Power Electronics

***
Задача: Нужно собрать DC-DC преобразователь для питания свечи накаливания КАТЭК СР-65А1, 4В, 16А.

Схема будет собрана целиком на SMD-компонентах, для минимизации размеров. За основу взята схема с сайта _(http:)gorbunov.narod.ru/grubka.html, но там схема работает на частоте около 6 кГц.
Для уменьшения буферной емкости (С7-С12), хочу увеличить частоту преобразования до 300 кГц.
Кроме того есть желание избавиться от радиатора для ключевого транзистора, этим и обусловлен выбор последнего, с низким сопротивлением сток-исток (у IRF 2804S-7P оно состовляет 1,6 миллиом, при токе стока 10А).
Понимаю что выбранные компоненты вылезут мне в "копеечку".
Поэтому перед покупкой деталей хочу посоветоваться с умудренными опытом - Какие могут быть "грабли", или ошибки по схеме?
Как правильно расчитать буферную емкость (С7-С12)? Будет она (схема) вообще работать?

-----
Чуть не забыл: Данный девайс нужен для дополнительного отопителя салона (точнее багажника), собирается из ЗАЗ-овской печки.

ProBEUs
Вы можете пояснить почему выбрана столь высокая частота? Это первое. Второе. Как вы собираетесь контролировать степень накала свечи накаливания? Кстати это относится к любой частоте преобразования. Ведь она, свеча, рассчитана на 4В. Или Вы посчитали через ширину импульса сколько мощи (тепла) на ней выделится? Я не силён в отопителях и не знаю логику работы. Смею лишь предположить, что свеча работает в начальный момент, пока не воспламенился бензин (соляра) и нормально начал фунциклировать отопитель. А если пламя погасло? Маленького БАХ не будет? Ведь для ЗАЗ это будет вселенской катастрофой И ещё, поясните пожалуйста, что из себя представляет сия свеча? Нихром или, что-то подобное прикуривателю?

_________________
Есть только миг между прошлым и будущим, именно он называется ЖИЗНЬ ©

Такую частоту выбрал для того чтобы уменьшить буферную емкость (на схеме это кондеры С7-С12), ведь при понижении частоты преобразования и при неизменной скважности импульсов, ширина импульса t1 (на схеме 0,417 мкс, при частоте 300 кГц) будет увеличиваться, следовательно будет расти постоянная времени Сбуф. х Rнагр. и как следствие емкость буферного конденсатора.
Степень накала свечи установлена скважностью D=8, т.е. свеча питается пульсирующим напряжением (это-же нагревательный элемент, притом довольно иннерционный) поэтому фильтровать и стабилизировать питание излишне. Главное нагреть спираль свечи.
Насчет принципа работы данного отопителя Вы совершенно правы - Свеча требуется только при розжиге и работает она первые 1-3 минуты (в зависимости от окружающей температуры). Как только отопитель прогреется, пламя поддерживается автономно, за счет специальной конструкции камеры сгорания. Если пламя погаснет, то предется перезапускать отопитель. Кстати я подумываю об автоматическом управлении этим чудом техники.
Свеча представляет из себя спираль из толстой нихромовой проволоки закрытой защитным кожухом, на фото одна свеча со снятым кожухом:
Фото около 600кБ!

Диаметр проволоки порядка 0,8-1,0мм.
В оригинальной конструкции печки, свеча питалась через мощное балластное сопротивление на котором рассеивалось 128 Вт! Это при мощности самой свечи 64 Вт. Офигительный КПД, правда? Вот потому и рождаются подобные схемы.

ProBEUs
Вашу идею понял, про КПД тоже всё ясно. Не факт, что свеча нагреется до необходимой температуры за 0,417мкс при 300кГц Вот подброшу Вам ещё одну, подумайте. Известно, что сопротивление нагретого до белого каления нихрома много больше (можно глянуть) чем холодного. Подавайте на свечу полные 12В и контролируйте сопротивление (ток) и по максимуму сопротивления (минимуму тока) ключом (МОСФЕТ) отключайте, есно, нужон компаратор. Необходимая частота сама установится. В этом случае и кондёры не нужны Да, необходим начальный эксперимент для определения сопротивления (тока) в нагретом состоянии. Что поделаешь, издержки

_________________
Есть только миг между прошлым и будущим, именно он называется ЖИЗНЬ ©

Если честно сначала так и думалось про компараторы и про ОС по току. Как всегда пошел проторенным путем (ведь схема на 6 кГц -м преобразователе уже готовая, у Горбунова). Мысль про повышение частоты он же и подкинул. Легкая доработка схемы, дополнительно драйвер полевика, чтоб фронты импульсов форсировать и готово! По крайней мере у меня такая мысль была. Хотя касательно схемотехники интересно обсудить и другие варианты.
По поводу свечки. Может это и ни нихром вовсе, в общем с понтолыку сбивает вот что:
Электрически (т.е. теоретически) сопротивление свечи равно R=4В/16А=0,25 ом. На практике меряю измерительным мостом - показывает 0,26 - 0,27 ом. (мерял на 3-х экземплярах) свечи естественно холодные. Выходит либо материал спирали не меняет сопротивления (или меняет незначительно) при нагреве, либо нагретая спираль имеет большее сопротивление - больше 0,25 ом. Но тогда и потребляемый ток должен тоже уменьшаться!, а следовательно и мощность. Попробую сначала "горячее" сопротивление выяснить. Кстати по паспорту свечек, рабочая температура спирали 800 град.С. На практике это светло-оранжевое каление.
Сейчас у меня БП-лабораторный сдох (импульсник), у него есть режим стабилизации тока, но пока я его не починю "горячий" эксперемент провести не получится.

