Фонарик условно 30 ватт Ромы. Разбор

Вот пример из конкретной схемы.
Схема : стандартный обратноходовик или как его еще именуют, импульсный блок питания с конденсатором на выходе к которому подключается нагрузка. Стандартный кпд для них примерно 75 %. У лучших, с синхронными диодами = 95 %
Но коль скоро существует стандартное схемотехническое решение , должно быть и нестандартное. Вот для него, нестандартного я произведу вычисления. И так:
Напряжение питание схемы = 10 Вольт.
Индуктивность L = 0.001 Гн
Ток в цепи измерялся при помощи сопротивления (шунта) R = 1 Ом включенном последовательно с индуктивностью. Падение напряжения на нем = 1 Вольт
Время протекания тока измерялось осциллографом и = 188 мкS
Емкость конденсатора С = 2.25 мкФ
Амплитуда напряжения V на нем = 33 вольта

Находим энергию Q(1) на конденсаторе С . Q = C * V^2 = 0.00000225 * 33^2 = 0.00122 Дж

Находим энергию Q(2) потребленную от источника. Для этого производим ряд дополнительных вычислений
1 Определяем величину тока в индуктивности I = V (на шунте) / R шунта = 1/ 1 = 1 Ампер
2 Определяем сопротивление ВСЕЙ цепи (собственное сопротивление схемы по входу) V пит / I (в шунте) = 10 / 1 = 10 Ом
3 Находим общее потребление от источника питания Q = I^2 * R * t / 2 = 1^2 * 10 * 0.000188 /2 = 0.00094 Дж
4 Находим разницу между энергией на конденсаторе и потребленной от источника
...Q= Q(1) - Q(2) = 0.00122 - 0.00094 = 0.00028 Дж "халявы". Этой энергии хватает для питания 10 светодиодов в качестве полезной нагрузки в режиме самозапита.
Кпд схемы, если можно так выразится = 129 %. Конечно это юмор такой ибо данное выражение не корректно, ведь от первичного источника питания энергия была взята всего один раз и если сравнение проводить с ней, то КПД устремляется к бесконечности

КПД обратоходовых обычно 82, иногда бывает и 85 и 90 процентов, без синхронных диодов.
75, это может 12 вольтовых малой мощьности.
"1 Определяем величину тока в индуктивности I = V (на шунте) / R шунта = 1/ 1 = 1 Ампер"
А ток в индуктивности не будет нарастать? Если будет, то как тут просто вычислить ток? Нужно, тогда по моему считать вместе ток с напряжением RMs, вообщем сложное это дело. Нужно в каждой точке смотреть какой ток и какое напряжение и тогда можно узнать в каждой точке мощьность. А как тут в джаули перевести я не знаю, если мощьность постоянно меняеться.
По моему лучше взять очень ёмкий конденсатор и за допустим 1 минуту его зарядить до 36 вольт потребляя какую-то мощьность от источника питания по постояному току за 1 минуту. Тогда это превратить в джаули. И конденсатора энергию от 0 до 36 вольт тоже превратить в джаули и тогда меньше вероятность может будет ошибиться? Хотя это тоже фигня, потому что мощьность потребляемая будет разная, когда заряжаеться на0 напряжение и когда на 36 вольтах. Нужен разве что очень точный счётчик, который считает ватт часы. И тогда ваттчасы превратить в джаули.

Ничего нельзя брать от "балды". Все должно находится в рамках некоторых соотношений и рамки эти, достаточно узкие. Чуть меньше, чуть больше и прощай халява. Это, как попасть ключом в замочную скважину. Разве лучше тот ключ который больше, прочнее или еще как. Нет. Хорош тот, который подходит к этому замку.

experienced2 пишет: Находим энергию Q(1) на конденсаторе С . Q = C * V^2 = 0.00000225 * 33^2 = 0.00122 Дж
...
3 Находим общее потребление от источника питания Q = I^2 * R * t / 2 = 1^2 * 10 * 0.000188 /2 = 0.00094 Дж
4 Находим разницу между энергией на конденсаторе и потребленной от источника ...
...Q= Q(1) - Q(2) = 0.00122 - 0.00094 = 0.00028 Дж...

