hur konstruera isolerad DC/DC 12V-35V ?

[jesse]

Skulle behöva bygga en isolerad DC/DC med följande data:
V-in 10-15 volt DC.
V-ut 12-35 volt DC reglerbart med trimpot eller liknande.
isolering 1000 volt.
utström , 0.1 - 5 mA

Frågan är vilken konstruktion som är den smartaste för ändamålet med tanke på den låga strömmen. Och vilka transformatorer det finns att välja på och vilka kriterier man ska ha för att välja dessa? Kan man ta vilken pulstransformator som helst?

Jag tänkte att man kanske kan strunta i feedback och sånt om man gör en DC/DC vars utspänning inte är så beroende av uttagen ström. och reglera ned utspänningen med t.ex en TL431 (shuntregulator). Problemet med serieregulator är att den tål en viss maxspänning in, men det kanske man kan lösa enkelt genom att lägga en zenerdiod över ingången. När det gäller t.ex. flyback så ökar väl spänningen mer och mer tills det går en viss ström ut? Lösningen behöver inte vara särskilt strömsnål eller effektiv så det är sekundärt. Fördel är däremot få och billiga komponenter. (ska göra ett tiotal).

Den ska också gå att sätta på och stänga av med en logiksignal på samma sida som V-in.
Trevligt om det fanns smarta färdiga power-management-kretsar att använda.
tips?

[rehnmaak]

Jag skulle köra med en quasi-resonant flyback tex L6565 från ST. Om man vill reglera på primärsidan får man jiddra med referensen på switchregulatorn annars så kan man ju köra med en linjärregulator på sekundärsidan.

[jesse]

ja, den verkade ju inte dum alls. Och den har ju faktiskt samma koppling isom jag själv har tänkt ut i databladet med en TL431 och en optokopplare som feedback.

Men frågan är fortfarande: vilken transformator väljer jag? Att bara chansa verkar ju lite dumt om det nu finns något att gå efter för att få en som passar bra. De har ju t.ex. en viss induktans i primärlindningen, om det nu är viktigt?

[Gustav180]

För Transformatorn är ganska viktigt att du får rätt sorts järn till den aktuella switchfrekvensen, men det brukar stå i katalogerna. Eftersom den skall klara hög spänningsdiff på utsidan, så bör du lägga lindningarna på olika slots i spolstommen. Alternativt på en ringkärna lägger du lindningarna på varsin halva av ringen.

Induktansen är inte superviktig, bara den blir tillräckligt stor. Det brukar stå i databladen hur den beräknas, det kan vara lite knöligare att mäta den.

Ett sätt att reglera utspänningen "lite halvstabilt" är att lägga en monitorlindning på transformatorn och göra feedback från denna. Sedan får sekundärlindningen ge vad det blir. En liten "barlast" på någon mA bör den dock ha.

[blueint]

Databladet:
http://www.st.com/internet/com/TECHNICA ... 002330.pdf

[rehnmaak]

Att lägga lindningarna på olika sidor på en ringkärna eller i olika "slots" fungerar dåligt speciellt för flyback. Läckinduktansen gör att man får en massa transienter i switchningen som måste snubbas.

1000V isolation är lätt att ordna. Det är ett varv med kapton tejp.

Det finns ju även regulatorer (tex http://www.linear.com/product/LT3573) där man inte behöver optokopplare för reguleringen utan mäter sekundärspänningen via flybacktransformatorn. Spänningen på primärsidan är Ns/Np*Vs då switchen är av.

[blueint]

Är kaptontejp verkligen SÅ bra?

[xraid]

hmmm . är det så att spänning inte har nån sido effekt emedan ström har sido effekt samt är då svårare isolera ? ett lager kapton tejp hjälper inte strömmässigt skydda ? ...

[jesse]

OK, det verkar som om man vanligtvis väljer ett kärnmaterial, lindar sin spole själv och beräknar induktansen.
Men hur är det med "färdiga" transformatorer. Borde inte det vara lite enklare om man vill göra flera (ett tiotal).

T.ex denna pulstransformator: 0553-0013
Där står det i databladet pin 1-5 1.2 mH @ 100 kHz men jag hittar ingen angiven isolationsspänning.

Denna är kanske användbar i så fall:

DATABLAD: 78615/1C

Beskrivning
TRANSFORMER, PULSE, 1CT:1CT, 2000UH
Inductance:2mH
DC Resistance:0.6ohm
ET Constant:20V/µs
Isolation Voltage:1000V
Winding Configuration:1CT:1CT
Turns Ratio:1CT:1CT
SVHC:No SVHC (18-Jun-2010)
Capacitance:16µF
External Depth:6.35mm
External Length / Height:9.52mm
External Width:8.89mm
Flammability Rating:UL94V-0
Mounting Type:PCB
Operating Temperature Max:70°C
Temperature Operating Min:0°C
Transformer Type:Pulse
Winding Resistance Max:0.6ohm
ET constant:20Vµs
Leakage Inductance:16µH
Primary Inductance:2000µH
Secondary Resistance:0.6ohm

Isolationsspänning: Varierar lite beroende på var jag ska använda den. 1000V skrev jag mest för att ha goda marginaler. Men jag antar att 250 volt kontinuerlig DC och transienter upp mot 300V är närmare verkligheten.

