаю, на МК, все же, будет интереснее. В некоторых статьях речь только о скважности, а там где о независимой регулировке скважности и частоты, говорится, что есть ограничения, т. е. нельзя изменять скважность во всем диапазоне.

[vvsector85]

Нарисовал в протеусе свой DDS, частота и скважность регулируются независимо - частота от 70Гц, до 100кГц с шагом в 10 Гц, заполнение ШИМ - 1-100% с шагом 1%. Данные выводятся на LCD, все работает, только как теперь усилить сигнал, чтобы полевиком управлять? (подразумевается, что есть дополнительный источник питания с необходимым напряжением). ОУ, оптопара, специальный драйвер? Пробовал эмиттерный повторитель в эмуляции - ерунда какая-то выходит.

[Impulsite]

Через IGBT-драйвер, неинвертирующий или инвертирующий - смотря по тому, как предполагается управлять MOSFET'ом.
Драйверы для IGBT и MOSFET транзисторов.

[vvsector85]

Почему именно IGBT-драйвер? В данном случае, речь ведь о MOSFET преобразователя, а не БТИЗ.

Вот, пример симуляции в протеусе:
(настройка частоты и скважности осуществляется тремя потенциометрами, один изменяет значение частоты с шагом 1кГц, другой - с шагом 10Гц, третий - скважность с шагом 1%. На один шаг везде получается 10,23 единиц АЦП, а значит, возможные помехи не должны вызывать скачки показателей.