На матерях питание проца из 12в делают, можно вместе с шимом, ключами, дросселями всё от туда сдуть, как вариант.

_________________
Площадь Ленина это произведение, длины Ленина на ширину Ленина.

А схемки случаем нету? Было бы интересно разобраться со схемотехникой.

А там в зависимости от шима, по даташиту. Если есть матери на разбор нада в них смотреть, обычно там многофазники, вечерком свои матери ковырну и гляну на сколько это перспективно, но по крайней мере ключи, кондёры, дросселя от туда добыть можно.

_________________
Площадь Ленина это произведение, длины Ленина на ширину Ленина.

Ну это смотря каким током за это время шарахнуть. Максимум тока посчитать несложно, допустим напр.питания 12В, сопротивление цепи = сопр.свечи + сопр.открытого канала полевика = 0,25+0,002 (округленно) =0,252 ома. Следовательно максимальный импульс тока составит 12/0,252=47,62А, а при 12в питания это порядка 570Вт! Думаю свече такой мощности должно хватить.
Теоретически скважность надо корректировать, так-как влияние индуктивностей и емкостей проводников на таких частотах и на таких токах, могут оказать существенное влияние на форму импульсов питающих свечу, а следовательно и на передаваемую в свечу мощность.
Если кто сталкивался с ВЧ преобразователями, в свете потерь при переключениях МОСФЕТов, всяческих паразитных потерях на индуктивностях и емкостях монтажа - прошу молвите! Может я где неправильно чего понимаю.
---
То что я так подробно излагаю с формулами - прошу не понимать привратно, для меня это как рассуждение вслух, да и Вам будет видно если где ошибусь.



В самом начале пока свеча холодная, ее сопротивление минимально, следовательно ток будет максимальным, скорость нарастания тока будет огромна, значит частота преобразователя будет ограничиваться только собственным быстродействием? Нуно подумать над алгоритмом.
Насчет схемы без кондеров тоже есть сомнения, помоему они полюбасу нужны. Источник питания (аккумулятор или генератор авто) находится довольно далеко от потребителя (свечи), в момент пока ключ открыт, существует мощный импульс тока, за счет большой протяженности проводов от ИП до потребителя Напряжение начнет отставать от тока, вызывая просадку напруги на нагрузке, и следовательно возрастают потери на индуктивности этих самых проводов. Кондеры помогают компенсировать эти потери, улучшая коэффициент использования мощности нагрузкой.
Если не прав - больно не пинать!
----
Кстати в первом посте я как раз интересовался - Как посчитать емкость этого буферного конденсатора? Подскажите кто знает. Или ссылочку где можно обогатиться знаниями.

Будем подождать. У меня мамок дохлых нету.

Идея!
А может ее тупо газовой горелкой до оранжевого каления нагреть, и так-же мостом померить? Хм... надо попробовать.

Плохо помню, снимал хар-ку нагрева автомобильной лампочки 40Вт - сопротивление увеличивается с накалом то ли в 2, то ли в 10 раз
И об "шарахнуть" мощностью по накалу. Есть предел, выше которого спираль перегорит, не успев нагреться. С которой стороны от предела расположены 12В - вопрос.

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

.." выглядывает Dizel... он невыспавшийся и нeного небритый.. коротко постриженный... включает комп... рвется посмотреть форум.... и тихо так говорит...звали? щас ..."
- не совсем так... буф емкость служит для подавления инд подводящих проводов, и уменьшения звона и перенапряжений вызванных наличием этой индуктивности ..
и большое количество капов надо для того чтоб сопротивление этой батареи было оччень маленьким на самых низких гармониках силового импульса, а не для большой пост с нагрузкой...
хотя... можно и через постоянную времени обьяснить... но маленькое ESR ИМХО важнее...
- не совсем так.. см выше

- возьмите горяче любимую uc3845.. ос по току будет...
думаю свеча это оценит... и частота 30 - 300 кГц доступна... и все что пожелаете
- индуктивность проводов не учитали...

_________________
Стрелой горящей поезд режет темноту
послушный неизвестным силам .......
....В руках билет, чтоб мог ты с поезда сойти
И не играть в игру чужую
Но нет того, кому ты можешь предъявить
Свой тайный пропуск в жизнь другую (С)Ария

ProBEUs - кстати , для ЗАЗовской печки на бензине, или газе неплохо просто искровой розрядник, с блокинг-генератора.. или более мощный...
PS - как там в Казахстане с деталями ?
можете примерно сказать сколько стоит транзистор IRG4PC50UD, или скажем диод НFA15TB60?
или аккумулятор герметичный как для бесперебойника но на 100Ач и 12 вольт
скоро друг поедет на историческую родину... интересуется..

_________________
Стрелой горящей поезд режет темноту
послушный неизвестным силам .......
....В руках билет, чтоб мог ты с поезда сойти
И не играть в игру чужую
Но нет того, кому ты можешь предъявить
Свой тайный пропуск в жизнь другую (С)Ария

из опыта - 5 -10 smd конденсаторов выдерживают импульсных 2 - 3 ампера..
но это смотря какие конденсаторы

_________________
Стрелой горящей поезд режет темноту
послушный неизвестным силам .......
....В руках билет, чтоб мог ты с поезда сойти
И не играть в игру чужую
Но нет того, кому ты можешь предъявить
Свой тайный пропуск в жизнь другую (С)Ария

ProBEUs при 300кГц плату придётся поставить прямо на выводы свечи, ещё окажется, что очень плохо, что свеча свита в спиральку... это целесообразно? плату на smd - в топку, поближе к пламени...

_________________
.