Förslag på förbättringar till Step-up omvandlare (m. bilder)

[Exige]

Hej, jag har sysselsatt mig med att konstruera en enkel step-up-omvandlare mha. MC34063. Iden är att erhålla stabil 24 Volt max 1 Ampere (än så länge) från 12 Volt batterispänning (blybatterier).

Jag tillsvidare bara byggt kretsen i ett kopplingsdäck, och det blir vad jag tror lite problem med parasitkapacitanser på transistorerna vid 63 kHz som kretsen jobbar vid. Jag tror också att detta orsakar en förstorad Millereffekt, som jag delvis har "löst" genom att låta det vara ett jordat bläck mellan kollektor och emitter (i AB-steget) på kopplingsdäcket.

Nog om det, jag tror hittills att de största förlusterna sker i switch-mosfeten och likriktardioden (också mosfet, dock bakvänd). Jag antar att det går att driva styret på mosfeten bättre (läs snabbare, jag har dock inget oscilloskop än), men jag vet inte hur... Kanske är den enda lösningen att skaffa en gate-drivare?

Har någon några idéer på förbättringar eller kommentarer, så skriv gärna!

Här är kopplingen (om den är för otydlig kan jag göra en datorgjord):

Boost.png

Här har jag mätt upp och plottat verkningsgraden (dock mha min billiga UNI-T UT33D multimeter):

efficiency.png

Och för att göra det lite enklare att förstå kretsen förljer ett blockschema från databladet för MC34063 med):

block.png

[Icecap]

Din koppling med MOSFET'en som diod är ett mycket stort fel! Den behöver en viss Vgs för att öppna och din koppling ger att du aldrig får bättre än ett par volt. Använd en shottkydiod, de är snabba, billiga och bra!

Aktiv likriktning är nästan ingen vinst vid 24V, man kan kanske spara 0,4V och av 24V är det ett piss i havet.

Sedan är 63kHz ingen speciell hög frekvens, Nationals Simple Switcher-serie kör ju med minst 150kHz.

[rehnmaak]

Det är bara body-dioden som används. G-S är kortsluten och kanalen kommer aldrig att börja leda.

[Exige]

Ja, som rehnmaak skriver så använder jag bara body-dioden vad jag vet. Dock har jag ju ritat lite dåligt där vid bilden. Tack för påpekandet i alla fall.

Jag ska tänka på att inhandla shottkydioder nästa gång jag köper elektronik, just nu har jag bara body-dioden och ett dussintal FR305G 3A "Fast Recovery"-dioder, vilka tyvärr har sämre framspänningsfall än bodydioden märkte jag sen.

Här är grafen för framspänningsfallet hos body-dioden för AUIRF1010Z mosfeten jag använder.

AUIRF1010Z.png

Ett trick jag använder är att låta den mosfeten gå varm, ty den blir effektivare då enligt ovan!

Icecap: Vet du något om den typiska verkningsgraden för Simple Switcher-serien i boost-läge? (ex 12 -> 24 Volt)

[rehnmaak]

Problemet är inte framspänningsfallet på dioden utan reverse recovery som ställer till det med ringningar, emi och dålig verkningsgrad. Det är därför man vill ha schottky som är ideala i sammanhanget, nämligen lågt framspänningsfall och ingen reverse recovery.

Om man behöver högre spänningstålighet än 100V brukar man köra med soft recovery och fast recovery. Numera finns även SiC (silicon carbide) som är schottky men klarar betydligt högre spänning för de med tjock plånbok.

[Exige]

Jag tycker detta är så intressant i stunden så jag började rota efter komponenter hemma. Jag hittade en 30 Ampere schottky-diod som jag tagit från ett gammalt nätaggregat jag slaktade en gång.

Det där med ringningar kan kanske vara det som gör lite oljud i induktorn vid hög belastning? I alla fall jag kopplade in schottkydioden i kretsen och mätte verkningsgraden vid fullast till 95,7 %! Dessutom var hela uppkopplingen nu knäpptyst!

Jag tackar för förslagen och informationen hittills, och hoppas ni kommer med mer tipps på hur jag kan öka verkningsgraden ännu mer. Ska se om jag hinner göra en ny graf med verkningsgraden vid olika laster.

Jag funderar på hur exakt min mätning är också.. men faktum är att komponenterna i kopplingsdäcket inte blir mer än ljumna till temperaturen, och kylflänsen i min dumplast blir ganska snabbt stekhet.

[Schnegelwerfer]

Ringningarna kommer att vara av en mycket högre frekvens än grundfrekvensen, d.v.s. inte hörbara.

Ljudet i drosseln kommer troligtvis från regleringen, om du kollar på gatedrivningen med oscilloskop kommer du nog att se att den är "frekvensmodulerad" med din hörbara frekvens...

[Exige]

Ja det är lite tråkigt att jag inte har ett oscilloskop tillhanda för att kolla gate-drivningen mm.

För dom som är intresserade bifogar jag här hur verkningsgraden ändrades till det bättre då jag använde mig av schottkydioden jag hittade, istället för body-dioden hos mosfeten:

efficiency2.png

Jag ska fortsätta att optimera verkningsgraden vid låga belastningar framöver.

[rehnmaak]

Ska du ha bättre verkningsgrad vid låga belastningar bör du gå över till frequency fold back. Det finns en bra krets från ST (L6565) som kör kvasi resonant mode som gör detta.

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