Что то с расчетами как-то не так
1. Энергия конденсатора по формуле W=(C * U^2 ) / 2, (хотя посчитано верно)
2. Время протекания тока 188 мкс, а берется 188/2

Каким образом реализуются туннельные диоды в схеме для получения устройства зарядка-фонарик? Проводили эксперименты, есть вариант решения для того. чтобы провести эксы?

Rivaros пишет:

experienced2 пишет:
2. Время протекания тока 188 мкс, а берется 188/2

Каким образом реализуются туннельные диоды в схеме для получения устройства зарядка-фонарик? Проводили эксперименты, есть вариант решения для того. чтобы провести эксы?

1 Деленное на два, это учет формы тока
2 У меня нет таких диодов, пробовал их эквивалент на транзисторах. Выявил некоторые зависимости и заказал диоды. В общем, работа еще не завершена и хвалится особо нечем.

Находим энергию Q(1) на конденсаторе С . Q = C * V^2 = 0.00000225 * 33^2 = 0.00122 Дж

Эта энергия уже накоплена в конденсаторе.
Вопрос:
Каким количеством импульсов была накоплена эта энергия? Одним, рассматриваемым, или несколькими?

1 Определяем величину тока в индуктивности I = V (на шунте) / R шунта = 1/ 1 = 1 Ампер

То есть, вы полагаете ток в индуктивности постоянным?
Если это не так, то это значение тока максимальное пиковое, средневыпрямленное, среднеквадратическое, или сумма постоянной составляющей и средневыпрямленного значения пульсаций, или сумма постоянной составляющей и среднеквадратического значения пульсаций?
Результаты во всех этих измерениях будет существенно отличаться друг от друга.

2 Определяем сопротивление ВСЕЙ цепи (собственное сопротивление схемы по входу) V пит / I (в шунте) = 10 / 1 = 10 Ом

При наличии в схеме, как минимум, индуктивности, это сопротивление должно быть комплексным и частотозависимым. А спектр импульсного потребления тока достаточно широк. Вы это не учитываете.

В любом случае, данный пример не репрезентативен для ответа на поставленный вопрос: какую энергию нужно затратить на заряд индуктивности?

Замечу, что обратноходовые преобразователи (flyback) достаточно широко и полно описаны в горе литературы за последние лет пятьдесят и относительно легко и полностью просчитываются на любые параметры. И ни в одном варианте не просматривается даже намёка на "сверхединичность". Максимальные значения КПД достигают 98% для мощных преобразователей.

И ещё одно замечание: электрическая мощность упрощённо - это количество энергии за единицу времени. Применительно к данным рассуждениям, не достаточно посчитать количество энергии, затраченной на заряд конденсатора и количество энергии, израсходованной на нагрузке, необходимо учесть время, за которые происходят эти процессы. В общем случае, эти значения интегральные по времени, а не линейные.

1 Деленное на два, это учет формы тока

То есть, вы полагаете ток потребления системы прямоугольным со скважностью 2?

.... Каким количеством импульсов была накоплена эта энергия? Одним, рассматриваемым, или несколькими? .... Естественно одним

..... То есть, вы полагаете ток в индуктивности постоянным? ..... Посмотрите в любом учебнике, как происходит нарастание тока в индуктивности и как вычисляется энергия. Грубо говоря, вычисляется площадь и т.д. Ничего нового я не изобретал.

..... При наличии в схеме, как минимум, индуктивности, это сопротивление должно быть комплексным и частотозависимым. А спектр импульсного потребления тока достаточно широк. Вы это не учитываете. ...... Шум действительно есть. Особенно в момент закрывания ключа, однако количество "съедаемой" им энергии незначительно и ее можно не учитывать.

