SEPIC topologijos keitiklis

Pas impulsinius stabilizatorius yr visa eilė topologijų. Vienos naudojamos kai reikia padidinti įtampą, kitos kai pamažinti, trečios kai reikia ir to ir kito… Dabar papasakosiu apie SEPIC topologiją.
SEPIC (Single-ended primary-inductor converter) kiek neįprasta topologija ir nelabai dažnai naudojama. Tačiau ši topologija turi keletą naudingų sąvybių:

  • Išėjimo įtampa gali būti didesnė arba mažesnė nei įėjimo įtampa. Arba kitaip, iš kito galo šnekant: Įėjimo įtampa gali būti “bet kokia" palyginus su stabilzuotu išėjimu.
  • Yra šiokia tokia izoliacija- išėjimo įtampa kaip ir atrišta nuo įėjimo- izoliuoja kondensatorius. Tai kiek susije su sekančiu punktu.
  • Sustojus stabilizavimui ar susvilus raktiniam tranzistoriui apkrova lieka saugi. Nustojus generuoti, įtampa neprateka per kondensatorių. O jei susvils tranzas nuo aukstos įtampos ir net pramuš kondensatorių, tai pastovi įtampa susitrumpins per antrą droselį. Taip apsaugomas išėjimas.

Pirmas punktas labai gerai, kai sakysim schemai reikia 3.3V, o ją maitinam nuo vienos Ličio jonų celės. Celės įtampa gali sviruoti nuo 4.2V iki 3V (jei netaupyti akumo, ir kiek mažiau). Nesvarbu kokia įtampa, išėjimas bus toks koks reikalingas.
Antras-trečias punktas: pasijungiam kokį pobrangį iphoną prie savadarbio stabilizatoriaus pakabinto ant dviračio dinamos (saulės elementų, vėjo jėgainės, upelio mikrohidrogeneratoriaus) ir staiga pyst kokia nors iškrova ar įtampos perviršis- susvyla stabilizatorius. Tačiau prijungtas prietaisas nenukentėjo. Aišku transilą aš vistiek pakabinčiau ant išėjimo. :)

Schema supaprastinta iki teorijos:
SEPIC keitiklio schema
Veikimo teorija šlykšti ir sunkiai paaiškinama. Aš pats tiksliai jos ir nesupratau ir man dzin, svarbu kad veikia.

Sukonstravau tokį eksperimentinį modulį (čia dalis kito projekto):
SEPIC keitiklis
Viską daro TPS61175 (sponsorius Texas Instruments. 3A DC/DC High Voltage Boost Converter). Keletas rezistorių, keli kondikai, sauja didesnių kondikų, du droseliai, diodas… (0R rezistoriai tai triukšmo šalinimas. Schema konvertuoja vos ne 1MHz dažniu ir kiek tai triukšmauja dėl PCB netobulumo, mano klaidų ir blogos žemės. Beja, tokias schemas privaloma daryti ant dvipusio tekstolito su kiek galima naugiau VIA į žemės vientisa sluoksnį. Mano schemoje deja VIA reikia daryti rankutėmis. Tai jų ten nėra daug.)

Schemą galima daryti su vienos šerdies dvigubu droseliu. Deja aš tokio projektavimo metu neturėjau. Tačiau kai viską surinkau, pasitaikė kažkoks prietaisas būtent su SEPIC konverteriu ir jame buvo dvigubas droselis:
SEPIC keitiklio induktyvumai droseliai
A- tai dvigubas 15µH droselis ir šalia du 15µH droseliai atskiruose korpusuose (B). Naudojant dvigubą droselį negali supainioti apvijų krypčių, tačiau tada droselio magnetiniai parametrai gali būti kogero dvigubai silpnesni, nes veikimo metu veikia ir transformatoriaus procesai. Susinervinau biški, kad neradau to droselio prieš PCB projektavimą.

Schema veikia, tačiau kažkaip ne taip, kaip aš noriu. Kažkur padariau kažkokią klaidą ir stabilizatorius nėra labai efektyvus. Prie mažų apkrovų jis “švilpia" dėl “impulse skipping", o prie didesnių apkrovų kažkodėl pereina iš darbinio dažnio į dvigubai- trigubai mažesnį ir krenta išėjimo itampa. Nors kritinės galios tikrai dar nepasiektos. Trumpai sakant, dar vyksta derinimo procesas.

