. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Power tipy XXXV - Omezení parazitní kapacity v transformátorech

Power tipy XXXV - Omezení parazitní kapacity v transformátorech

Princip vzniku parazitní kapacity v transformátorech spínaných zdrojů, její vliv na účinnost zdroje a techniky pro její omezení.

Pokud jste již někdy pracovali na návrhu převodníku typu flyback s vysokým převodním poměrem, avšak nízkou spotřebou, pravděpodobně jste se již také setkali s problémy kolem vazební kapacity. Tedy parazitní kapacity, která vzniká mezi sekundárním a primárním vinutím nebo společnou zemí. V tomto díle seriálu Power Tipů si blíže vysvětlíme její účinky a představíme metody jejího omezení, které nám umožňují použít vyšší pracovní frekvenci.

Na obr. 1 je základní schéma převodníku typu flyback s uvedeným problémem. V podobných případech jsme nuceni použít transformátor s vysokým převodním poměrem (40:1), mezi sekundární a primární (nebo raději primární a sekundární?) stranou. Každý takový transformátor vytváří kapacitní vazbu mezi sekundárním a primárním vinutím nebo společnou zemí. Pokud se na sekundární vinutí indukuje vysoké napětí, protéká parazitní kapacitou také vysoký ztrátový proud, který se dále přenáší na primární stranu a zvyšuje spotřebu celého zdroje. Tzv. efektivní kapacita na primární straně transformátoru se rovná hodnotě sekundární distribuované kapacitě, vynásobené kvadratickou hodnotou převodního poměru. Například 20 pF distribuované kapacity se vlivem převodního poměru 1:40 násobí hodnotou 1600. Výsledkem je až 32 nF na primární straně, které tvoří ztrátový výkon. Pokud si uvědomíme, že podobné zdroje pracují vždy minimálně při 100 kHz a 12 V na vstupu, je ztráta vlivem parazitní kapacity rovna téměř 1 Wattu (na 4 W napájecím zdroji!).

Dalším problémem vysoké hodnoty parazitní kapacity je omezení rychlosti změny napětí na elektrodě Drain spínacího tranzistoru typu MOSFET, především pak při jeho rozepnutí. Pokud se napětí nestačí vybít do doby, než sepne druhý spínač, mohou být výsledkem falešné informace o přílišném zatížení či zkratu na výstupu.


Obr. 1: Vazební kapacita je vážný problém především u transformátorů s vysokým převodním poměrem

Tajemství, jakou technikou je možné omezit proud, který teče přes vazební kapacitu, spočívá ve změně převodního poměru transformátoru a omezení sekundárního napětí. Přitom právě pro omezení napětí existuje hned celá řada možností.

Obvykle je hlavním problémem velký rozdíl napětí mezi jednotlivými vrstvami vinutí. Vždy na jedné straně konce vinutí je napětí prakticky shodné, avšak na opačné straně transformátoru je situace zcela odlišná. Jednou z používaných technik omezení rozdílu napětí je způsob vinutí ne po vrstvách, ale diagonálně. Jedná se o techniku nazývanou „bank winding“ a umístění jednotlivých závitů vinutí je dobře vidět na obr. 2. Jedná se sice o jednoduchou, avšak poměrně dobře účinnou metodu, která výrazně snižuje nežádoucí kapacitu technikou snížení mezizávitového napětí. Další rozšíření této metody spočívá v umístění vinutí do několika samostatných sekcí.


Obr. 2: Diagonálně uspořádané závity vinutí sníží parazitní kapacitu

Pokud i přesto máme v transformátoru problém s vysokou parazitní kapacitou, můžeme použít některý z celé řady dalších triků. Jedním z nich je modifikace schéma zapojení podle obr. 3. Sekundární vinutí je zde rozdělené tak, aby na každém z nich byla pouze polovina napětí z obr. 1. Výstupy vždy dvou vinutí se následně usměrní a spojí do série, takže celkové napětí na výstupu zdroje je opět 200 V. Průměrná hodnota střídavého napětí na nižším vinutí transformátoru zůstává v tomto případě stejná, ovšem průměrná hodnota střídavého napětí na vyšším vinutí je zhruba o 66 procent nižší. Tato metoda sníží účinnost parazitních kapacit zhruba o polovinu a samozřejmě při vyšším napětí nic nebrání v použití tří a více sekcí.


