Sarcina minima la iesirea surselor in comutatie

[M.Adrian]

       Buna ziua, imi aduc aminte ca am vazut in destul de multe topicuri mentionat faptul ca o sursa in comutatie, pentru a functiona corespunzator, trebuie sa aiba permanent la iesire o sarcina (parca rezistiva), si cel mai des era sarcina de 10mA. Cum se calculeaza mai exact, sau cum se deduce valoarea acestei sarcini? Daca stiti vreun topic in care s-a mai discutat treaba asta va rog sa postati un link, posibil sa imi fi scapat.

[sesebe]

Depinde de tipul sursei, daca este stabilizata sau nu.

La cele nestabilizate de obicei se poate merge si fara o sarcina minima la iesire doar ca in lipsa sarcinii orice spike care apare la iesire (si de obicei apar o multime dar foarte scurte) va incarca condesatorul de filtrare iar in timp de citeva alternante/comutari tensiunea la iesire poate depasi tensiunea maxima a condesatorului.

La cele stabilizate trebuie obligatoriu o sarcina minima la iesire ca sa poata functiona stabilizarea. In lipsa oricarei sarcini la iesire, dupa citeva  alternante/comutari, tensiunea pe condesatorul de filtrare de la iesire atinge valoarea dorita si sursa intra in regim stabilizat dar deoarece nu exista consumator sursa ar trebui sa se opreasca si sa intre intr-un regim de brurst cu porniri scurte la citeva zeci-sute de milisecunde numai pt a compensa autodescarcarea condesatorului de iesire. Multe surse nu permit acest regim de lucru (functionarea in regim brurst) si atunci tensiunea la iesire poate creste periculos de mult (mai ales la cele flayback).

Sarcina minima la iesire depinde de topologia sursei, de duty-cycle-ul minim posibil, de raportul intre duty-cycle-ul minim posibil si cel de lucru normal si daca sursa poate sau nu intra in regim burst.

Nu exista o valoare "standard" pt load-ul minim.

Editat Aprilie 5, 2018 de sesebe

[M.Adrian]

       Deci asta era, am mai cautat ceva documentatie si am gasit site-ul asta https://www.sunpower-uk.com/glossary/what-is-minimum-load/

Daca ma iau dupa el si zic ca sarcina minima e de aprox. 10% din curentul maxim pe care il poate oferi sursa, atunci pentru o sursa capabila sa dea un curent de maxim 1A la iesire inseamna ca sarcina minima va fi de (10/100) * 1= 0.1A adica 100mA. Si daca tensiunea de la iesirea sursei e de 20V, atunci aplicand legea lui ohm inseamna ca ar trebui un rezistor de 200ohmi ca sarcina, de 2W minim sau mai mult. Asta orientativ, sau de inceput, ca treaba asta sigur e mai complexa.

       Iar acel curent maxim dupa care se calculeaza sarcina minima, depinde de ce ati spus dvs. :topologie, duty-cycle minim, raportul dintre duty-cycle minim si cel normal etc.

Editat Aprilie 5, 2018 de M.Adrian

[orgasmo]

5 hours ago, M.Adrian said:

 Cum se calculeaza mai exact, sau cum se deduce valoarea acestei sarcini? 

RLL=Minimum Load (defined by Designer)

RL=Load – Resistance

RLH=Maximum Load

https://www.infineon.com/dgdl/AN_SMPS_ICE2xXXX_V12.pdf?fileId=db3a304412b407950112b418cf5226b3

[orgasmo]

SMPS Calculation Software FLYCAL https://poweresim.com/

[Marian]

19 hours ago, M.Adrian said:

Daca ma iau dupa el si zic ca sarcina minima e de aprox. 10% din curentul maxim pe care il poate oferi sursa

Nu te lua dupa el, e simplu. 

Omul nu stie ce spune dar da o valoare acolo ca sa para interesant.

 

Subiectul este mai complex decat pare, pentru ca o intelegere detaliata a sa, presupune un stiudiu amanuntit al diferitelor topologii.

As simplifica spunand ca sarcina minima este necesara pentru stabilitatea ( NU stabilizarea ) functionarii in gol, si separ in 2 categorii ale sistemului de control, respectiv in tensiune si in curent.

 

La sursele controlate in tensiune atat timp cat inductanta se afla in regimul continuu ( CCM ), umplerea va fi intotdeauna raportul dintre stabilizata si pulsurile ce incarca inductanta.

Daca se trece in regimul discontinuu ( DCM ) atunci umplerea necesara pentru atingerea tensiunii dorite, scade.