15 Responses to “SEPIC topologijos keitiklis”

  1. ginteelis Says:

    Droselizmas kažkoks…

  2. POlas Says:

    Čia toks pasiulymas: ar niekada nekilo mintis tą droseliuką pačiam susivyniot, gi šerdžių, vielutės, kuo pamatuot turi ir ne toks jau jis mažas, kad suimt būtų sunku. Būtų daug paprasčiau projektėlius daryt, kai droseliuko po šrotą nereiktų ieškot.

  3. Kestas Says:

    Na tai pirmas toks sprendimas, kažkaip neteko su tokiu susidurti, tai ir ieškoti informacijos tingiu :) .
    Bet kažkaip manau, jog droselis kaip tik ir turi būti dvigubas.
    Gal aš klystu, bet dalyje ciklo jis veikia kaip transformatorius, dalyje kaip droselis.

  4. Administrator Says:

    ginteeliui: nu jo, bet būna blogiau.
    POlas: bandžiau aš vynioti tikrai. Tačiau šie, SMD korpusai (antroje fotkėje) yra užklijuoti, o pirmoje ne taip ir dažnai vienodi pasitaiko tokio dydžio. Esmė tame, kad vielutė tikrai turi būti stora, o ir šerdies parametrai nežinomi. Nu induktyvumą pamatuoti galiu, tačiau su šerdies įsisotinimu arba ritės induktyvumo priklausomybe nuo pastovios srovės čiau jau sunkiau. Va tos žalios ritelės… Nu jų induktyvumai žymiai didesni nei panašaus dydžio feritinių… tačiau tokių aš dar nemačiau. Štai tos “B" ritelės labai prastai veikė- tikriausiai dėl ominės varžos, o gal šiaip kažką nepataikiau. O šios, 4.7µH tikrai nebijo anei srovės, anei įsimagnetinimo. Jos maitino tikrai didelę plokštę.
    Kestui: būtent GALIMA, bet NEBŪTINA. Sujungiant į “transformatorių" tauposi ant PCB vietos, droselio išmetimo ir dar kažkiek, tačiau stabilizatorius veikia ir su palaidais droseliais.

    Beja, kiek patiuninus “feedback compensation" ir dažnio nustatymus stabilizatorius pradėjo žymiai geriau veikti. Jau normaliai prikrauta LiIon batarkė (3.7V) normaliai pasileidžia ir stabilizuoja. Tiesa, nesigauna man 5V ir 1A. Pagal paskutinius reference dizainus visdėlto reikia 10µH droselio.

  5. Arvydas300 Says:

    Kasko tokio ieskojau dviracio Led lempai nuo generatoriaus tiktai jeigu sunkiai jis cia susiderina tai ar neteks daryt man kaska paprastesnio.

    Idomu neveiktu ant zemesnio daznio sita schema?

  6. Administrator Says:

    Veikia ir ant žemesnio dažnio. Dabar paleidau rodos ant 300kHz. su tais pačiais induktyvumais. Schema tiesiogiai LEDui maitinti tai nelabai, nes reikės dar vieno srovės stabilizatoriaus. O normalus LEDo stabilizatorius ir taip veikia nuo bet kokios įtampos.
    Ši schema labiau tinkama kokios nors navigacijos ar ipodų maitinimui dviračių žygio metu. Čia kaip ant PCB matosi, kad tai tik DALIS schemos. Ten dar turi būti prilituota jau mano aprašyta saulės elementų schema- Liion pakrovėjas. Esmė tame, kad pilna schema (jei surinksiu) bus tokia- dviračio dinama (saulės elementai) –> stabilizatorius-Liion pakrovėjas–> Liion bankas (baterėja iš kelių celių)–>5V ala USB stabilizatorius ir gal dar atšaka į LED prožektorius. Toks HighTech dviračio pričindalas.

  7. Administrator Says:

    Po ilgos pertraukos dėžutė kaip ir baigta: http://www.vabolis.lt/2012/07/29/nemokamos-energijos-dezute/

  8. Saulius Says:

    Projektuojuosi ir aš SEPIC topologijos keitiklį, ruošiuosi naudoti jį už UPS'ą. Tai turiu tokį klausimą dėl žemės sluoksnio. Darau su dvipuse plokšte, viena pusė praktiškai visa „žemei“, neskaitant poros takelių. Antroji, viršutinė pusė tos „žemės“ turi nedaug. Bet ar vertėtų užklodi ir antrąją pusę „žemės“ poligonu ir priperforuoti skylučių į antrąją pusę, ar užtenktų tik ten, kur reikia ir dar truputį tarpuose?