Obr. 3: Rozdělení sekundárního vinutí pomáhá redukovat parazitní kapacitu

Je jasné, že parazitní kapacita mezi primárním a sekundárním vinutím je problémem především v případě, kdy pracujeme s velkým převodním poměrem a nízkou spotřebou napájených obvodů. Mezi nejjednodušší techniky pro její omezení patří změna konstrukce transformátoru a minimalizace mezizávitového napětí. Toho lze dosáhnout buď rozdělením vinutí do samostatných bloků, nebo diagonálním uspořádáním jednotlivých závitů. Rovněž je možné vinutí rozdělit na několik zcela samostatných výstupů, doplněných usměrňovači a filtrací. Průměrná hodnota parazitní kapacity se v tom případě sníží o počet sekcí, takže čtyři sekce mohou kapacitu snížit až na čtvrtinu.

V příštím díle seriálu Power Tipů se zaměříme na účinnost osvětlovacích LED pro vysoké napětí, které jsou dnes stále oblíbenější alternativou klasických žárovek.

Pro více informací o tomto a dalších dílech seriálu navštivte adresu: www.ti.com/power-ca.

Autor: Robert Kollman, Texas Instruments







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk
Příbuzné články:
Power tipy I - Výběr správné pracovní frekvence spínaného zdroje
Power tipy II - Jak omezit vliv rušení zdroje
Power tipy III - Tlumení vstupního filtru - Díl 1 z 2
Power tipy IV - Tlumení vstupního filtru - Díl 2 z 2
Power tipy V - Záporné napětí ze snižujícího regulátoru
Power tipy VI - Správné měření napájecího zdroje
Power tipy VII - Efektivní napájení výkonových LED
Power tipy VIII - Omezení EMI technikou rozprostřeného spektra
Power tipy IX - Odhad nárůstu teploty výkonových součástek
Power tipy X - Přechodová odezva napájecího zdroje
Power tipy XI - Řešení ztrát v obvodu napájení
Power tipy XII - Maximalizování účinnosti napájecího zdroje
Power tipy XIII - Omezte ztráty v jádře indukčnosti
Power tipy XIV - Zdroj topologie SEPIC zajišťuje vyšší účinnost
Power tipy XV - Levný a výkonný budič LED
Power tipy XVI - Tlumení propustného měniče
Power tipy XVII - Komutační obvod u Flyback regulátoru
Power tipy XVIII - Jednoduché zlepšení stability regulátoru
Power tipy XIX - Snadné získání více záporných napětí
Power tipy XX - Parazitní rezonance v napájecím zdroji
Power tipy XXI - Hlídejte RMS proud kondenzátorů
Power tipy XXII - Vyhněte se častým problémům s chybovým zesilovačem
Power tipy XXIII - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 1
Power tipy XXIV - Převod paralelní impedance na sériovou
Power tipy XXV - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 2
Power tipy XXVI - Přenos vysokofrekvenční energie vodičem
Power tipy XXVII - Paralelní řazení napájecích zdrojů
Power tipy XXIIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 1
Power tipy XXIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 2
Power tipy XXX - Síťový zdroj s obyčejným obvodem
Power tipy XXXI - Poměr vnitřních odporů v synchronním regulátoru
Power tipy XXXII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 1
Power tipy XXXIII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 2
Power tipy XXXIV - Jednoduchý izolovaný napájecí zdroj
Power tipy XXXV - Omezení parazitní kapacity v transformátorech

Komentáře (3):

Zobrazit starší 30 dnů (3)...



Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
PU232S - převodník USB-RS232, modul
Modul s obvodem CP2102 od Silicon Labs - převodník USB/RS232 Full pro vývoj a malosériovou výrobu.
od 240 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007