Принцип работы DC-DC в Sigma EF-530 DG Super

[Vikt(or)]

Хотелось бы разобраться как работает схема заряда накопительного конденсатора в накамерной вспышке Sigma EF-530 DG Super из этой темы viewtopic.php?f=10&t=493





Если на полевые транзисторы FET1 FET2 подаются не запускающие импульсы, а всего лишь разрешающий генерацию уровень напряжения 5v, значит используется автогенерация на ключевых транзисторах TR1-TR4. Схема сразу начинает напоминать один из вариантов инвертора Ройера (royer), хотя мы не знаем какие выводы трансформатора являются началами обмоток.

Попробуем рассмотреть с этой стороны. Первичные обмотки T1-1, T1-2. Вторичные T1-3, T1-4. Больше всего напрягает подключение вторичных обмоток. Если рассматривать преобразователь в установившемся режиме (всё колеблется) и начать например с обмотки T1-3, то во время работы преобразователя, на верхнем выводе обмотки, там где подключён исток полевого транзистора, будут импульсы напряжения свыше +300 вольт! Правда это только на первый взгляд. На самом деле напряжение на обмотке через внутренний диод полевого транзистора будет заряжать конденсатор C2 и через источник питания (батарею) заряжать конденсатор C4 на нижнем конце обмотки.

Сложно сказать какие уровни напряжений получатся на этих конденсаторах, наверно резистор R2 не даст зарядиться верхнему конденсатору C2 до 15 вольт (напряжение пробоя транзисторов). В любом случае обратное напряжение на этой обмотке приведёт к закрытию и полевого транзистора FET1 и ключевых TR1 TR2.

Дальше ещё сложней - по идее закрывание этого плеча должно вызвать открывание второго плеча и появление напряжения на вторичной обмотке для заряда накопительного конденсатора. Это значит что обмотка T1-4 должна в этот момент начать заряжать конденсатор, транзистор FET2 открыться и значит откроются TR3 TR4.

В итоге когда открыто первое плечо (TR1 TR2) конденсатор заряжается от обмотки T1-3, когда открыто второе плечо, конденсатор заряжается от T1-4. Думаю обозначение начальных концов обмоток должно быть таким:



PS это всего лишь моё видение принципа работы. Могу сильно ошибаться, но попробовать понять стоит

[Виктор Гелис]

Осциллографом можно посмотреть, что там на входе CN10-7. Известно: при подаче +5 Вольт или от батареи или с конденсатора C14 преобразователь стартует как обычно. Подключал 5 Вольт через резистор 1 кОм. Т.е. FET1 и FET2 - это ключи, причем работающие параллельно, а не попеременно.

Думаю, разное количество витков в обмотках Т1-3 и Т1-4, проявляющееся в разном сопротивлении обмоток, должно приводить к работе пар транзисторов TR1-TR2 и TR3-TR4 со сдвигом по фазе.

[Vikt(or)]

Виктор Гелис
я пересмотрел более 30 патентов в попытках найти такую схему, но ничего похожего не нашёл. Зато видел мультифазный преобразователь на одном трансформаторе. Если используется две фазы, то они как раз и будут смещены на 180°, потому что по другому получатся большие потери. Трансформатор то один, а не два раздельных.

Вообще в преобразователях для вспышек в первую очередь важна экономичность, т.е. высокий КПД. Обратноходовые преобразователи требуют специального контроллера, да и эффективность держится в районе 80%. Автогенераторные схемы более просты и эффективны. Например КПД инвертора ройера достигает 93%. Ещё у него есть преимущество - если сравнивать с обратноходовым преобразователем такой же мощности, то ройер даёт меньший пиковый ток потребления.

В общем Sigma любит не стандартные технические решения

[Виктор Гелис]

Если приглядеться, то такой преобразователь работает еще с Sigma EF-430 Только там использованы 2 пары транзисторов 2SA1834.



Перерисовывая схему, учитывал и свои прежние наброски и еще раз утвердился в мнении, что очень важно, рисуя схемы, придерживаться определённых правил, некоторого порядка изображения. Схему, приведенную к стандартному виду, намного проще понимать и анализировать.
Если на рисунке, приведённом коллегой Igorr, преобразователь Сигмы напоминал полумостовую схему, о чем и упомянул sa137, то на последних рисунках такого уже не скажешь. Интересно, было бы прочитать комментарий Александра. А может быть если ему повезет и в ремонт принесут Сигму, и он снимет своим осциллографом картинки в разных точках схемы...

