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Tipo de Núcleo para fonte chaveada


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Boas pessoal.

Tenho um duvida sobre fontes chaveadas que se arrasta comigo por algum tempo. Eu tenho aqui alguns componentes (tenho comigo um UC3842BN e outros componentes) que ja me dão para fazer uma fonte chaveada Half-Bridge mas a minha duvida tem haver com o transformador. Eu tenho aqui alguns núcleo toroidais, mas já ouvi dizer que cada um se distinguem pela cor que tem. (Uns teem núcleo amarelo, outros vermelho, etc)

Alguém consegue dar uma ajuda sobre esse assunto?

Desde já obrigada ;D

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O circuito que vou tentar fazer este que tem optocoupler (mas vou apanhar um pouco de cada circuito)

 

UC3842%20Flyback%20Converter.GIF

 

E o transformador, vou tentar usar este como referencia. Mas já agora estas 45T e 10T como irei eu saber (conforme a espessura do tranfo que eu utilizar) quantas voltas devo eu dar? Mantém-se 45 voltas no Primário?

200971615432125.gif

 

Outra pergunta que tenho é se eu mexer no mosfet e meter um potente, reforçar o capacitor da entrada (um com mais capacidade), e tiver um trafo capaz de aguentar grande potencia (no meu caso 13 a 14v com bastante corrente), consigo que ele me forneça uma potencia razoável?

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tag [i m g]   [/ i m g] (sem espaço) dá uma melhor impressão

 

60khz-smps-sg3525-smps-ir2110-smps-800w-

 

gostei do minimalismo desta fonte... se comparado àquela transistorizada que andei dando chutes ontem. De fato eu chutaria ela MÊSMO. kk

 

Me lembro vagamente de um site que projetava a fonte pra ti. Alguém se lembra? não?! aff.. gente sem memória. kk

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Realmente parece ser uma boa alternativa!

Já o transformador..... acham que um de fonte PC todo desbobinado e rebobinado com as especificações como no esquema fica ok?

Mas se eu fizer com os 13 a 14v a alimentação desse opto-isolador já nao ficará certa com esses zener. Acham que dá para meter um TL431 que dê para regular?

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tag [i m g]   [/ i m g] (sem espaço) dá uma melhor impressão

 

60khz-smps-sg3525-smps-ir2110-smps-800w-

 

gostei do minimalismo desta fonte... se comparado àquela transistorizada que andei dando chutes ontem. De fato eu chutaria ela MÊSMO. kk

 

Me lembro vagamente de um site que projetava a fonte pra ti. Alguém se lembra? não?! aff.. gente sem memória. kk

O site da ST, mas precisa estar logado e tal.

Projeta com aquele tal de VIper50 e outros 

Também tem software PI expert 8, Todas em modo flyback.

O problema destes sites é que você terá que comprar os núcleos indicados por eles, muitas vezes difíceis de achar.

 

Está fonte aí eu já montei. Funciona perfeitamente, mas tem um problema que passa despercebido pelos principiantes: Tem que ajustar bem o terminal de compensação (terminal 9 do CI). Se montar do jeito que esta, tem grandes chances da regulação entrar em histerese.

Isso ocorre pois o CI tem resposta muito rápida, e aquele foto-acoplador da amostra de saída, tem delay de 1,5 microssegundos. A coisa toda entra em ressonância se não calcular bem aquele capacitor da compensação.

 

Sem osciloscópio vai ser difícil ajustar rsrsrs.

Realmente parece ser uma boa alternativa!

Já o transformador..... acham que um de fonte PC todo desbobinado e rebobinado com as especificações como no esquema fica ok?

Mas se eu fizer com os 13 a 14v a alimentação desse opto-isolador já nao ficará certa com esses zener. Acham que dá para meter um TL431 que dê para regular?

Com núcleo de ATX destas genéricas, conseguirá tirar tirar no máximo uns 400W. Isso usando uns 40Khz.

Talvez consiga mais potência em freqüências mais elevadas.

 

Dá para usar o opto-isolador em saída de 13 a 14V, só mudar o zener.

Com LT431 a fonte ficará muito mais estável. Realmente será melhor.

 

 

Segue meus trabalhos com trafo driver, caso interesse:

http://eletronicaedownloads.blogspot.com.br/2014/10/exemplo-de-um-transformador-driver-para.html

 

Como montar um trafo driver:

http://eletronicaedownloads.blogspot.com.br/2014/04/transformador-de-pulsos-gdt.html

Minhas experiências malucas rsrsrs:

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Está fonte aí eu já montei. Funciona perfeitamente, mas tem um problema que passa despercebido pelos principiantes: Tem que ajustar bem o terminal de compensação (terminal 9 do CI). Se montar do jeito que esta, tem grandes chances da regulação entrar em histerese.

