Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 150

 Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 150
 Elity I i II RP były a III RP są Pasożytnicze, Rozkładowe i Nieodpowiedzialne. Wszystko co złego spotkało „elity” II RP było en masse sprawiedliwe i słuszne.

 Góra urodziła mysz: Strasznymi regulacjami hamującymi rozwój polskiej gospodarki okazał się nakaz drukowania paragonów. Ręce nie mają gdzie opaść !

 Wzrostowi PKB  najbardziej pomogła wymiana prezesa GUS na dyspozycyjnego. Od tego momentu jesteśmy i będziemy Zieloną Wyspą aż do zatonięcia jak Titanic.

 Nie ma dnia aby marionetki nie wykorzystały szansy zrobienia z siebie idiotów po raz kolejny. Teraz agent obcego kapitału Balcerowicz mówi że trzeba odebrać dzieciom 800 plus bo ważne są zbrojenia.
Produkcja tego  socjalu dla dzieci nie zużywa tych samych zasobów co sektor obronny, wiec to nie im należy obciąć ale komuś innemu. Myślenie tylko w kategoriach pieniądza, a nie wszystkich zasobów cechuje durniów.
Sektor obronny zużywa te same zasoby i pracowników co przemysł maszynowy i części samochodowych. Tych rzeczy będzie mniej.
USA w czasie II Wojny prawie podwoiły produkcje przemysłową  zachowując lub zwiększając  większość konsumpcji !

Od 400 lat wojny przynoszą Polsce śmierć, zniszczenie  i nędze.
Jan Sadkiewicz: Nasze nieszczęście polega na tym, że duża część Polaków dała sobie wmówić, że ta wojna w jakiś sposób służy naszym interesom, że nasza pozycja międzynarodowa dzięki niej wzrosła/rośnie, że ona chroni przez załamaniem korzystnej dla nas równowagi sił w regionie. Niestety tak nie jest. Ta wojna stanowi dla nas ogromne ryzyko, nie tylko my, ale cały w ogóle Zachód nie ma środków na to, żeby niekorzystny wynik tej wojny odwrócić, a im dłużej ona trwa, tym jej wynik będzie dla nas mniej korzystny: tym rosyjskie zdobycze będą większe tym Ukraina będzie mniej stabilna i przewidywalna i tym spójność NATO będzie słabsza, co już widać. Załamanie dotychczasowej równowagi sił jest faktem i naszym celem nie powinno być jej przywracanie, bo to jest ponad nasze i naszych sojuszników siły, ale to aby nowa równowaga sił ukształtowała się bez wciągnięcia nas w wojnę. W tej nowej równowadze nie będziemy państwem pierwszorzędnym, bo nie mamy i długo jeszcze nie będziemy mieć na to dość siły i nie mamy nawet elit, które potrafiłyby grać choćby tymi kartami, jakie mamy. Polska obecna nie może poprawić swojej pozycji w hierarchii międzynarodowej drogą militarną, może ją w ten sposób tylko pogorszyć. To trzeba po prostu przyjąć do wiadomości.

Wsparcie Ukrainy w wojennej awanturze dużo nas kosztuje i dalej będzie kosztować na wiele sposobów.
https://www.gazetaprawna.pl/praca/artykuly/9746904,rosnie-liczba-migrantow-z-naszymi-emeryturami-polska-senioralnym-eldo.html
Polska emerytalnym eldorado, tylko szkoda, że nie dla Polaków. "Dziennik Gazeta Prawna" przytacza słowa eksperta: "Jeśli Ukrainiec w wieku senioralnym zamieszka w Polsce, to często ZUS będzie miał obowiązek wypłacać mu różnicę między emeryturą pobieraną z Ukrainy a minimalną polską".
Chodzi o to, że takie wyrównania to spore kwoty. Minimalna emerytura ukraińska wynosi obecnie od 2725-3370 hrywien (od ok. 260 do 320 zł). Co oznacza dopłatę rzędu ponad 1,5 tys. zł miesięcznie. A nam pozostaje się szeroko uśmiechać.
Dlatego zwozi się z Ukrainy na chwile do Polski rodziców i dziadków a potem pieniądz płynie na konto i nikt tego nie sprawdza. To jest oszustwo jak na wnuczka tylko z ZUS-em w roli babci z demencją.

 Już przed II Wojną Światową świadomość tego że wojnę wygra mocniejszy system gospodarczy stawała się powszechna. Rząd USA już w 1939 roku podjął staranie aby rozpocząć ogromną produkcje wojenną mimo iż USA nie uczestniczyły jeszcze w wojnie. Zaczęto od właściwej strony. Budowa kopalni, linii kolejowych, hut, elektrowni ... bo bez tego żadnej późniejszej produkcji by nie było.
N.B. W 1941 roku zamówiono gigantyczny bombowiec B-36 do bombardowania Niemiec na wypadek gdyby upadła Wielka Brytania. Testowano go w 1945 roku i był gotowy w 1946 roku ale już był zbędny.
W Wielkiej Brytanii optymalizowano naloty na III Rzesze i Francję. W Niemczech dla optymalizacji stworzono Index Siły Bojowej aby optymalnie alokować skończone przecież zasoby produkcyjne. Różne marnotrawne pomysły Hitlera realnie sabotowano. Ogromnym marnotrawstwem był program rakiet V-1 i V2. Zużyte zasoby ogromnie wzmocniłyby lotnictwo.
Tematy te poruszono w  Peryferyjny Kapitalizm Zależny dostępny w Google Books i  w Fault Tolerant: https://drive.google.com/file/d/1N9hLzAi-rKcQqZdIhjijErmFIGJGnknE/view

 Rządy sanacji rozkradły i zmarnotrawiły ogromne środki na obronę Polski. Gdy armii brakowało najprostszej broni i amunicji za ogromne pieniądze kupiono zbędne okręty podwodne. Na początku drugiej wojny światowej polska marynarka posiadała trzy okręty produkcji francuskiej i dwie nowoczesne i bardzo drogie ( łapówkarstwo !)  jednostki zbudowane w Holandii. W czasie kampanii wrześniowej nie odegrały one żadnej roli w obronie. Trzy okręty zostały internowane w Szwecji, a dwa przedostały się do Wielkiej Brytanii. Historia oceniła bardzo negatywnie dowódców i nonsensowne plany.
Obecnie lobbyści zabiegają aby Polska kupiła za kilkanaście miliardów zbędne okręty podwodne.      

