Hej.
Jag har gjort ett försök att bygga om min nät-adapter till lap-toppen för att kunna mata den med 12V i bilen. Jag tyckte att det borde vara hyfsat enkelt och i varje fall värt ett försök och samtidigt en kul utmaning. Det visade sig dock vara lite svårare än jag trott, men i vilket fall fick jag den i princip att göra det den skulle upp till viss belastning. Tyvärr visade det sig att när jag började plåga den med över 40W, så blev switchtransistorn orimligt (och oväntat) varm. Jag lyckades dock mäta tillräckligt länge vid denna effekt för att förstå problemet innan det som måste hända hände (där rök den transistorn). Jag har funderat en hel del men kommer inte på hur jag ska lösa problemet, framförallt inte i det lilla utrymme som finns till förfogande i plastburken. Som väl är finns det ju experter på switchade konvertrar i gruppen (t.ex. TE), så jag hoppas att någon kan ge mig tips. Även om det inte finns någon lösning som platsar i burken så är jag nyfiken på hur man egentligen gör. Men då får jag väl acceptera mitt misslyckande och gå och köpa en konverter på Clas Ohlson.
Jag har lagt upp ett kladdigt schema på
Värden utan hakparenteser är före ombyggnad och värden med hakparenteser är efter ombyggnad.
Jag har alltså bytt till följande nya komponenter:
Switchtransistor: IRFZ44V, 55A (220A peak), 60V, snabb hexfet med små parasiter. Switchtrafo: 3varv:7varv (från 38varv:7varv) Snubberdiod: SFA1604G, 16A (200A peak), 200V, snabb Snubberkonding: 390nF (från 2.2nF) Snubbermotstånd: 560ohm 1/2W (från 100kohm) Strömmätningsmotstånd: Satt in strömtrafo 1:13 men har kvar 0.27ohm. Obs dock att primären inte sitter i sourcekretsen utan i drainkretsen i serie med switchtrafon (märkt FB1 på schemat). Matningskondingar: 2x2200uF, högströms.
I princip är allting skalat med en faktor 12.7 eller dess kvadrat (snubberkretsen).
Dessutom matar jag inte längre styrkretsen från extralindningen på trafon utan direkt från 12V. Detta berodde på att lindningen var så tunn att den gick sönder i samband med att jag lindade om trafon. Jag bör kanske också påpeka att min primärlindning inte blev lika bra som originalets. Originalet var lindat till hälften i det yttersta och till hälften det innersta lagret i trafon av vilka jag helt enkelt skar bort det yttre och ersatte med mina 3 varv tjock koppartråd. På så vis misstänker jag att jag relativt sett fick en högre läckinduktans än tidigare.
Styrkretsen är en Astec AS3843. Switchkretsen jobbar i 100kHz. Den kör diskontinuerligt vid lägre effekter men övergår i kontinuerlig mod vid effekter över 40W. Originalet har följande prestanda: In: 100-240V AC (sådär 120-340V likriktat) 130-170VA max 1.5A; Ut 20V 3.5A medan jag dimensionerade för In: 10-...V DC, ca 7A; Ut 20V 3.5A
Så kommer jag till funktionen: Det fungerar således bra vid lägre effekter och kurvformerna ser också ut någorlunda som förväntat. Jag väljer att bara beskriva hur det ser ut när det är problem och då gäller belastning med 10ohm, det vill säga 40W.
Drain kurvformen finns på
Under de första 100ns stiger spänningen på förväntat sätt och det stämmer med parasitkondensatorns värden (inkl miller effekt). Sedan inträffar det som jag inte väntade mig och det varar under 50ns. Spänningen stiger tillfälligt till 45V vilket är 10V över det liggande värdet hos snubberkondingen. Därefter sjunker den tillbaka till 35V medan läckinduktansens ström under 130ns far in i snubberkondingen vilket också stämmer med förväntat beteende. Slutligen ringer läckinduktansen av sig sin kvarvarande energi under ett antal perider (lite skummt i början).
Det som händer under de (för mig) oväntade 50ns är följande: Så snart parasitkondensatorn i transistorn är urladdad (men inte dessförinnan) så börjar strömmen i sourcebenet sjunka. Nu visar det sig att sourcebenet har en parasitinduktans på 7.5nH (enl datablad) och funderar man lite på detta så inser man att nedrampningen i ström kommer att bli precis så snabb att den inducerade spänningen motsvarar tröskelspänningen i transistorn. Transistorn börjar nämligen på grund av den inducerade gate-sorce spänningen att åter leda. Det hela reglerar helt enkelt in sig till en snygg ramp. Och egentligen blir det precis som sig bör när man försöker bryta 14.4A (toppströmmen precis när man bryter). Mäter man sedan vidare så märker man att denna i och för sig snygga nedrampning, totalt även orsakar språnget till 45V på drain. Det visar sig att hela matningsspänningen reser sig med precis 10V under samma tid och det beror förstås på parasitinduktanser i matningsfolien.
Problemet med ovanstående beteende är att det orsakar relativt hög effektutveckling, eftersom nedrampningen sker under full (till och med överfull) drain-source spänning.
Jag har försökt att komma på något relativt enkelt sätt att ändra drivkretsen för att kompensera detta men inte lyckats klura till något bra. Kanske borde man köra en rejäl negativ spänning på gaten vid frånslag för att snabba upp rampen, men någon sådan har jag inte tillgång till. Fast egentligen verkar det som om man kanske tvingas gå över till helt andra principer vid så höga strömmar. Vid full belastning blir det ju ännu värre, uppemot 20A.
Få se nu om någon orkat läsa så här långt och orkar bemöda sig ett svar.
Egentligen tycker jag även att snubberdioden blir lite för varm, men den har klarat sig utan kylfläns. Den borde dock inte bli särskilt varm enl beräkning, så något stämmer inte riktigt.
Lars-Örjan