Виктор, а если вот так изобразить (вроде бы ошибок нет?):

[Vikt(or)]

Виктор Гелис
ошибочка - и на фотографиях и в первом варианте схемы, биполярные транзисторы подключены параллельными парами.

Интересно как быстро заряжаются Sigma с таким преобразователем по сравнению с Nikon или Canon? Транзисторы то у них примерно одинаковые по току и мощности, только в Сигме их в два раза больше.

PS:
Сам себе же и отвечу
Судя по пользовательским инструкциям время заряда с щелочными батарейками:
Canon 580EX II - до 5 секунд.
Nikon SB-900 - ~4 секунды.
Sigma EF-530 DG Super - ~6 секунд.

Получается все эти навороты с преобразователем должны повышать эффективность. Вариант с впиндюриванием лишних деталей лучше не рассматривать

[sa137]

немного офтопа.
в последнее время нужно было (или просто хотелось) сделать несколько преобразователей. от класических 3845+irf620 (60в->3.3в 3-4а), 3842+p6nk60 (AC220->50в 2а) до немного экзотических на DPA (60в ->12в 1.6а ).
дальше о DPA. выяснилось, что обратноходом можно на dpa424 сделать около 20вт на ee16 ферите (уже сделал), а прямоходом 30вт на ee13 (на этапе сборки)!!

несколько напрягает высокая частота 300-400кГц и сложность намотки трансформатора, но с каждым разом получается все лучше и лучше!

все это я к тому, что в некоторых задачах более оправданно применение прямохода... но в теории вопроса я пока не разбирался - пользую готовый софт PIexpert 8.

если будет сигма - посмотрим.

[Vikt(or)]

sa137
Наверно всё это знаешь, по теории обратноходовые преобразователи более выгодны при мощности нагрузки до 150Вт. Ещё ими легче получить повышенное выходное напряжение.
Прямоходы лучше справляются с большими токами на выходе, у них меньше пульсации тока, а значит можно обойтись меньшей ёмкостью фильтрующих конденсаторов.

В мыльницах обычно применяется обратноход, а вот в накамерных автогенераторы. Кстати стандартная автогенераторная схема (типа блокинг-генератора) в принципе является прямоходом
Двухтактные автогенераторы, насколько видел, есть только по схеме Ройера и по схеме Йенсена. В патентах 60-х 70-х годов есть схемы вспышек с такими генераторами. Их уже называют пуш-пуллами.

[Виктор Гелис]

биполярные транзисторы подключены параллельными парами.

Точно. Спасибо, сейчас исправлю.

[sa137]

попалась на глаза аналогичная схема преобразователя, но немного попроще управление транзисторами - одна обмотка

[Vikt(or)]

sa137
это как раз классический Ройер Такой преобразователь работает с полным насыщением трансформатора. Это является недостатком, поэтому Йенсен придумал использовать второй маленький трансформатор, который управляет базами транзисторов и который тоже полностью насыщаться, но основной трансформатор тогда может работать с меньшими потерями.

Лучше за основу взять классическую схему от Nikon SB-800, там начала обмоток отмечены. У Canon используется такая же схема с небольшими дополнениями.



Здесь трансформатор так же работает с насыщением, обратная связь для закрывания ключевых транзисторов берётся от среднего отвода вторичной обмотки. Когда транзисторы открыты, вторичная обмотка заряжает конденсатор (фактически прямоходовый преобразователь). Когда трансформатор дойдёт до насыщения, то напряжение на вторичной обмотке поменяет полярность и транзисторы закроются. Наступит пауза в передаче энергии пока трансформатор не "размагнитится" и обратное напряжение на вторичной обмотке не упадёт до нуля. Так вот если взять и слепить два таких преобразователя на одном трансформаторе, то можно работать без пауз и без потерь на "размагничивание". Сигма так и сделала!