 Generałowie zawsze chcą toczyć poprzednią wojnę.  Tymczasem technologia wojny ciągle się zmienia.
Z wojny w Hiszpanii właściwe wnioski wyciągnęły Niemcy, Wielka Brytania, USA i ZSRR ale nie głupia Polska i Francja. I głupcy upadli.
Lekkie drony zdeklasowały wszystkie klasyczne rodzaje broni w Ukrainie ! Na WWW jest ogrom filmów z ich akcji. Bez litości mordowane są czołgi, transportery piechoty, wyrzutnie przeciwlotnicze za setki milionów dolarów. Mordowani są bezbronni wobec nich żołnierze. Drony nie atakują na ślepo. Na filmie osoby wysiadają z samochodu i pokazują dronowi (jego zdalnemu operatorowi) gdzie jest dobrze zamaskowana artyleria  i dron tam leci i morduje.
Bardzo ciężkie i bardzo drogie czołgi Abrams  okazały się na Ukrainie  kupą złomu. Na Ukrainie nie odegrały zupełnie żadnej roli. Nie wiadomo po co je kupujemy. Rosja nigdy nie używała czołgów w pierwszej linii ofensywy. Wpierw są rakiety i lotnictwo. Potem ciężka nawała artylerii i dopiero okupacyjnie wkraczają czołgi i transportery z ochroną piechoty. Tymczasem Polska nie ma obrony przeciwlotniczej a amunicji ma na 1-2 dni walki. PRL pozostawiła w spadku aż około 3 mln pocisków artyleryjskich i nie bardzo wiadomo co się z nimi stało.   
Rosja na początku wojny straciła trochę  śmigłowców szturmowych i już  nie wysyła kolejnych bo wiadomo że nie wrócą. Śmigłowce  szturmowe są słabe przy masowym użyciu dużo tańszych dronów oraz bardzo skutecznych ręcznych wyrzutni przeciwlotniczych. Zamówione przestarzałe (pierwsze z 1974 roku ) makabrycznie drogie helikoptery szturmowe AH-64 Apache Boeinga wystrzeliwują muzealne rakiety Hellfire II o maksymalnym ( realnie dużo mniejszym )  zasięgu zaledwie 8 km gdy zasięg dronów przekracza 20 km. Kupiliśmy ich  blisko 2 tysiące sztuk. Boeing znany jest z wyceniania podzespołów wojskowych od kilkunastu do nawet kilkudziesięciu razy drożej, niż analogiczne do maszyn cywilnych. Załogowe śmigłowce szturmowe, są bronią schodzącą już z historycznej  sceny, jak kiedyś na przykład katapulty, łuki, szable i pancerniki.  
Bardzo drogie amerykańskie drony też nie sprawdziły się na Ukrainie i Ukraińcy ich nie chcą.
Wyrzutnie HIMARS były dobre dopóki Rosja nie zaczęła ich skutecznie zakłócać. Rakiety zaczęły spadać  w polu i zaniechano ich użycia.
Wydaliśmy – wydamy ogromne środki nie zyskując praktycznie niczego w obronie.
Wygląda to tak że hegemon swoim agentom w Polin pisze na kartce co ma zbędne i co oni mają drogo kupić
Kupowany w USA sprzęt ma polityczne ograniczenia. W wypadku konfliktu z Rosją prezydent Trump może oświadczyć po raz kolejny że Putin jest jego przyjacielem i zabrania używać broni przeciwko niemu.  
Rzekome "kupowanie bezpieczeństwa" poprzez wyrzucanie pieniędzy w błoto to absurd do kwadratu.  Trzeba stwarzać konkretny potencjał na przyszłą wojnę a nie na poprzednie wojny !
Słabieńka, mająca kilkanaście rakiet  ukraińska obrona przeciwokrętowa pozatapiała trochę ruskich okrętów i reszta została przez Rosję daleko schowane w bezpiecznym miejscu. Nawet małe drony są niebezpieczne dla okrętów. Przy dobrym trafieniu śmiertelnie niebezpieczne. A Polska za miliardy chce kupować pływający złom do zatopienia. Rosja ze słabą marynarką mając z Polską granice lądową miałaby atakować od morza ? Media opisywały setki rzekomych chorób prezydenta Putina ale nie pisały że jest schizofrenikiem.
Ukraina za około 3.5 mld dolarów zamówiła blisko 2 mln dronów uderzeniowych na lata 2024-25. Ma samodzielną zdolność działania na terenie całego ogromnego obszaru walki. Zastępują one wiele rodzajów broni a w tym helikoptery uderzeniowe i precyzyjną artylerie rakietową.  Za ułamek wydawanych przez nas pieniędzy mają kilkanaście razy większy potencjał uderzeniowy i obronny niż my będziemy mieć dopiero za 8-10 lat !  
 Niezwyciężona Armia Czerwona skompromitowała się w Afganistanie i tam też prysł mit o sile armii USA ! Nie bez powodu Afganistan jest nazywany Cmentarzem Imperiów.
Łapówki przy zakupie broni są w świecie normą a nie wyjątkiem. Polska jest krajem skorumpowanym. Trudno uwierzyć że kupujący broń dla Polski są aż tak głupi. Wytłumaczeniem jest agenturalność i łapówki.

