Замечательная, конечно идея. Жаль только, что вновь придется переделывать схему (см. рис. 8.12).
Рис. 8.12. Вариант автогенератора с каскодными ключами
Итак, печатная плата разведена и изготовлена, детали с прежней платы благополучно мигрировали на новую, новых проблем с электрической частью не обнаружено, и теперь мы устраиваем нашей схеме второе «длинное» включение. Чтобы не повторяться — сразу озвучим результат:
♦ двухобмоточный дроссель корректора мощности разогрелся выше всяких ожиданий, свечка плавится;
♦ трансформатор всего лишь теплый;
♦ силовой ключ корректора мощности нагрелся вместе с радиатором до плавления свечки;
♦ диод корректора коэффициента мощности нагрелся настолько, что прогон пришлось остановить;
♦ микросхема корректора мощности практически холодная;
♦ выпрямительный мостик ощутимо нагрелся, но свечку не плавит;
♦ микросхема автогенерирующего конвертора практически холодная;
♦ ключевые транзисторы'конвертора слегка нагрелись (причем более теплыми ощущаются «нижние» ключи каскодной схемы);
♦ сдвоенный диод выпрямителя напряжения накала вместе с радиатором нагрелся, но свечку не плавит.
Ну что же, за такой результат можно только искренне порадоваться!
Особенно радует то, что практически перестала нагреваться микросхема автогенератора — чем меньше греется та или иная деталь, тем выше надежность ее работы. Ну а теперь продолжим исправлять проблемы с тепловым режимом в остальных компонентах конструкции. И теперь самое бросающееся в глаза критическое место — корректор коэффициента мощности.
В корректоре коэффициента мощности критическими элементами, как мы определили во время прогона, являются:
♦ двухобмоточный дроссель;
♦ транзисторный ключ;
♦ диод корректора мощности.
Примечание.
Кажется совершенно понятным, что именно надо предпринять — нужно заменить транзисторный ключ корректора коэффициента мощности на каскодную схему. Ведь только что перед этим мы вполне успешно заменили каскодными ключами транзисторы конвертора, и получили великолепные результаты!
Конечно, стоит только поменять этот кусок, и все волшебным образом наладится.
Увы, не все так просто в этом мире! Безусловно, рассуждения по аналогии являются одним из сильнейших приемов мышления, но давайте спросим самих себя, где мы здесь углядели аналогии. Ведь, в отличие от конвертора, у нас есть еще один компонент, проявляющий ненормальный нагрев — двухобмоточный дроссель! Да, в конверторе грелись ключи и микросхема драйвера, но ведь сам-то трансформатор был «всего лишь теплый»! Он вовсе не плавил свечки! Так что рассуждения «по аналогии» в данном случае — скорее всего, ложный путь, который заведет нас в никуда.
Отчего может греться двухобмоточный дроссель? Любой материал, используемый в качестве магнитопровода, имеет некую предельно допустимую индукцию насыщения. Фактически эта индукция связана с максимально возможной энергией, которая может быть накоплена материалом магнитопровода в виде магнитного поля. Этой энергии нельзя накопить сколько угодно много — материал магнитопровода накапливает ее, «разворачивая» магнитные домены, и, когда они все будут «развернуты», наступит «насыщение» материала магнитным полем.
Примечание.
«Вкачивание» дополнительной энергии в насыщенный магнитопровод будет приводить только к стремительному увеличению тока через обмотки (без сколь-нибудь заметного накопления энергии), что и приводит к сильному нагреву.
Но источником нагрева могут быть не только обмотки, но и сам магнитопровод — если подать на него слишком высокую частоту. Какая из этих двух причин является в нашем случае главной? Первая? Вторая? А, может быть, обе одновременно? Как это выяснить?
Очевидное решение, которое буквально напрашивается — измерить ток, проходящий через ключ. К великому сожалению, сделать это невозможно — схема корректора коэффициента мощности имеет контур обратной связь по току, поэтому характер тока будет определяться режимом работы микросхемы корректора коэффициента мощности, а вовсе не фактом насыщения сердечника.
Вообще, измеряя какие-либо параметры в устройствах, охваченных обратной связью, нужно всегда быть готовым к тому, что измеряемая величина окажется совершенно не совпадающей с нашими ожиданиями, потому что в дело вмешалась обратная связь. В таком случае частенько не остается ничего другого, как провести с устройством научный эксперимент.
В чем будет состоять научный эксперимент в нашем конкретном случае? Мы должны выяснить, что именно — частота или величина тока, — является определяющим в нагреве нашего дросселя. Сделать это можно одним из следующих способов:
♦ перемотать дроссель на магнитопровод больших размеров, заведомо исключающий насыщение;
♦ перемотать дроссель на другой, более высокочастотный материал магнитопровода.
Если у нас нет желания связываться с расчетами, достаточно просто взять кольцо большего диаметра и намотать на нем ту же обмотку, что и на нашем нынешнем кольце. С этого мы и начнем:
♦ материал — два кольца MicroMetal тип 26, сложенных вместе;
♦ первичная обмотка — 110 витков, диаметр провода 0,6 мм;
♦ вторичная обмотка — 10 витков, диаметр провода 0,1 мм.
Не будем утомлять друг друга повторами — по большому счету после замены почти ничего не изменилось, более того, кажется, что теперь ключ и диод корректора коэффициента мощности стали разогреваться еще сильнее (или еще быстрее, по крайней мере). Видимо, все-таки не в насыщении дело. Тогда остается второй вариант — заменить материал кольца. Возьмем на этот раз пермаллоевое кольцо. Вот что у нас получится в результате расчетов:
♦ материал — пермаллоевое кольцо МП140 КП20х12x6,5;
♦ первичная обмотка — 110 витков, диаметр провода 0,6 мм;
♦ вторичная обмотка — 10 витков, диаметр провода 0,1 мм.
Ура! Вот что получилось в результате:
♦ двухобмоточный дроссель корректора мощности слегка теплый;
♦ трансформатор всего лишь теплый;
♦ силовой ключ корректора мощности достаточно нагрелся, но свечку не плавит;
♦ диод корректора коэффициента мощности нагрелся достаточно сильно, но не до такой степени, чтобы прерывать прогон;
♦ микросхема корректора мощности практически холодная;
♦ выпрямительный мостик ощутимо нагрелся, но свечку не плавит;
♦ микросхема автогенерирующего конвертора практически холодная;
♦ ключевые транзисторы конвертора слегка нагрелись (причем более теплыми ощущаются «нижние» ключи каскодной схемы);
♦ сдвоенный диод выпрямителя напряжения накала вместе с радиатором нагрелся, но свечку не плавит.
Примечание.
Самое удивительное, что после замены магнитопровода перестал греться не только дроссель, но и ключ!