Isso ocorre pois o CI tem resposta muito rápida, e aquele foto-acoplador da amostra de saída, tem delay de 1,5 microssegundos. A coisa toda entra em ressonância se não calcular bem aquele capacitor da compensação.

Mas ele roda benzinho mesmo com esse problema ou com isso não se 'faz' nada da fonte?

 

 

 

Sem osciloscópio vai ser difícil ajustar rsrsrs.

Com núcleo de ATX destas genéricas, conseguirá tirar tirar no máximo uns 400W. Isso usando uns 40Khz.

Talvez consiga mais potência em freqüências mais elevadas.

Pois.... Osciloscópio...... ainda estou a ver se poupo €€€ para conseguir e  ainda teria de convencer meus pais. rsrsrsrsrsrs

Quanto á potencia... 400w nao é mau... A quantos KHz oscila o circuito??

 

 

Dá para usar o opto-isolador em saída de 13 a 14V, só mudar o zener.

Com LT431 a fonte ficará muito mais estável. Realmente será melhor.

O problema está que nao sei como o TL431 funciona ao certo rsrsrs ainda tenho de pesquisar um pouco sobre ele

Já me apercebi mais ou menos como é! 

adjustable-regulator-by-ic-tl431.jpg

Já fiz a simulação no multisim. Este circuito vai-me dar jeito até para outras coisas xD!

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Quanto ao TL431 pode usar apenas foto-acoplador e diodo zener. Vai funcionar perfeitamente, embora que não tão estável que o tl431. Mas na prática você nem notará diferença.

 

Eu dimensionei um esquema, onde coloquei um trimpot, que permite o ajuste da compensação no terminal 9 do CI.

Inclusive aquele vídeo que fiz já é usando o trimpot de ajustes. Observe o trimpot vermelho em cima da mesa.

 

Estou te passando o pulo do gato rsrsrs. Ninguém ensina isso cara. Nem nestes fóruns de fontes chaveadas automotivas rsrsrs. Quem consegui e descobre algo importante some rsrsrs.

 

https://drive.google.com/viewerng/viewer?a=v&pid=sites&srcid=ZGVmYXVsdGRvbWFpbnxlbGV0cm9udGVjY29tYnJ8Z3g6NWU4YTliNDE1OWU5OGM3OA

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Estou te passando o pulo do gato rsrsrs. Ninguém ensina isso cara. Nem nestes fóruns de fontes chaveadas automotivas rsrsrs. Quem consegui e descobre algo importante some rsrsrs.

Muito obrigado! Mas é verdade! É muito difícil encontrar informações sobre fontes chaveadas!

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Pelo que percebo, se 10 nego ir montar essa fonte "adaptada" para o seu uso, 10 defeitos diferentes acontecerao! Kkkkkk

Os piores pontos desse tipo de half bridge é o modo que o transformador é chaveado (capacitor em serie com o transformador), dobrador de tensão provoca ripples defasados entre os dois capacitores da entrada, enquanto um esta carregando o outro esta descarregando, o capacitor em serie com o primario serve para se carregar com uma tensão e resultar num chaveamento perfeitamente simetrico no primario. O problema é que por mais que o ripple nos capacitores seja de baixa frequencia, 60 ou 120hz, vai haver sempre alguma corrente desbalanceada no transformador...

Só um exemplo, se você tem um trafo que ja vai saturar com uns 30mA de magnetizacao, mas você ta chaveando algo em tal frequencia que a magnetizacao fique por volta dos 15mA, se nao tomar cuidado com o ripple na entrada, nao vai ser difícil de se conseguir mais 15mA DC de desvio no primario com esses capacitores de 1uF que todo mundo usa em serie...

Outra coisa, essas fontes possuem baixo rendimento comparada as que usam PFC, pelo fato de possuir PWM ser filtrado no secundario...

É duro, tem muita engenharia de detalhes simples atras disso que faz neguin explodir 30 mosfets e nao descobrir onde errou!

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Esta informação sobre as half bridge comuns terem baixa eficiência quando não possuem PFC é nova para mim.

 

Estou analisando aqui para entender melhor.

Em teoria, uma fonte destas deveria dar rendimento menor quando alimentada por estágio PFC, pois estaria incluindo mais um estágio de conversão na fonte que iria adicionar uma dissipação de calor a mais.

 

Não estamos aqui incluindo o fator de potência baixo que as fontes sem PFC tem.

Até porque pessoa física não paga por fator de potência baixo. E o baixo fator de potência só gera perdas significativas nas longas linhas de transmissão da concessionária de energia, não em nossas cassas. Em empresas, o aumento da conta de energia que estas fontes sem PFC causam, se dá pelas multas de PF baixo. Não pelo consumo ativo.