 Podobna głupota i korupcja panuje w ochronie zdrowia. Celem optymalizacji jest tu maksymalizacja sumy długości życia wszystkich obywateli. W Polsce średnia długość życia jest nędzna i bez studiów widać że coś tu nie gra.
Najbardziej efektywnie powiększa się długość życia profilaktyką
Wydatki na profilaktykę zdrowotna w Polsce są najmniejsze w całej UE ! W 2022 roku (nie ma nowszych  danych) było to w Polsce 22 euro na osobę. To mniej niż w Rumunii (24 euro) i Bułgarii (31 euro). Jak jest w mniej skorumpowanych krajach: Holandia (312 euro), Austria (411 euro), Niemcy (458 euro). Niemcy na ten cel  wydali w 2022 roku średnio 21 razy więcej na osobę niż Polska.
Polska ma najgorszy w Europie udział wydatków na osoby „ciężko chore”. Około 80% wydatków przeznaczamy na mniej niż 20% pacjentów. Przykłady:
-Choremu dziecku kupujemy „innowacyjne” „lekarstwa” za 10 mln złotych i ono dzięki temu żyje dłużej albo krócej 2 tygodnie. O firmie farmaceutycznej pisze się że to oszust i śmierdzi korupcją na kilometr. Zachodzi podejrzenia ze firmy farmaceutyczne skorumpowały pismaków i grano na emocjach Polaków.
-Przeszczepy organów bo Stasiu chce się sprawdzić w nowoczesnej chirurgii i habilitować.
W rezultacie tego marnotrawstwa i korupcji osoby które  płacą składki na ochronę zdrowia po 30-50 lat nie mają dostępu  do lekarza specjalisty i  wielu usług.  Ładnie się to nazywa nadumieralnością młodych mężczyzn.

 

 Z małpią zielonością energetyczną są coraz większe problemy. Od zawsze wiadomo że z powodu niestabilnej, przypadkowej zielonej generacji musi istnieć równoległy bardzo dyspozycyjny system konwencjonalnej energetyki. Czyli wpierw trzeba zbudować  (albo chociaż zacząć budować ) duże wysokosprawne elektrownie pompowo - szczytowe jako magazyny energii wraz  z liniami przesyłowymi NN i sprawić aby bloki węglowe i gazowe były bardziej dyspozycyjne. Ale robiono po małpiemu. Szczęśliwie  niektórzy już otrzeźwieli:
-Szczególny nacisk kładziony jest na rozwój morskiej energetyki wiatrowej. Według zapowiedzi
KE do 2030 roku moc zainstalowana morskich farm wiatrowych powinna wynieść co najmniej 111 GW, podczas gdy obecnie jest to jedynie circa 15 GW.
-Potężny BP porzuca plany ograniczenia wydobycia ropy i mocno obniża cele w zakresie niskoemisyjności
-Bawarska kolej  testowała wykorzystanie technologii wodorowej w transporcie kolejowym.
„Technologia wodorowa została odrzucona, nie będzie już stosowana” - powiedziała Przewodnicząca Związku Miast Bawarii i burmistrz Kaufbeuren.
I tak dalej.

Archiwum. EnergoPat
Patent 228. Optymalizacja programowo - fizyczna  zasilacza impulsowego (Flyback)
 Z dostępnych danych wynika że  (poza CRT) około 80% uszkodzeń w odbiornikach TVC związane jest z układami mocy !
Projektowany SMPS który miał mieć sprawność 91% ma 79% i nie bardzo wiadomo dlaczego.

 Symulacja komputerowa ma być dokładną imitacją fizycznej rzeczywistości w określonym aspekcie. Użyte modele muszą być adekwatne do potrzeb. Powinny być jak najprostsze ale dokładne w danym aspekcie .
W dziedzinie energoelektroniki symulacja programem komputerowym bywa zdumiewająco mało dokładna.
Optymalizacja doświadczalna jest stosowana gdy za słabo rozumiemy rzeczywistość lub jest ona za skomplikowana i trudna do poznania.
Tranzystor mocy RF jest nieliniowy. Dodatkowo jego impedancja wejściowa i wyjściowa zmienia się z częstotliwością. Zaprojektowany liniowy wzmacniacz szerokopasmowy na cały telewizyjny zakres UHF nie spełnia wymagań. Potężna Motorola produkuje najlepsze w świecie tranzystory mocy RF. Ich Data Sheet są bardzo obszerne. Motorola oferuje zestaw wyrafinowanych przyrządów RF pracujących pod kontrolą komputera z odpowiednim programem. Część przyrządów jest niekomercyjna. Program wskazuje operatorowi gdzie i o ile ma podpiłować ścieżkę, ścisnąć lub rozciągnąć ceweczkę z 2 zwoi lub wymienić maleńki kondensatorek SMD... Projektuje się kolejną PCB i tak aż do skutku. Zestaw jest bajecznie drogi. Szerokopasmowa telekomunikacja analogowa i cyfrowa jest przyszłościowa ale trudna.    
Bardzo trudne są także szerokopasmowe wzmacniacze do telewizji kablowej CATV z kasowaniem się intermodulacji.
 W układach na zakres UHF i mikrofalowy stosuje się układy z liniami paskowymi na PCB jako dopasowujące impedancje i/lub  jako filtry paskowe. Mimo dobrych pomiarów S użytych elementów aktywnych (mają też rozrzut parametrów i bywają nieliniowe ) i miniaturowych elementów biernych SMD i starannego projektu układu paskowego rzadko kiedy uzyskany w prototypie efekt jest w 100% satysfakcjonujący.        
 Nowoczesne wyrafinowane głowice do odbiorników TVC zbudowane są z elementów SMD. Zdolne pracować w sieciach telewizji kablowej CATV o bardzo dużej liczbie programów są bardzo złożone. Ponieważ ich zestrojenie jest bardzo trudne i czasochłonne a staranność pracy wyszkolonych pracowników (kilka równoległych stanowisk) jest trudna do kontroli, strojenie wykonuje program mikrokomputera procesowego  współpracujący interfejsem z cyfrowym wobulatorem i prostymi serwomechanizmami (silniczki DC, silniki krokowe, solenoidy ) korygującymi ceweczki (rzadziej pojemności) w strojonej głowicy.
 