Trecerea in DCM este probabil inevitabila, mai ales la sursele de putere mai mare ( ca sa mentii CCM ar trebui o sarcina minima care sa fie jumatate din variatia de curent in inductanta, deseori e prea mult pentru o sarcina minima ), dar trebui si ea controlata cumva deoarece cu cat sarcina este mai mica, cu atat mai scurte vor trebui sa fie pulsurile care incarca inductanta, si aici apare problema tratata cu sarcina minima, pentru ca integratului nu-i "place" cu umplere prea mica ( a se lua ca o metafora ), bucla de ractie negativa se poate destabiliza. Sarcina aia minima nu e batuta in cuie, si nici nu poti recomanda o valoare general valabila, tine mai degraba de cat accepti sa disipi in acea rezistenta permanenta, o ajustezi pana bucla de reactie devine stabila ( de regula maxim cateva zeci de mA ar trebui sa fie deajuns - discutabil ).

 

La sursele cu control in curent, cum sunt spre exemplu multe flyback, ( ca tot le-a amintit Sesebe ) sau forward, prezenta unei sarcini minime este cruciala pentru insasi functionalitate, pentru ca sistemul de control se bazeaza tocmai pe curentul de sarcina pentru stabilizare, se citeste rampa ( de curent ) de pe un shunt si se foloseste ca baza de comparatie, deci prezenta unei sarcini minime este esentiala aici, si se alege functie de parametrii schemei. 

 

Un caz particular ar mai fi sursele ATX clasice semipunte, care nu pot functiona fara acea sarcina minima pe iesire ( sau oricum, nu stabil ) datorita configuratiei din primar, respectiv, modului cum sunt comandati tranzistorii in baze ( traful driver cu spira inseriata cu traful, reteaua din baze ), e nevoie de ceva curent prin spira aia de pe traful driver.

 

Toate cazurile se refera la surse stabilizate.

La cele nestabilizate umplerea e mereu maxima, nu exista subiectul "instabilitate" deci sarcina minima pe iesire este facultativa. 

Editat Aprilie 6, 2018 de marian

[UDAR]

4 hours ago, marian said:

 

 

 

La sursele cu control in curent, cum sunt spre exemplu multe flyback, ( ca tot le-a amintit Sesebe ) sau forward, prezenta unei sarcini minime este cruciala pentru insasi functionalitate, pentru ca sistemul de control se bazeaza tocmai pe curentul de sarcina pentru stabilizare, se citeste rampa ( de curent ) de pe un shunt si se foloseste ca baza de comparatie, deci prezenta unei sarcini minime este esentiala aici, si se alege functie de parametrii schemei. 

 

Nu am dorit să intervin în subiect dar aici s-a scăpat o mică inadvertență - scuze Marian!  

N-are nicio treabă topologia ( forward, buck, boost, flyback, SEPIC, etc ) cu modul de control  CMC - current mode control sau VMC - voltage mode control.  Pot fi surse flyback cu control în curent sau în tensiune, ca să exemplificăm. La fel surse forward - cele cu TL494, SG3525 sunt voltage mode , cele cu UC384x sunt current mode. În principiu orice topologie admite ambele moduri de control. 

 

În ce privește sarcina minimă - dacă tot am intervenit - sunt câteva discuții înainte de a putea da un răspuns ( deși ceea ce s-a răspuns e corect din p.d.v. practic ) . Mai întâi putem vorbi de sarcină minimă în două conjuncturi - pentru a asigura că sursa nu se distruge ( sursele cu transfer indirect se pot distruge dacă nu e asigurată o sarcină minimă și nu sunt luate măsuri de protecție corespunzătoare . de aceea modificarea în lipsa unei depline cunoștințe de cauză a unor surse flyback pentru a oferi o altă tensiune , mai mare de regulă, poate fi fatală ) sau pentru a asigura stabilizarea  sau funcționarea normală cât de cât - o sursă de tip buck nu se distruge ( corect proiectată ) fără sarcină dar nu mai asigură stabilizarea sub un curent minim. 

Ar trebui de asemenea precizat ce se înțelege prin sarcina minimă - ceea ce asigură utilizatorul , punând o sarcină la bornele unei surse date sau incluzând ceea ce , de multe ori, este deja prezent în structura sursei . Exemplu de la o sursă liniară - căci și acestea pot avea aceeași problemă . O sursă cu LM317 are un curent de sarcină minim de ordinul a 5mA . Dacă rezistența dintre ADJ și OUT are sub 240Ω sau avem alte căi de curent nu mai trebuie să punem  sarcină minimă  dar dacă proiectantul a avut în vedere că la ieșire avem cel puțin un LED și noi îl excludem s-ar putea să avem ieșire din stabilizare în gol. 