 

Mas estou analisando o que você disse sobre o rendimento ser baixo.

 

Veja este TCC. 

Os caras fizeram uma fonte, embora que em full bridge, mas sem estágio PFC e a saída igual as das haf, e o rendimento chegou em 92% a plena carga.

Veja na página 40.

 

https://drive.google.com/viewerng/viewer?a=v&pid=sites&srcid=ZGVmYXVsdGRvbWFpbnxlbGV0cm9udGVjY29tYnJ8Z3g6NmJjOGMyOWUwYzBhZjE4

 

 

O que você me diz?

 

 

Analisando eu cheguei a conclusão que o rendimento só seria baixo se não houvesse indutor de filtro de saída e a fonte ainda fosse estabilizada, como alguns fabricantes de fontes automotivas fazem.

 

Me corrija se eu tiver errado, mas analisando eu cheguei a conclusão também que o indutor de saída funciona semelhante a um conversor Buck/Step-down, onde o chaveamento é provido pelo secundário do trafo, não diretamente por um chaveador.

 

Fiz um desenho.

vd8u.png

Este retorno da energia funciona até mesmo quando se usa retificador meia ponte, aquele se usa dois diodos e o negativo no center tap do trafo.

 

Neste caso a energia retorna pelo center tap do trafo, se dividindo igualmente entre as duas bobinas de saída, passando pelos dois diodos retificadores, daí segue pro capacitor de saída.

 

O mais curioso é que esta energia do indutor que retorna pelo center tap, não induz tensão para o primário.

Como a corrente circula no mesmo sentido nas duas bobinas, o campo magnético de uma das bobinas anula o da outra bobina, e estas duas bobinas acabam servindo como um Jumper para o retorno da energia do indutor. 

 

E tudo parece funcionar como num conversor Buck (Step-down).

Lá no TCC por exemplo, fala em modo contínuo e modo descontínuo deste indutor.


Estamos discutindo sobre possíveis rendimentos baixos em fontes half bridge sem estágio PFC. Daí finalizei a discussão com a análise do filtro de saída, para tentarmos entender onde estariam as perdas.

 

É isso aí.  

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O fato de ter algum pfc ou qualquer pre regulador antes elimina a necessidade de ter PWM na half bridge, elimina a necessidade de ter indutor na saida...

Exatamnte, O indutor é o principal Problema, coloca os extremos do secundario em 0, consequentemente o primario também deve zerar... só esse fato ja faz os chaveadores dissipar o dobro aue uma half com pfc dissiparia!

Enquanto ao rendimento da fonte do TCC, eu tenho uma fonte de 3Kw com PFC com rendimrnto De 96%!

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Sim, mas ele esqueceu de mencionar que a de 3Kw que ele tem usa uma topologia semelhante a LLC Resonant. Se não tivesse PFC, seria mais eficiente ainda. 

Não dá para competir com as half bridge comuns.

 

Eu estava comparando o rendimento das half bridge comuns sem estágio PFC com as comuns com estágio PFC.

 

Vejam que as fontes ATX que tem um estagio PFC levam aquele selo 80, que quer dizer que rende 80% de rendimento.

 

A fonte do TCC sem estágio PFC conseguiu 92% de rendimento.


Poderíamos tirar outra conclusão das fontes ATX com estágio PFC e rendimento de 80%:

 

Que cada conversor individual destas fontes tem rendimentos maiores que a fonte do TCC, mas somando as perdas do PFC mais as perdas da fonte, o rendimento global cai para 80%.

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Sobre a minha fonte ser LLC, significa que tem um indutor em serie com o trafo para ressonar com o capacitor, que alias é de apenas 68nF x 6, imagina 3kW com um capacitor estão pequrno em serie com o trafo se nao tivesse um indutor ressonando e assim anulando sua reatanvia capacitiva? Hehehe

E o que sobra pro trafo é uma onda quadrada como na half normal porém sem nenhum tempo morto..

Se a fonte fosse de potencia menor, talvez nem precisaria do indutor, ficaria so o trafo em serie com o capacitor, também daria rendimento elevado! Pois o simples fato de nao ter indutor na saida, o primario fica solto e livre para induzir uma trnsao inversa, exemplo, o transistor de baixo liga colocando em -200V, quando ele desligar a propria indutancia do primario colocaria esse ponto em +200V e ficara assim por uma peiodo de tempo igual ao que ficou em -200V.

Na pratica, iria pra uns +197V porque a corrente armazenada no primario e prquena, mal conseguiria polarizar os diodos do secundario, então basta o transistor de cima ligar e colocar 197V em 200V!

E esse tipo de funcionamento nao ocorre em uma half sem pfc!

Sendo assim, so a half com um PFC pode ter metade ou quase isso de energia perdida!