 Elektronika dużej mocy, poza koleją, zasilana jest trójfazowo. Jednofazowy pojemościowy prostownik mostkowy mocno obciąża sieć energetyczną harmonicznymi zniekształceń prądu. Po stronie wyjściowej na duże pulsacje i sporą oporność wyjściową.
Ale w mieszkaniach i biurach są tylko gniazdka jednofazowe i nic nie wskazuje na to aby w przewidywalnej przyszłości nastąpiła zmiana tego stanu rzeczy mimo iż w pionach budynków instalacja jest trójfazowa.    
 Sprawność stabilizowanego zasilacza ciągłego z jednofazowym prostownikiem pojemnościowym jest słaba szczególnie gdy dodatkowo oczekujemy że napięcie wyjściowe pozostanie stabilne przez czas 20 ms ( jeden okres przy 50 Hz) potrzebny na rozłączenie zwarcia w sieci energetycznej.
Każdy zasilacz o lepszej sprawności będzie droższy chyba że lepszy będzie tylko projekt. Zatem istnieje optymalny poziom oczekiwanej sprawności. Jest uwarunkowany wieloma czynnikami.
Większy transformator sieciowy da mniejsze spadki obciążeniowe napięcia co potani regulator ale zwiększy straty jałowe. Zatem do optymalizacji potrzebna jest znajomość histogramu obciążenia zasilacza i jego czasu pracy. Zwiększenie pojemności prostownika obniża tętnienia napięcia co pozwala zmniejszyć niestabilizowane napięcie i zarazem obniżyć napięcie nominalne kondensatora co przy tej samej obudowie i cenie może ( napięcia nominalne są skwantowane w szeregu ) dać kondensator o większej pojemności. Zwraca uwagę  to że nie mające realnych konkurentów japońskie wzmacniacze Audio mają duże pojemności prostowników przy konkurentach.
Gdy oprócz kosztu zasilacza dodamy koszt zużytej w ciągu życia energii ( konieczna znajomość oprocentowania kredytu ) przez urządzenia to sprawa jeszcze się komplikuje. Ale od czego są komputery i optymalizacja ?    

 W odbiorniku TV(C) ponad 85% mocy konsumuje stopień odchylania poziomego. Stopień z  kluczem tranzystorowym musi być zasilany stabilnym napięciem. Im jaśniejszy jest obraz tym większy jest pobór mocy z anodowego zasilacza HV czyli przez układ H-Out, którego jest częścią. Zmiany mocy pobieranej przez TVC nie są duże.
Stabilizowanego napięcia wymagają prawie wszystkie układy cyfrowe i sygnałowe.

 Przy określonej maksymalnej temperaturze pracy moc transformatora konwertera rośnie z częstotliwością czyli rośnie sprawność transformatora  ale tylko do pewnej częstotliwości. Dla typowych ferrytów częstotliwość ta nie przekracza 50-100 KHz ale są już eksperymentalne ferryty gdzie ta częstotliwość przekracza 500 KHz. Postęp  w dziedzinie materiałów magnetycznych jest szybki i częstotliwości pracy konwerterów na pewno wzrosną podobnie jak pojemności dysków komputerowych. Klucze Mosfet są bardzo szybkie i to ferryty transformatora wyznaczają optymalną częstotliwość pracy.
Mniejsze straty ma większy transformator konwertera pracujący poniżej temperatury maksymalnej z mniejszą indukcją szczytową Bm. Transformator jest bezpośrednio droższy ale i pośrednio na wiele sposobów bo jest większy i cięższy. Zasilacz ma lepszą sprawność i zimniejszy lepszą niezawodność. W ciągu swojego żywota urządzenie zużyje mniej energii i wygeneruje mniejsze koszty napraw. Zatem są przesłanki i dane do optymalizacji.  

 O ile szybkość przełączania tranzystorów bipolarnych spada z nominalnym napięciem Vceo i zwykle nie jest wysoka to w tranzystorze Mosfet nie zależy ona od napięcia Vds i jest bardzo duża. Przy załączeniu tranzystora tracona jest w nim energia zgromadzona w pojemności Cds i najlepiej aby konwerter wymagał „rezonansowej” pojemności w tym miejscu !

 Czas odzyskania zdolności zaworowej Trr i ładunek Qrr ( oba są funkcjami wielu zmiennych a nie skalarami ! ) rosną z nominalnym napięciem diody i z temperaturą. Zatem wyłączanie diody szybko rosnącym prądem wstecznym jest wysokostratne. Indukcyjność w obwodzie co prawda zmniejsza di/dt i wartość szczytową prądu wstecznego oraz straty energii ale powiększa przepięcie  co wymusza podniesienie napięcia nominalnego diody ( jest ono skwantowane ) i staje się ona wolniejsza.
Ponieważ przełączająca dioda emituje zakłócenia radiowe bocznikuje się ją małą pojemnością. Najlepiej aby konwerter wymagał pojemności w tym miejscu !

 Miniaturyzacja zasilacza impulsowego SMPS połączona ze wzrostem sprawności (wzrost częstotliwości pracy ) ma duże znaczenie. Przykładowo w japońskich odbiornikach TVC (nie luksusowych !) cała elektronika mieści się na jednej dużej i gęstej płycie drukowanej. Nic dziwnego że światowa konkurencja jest brutalnie miażdżona.      