Конечно нет смысла чтобы два преобразователя работали синхронно (в фазе). Тем более что минимальные отличия в коэффициенте усиления транзисторов, индуктивности обмоток или ёмкости конденсаторов, приведут к рассинхронизации и маленькому пшику транзисторов Выгодней либо ускорить передачу энергии в два раза, либо снизить пиковый ток потребления от источника питания. Ну и плюс ещё снижаются потери в обоих случаях.

PS:

обратная связь для закрывания ключевых транзисторов берётся от среднего отвода вторичной обмотки.

Ошибка, там конечно не средний отвод, а подключена дополнительная обмотка обратной связи. Именно она закроет транзисторы когда трансформатор дойдёт до насыщения.
Сигма видать не стала заморачиваться с дополнительными обмотками (наверно ножек у трансформатора не хватило ) и использовала саму вторичную обмотку для обратной связи.

[tro]

Этот преобразователь классический автогенераторный прямоход, и убийца батареек. При старте жрёт столько, сколько в состоянии выдать батарейки, просаживая их больше чем наполовину. Я подключил к нему 2 аккумуляторных элемента LiFePo4 впослед, общим напряжением 6.4в. Он стал заряжать конденсатор после полного пыха быстрее чем за 1 сек. Акккумуляторы способные держать токи выше 30А не прогнулись(ну разве что совсем чуток). Прогнулись транзисторы. После 6импульсов подряд на полную мощность(хотел засечь за сколько я сделаю десятьимпульсов подряд), из вспышки повалил дым, выгорели мощные транзисторы преобразователя.

Я это к тому, что НЕ внутренний преобразователь ограничивает время заряда, а внутреннее сопротивление батареек и их пружинок.

P/S/ Делать было нечего и я собрал обратноход на ~75Ватт, на неразрывных токах, который влез в корпус вместе с новыми аккумуляторами. Всё вроде уже заработало, но одно неосторожное движение, и неразряженный силовой конденсатор сжёг электронику. Пришлось срочно купить китайскую вспышку. А Сигму планирую переделать под мануальную (надеюсь схема с IGBT не пострадала). Пока руки не доходят.

[Виктор Гелис]

выгорели мощные транзисторы преобразователя

Это во вспышке Сигма или в какой-то другой?

Делать было нечего и я собрал обратноход на ~75Ватт

tro, это достойно отдельной темы. Прошу, поделитесь, пожалуйста, схемой и рекомендациями по изготовлению. Если, конечно, это не секретная разработка.

[sa137]

Делать было нечего и я собрал обратноход на ~75Ватт, на неразрывных токах

да, интересно было бы посмотреть...

[tro]

выгорели мощные транзисторы преобразователя

Это во вспышке Сигма или в какой-то другой?

В ней родимой, только не в супер, а в ST. Но это дело не меняет, преобразователи там по одной схеме.

Делать было нечего и я собрал обратноход на ~75Ватт

tro, это достойно отдельной темы. Прошу, поделитесь, пожалуйста, схемой и рекомендациями по изготовлению. Если, конечно, это не секретная разработка.

Я как нибудь это обязательно сделаю. Просто, когда допалил вспышку, стало как-то тоскливо, и к схеме возвращаться уже не хотелось. А делалось всё на коленках, периодически бегая от осциллографа к компьютеру, заглядывая в даташиты. Паял навесным монтажом прямо на выводах микросхем (чтобы минимизировать и запихнуть во вспышку), так что печаток точно не будет. Фотку сделаю и выложу конечно, но она страшная с точки зрения правильности монтажа. Схемы в законченном к сожалению пока нет, но будет.