    Plokštės vaizdas su „show gnd“, apatinė mėlyna pusė šiaip visa užpildyta, tik čia išjungiau, kad neužgožtų viso vaizdo.

    sepic

  9. Administrator Says:

    Pirmiausia gal kiek pastorinti ir patrumpinti pagrindinius srovės takus, kondiką C1 perkelti į tuščią vietą prie L1. Mažai mikroschemai ant maitinimo pastatyti 1uF keramiką prie pat kojos.
    Tie mėlyni takeliai prie mikroschemos, kur plonytis, tai ten žemė?

    Ir rekomenduočiau “užfloodinti" visą sluoksnį variu. Galima naudoti sudvejintą droselį. Bus mažiau detalių.

    Feedback laidas- kam tas papildomas via, kai įtampa gali nusiimti nuo kistuko.

    Ar tavo C2 tikrai turi būti toks didelis? 47uF ir dar elektrolitas? Man ten suėjo SMD 10uF keramika iš video plokštės. Ar tikrai toks didelis diodas? (tiesa, nežinau kokia galia, įtampa pas tave)

    mano schemos dalis.
    sepic
    Antra pusė- ištisas varis. Tikrovėje prigręžiotos kelios via ir sulituotos abi pusės. Buvo panašioje schemoje nestabilumas. Mano naudojama mikroschema su raktu, tai ją dar per pilvą aušinti reikėjo.

    Paveiksliukyje nesimato, kad U2 mikroschemos žemės kojos užlietos vientisu lauku. Eagle čia nesugebėjo užfloodinti (neišjungiau thermals). Natūroje (nuotraukoje) matosi, kad vientisas žemės blynas.

  10. Saulius Says:

    O, dėkui, visai tą filtrinį kondiką buvau pamiršęs, įsidėsiu.

    Na, C2 tai pagal datašytą SEPIC schemai, jis ten 47 µF įpaišytas, tai tokį ir pasiėmiau.

    Diodai pagal srovę, kuri bus apie 2,5 A išeinančiojoj pusėj. Įeinančioj bus (tikėtina) didesnė arba mažesnė, nuo įtampos priklausys.

    Droselio dvigubo neturiu, tai bus gerai ir pora. Labai norėjosi lizdus įėjimo ir išėjimo priešingose pusėse padaryti, tai šiek tiek takelius nutempiau, bet jau pats nujaučiau, kad negerai, geriau trumpint. Na, kaip nors.

    Dėkui.

  11. Administrator Says:

    Ieškok kitokio korpuso diodą. Tikrai yra šiuolaikinių, šotkiu,SMD, mažesnių ir stipesnių.
    O dėl kondiko… nu mano didžiausias turimas keraminis 25uF. Galima ir polimerinius statyti, bet tik ne tas aliumo bačkeles. Gi sau darai! :)

  12. Saulius Says:

    O kas blogai su aliumo bačkelėm? Išsproginėt gali ar dar kokios bėdos? Man šitoj srity dar daug tamsaus miško :-)

  13. Saulius Says:

    Šiaip, pagal aprašymą, mano bačkelės lyg ir polimerinės… o kaip atskirti? :-)

    www.ebay.co.uk/itm/171278389770

  14. Administrator Says:

    Atskirti galima tik paskrodus. O ebay dažnai visokio š parduoda. Kiek pirkau elektrolitų, visi buvo padirbti. Jei bus fuflo, gali neekonomiškai veikti. O blogiausiu atveju neveiks :)
    O kaina linke tai jau kostminė.

    http://www.vabolis.lt/2010/11/19/polimeriniai-kondikai-solid/

    Kokia ten mikroschemą naudoji? Datašytą norių pažiūrėti.

  15. Saulius Says:

    Mikroschema MAX1771. Kondikų kaina tai kosminė, bet tiesiog tokių saujelę turiu. Iš to linko pirkt… tai jau geriau būtų tada gatavą normalų UPSą įkirst, nei čia kažką maliavot.

Leave a Reply

Bot-Check (Jei ne skaičiai spauskit refresh. Tik oranžinius naudoti.)

Unhappy Tikbalang