 Po podaniu do uzwojenia transformatora szybko narastającego przebiegu rozchodzi się w nim specyficzna fala rezonansów. Uzwojenie ma indukcyjności i różne pojemności ale zachowuje się inaczej niż typowa linia długa.  Temat od lat studiowano aby poprawić odporność izolacji transformatora energetycznego atakowanego przez wyładowanie atmosferyczne.
 Transformator Rutroffa czyli transformator linii długiej uzwojony skrętką z rdzeniem ferrytowym jest szerokopasmowy sięgając do niskich mikrofal.
 Odwzorowanie zachowania impulsowego transformatora jest trudne i nie ma ogólnych, dobrych i w miarę prostych modeli.
Dysponując wektorowym miernikiem impedancji połączonym z komputerem można zidentyfikować wartości elementów L i C wybranego (najlepszego w tym przypadku ) liniowego (Ls jest trochę nieliniowa) modelu transformatora.
Brak dobrych modeli powoduje że konieczna jest faza eksperymentalno - optymalizacyjna prac nad SMPS.

 Faza eksperymentalna projektowania - optymalizacji jest nadal oczywistością w prawie każdej nowej konstrukcji w każdej dziedzinie. Zoptymalizowany komputerowo odrzutowy silnik lotniczy na hamowni ujawnia swoje wady. Nowy silnik rakietowy na hamowni często eksploduje. Opracowywany nowy samolot pilotowany przez super pilota zawsze ujawnia wady.   

 Najprostszym modelem linii długiej chętnie stosowanym zwłaszcza w energetyce jest model Pi składający się z dwóch końcowych kondensatorów i indukcyjności między nimi. Tylko przy przy danej częstotliwości zachowuje się on identycznie jak linia długa. Pojemności i indukcyjność modelu Pi  różnią się od iloczynu pojemności i indukcyjności jednostkowych przez długość. Ale wartości  2 x C i L są już trochę inne dla 3 harmonicznej i inne dla 5 harmonicznej. Tym bardziej im linia jest dłuższa.

 Konwerter Flyback ma zalety i wady. Jedną z zalet jest najmniejszy koszt szerokozakresowości jeśli chodzi o sieciowe napięcie zasilające. Główną wadą jest praca na małej pętli histerezy rdzenia czyli słabe wykorzystanie rdzenia. Energia gromadzona jest w szczelinie rdzenia i pole magnetyczne z niej „wyciekające” daje w miedzi uzwojenia prądy wirowe i straty energii. Straty w transformatorze potrafią być zaskakująco duże Oczywiście lepsze byłyby dwie mniejsze szczeliny na kolumnie rdzenia.
W obecnym stanie techniki SMPS Flyback jest ekonomicznie najlepszy do mocy circa 100 W. Przy większej mocy korzystniejsze są układy asymetryczne Forward, półmostkowe i mostkowe Forward.
Sprawność małych transformatorów sieciowych 50 Hz jest okropnie mała. SMPS Flyback zasilający radioodbiornik z niewielką mocą wyjściową może pobierać mniej niż 1/3 mocy tego co z transformatorem 50 Hz.  

 Szkodliwa indukcyjność  rozproszenia transformatora konvertera Flyback jest krytyczna. Wzory na indukcyjność rozproszenia podano choćby w „Transformatory”, E.Jezierski, WNT 1983.
Dla jej minimalizacji uzwojenia transformatora są sekcjonowane.
Energia (co gorsza czasem zmultiplikowana ) z pola rozproszenia transformatora przy wyłączaniu klucza gdzieś musi się podziać. Jest absorbowana tylko w końcowej fazie rośnięcia napięcia przez Snubber dv/dt i przy maksymalnym ograniczanym napięciu przez Clipper. Ponieważ koszt klucza rośnie wraz  z jego mocą ograniczenie przepięcia jest zadaniem pierwszorzędnym !
Przepięcie ogranicza przekładnie transformatora poniżej wartości optymalnej i znów jego ograniczenie daje  korzyści.
Sam Clipper dla skutecznego ograniczenia przepięcia musi jednak absorbować absurdalnie dużą energie. Tak samo jest ze snubberem. Okazuje się jednak szczęśliwie że pojemność po stronie wtórnej uzwojenia transformatora ( suma „pojemności” transformatora i dyskretnego kondensatora i małą diody ) może drastycznie te straty mocy ograniczyć !
 W energoelektronice teoretycznej modny jest temat Snubberów bezstratnych lub nisko stratnych.
Ale okazuje się że w konwerterze Flyback RCM  moc  cyrkuluje też między Ls a kondensatorami po stronie pierwotnej i wtórnej i Lm  !   

Konwertery Flyback pracują z jednym  z 3  Modów:
-CCM Continous Current Mode. Najmniejszy jest prąd wyłączny przez klucz i najmniejsze są straty dynamiczne w kluczu w fazie OFF. Największe są straty dynamiczne w fazie ON klucza i jednoczesne fazie  OFF w diodzie prostownika.  
-RCM Critical Current Mode czyli quasi Resonance. Większy jest prąd wyłączany przez klucz i straty OFF klucza i najmniejsze są straty dynamiczne w diodzie prostownika. Straty załączenia ON w kluczu są najmniejsze i mogą być bardzo małe. Układ nadaje się do dużych częstotliwości pracy.  
-CCM Discontinous Current Mode. Największy jest wyłączany prąd klucza.  Pośrednie są straty załączenia  ON w kluczu. Straty dynamiczne w diodzie prostownika są mniejsze niż w modzie CCM ale większe niż w RCM co jest dość skomplikowane w realnym wyjaśnieniu.
    
 Masowo stosowane w TVC konwertery Flyback pracują jako quasi rezonansowe. Zarówno te samooscylujące ( błędna nazwa Blocking Generator )  jak i te z zastosowaniem kontrolera IC TDA4600 i jemu podobnych.  

