Sursa in comutatie nestabilizata

[M.Adrian]

Buna ziua, pentru ca am avut parte de mai mult timp liber m-am gandit sa bag iar nasul prin carti si pdf-uri si sa incerc sa construiesc o sursa in comutatie (zic eu ).

In primul rand, ideea de la care am plecat a fost "hai sa sa fac o sursa in comutatie numai cu tranzistori", deci fara integrate speciale care sa ofere la iesire o tensiune undeva intre 12-20V, si mintea mea de amator a produs pana acum schema asta (incompleta deocamdata):

https://postimg.org/image/glhivk9sb/

(eu nu inteleg de ce fiecare imagine pusa de mine pe postimg e rasturnata)

Nu am calculat valoarea nici unei piese inca deoarece schema e inca in stadiul de "concept" si am cateva nelamuriri. Semnalul de comanda al mosfet-ului am decis sa il generez cu un bistabil iar frecventa sa fie undeva pe la 100khz. Ideea mea era ca prima data bistabilul sa fie alimentat de la puntea redresoare D1...D4, dupa C2 legand in paralel un stabilizator cu bipolar si dioda zener precum cel de pe L2 cu un rezistor inseriat la intrare, care sa functioneze atat timp cat Tc sa trimita impulsuri in transformator iar apoi bistabilul sa fie alimentat de L2 si stabilizator, dupa asta stabilizatorul initial sa fie decuplat de la alimentare, si in cazul asta exista 2 probleme: 1.rezistorul inseriat cu stabilizatorul ar fi avut de disipat o putere foarte mare, chiar daca teoretic ar fi trebuit sa functioneze mai putin de o secunda; 2.inca nu imi dau seama cum sa fac acel circuit care sa comute alimentarile

M-am gandit apoi sa fac 2 bistabile separate, unul fiind cel deja existent in schema iar cel de-al doilea sa fie la fel alimentat de un montaj similar cu ce am spus mai sus.. si in cazul asta iar nu imi dau seama cum sa comut intre cele doua bistabile si in acelasi timp alimentarea celui de dupa puntea redresoare D1...D4 sa fie taiata.

Aveti sugestii?

Editat Ianuarie 20, 2018 de M.Adrian

[UDAR]

Prima sugestie este să nu încerci schema asta în realitate !

 

Acum, lăsând gluma la o parte , prima ta problemă nu e alimentarea bistabilului . Fiind o schemă pe care vrei s-o dezvolți singur - ceea ce e absolut lăudabil ! - e de presupus că nu-ți va ieși din prima în întregime . Va trebui deci să faci niște teste ”pe bucăți” .

Deci pentru început vei face alimentarea auxiliară dintr-o sursă independentă oarecare - un alimentator de 12V de exemplu. Abia după ce partea principală ( de forță ) merge te ocupi de ea.

Ca să nu rămână totuși întrebarea ta fără răspuns pot să-ți spun că există cel puțin două metode prin care se rezolvă problema .

Prima este asemănătoare cu ceea ce ți-ai imaginat tu , tensiunea de la ieșire preia alimentarea auxiliară și decuplează sursa de pornire blocând de pildă un tranzistor .

A doua metodă, foarte des folosită - de exemplu la schemele cu UC384x -, încarcă un condensator cu un curent mic preluat de la ieșirea punții până la o valoare suficientă pentru pornirea oscilatorului . În momentul în care acesta ponește consumul oscilatorului fiind mare tensiunea scade dar între timp intervine alimentarea de la ieșire . Condensatorul menține energia necesară acest timp . Curentul de pornire fiind mic rămâne cuplat permanent .

 

Și acum să trecem la schemă. Mai întâi trebuia să alegi o topologie dar pentru că spui că nu vrei stabilizare topologia obligatorie este forward.

Această topologie presupune o cale de descărcare a inductanței de magnetizare cât tranzistorul este blocat . Voi reveni la asta .