Вкратце:
Вспомогательный преобразователь на MC34063, по схеме из даташита, делает из 6 вольт 12 для питания UC3843. На UC3843 собран почти классический обратноход. Только измерение тока полевика, вместо шунта или токового трансформатора используется метод замера напряжения которое падает на открытом канале силовых полевиков. Т.е силовой ключ выступает в качестве токоизмерительного шунта для ограничения. Схема добавляет к даташитной всего пару быстрых диодов и несколько сопротивлений, но потребовала симулятора для точного расчёта (старый стал, с законом Ома на бумажках не справляюсь). Можно, конечно, по старинке, с шунтом (энергозатратно) или с токовым трансформатором (проблематично в изготовлении). После того, как схема ограничения тока работает (не важно на каком из 3-х вариантов, главное, чтобы ток был не выше насыщения силового трансформатора и допустимого для транзисторов), нужно нагрузить преобразователь такой нагрузкой, чтобы он чуть просел ниже максимального напряжения, и повышая частоту добиться, чтобы при таком напряжении нагрузки преобразователь продолжал работать режиме неразрывных токов. Контролировать это можно осциллографом, установив небольшой шунт в разрыв минусового провода вторички, (чтобы пилу начало подрезать с нижнего края). В этом случае трансформатор будет работать почти на максимуме своих возможностей. Если нужен КПД, а не выжать из габаритов схемы максимум мощности, то выход из режима неразрывных токов нужно настраивать при напряжении около 2/3 от полного. Вот собственно и все рекомендации.

[Vikt(or)]

По моему вариант с UC3843 довольно неудобен из-за сложности монтажа. Проще сразу взять контроллер, заточенный именно для вспышек и со стандартным питанием от нескольких батарей.
На вскидку есть TPS65560, которая стоит в Canon A580 и работает от питания 1.6 до 12 вольт. Ещё есть NCP5080, питание до 5.5 вольт.

Оба преобразователя являются обратноходовыми. Работают естественно в режиме неразрывных токов (непрерывный режим он же continuous mode) с контролем пикового тока. Это значит что в начальный момент заряда (при максимальной нагрузке) эффективность снижается не значительно.
Мощность при использовании встроенного ключевого транзистора, примерно 10Вт. Этого очень мало, но можно на выход прицепить PNP транзистор и забирать любую мощность.

[sa137]

Проще сразу взять контроллер, заточенный именно для вспышек и со стандартным питанием от нескольких батарей.

слегка не понятно какая цель.

если починить старую заводскую вспышку - то наврятли ее можно будет туда вживить ( сопрячь все уровни и управление)
если изобретать с нуля, то становиться проблема с доступностью, стоимостью компонентов. а также со сложностью схемы, наладки и пониманием как это все работает. и лучше это все оформить отдельным опциональным блоком подключаемым сквозь родной разъём (для 580, Metz58 & etc)
вот если задатся целью сделать отдельный генератор - переносной и мощный - то тогда может быть...

[Vikt(or)]

sa137
предполагается в конец угоревшая схема и попытка собрать альтернативный преобразователь UC3843 один из самых сложных вариантов, можно гораздо проще.

[tro]

Жаль на грани офтопа для этой темы, но всё же отвечу.

sa137
..UC3843 один из самых сложных вариантов, можно гораздо проще.

Что имелось ввиду под "самый сложный из вариантов"?
Обвески у UC3843 всего деталек десяток, транзисторы подходят любые (не надо искать дефицитные с малым напряжением на затворе). А самое сложное, это расчёт трансформатора, но его к любой схеме считать придётся, он практически для любой обратноходовой схемы будет одинаковый, выигрыша тут не будет. Все детали покупаются сходу, за один поход на радиорынок, буквально за копейки.
У приведённых вами специализированных микросхем, токи ключей 3 А всего, это меньше 10 ватт мощности при питании от 6 В. А ваше предложение "на выход прицепить PNP транзистор" (биполярник, как я понимаю) совсем не подходит. Какой, например, биполярник, сможет прокачивать через себя импульсные токи в 50 А? И при этом греться меньше, чем полевики? И какие токи нужны, чтобы держать его открытым? Вы на нём как минимум 20% потеряете, куда тепло девать? Да, в преобразователе Сигмы стоят как раз хорошие биполярники (с малым падением открытого канала), запаллеленные по 2 штуки. Они дОроги, недостаточно мОщны, и дефицитны. Прицепить туда достаточно мощный полевик, кстати, ещё сложнее, низковольтных драйверов затворов днём с огнём не сыскать, а у драйвера на рассыпухе будут потери по напряжению, которого там для затвора полевика и так не хватает. Поэтому и оказалось самым простым решением, это отдельный микроповышающий преобразователь для питания UC3843.

Так что, если вы действительно знаете, как гораздо проще, то озвучьте, пожалуйста. Но пока более простого варианта, чем делал я, я не вижу.