Rozważania prowadzące do użytecznych rezultatów wymagają sensownej redukcji (pozornej) komplikacji konvertera. Weźmy obwód Pi. Niech wejściowa pojemność Pi Cc będzie równoległa do klucza a wyjściowa pojemność Pi Cd do diody.
Na te pojemności składają się dyskretne  kondensatory, „pojemności” transformatora i nieliniowe (!) pojemności klucza oraz wyjściowej diody
Indukcyjność w Pi to indukcyjność rozproszenia transformatora. Indukcyjność ta nie ma bardzo dużej dobroci ( jej Q zależy od częstotliwości ) i oczywiście tłumi szybkie oscylacje. Podajmy do wejścia skok prądu. Ma to sens przy założeniu że stosunek indukcyjności magnesowania Lm do Ls jest duży i tak zawsze jest.
Najszybciej rośnie napięcie Uc (Collector) na wyłączonym kluczu. Wolniej narasta prąd płynący przez Ls a najwolniej na koniec rośnie napięcie na wyjściowej diodzie Ud. Przy równych pojemnościach w Pi ( transformator 1:1 ) dla określonego prądu ( celowo 0.9 aby wykres był czytelny ) ten proces przejściowy elegancko kończy się w momencie gdy zaczyna przewodzić dioda ! Sytuacja jest idealna i stąd nazwano ją obciążeniem nominalnym. Energia z Ls przecyrkulowała do obu pojemności ! Fantastycznie.

Niestety zarówno przy prądzie czyli obciążeniu mniejszym i większym pojawiają się oscylacje napięcia na kluczu i pojawia się spore przepięcie (Brak jest tu Clippera) ! O ile to przepięcie wydaje się naturalne przy większym prądzie – obciążeniu (1.5) to jest kontr-intuicyjne przy mniejszym obciążeniu ( prąd 0.5 ) pokazanym na wykresie. Z racji stratności Ls drgania oczywiście stopniowo gasną.    

Po dodaniu układu Clamp przepięcie na kluczu  jest tu redukowane do 1.1. Pokazano to przy obciążeniu większym (prąd 1.5). Z racji stratności Ls drgania oczywiście stopniowo gasną a ich energia zamienia się w ciepło głównie w uzwojeniu i ewentualnie R w snubberze RCD.

Obserwacja oscyloskopem realnych napięć w pracującym urządzeniu z SMPS jest bardzo trudna ponieważ wyprostowane napięcie sieciowe ma tętnienia 100 Hz i zmienia się obciążenie co ciągle zmienia oscylogram zamazując go do nieczytelności. Rozwiązaniem jest szerokopasmowy oscyloskop cyfrowy. Odpowiednie typy są już produkowane ale są bardzo drogie i objęte ścisłym embargiem. W laboratoryjnym układzie ze stabilizowanym napięciem Vb i stabilnym obciążeniem widać że stabilne przebiegi tylko trochę różnią się od symulacji i czasem niewiele.
 Zatem w sytuacji gdy obciążenie nie zmienia się mocno jak w TVC nominalny punkt pracy ma być bez przepięcia i oscylacji. Oczywiście przy danej mocy wyjściowej spadkowi sieciowego napięcia zasilania towarzyszy wzrost wyłącznego przez klucz prądu.
Model Pi daje całkiem niezłe przybliżenie (szczególnie transformator) sytuacji ale nie jest idealny. Sytuacje zatem należy zweryfikować praktycznie – eksperymentalnie.
W zasilaczu sieciowym SMPS na pojemnościach snubberów są duże napięcia. Dbając o minimalizacje indukcyjności połączeń w fazie badań zmienną pojemność po stronie pierwotnej dołączamy równolegle do uzwojenia transformatora a nie do klucza co zmniejsza szczytowe napięcie na pojemności. Przebicie w tej pojemności spowoduje po prostu awaryjne wyłączenie  klucza przez kontroler prądu ale nie skutkuje destrukcyjnym zwarciem kondensatora elektrolitycznego zasilacza. Tak samo kondensator po stronie wtórnej dołączony jest do uzwojenia a nie do diody.   
Kondensatory Cc i Cd mogą być grupami kondensatorów o ilorazach pojemności 1,2,4,8 załączanych jumperami lub DIP switchem lub przy komputerowej automatyzacji eksperymentu miniaturowymi przekaźnikami.
Użyteczny jest ( z Mosfetem ) trymer  foliowy do 120 pF / 500 V.  Użyteczny jest kondensator do strojenia odbiornika radiowego na falach długich LW i średnich MW. Ich operatorem jest człowiek choć teoretycznie może to być serwomechanizm.
 
 Najlepiej gdy energie z prostownika konwertera jest rekuperowana do Vb z wysoką sprawnością przez drugi konwerter laboratoryjnego  przyrządu do napięcia zasilania Vb i potrzebna jest tylko mała dostawa „swieżej” energii gdzie wystarcza prosty ciągły regulator napięcia nominalnie 290 Vdc o niewielkiej mocy (z siecią 220 Vac). Dla bezpieczeństwa system musi być izolowany transformatorem 50 Hz od sieci energetycznej.
Szczególnie prosta jest sytuacja w USA z siecią 115 Vac i napięciem wyjściowym 150Vdc dla H-Out odbiornika z dużym ekranem
Przy automatyzacji eksperymentu wielokanałowy przetwornik cyfrowo analogowy D/A zadaje m.in. regulowane napięcie zasilania w przedziale (110) 250-330 Vdc oraz prąd obciążenia 10 (70) - 100%  stwarzanego przez konwerter rekuperacyjny.
Przy automatyzacji wielokanałowy przetwornik  analogowo cyfrowy A/D mierzy co najmniej pobór świeżej mocy/ prądu (muszą być ewentualnie wygładzone przed próbowaniem )  z zasilacza i dodatkowo wygładzone napięcie na kondensatorze obwodu Clamp RCD.
Wejścia ADC i wyjścia DAC muszą być bardzo dobrze zabezpieczone aby błąd nie prowadził do zniszczeń.
Proste metody zabezpieczeń dają marne wyniki. Przykładowo duża szeregowa rezystancja wejściowa ADC oznacza duże szumy i zakłócenia. W systemach przemysłowych zabezpieczenie analogowych I/O jest ogromnie ważne bowiem decyduje o żywotności urządzeń elektronicznych. Tematy te omówiono osobno.