Apoi, primarul transformatorului nu este corect conectat. Trebuia în drena MOSFET-ului ca să poți comanda față de masă .

 

Ar mai fi dar hai să le rezolvăm întâi pe astea .

[M.Adrian]

In primul rand,va multumesc pentru raspunsul detaliat si intentia de a ma ajuta.
Revenind la schema, am modificat-o si acum arata astfel.
https://postimg.org/image/b7rxfaoh7/

Daca am inteles teoria in legatura cu demagnetizarea, atunci dioda D3 de pe infasurarea L4 ar trebui sa rezolve problema(am notat un punct A comun pentru L1 si L4 ca sa nu inconjor cu o dunga cat casa schema). Cat despre condensatorul despre care vorbeati, l-am figurat pe linia punctata de deasupra transformatorului. Este corect pozitionat?

Editat Ianuarie 20, 2018 de M.Adrian

[UDAR]

Nu pot vedea imaginea . Error 404 Not found

[M.Adrian]

Am rezolvat link-ul.

https://postimg.org/image/b7rxfaoh7/

ar trebui sa fie functional acum.

Editat Ianuarie 20, 2018 de M.Adrian

[Vizitator]

Inteleg ca un batran pensionar sa faca montaje ca in anii 60-70 sa-si mai aduca aminte de anii tineretii. Dar de ce in epoca dronelor sa mai faca cineva astabil cu tranzistoare? Un IR2153 si un traf gata bobinat de ATX semipunte si ai deja 2 tensiuni la curenti maricei. Pui apoi niste conv DC-DC chinezesti miniatura si ai o plaja mare de tensiuni plus limitare de curent la un pret decent.

Daca te pasioneza functionarea surselor in comutatie poti aborda problema doar teoretic. E scris destul despre ele pe forum dar se poate face o "scolarizare" suplimentara cu oricare doritor.

[UDAR]

OK, acum se vede .

Înainte de a trece mai departe trebuie să mai spunem un lucru . Trebuia spus de la început dar am zis să le luăm pe rând. La desenarea schemelor de surse în comutație cu transformatoare , mai ales în faza de proiectare/analiză, se marchează obligatoriu începutul înfășurării pentru a observa fazarea corectă a acestora.

Acum pe fond. Înfășurarea de demagnetizare se conectează printr-o diodă între masă și alimentare astfel încât energia eliberată se recuperează în condensatorul C1/C2 în cazul tău. Ar putea posibil merge și așa dar e inutil - mai greu de calculat și ineficient în utilizare .

 

Nu , condensatorul de care vorbeam este de pildă C4 . Acesta se încarcă printr-o rezistență din punctul A iar după pornire intră circuitul cu T1. Aici trebuie pus un condensator la masă după dioda D1. Mai complicat este de asigurat cumva ca oscilatorul să nu pornească ( să nu consume curent ) până când tensiunea pe C4 nu atinge un prag .

[M.Adrian]

Am modificat schema.

https://postimg.org/image/8mqy5rojv/

[UDAR]

Ei, acum e mai bine . Să trecem mai departe.

Mai întâi, cum ziceam, trebuie să împiedicăm oscilatorul să pornească până când nu avem o tensiune suficientă pe C4 . Pentru asta putem pune un tranzistor în serie cu tot oscilatorul , o diodă Zener și ceva rezistențe de la plusul lui C4 . Sau altfel, nu contează important este următorul aspect . Curentul prin rezistență trebuie să fie mic pentru a nu iroso energia încălzind rezistența . Dar acest curent mic nu este suficient pentru oscilator . Deci încărcăm oarecum lent condensatorul până la , să zicem, 20V . La acest moment începe să funcționeze și trage curent din condensator pentru scurt timp . Condensatorul îl punem destul de mare încât tensiunea pe el să nu scadă prea mult în timpul până când se furnizează energie la ieșire prin D1. Tensiunea în funcționare normală va fi mai mică , să sicem 15V , dar suficientă pentru funcționarea oscilatorului.