EDIT: fast den fanns inte på DigiKey. De jag hittade där i 786-serien var 78615/16C och 78615/9C: 4mH och 10mH. De är lindade i förhållade 2:1 om det har nån betydelse....

Konstruktionsidé:
Om jag kör två st. pulståg (0-12V) med push-pull-utgångar (2 st gate-drivers t.ex) i 180 graders fasförskjutning och matar in på den transformatorn, hur hög spänning borde jag få ut då? Jag matar ju in +12V och -12V om vartannat. Får jag ut 24V eller 48V ? Bra eller dålig idé?

(EDIT: Lagade länken till 78615)

[Schnegelwerfer]

Jag tror att du är inne på rätt spår.

Transformatorerna du länkade till fungerar bra med t.ex. MAX253. Kolla in databladet för bra exempel

Jag har byggt en liknande lösning, men använd diskreta MOSFETAR istället för MAX253... du behöver två logiksignaler som är inverterade ut från t.ex en processor samt fixa en liten dödtid så att transistorerna aldrig leder samtidigt. Detta kan fixas m.h.a en RC-länk med en snabb diod över resistorn.

[jesse]

jag ska provkoppla.

Testade lite med en 4093 kopplad direkt ut till transformatorn med två inverterade utgångar i ca 150 kHz. Via en konding på 2.2 nF. Det funkade först, men nu lyckas jag inte upprepa experimentet Får inte ut mer än 5 volt på sekundärsidan.... får fortsätta testa... Jag kan tänka mig att 4093:an inte ger tillräckligt med ström ut, men å andra sidan belastar jag ju bara med ett 10k motstånd (borde bli 3 mA vid 30 volt ut).

[bearing]

Ifall en "vanlig transformator" (vilket den där verkar vara) används måste även en induktans (eller möjligtvis resistor) användas för att jämna ut spänningen på sekundärsidan. En fördelen med en flybacktransformator (alltså två kopplade induktanser) är att induktansen redan är "inbyggd".

Jag tror inte att push-pull med en logikkrets kommer fungera, eftersom att den ena änden av primärlindningen kommer nå dubbla matningsspänningen. Det är kanske där kondensatorn kommer inte, men jag förstod inte hur den är kopplad. Push-pull brukar använda varsin transistor som drar sin ända av lindningen till jord, utan något som stoppar den andra änden att hamna på dubbla matningsspänningen.

[Icecap]

Ska man köra push-pull ska transformatorlindningarna vara i rätt förhållande för att det ska fungera.

Med fly-back har man ganska andra möjligheter. Ta t.ex. en 58-121-28 (som är jävligt billig enl. prislistan, nog ett fel) med en lämplig fly-back koppling, då är saken biff.

[bearing]

Eftersom att det handlar om så låg effekt skulle det nog gå att bara köra en 555:a som pulsar en flybacktransformator, och shuntreglera på sekundären.

[jesse]

Försöker läsa på lite.

Push-Pull och Flyback har väl helt olika funktioner. Här en typisk flyback. Tyvärr är återkopplingen inte optiskt isolerad här, men det går ju lätt att ordna.

Här används 555:an på precis samma sätt som en "professionell" flybackdriverkrets. Men feedback och allt. Lätt att byta ut T1 mot en optokopplare och poten mot en zenerdiod (eller TL431) och optokopplardioden.

Nu är ju denna transformator 1:10 men för min del skulle det räcka med 1:2 för att komma upp i ca 36V.

Bearing: Vad krävs för att en transformator ska kunna fungera som flyback då? Räcker det inte med att primärlindningen har t.ex. 4mH eller 10mH induktans som de jag länkade till?

ICECAP: priset kan nog vara rätt, då den utgår ur sortimentet. Kan man ju köpa in att experimentera med. Men jag har inget på gång från ELFA just nu. En fet jävel, 4.5A ström! Kanske inte direkt optimerat för 5mA utström. Fast det är väl bara den fysiska storleken som påverkas. Och induktansen kanske. Den är på 78 µH och jag har kollat på transformatorer på 1 - 10 mH.

Har mycket jobb den närmaste veckan så jag får se när jag kommer loss och kan testa...
Men jag antar att det måste vara ganska avgörande att man inte räknar fel på frekvens/induktans på flybacken - skulle 555:an ligga på hög nivå för länge på utgången så kortsluter ju transistorn VCC till GND så det lär ju brinna vid minsta misstag. Därför känns push-pull koppling lite tryggare - den ger ju en växelström ut och man kan skydda mot DC-ström med en kondensator i serie med transformatorns primärlindning.