 Napięcie Ufr na załączającej się diodzie Clippera musi być małe co wpływa na wybór diody. Okazuje się że wolna dioda 1N4007 o Trr=2 us (ma korzystnie małe Vfr ) w Clipperze dokonuje częściowej rekuperacji energii z kondensatora Clipper do transformatora i wyjścia oraz pozwala znacznie zmniejszyć stratę mocy w rezystorze R Clippera co podnosi sprawność konwertera ! Sprawę tą omówiono osobno. Nie każda dioda się do tego celu nadaje !
Przy automatyzacji eksperymentu optymalizacyjnego kolejne wyjście DAC może zadawać obciążenie ( normalnie w rezystorze  R) w Clipperze.     

 Wybór optymalnych wartości pojemności i rezystora Clippera ma dać średnio ( histogram obciążeń i napięć zasilania) najlepszą sprawność (najmniejsze straty energii w życiu ) konwertera przy jak najmniejszym napięciu szczytowym na kluczu. Znalezienie tych optymalnych wartości okazuje się zdumiewająco trudne.
Autor znając optymalne wartości poprosił poinstruowaną osobę o ich znalezienie i to w uproszczonej wersji histogramu obciążeń i napięć sieciowych  Osoba ta po 2 godzinach rzetelnych usiłowań nie znalazła optymalnych wartości.   
 Optymalizacja funkcji celu z 4 zmiennymi w najlepszym razie wymaga  circa 300 jej obliczeń (Tabela 3.2 , strona 111. „Metody optymalizacji w języku Fortran”. PWN 1984, praca zbiorowa.).   Przy marnym algorytmie może to być i 5000 razy. Im więcej jest zmiennych tym więcej koniecznych wyliczeń funkcji celu. Prosty algorytm Gaussa ( ręczne nastawianie pojemności i rezystora ! ) prawie zawsze jest niezbieżny co tłumaczy niepowodzenie ręcznej optymalizacji.
Początkowe przybliżenie zmiennych   do optymalizacji ma kluczowe znaczenie. Gdy punkt startu jest blisko optymalnego proces jest zbieżny i względnie szybki. Gdy punkt startowy jest marny proces może być bardzo słabo zbieżny. Toteż wartości otrzymane z „suchego” programu optymalizacji są bardzo ważne jako dobry punkt startowy dla fizycznej, eksperymentalnej optymalizacji.
 Gdy energia pola magnetycznego z transformatora przepłynie już diodą do wyjścia rozpoczyna się rezonansowy proces zmiany znaku napięć na obu kondensatorach czyli recyrkulacji energii w snubberze. Recyrkulacja jest z reguły niepełna ale dążymy do jak największej recyrkulacji.  Gdy napięcie na kluczu osiąga wartość bliską minimalnego klucz jest załączany w nowym okresie pracy. Im napięcie to jest mniejsze tym mniej energii z kondensatorów zamieni się w ciepło, głównie w kluczu lub w rezystorze snubbera RCD dv/dt.  Czas załączenia klucza jest istotny ale nie jest krytyczny.  Im większe jest nominalne napięcie diody ( jest ono skwantowane ) tym jest wolniejsza i bardziej stratna. Przekładnia transformatora limituje maksymalne napięcie na kluczu a w tym przepięcie.
Przy stałym rozmiarze chipa moc Mosfetów jako przełączników rozumiana jako iloczyn Uds x Id rośnie do napięcia Uds około 500 V a następnie spada. W zasilaczach pracujących z siecią 220 Vac stosowane są Mosfety o Uds=600 V co nie pozwala wybrać przekładni transformatora dającej praktycznie 95% recyrkulacje przed ON i bezstratne quasi rezonansowe załączenie klucza w konwerterze RCM. Tym większą wagę ma optymalizowane ograniczenie przepięcia bo ono jednocześnie via przekładnie transformatora zmniejsza energie załączenia klucza Eon. Już podniesienie nominalnego  napięcia Mosfeta Uds do 700 V czy nawet 650 V da widoczną poprawę.  
         
Istotne podsystemy:
1. Programowalny sygnałami z DAC stabilny zasilacz krzyżowy napięcia 100-330Vdc mocy do 500W. Zasilacz taki jest uniwersalny i temat te jest omówiony osobno
2.Programowalne sygnałem z DAC Obciążenie stratne lub z rekuperacją energii o ustalanym napięciu jak DZ, prądzie, oporności  lub mocy.  Może to być również przyrząd uniwersalny.
Wąski obszar SOA sprawia że nawet dobrze chłodzone tranzystory są przy napięciach powyżej 30 V bardzo słabym konsumentem energii. Dobrym konsumentem energii są rezystory mocy. Proponowane rozwiązania:
A.Rezystory mocy obciążenia załączane są „termometrycznie” tranzystorami sterowanymi jak pokazano na schemacie wyjściami  układu sterującego normalnie do 12 diod LED linijki UAA180=A277=UL1980.  Zewnętrzny sygnał rozkazu wprost steruje jedno liniowe „słabe” obciążenie (konstrukcja opisana w punkcie B) a różnica między rozkazem  a  obciążeniem po całkowaniu steruje wejście układu „UAA180”
B.Obciążeniem „słabym” do systemu z punktu A lub głównym może być na pozór dziwny układ  z trzech tranzystorów mocy Q1, Q2, Q3 podobny do układu Darlingtona ale nie mający jego zalet wzmocnienia ale mający tu cenną zaletę przesuwanie mocy do rezystorów . W kolektor Q1 włączony jest rezystor R1,  w kolektor Q2 R2 i w kolektor Q3 R3. Ale dziwnie R1=R2=R3 lub nawet R1>R2>R3 zależnie od potrzeb. Przy małych prądach aktywnie przewodzą wszystkie tranzystory i największy jest prąd Ic1>Ic2>Ic3. Układ ma bardzo duże wzmocnie prądowe. Przy większym prądzie Q1 zostanie nasycony i rezystor R1 jest załączony. Teraz aktywne są Q2 i Q3 i Ic2>Ic3. Gdy nasyci się Q2 aktywny jest tylko Q3 i układ ma małe wzmocnienie prądowe (Q3 może być Darlingtonem ) co jest tu bez znaczenia. Tranzystory muszą tolerować duże prądy Ib ale ogromna większość tranzystorów nadaje się do tego układu. Odpowiedni układ kontroluje pozostawanie tranzystorów w obszarze SOA
C.Obciążający rezystor mocy załączany jest z modulacja PWM w jak w inverterach przy pracy hamulcowej silnika. Aby uniknąć interferencji częstotliwość  PWM jest taka jak obciążonego konwertera. Synchronizowany układ jest samooscylujący i zdumiewająco prosty. Drutowy rezystor mocy ma indukcyjność i dla likwidacji przepięcia w fazie OFF musi być do niego przyłączona szybka antyrównoległa dioda lub szeregowy dwójnik RC dający razem z rezystorem mocy szerokopasmowy rezystor.     
D.Wysokosprawny rekuperacyjny konverter Boost lub nieizolowany jeden Boost+Flyback.