 

Un alt aspect . Pentru a comanda corect MOSFET-ul R6 trebuie să fie destul de mică - sute de Ω probabil . E drept că nu ne interesează prea mult timpul de intrare în conducție ci cel de ieșire de conducție . Acest timp va fi însă mic , descărcarea sarcinii din poartă făcându-se prin conducția lui T3. Dioda Zener DZ2 este inutilă, oricum tensiunea de comandă nu poate depăși DZ1.

 

În aceste condiții sursa va funcționa furnizând o tensiune proporțională cu tensiunea de la rețea .

Factorul de umplere al oscilatorului trebuie limitat sub 50% dacă mergem pe soluția consacrată unde L1 și L4 au același număr de spire .

Ar mai putea să fie nevoie de mici rezistențe sau chiar mici inductanțe în serie cu D2 și eventual chir cu D1 pentru a limita curentul inițial .

 

Sper că nu mi-a scăpat nimic.

[M.Adrian]

Dar de ce in epoca dronelor sa mai faca cineva astabil cu tranzistoare? Un IR2153 si un traf gata bobinat de ATX semipunte si ai deja 2 tensiuni la curenti maricei. Pui apoi niste conv DC-DC chinezesti miniatura si ai o plaja mare de tensiuni....

As fi putut sa fac cum ati zis dvs, dar nu ramaneam cu aproape nimic ca si cunostinte. Scopul sursei asteia e sa mai invat cate ceva si evit deocamdata sa folosesc integrate tocmai pentru ca asta ma obliga sa gasesc solutii pentru inlocuirea lor, deci sa pun in aplicare niste cunostinte pe care le-am dobandit.

 

Revenind la schema, daca nu gresesc, factorul de umplere este timpul ON al semnalului de comanda. Cum doresc ca oscilatorul sa furnizeze un semnal cu o frecventa de 100khz, iar frecventa=1/perioada, inseamna ca perioada=1/frecventa, in cazul meu 1/(100·10^3) adica 1·10^-5, si factorul de umplere trebuie sa fie mai mic de 50%din aceasta valoare, deci mai mic decat 5·10^-6 secunde, si este influientat in mare parte de C5 si C6.

Inca ceva, daca Dz2 nu este necesar inseamna ca se poate elimina si R7 sau daca nu valoarea lui sa fie mica.

Editat Ianuarie 20, 2018 de M.Adrian

[M.Adrian]

M-am gandit si la varianta cu tranzistor serie cu oscilatorul si o dioda Zener si am facut schema asta:

https://postimg.org/image/xcypjrttn/

 

La fel cum ati spus si dvs. condensatorul Cz se incarca prin rezistorul de deasupra transformatorului pana la o valoare cel putin egala cu tensiunea Zener paralel cu mosfetul. Cand se intampla asta dioda intra in conductie si porneste oscilatorul, de pe care se pot lua doua impulsuri, unul pentru Tc (mosfetul din primar) si unul pe care nu l-am folosit la nimic pana acum, dar il pot folosi ca semnal de comanda pentru mosfetul dintre stabilizator si oscilator. La scurt timp din cauza ca oscilatorul a pornit, tensiunea de pe Cz scade sub tensiunea Zener si dioda se blocheaza, acum alimentarea oscilatorului ar trebui sa treaca prin mosfet si apar cateva probleme. Mosfetul trebuie mentinut deschis dupa ce dioda Zener se blocheaza si nu numai, trebuie mentinut deschis si in timpul in care bistabilul nu ii furnizeaza semnal in poarta si m-am gandit sa rezolv asta prin alegerea unui mosfet a carui poarta se descarca relativ lent concomitent cu alegerea valorii rezistorului din poarta la masa , astfel incat poarta sa nu se descarce pana cand nu primeste iar semnal din bistabil. In plus, tot pentru aceasta, am mai propus si adaugarea a doi condensatori: unul in poarta, si unul la alimentarea bistabilului(pe care nu l-am mai figurat).