[Vikt(or)]

tro
Этот раздел форума как раз предназначен для рассматривания различных схем преобразователей, так что всё нормально
Возможно будет лучше открыть отдельную тему, если будет что обсуждать.

Вообще ты прав, вопрос только в количестве деталей в обвязке - три или десять это не так уж важно. Судя по фирменным вспышкам, наиболее оптимально просто повторять их автогенераторную схему. Все эти усложнения с обратноходами могут дать только ускорение зарядки. Переделка только ради повышения эффективности на несколько процентов не имеет коммерческого смысла, сделать схему лучше чем у именитых брендов вряд ли получится

[sa137]

все это я к тому, что в некоторых задачах более оправданно применение прямохода... но в теории вопроса я пока не разбирался - пользую готовый софт PIexpert 8.

если у кого есть внятная книжка/ресурс в сети, где толково описан ПРЯМОХОД, его расчет и всякое разное - подскажите!!
сжег до нового года одну DPA - влепил после диодов конденсатор, а дроссель уже после него...а нужно было наоборот.
разные программы/методы дают разные параметры индуктивности выходного дросселя..тоже не понятно что с этим делать.
еще подумалось: а не плохо было бы соорудить некую приблуду, позволяющую смотреть/мерять ток насыщения дросселя (скажем так апер до 10 для начала). может будут у кого "свежие" идеи?

[kde]

еще подумалось: а не плохо было бы соорудить некую приблуду, позволяющую смотреть/мерять ток насыщения дросселя (скажем так апер до 10 для начала). может будут у кого "свежие" идеи?

случайно наткнулся на эту тему, когда в гугле искал совсем другое
хотел бы сказать, что схемы для измерения тока насыщения сердечников давно известны - это генератор прямоугольных импульсов, у которого настраивается отдельно длина импульса и пауза между ними, выход которого подключен к затвору мощного полевика (можно простого, типа IRFZ44a), в истоке полевика - резистор, в стоке - измеряемый дроссель, параллельно которому схема снятия энергии - либо просто диод в обратном направлении, либо диод, конденсатор и нагрузка (смотря как снимать хотим). все это подключается к достаточно мощному источнику.

запускаем схему, подключаем осциллограф к резистору в истоке и, изменяя длительность импульса, смотрим, где ток через индуктивность перестает нарастать линейно и уходит резко вверх. это и есть насыщение сердечника.

ток этот для мощного дросселя (или трансформатора flyback'а) может быть весьма велик, в таком случае можно намотать на сердечник временную обмотку побольше в N раз, ток ее насыщения будет в N раз меньше (произведение тока на количество витков называется "ампер-витки" и является справочной информацией для стандартных сердечников).

[A-Gugu]

Можно взять LT3468, он в отличие от вышеуказанных TPS & NCP, более в домашнеюзернофриендли корпусе.

[Impulsite]

Можно взять LT3468

Можно, но только для совсем мелких вспышек с конденсаторами до 100 мкФ. Вот и в спецификации на LT3468 пишется:

* Fast Photoflash Charge Times:
4.6s for LT3468 (0V to 320V, 100µF, VIN = 3.6V)
5.5s for LT3468-1 (0V to 320V, 50µF, VIN = 3.6V)
* Controlled Input Current:
500mA (LT3468)
225mA (LT3468-1)

При максимально допустимом токе 0,5 А за 5 секунд при питании 6 Вольт LT3468 прокачает не больше:
6В * 0,5A * 5сек = 15 Дж (без учета потерь при преобразовании).

[A-Gugu]

В любом случае, вышеуказанные TCP и NCP ну никак не подходят к 1500 мкФ конденсатору, поэтому и те и другие надо умощнять внешним транзистором. Или сразу брать LT3750:
http://www.linear.com/product/LT3750

Он в нормальном корпусе и изначально рассчитан под внешний транзистор.

Или вообще: http://www.linear.com/product/LT3751

Тут вам и регулировка напряжения и всё всё...

[Maxim Sed]

Вопрос специалистам.

Возможно ли использовать трансформатор Т1 из компового БП, чтобы построить однотактный преобразователь (обратноходовик) ?

(Т1 - в схеме http://sxema.ucoz.ua/_ld/2/13545858.gif )