Nieprogramowalne rekuperatory. Optymalizowany konwerter musi tu pracować z regulowanym prądem a nie napięciem wyjściowym !
E.Wysokosprawna quasi rezonansowa przeciwsobna (<48Vdc), półmostkowa lub mostkowa przetwornica (nie SMPS) ze sterowaniem proporcjonalnym tranzystorów.
F.Transformator z diodami. Uzwojenie wyjściowe transformatora SMPS normalnie zasila połowicznie obciążony prostownik i poprzez D+R uzwojenie pierwotne podwyższającego transformatora zwracającego energie do zasilania Vb.
Transformator na stosunkowo dużym rdzeniu jest bez szczeliny także do układów Flyback ! Kierunek diody wejściowej (z równoległym rezystorem ) jest odmienny dla konwerterów Flyback i asymetrycznych Forward. Działanie układu jest kontr-intuicyjne i można go zrozumieć dopiero po symulacji lub obserwacji oscyloskopem.
Rdzeń transformatora pracuje na dużej pętli histerezy z małymi stratami. Musi mieć małą indukcyjność rozproszenia
Prostownik uzwojenia wtórnego tego transformatora jest włączony z szereg z prostownikiem SMPS i rekuperuje energie do zasilania Vb.       

3.Przysyłanie między poziomami GND a Vb informacji małym prądem. Użyto w połączeniu Sziklai (NPN+PNP lub PNP+NPN) wysokonapięciowych tranzystorów BF do stopni końcowych Video w TVC jako źródeł prądowych. Przy użyciu wzmacniaczy operacyjnych OPA wnoszony błąd jest pomijalny a bez tego większy  ale czasem potrzebna jest ekstremalna prostota i wtedy można nawet użyć pojedynczego tranzystora a nie układu Sziklai.
Przykładowo pokazano jak z poziomu Vb do układu na poziomie GND przesyłana jest informacja o napięciu na Clampie lub odwrotnie ustalająca napięcia programowalnego układu Clampa.
 
4.Programowalna  napięciowo przez DAC sygnałowa oporność  połączona z GND. Należy ją użyć tylko w desperacji gdy nie można użyć U lub I na przykład przy IC.

5.Obserwator mocy traconej w kluczu (transformatorze). Są dwa tranzystory (jeden to klucz) w takiej samej obudowie na identycznych radiatorach z sensorami temperatury (tranzystory w obudowie TO92). Pętla sprzężenia zwrotnego podaje drugiemu tranzystorowi taką moc aby temperatury sensorów były identyczne. Estymacja jest tym lepsza im większe jest wzmocnienie pętli ale wzmacniane są też szumy i konieczny jest kompromis. Niemniej ocena mocy jest dość szybka. Z transformatorem jest problem ponieważ nie ma jak wydzielić prądem stałym mocy w rdzeniua nagrzewanie rdzenia od grzanego uzwojenia za długo trwa
 

6.Idee pracującego na zakresach mikrofalowych oscyloskopu próbkującego ( prawidłowa nazwa synchroskop stroboskopowy ) można zastosować do komputerowego przetwornika ADC pod warunkiem że próbkowane co okres/y PWM przebiegi są powtarzalne. Przy zasilaniu SMPS ze stabilnego napięcia Vb i przy stałym obciążeniu przebiegi są stabilne. Układ z użyciem odpowiednich elementów jest całkiem prosty. Układ S-H używa tranzystorów BFR91.  


Ćwiczenie
1.Budowę długożywotnego Regulatora DR20 Siemensa opisano tu:
https://matusiakj.blogspot.com/2016/07/archiwum-siemens-sipart-dr20.html
Dokumentacja trochę bardziej rozbudowanego regulatora DR22 jest tu:
https://cache.industry.siemens.com/dl/files/412/109767412/att_984906/v1/c79000g7476c154-05en_dr22.pdf   
Przykładowy względnie prosty moduł opcji 6DR2800-8R służy (głównie) do pomiaru rezystancji potencjometru. Zbudowany jest wokół podwójnego wzmacniacza operacyjnego LT1013.

-Sporządź z natury schemat ideowy modułu

2.Moduł opcji  6DR2800-8V to drogie uniwersalne wejście izolowane (!), głównie pracujące z termoparą i RTD PT100 ale też z wejściowym napięciem i prądem. Sygnały cyfrowe są od regulatora izolowane przez trzy transoptory. Izolowane zasilanie zapewnia moduł Muraty. W obudowie PLCC jest inteligencja a parametry zapisane są w nieulotnej pamięci 24C02. Pokazano go w konfiguracji do pracy 2,3,4 przewodowej z PT100.

-Sporządź z natury schemat ideowy lub chociaż ideowo- blokowy modułu