[Marian]

Corect UDAR, si multumesc pentru observatie. 
Nu am intentionat sa fac distinctia subliniata de tine dar am fost suficient de abstract incat asta s-a inteles.

Am amintit de flyback si forward ca fiind niste exemple unde se foloseste deseori acel mod de control ( in curent ), dar probabil s-a inteles ca as fi amintit o regula, deci...

[UDAR]

Da, poate eu n-am înțeles corect ! Oricum sper că acum lucrurile sunt clare . 

[M.Adrian]

Acum 5 ore, UDAR a spus:

 

Ar trebui de asemenea precizat ce se înțelege prin sarcina minimă - ceea ce asigură utilizatorul , punând o sarcină la bornele unei surse date sau incluzând ceea ce , de multe ori, este deja prezent în structura sursei 

       Ma refeream la o sarcina prezenta deja in structura sursei, fie ea un simplu rezistor de putere sau un circuit mai complex.

 

      

Acum 5 ore, UDAR a spus:

 sper că acum lucrurile sunt clare . 

       Da, sunt mult mai clare acum. Multumesc pentru explicatii!

 

Acum 10 ore, marian a spus:

dar trebui si ea controlata cumva deoarece cu cat sarcina este mai mica, cu atat mai scurte vor trebui sa fie pulsurile care incarca inductanta, si aici apare problema tratata cu sarcina minima, pentru ca integratului nu-i "place" cu umplere prea mica ( a se lua ca o metafora ), bucla de ractie negativa se poate destabiliza. Sarcina aia minima nu e batuta in cuie, si nici nu poti recomanda o valoare general valabila, tine mai degraba de cat accepti sa disipi in acea rezistenta permanenta, o ajustezi pana bucla de reactie devine stabila ( de regula maxim cateva zeci de mA ar trebui sa fie deajuns - discutabil ).

       Deci acea sarcina minima este necesara la sursele stabilizate pentru o functionare corecta ("pentru stabilitate") si depinde de constructia ei, integratul cu care este construita etc. si se alege optim cu sursa in fata, prin tatonare(nu la intamplare, evident) in jurul unor valori astfel incat bucla de reactie sa ramana stabila, si sa ii convina si integratului.

[Marian]

O sigura observatie tin sa fac si ma retrag pentru ca s-au lamurit niste lucruri.

Asta cu "placutul integratului" a fost o metafora, am si specificat asta, deci trebui tratata ca atare.

 

[M.Adrian]

       Mi-am dat seama ca era o metafora, i-am inteles si sensul, nu va faceti griji in privinta asta. Problema a fost lamurita.

[Vizitator]

CITAT:       

Un caz particular ar mai fi sursele ATX clasice semipunte, care nu pot functiona fara acea sarcina minima pe iesire ( sau oricum, nu stabil ) datorita configuratiei din primar, respectiv, modului cum sunt comandati tranzistorii in baze ( traful driver cu spira inseriata cu traful, reteaua din baze ), e nevoie de ceva curent prin spira aia de pe traful driver.

 

Marian, ti-am mai raspuns la afirmatia aceasta, am pus oscilograme dar vad ca nu iei in considerare. Pt a avea curent in colector pe care sa-l citesti cu infasurarea de curent pt a avea curent proportional in baza trebuie sa ai initial curent in baza dat de cineva, astfel sistemul este mort. De acest lucru se ocupa primarul trafului driver care prin 1,5kohm multiplicat cu raportul de transformare si cu beta tranzistor forta asigura suficient curent de colector care sa inceapa ciclul cu automentinere/ autocomanda. Si azi am refacut testul, adica am scos infasurarea de curent. Daca cu infasurarea crt avem 15,2V pe 38 ohm, fara infasurare driverul asigura comanda pt 13,9V pe 38 ohm-deci 5,08W. Si asta la 190V retea. Nimeni nu pune la ATX asemenea consum in gol. Am sa refac testul si la 230V. In oscilograme se vede ca fara infasurare curent iesirea TL494 se duce la max in timp ce comanda dureaza mult mai putin, si anume pana se termina energia inmagazinata in miezul traf driver. 

 

REVIN: nu am 230v la traful separator, am alimentat la 210V si sursa a intrat in stabilizare la 15,2V pe 38 ohm fara infasurarea de curent!

Editat Aprilie 7, 2018 de Vizitator