Editat Ianuarie 21, 2018 de M.Adrian

[M.Adrian]

Ca si o completare la schema anterioara am adaugat D3 L4 si R2.

https://postimg.org/image/g66plmuff/

In aceasta configuratie, D3 ,L4 si C2 impreuna cu L3 si D2 formeaza un circuit asemanator cu schema generala de sursa in comutatie. L3 se comporta ca o sursa, polarizeaza D2, incarca C2 si alimenteaza un montaj de la iesire. In acest timp L4 inmagazineaza energie in campul magnetic generat. In absenta curentului prin L3 cat timp Tc este blocat, tensiunea la iesire este mentinuta partial de C2, dar in cazul asta sarcina asta nu ii revine doar lui C2 intrucat este ajutat si de tensiunea generata de campul magnetic al lui L4.

Vorbeati despre mici inductante si rezistente pentru limitarea curentului initial. R2 are chiar acest scop, dar limitarea curentului initial in cazul schemei de mai sus nu este asigurata in acelasi timp si de inductanta lui L4, pe langa rolul mentionat mai sus?

[UDAR]

Nu, prima schemă #11 nu e corectă. Nu au ce căuta impulsuri de la oscilator acolo, mai mult ai șuntat oscilatorul cu condensatorul din poartă.

 

Ce ai făcut la #12 este corect la prima vedere.

 

Nu , L4 nu are rol de limitare - cel puțin în teorie . În practică e posibil să aibă un mic rol în acest sens dar nu este comportarea pe care ți-o dorești de la ea . Ar trebui să mai citești - ziceai că te-ai pus pe citit - despre diferența între o inductanță și înfășurarea unui transformator .

 

PS Timpul meu e limitat azi deci ar fi bine să vii cu o schemă oarecum finală , să discutăm pe ea sau , dacă nu e grabă, de mâine încolo.

[M.Adrian]

Nu stiu daca nu am inteles eu bine ce ati zis in ultimul post sau ati citit ce am spus eu referitor la L4 uitandu-va la alta schema. Unde intrebam daca L4 nu are ca efect si o oarecare limitare a curentului initial, L4 nu era infasurare de transformator(in schema de mai jos acest L4 a devenit L6). In orice caz vina este a mea pentru ca am tot postat bucati de scheme in loc de o schema intreaga.

Asta este schema acum:

https://postimg.org/image/us2bnmgln/

 

Si nu, nu este nici o graba, raspundeti atunci cand considerati ca aveti timp, eu sunt recunoscator ca raspundeti oricand ar fi.

Editat Ianuarie 21, 2018 de M.Adrian

[UDAR]

Da, m-am grăbit la postarea anterioară. Deci soluția cu D2, D3, L4 respectiv D4,D5,L6 este doar la prima vedere corectă pentru ceea ce dorim . Deși ea este varianta standard pentru sursele forward în aplicația noastră introduce o mare problemă : tensiunea de ieșire depinde de sarcină , ceea ce desigur nu dorim. Deci dacă dorim o sursă nestabilizată punem doar o simplă diodă înseriată doar cu o mică rezistență sau inductanță . Așa vom obține o teniune de ieșire proporțională cu cea de intrare - de rețea și puțin dependentă de sarcină . Dacă folosim gruparea standard pentru forward tensiunea noastră va depinde mult de consum - dacă avem, de exemplu, 40V în gol vom avea, la aceeași tensiune de intrare dar la un consum mai mare - să-l numim critic , sub 20V . Peste acel consum tensiunea va rămâne constantă la cei sub 20V . Dacă acest regim este acceptabil, e OK. Acest curent critic este de fapt pragul dintre regim continuu și regim discontinuu - sper că ai citit despre asta .