.... Замечу, что обратноходовые преобразователи (flyback) достаточно широко и полно описаны в горе литературы за последние лет пятьдесят и относительно легко и полностью просчитываются на любые параметры...... Выходит не полностью. Вообще, о процессах происходящих в катушке кроме глупостей, ничего не написано. Формулы при этом, верны.

..... В любом случае, данный пример не репрезентативен для ответа на поставленный вопрос: какую энергию нужно затратить на заряд индуктивности? .... А зачем ?

.... И ещё одно замечание: электрическая мощность упрощённо - это количество энергии за единицу времени. Применительно к данным рассуждениям, не достаточно посчитать количество энергии, затраченной на заряд конденсатора и количество энергии, израсходованной на нагрузке, необходимо учесть время.... Время учтено.

Прим: Ошибка в написании формулы расчета энергии конденсатора, досадная опечатка. Бывает.

experienced2 пишет: .... Каким количеством импульсов была накоплена эта энергия? Одним, рассматриваемым, или несколькими? .... Естественно одним

Какой длительности?

experienced2 пишет: ..... То есть, вы полагаете ток в индуктивности постоянным? ..... Посмотрите в любом учебнике, как происходит нарастание тока в индуктивности и как вычисляется энергия. Грубо говоря, вычисляется площадь и т.д. Ничего нового я не изобретал.

Спасибо. Именно об этом и речь. В ваших выкладках я не увидел интегрирование мгновенных значений тока по времени действия импульса питания. Или хотя бы указания на форму тока через индуктивность.

experienced2 пишет: ..... При наличии в схеме, как минимум, индуктивности, это сопротивление должно быть комплексным и частотозависимым. А спектр импульсного потребления тока достаточно широк. Вы это не учитываете. ...... Шум действительно есть. Особенно в момент закрывания ключа, однако количество "съедаемой" им энергии незначительно и ее можно не учитывать.

Насколько незначительно? Мы говорим о реальных физических расчётах цепей импульсного электрического тока в реактивных системах или о мощности электромагнитного излучения сферического коня в вакууме?

experienced2 пишет: .... Замечу, что обратноходовые преобразователи (flyback) достаточно широко и полно описаны в горе литературы за последние лет пятьдесят и относительно легко и полностью просчитываются на любые параметры...... Выходит не полностью. Вообще, о процессах происходящих в катушке кроме глупостей, ничего не написано. Формулы при этом, верны.

ОК. Понятно. Верные формулы описывают глупые процессы. Так и есть.

experienced2 пишет: ...... В любом случае, данный пример не репрезентативен для ответа на поставленный вопрос: какую энергию нужно затратить на заряд индуктивности? .... А зачем ?

Затем, что это и было первоначальным вопросом на ваш расчёт количества энергии, накопленной индуктивностью.

experienced2 пишет: .... И ещё одно замечание: электрическая мощность упрощённо - это количество энергии за единицу времени. Применительно к данным рассуждениям, не достаточно посчитать количество энергии, затраченной на заряд конденсатора и количество энергии, израсходованной на нагрузке, необходимо учесть время.... Время учтено.

Если не трудно, укажите, в каких конкретно местах - по заряду и разряду соответственно.

experienced2 пишет: Прим: Ошибка в написании формулы расчета энергии конденсатора, досадная опечатка. Бывает.

Бывает.

"... Посмотрите в любом учебнике, как происходит нарастание тока в индуктивности и как вычисляется энергия. Грубо говоря, вычисляется площадь и т.д. Ничего нового я не изобретал. ..."
По моему если есть ферит внутри катуши, то уже ток нарастает не треугольником, а какой-то кривой, потому что растёт проницаемость ферита при большей индукции. Поэтому может те формулы не подходят для катушек индуктивностей с феритом?