Essa de 3kW minha, se tem 96% de rendimento, logo so o circuito half deve ter bem mais que isso.. Talvez 97 ou 98%... Hehe

A ptoposito, ela opera a uns 120khz, e o pfc em uns 90khz, sera que foi magica superar tanto o rendimento e qinda nessa frequencia de chaveamento? Hehe

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Ops, perdoem quando eu disse que a half sem indutor na saida, dissiparia somente metade das transicoes dos traveadores...

Pois isso daria somente metade de energia dissipada em relação a half comum sem pfc, na verdade nao há dissipacao em nenhuma transicao! Hehe

Quando um mosfet corta basta a tensão no primario cair uns 3V que ja despolariza os diodos na saida, ou seja? A corrnte no primario desaparece!

Exemplo: ta ligado em -200, basta o mosfet comecar a abrir e a tensão cair para uns -195V (na verdade bem menos, -199..) talvez (conforme a relação de espiras)..

Posso comparar duas fontes iguais, uma com pfc e outra sem e com indutor de saida, ambas com os mesmostempo de subida ou decida (rise time, fall time dos chaveadores) e com a mesma corrente de consumo e tensão!

200V simetrico

10A

100khz (10us)

Rt e Ft de 100ns

Na half comum devido o indutor de saida manter uma corrente dc, você sempre tera 10A em dado consumo então:

Sao 4 transicoes, de 0 a 200V, de 200 a 0V, de 0 a -200V e de -200 a 0V... Todas essas transicoes serao feita com 10A circulando no primario sempre!

A 100ns de duracao para cada transicao em um ciclo de 10us você tem: 40W de perdas nessas transicoes (desconsiderando as demais perdas)

Na Half com pfc e sem indutor de saida:

Supondo que você tem uma relação de espiras de 10x, a queda de tensão do retificador na saida e de 1V, supondo que entre 100A a 0A sobre esse retificador é que faca a tensão nele ir de 1V a 0.55V... (0.45V de queda no secundario para o corte desse diodo)

então no primario deve ocorrer queda de 4.5V (10x mais), então temos:

Entre 0 a -200V ou +200V é um tempo de 100ns, então entre +200 para +195.5 você tem um tempo de 2.25ns! A uma corrente media de 5A (entre 200 a 195.5V a corrente vai de 100 a 0A no secundario, com uma media de 50A), então temos uma potencia dissipada nessas 4 transisoes equivalente a apenas ....... Na verdade nao chega a ser nem 50mW hehe

Mas depois que a corrente no secundario 0, ainda tem a corrente de magnetizacao do primario... Supondo uns 40mA eficaz de magnetizacao, se soma mais uns 0.64W...

0.7W so em transicoes, o resto é devido a resistencia Ron.. Perdas no trafo... Entre outras..

Se você colocar um pfc numa fonte half com ajuste de pwm e indutor na saida, o rendimento vai cair... porém as perdas numa fonte half sem ajuste pwm e inumeras vezes menor, em conjunto com um pfc ja com alto rendimento, o rendimento global então vai ainda ultrapassar essas fontes half comum!

Eu mesmo na liguei minha fonte de 3kW sem o gabinete (o gabinete de metal é o dissipador dos mosfets) tirei 2kW dela, os transistores mornam... vão esquentando devagar, o que mais esquenta é os dioso de saida, do pfc, os mosfets chaveadores do conversor half e o que menos esquentam hehe

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Vocês estão 'on fire'! xD Obrigada pela ajuda. Acho que vou tentar fazer o esquema que o @albert_emule cedeu.  

 

Mas preciso de uma ajuda urgente!

 

01. O IR2110 do esquema que o @albert_emule passou pode ser substituido pelo IR2113??? (IR2110 encontra-se indisponivel)

 

02. Qual a diferença entre o IR2110 e o IR2113? 

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Estou testando este circuito com IR2110 para acionar os 4 mosfets de uma full bridge que vou montar:

10863531_639528632841780_2015099800_n.jp

 

 

Mas eu me decepcionei com IR2110 kkk

Vejam: 

 

A tensão sobe de de zero a 7V em 80 nano segundos. Isso é bom. Mas depois de 7V demora 1,64 micro segundos para atingir 14V. Isso é ruim hehehe. 

10872385_639664676161509_1977807276_n.jp

 

10833682_639664976161479_1909731751_n.jp

 

 

Como a onda fica no geral:

10877859_639655009495809_1211062952_n.jp

 

 

 

Isso está acontecendo devido ao IR estar dando um atraso na saída, depois que a tensão ultrapassa 7V.

10872088_639612806166696_209373929_n.jpg


Fiz o teste acionando dois mosfets desligados. Os resistores de gate são de 10R e o gate de cada mosfet tem 6nF medidos com capacímetro.

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