Proiect public Mosfet400 => Sursa de alimentare

[sesebe]

Acum 16 ore, Marian a spus:

Sesebe nu iau in calcul 2 etaje EMI din motive evidente.

......................

 

Nu stiu exact la ce motive evidente te referi tu (poate doar spatiul) dar e clar ca nu ai vazut pe o masuratoare (cu echipamente dedicate) cit de tare afecteaza reteaua un etaj PFC.

 

Sporuri!!!

[Marian]

Tocmai de aia am inclus si filtru EMI.

Cine doreste il poate configura in 2 sau mai multe stagii, mie imi ajunge asa cum este in schema.

 

PS: Lipsa pfc la puteri medii si mari este ceea ce afecteaza cel mai mult reteaua, o putem vedea cu totii foarte usor prin aplatizarea varfului sinusoidelor de la retea.

 

[cristi7521]

On 1/3/2019 at 11:00 PM, DjLeco said:

Plus ca pe acea dioda nu este nevoie de snubber, acolo nu vor fi niciodata mai sus de tensiunea aleasa la PFC out, excact cum nici elementul comutator de la booster nu va vedea intre D si S mai mult decit acea tensiune.

In simulator asa este, dar pe pcb nu e asa.

 

On 1/4/2019 at 9:09 AM, Marian said:

Nu iau in calcul TO220 la puterea asta, e mai simplu pentru pcb si mai sigur o singura capsula TO247 decat 2 sau mai multe TO220.

Puterea disipata pe dioda este sub 10W (maxim 8W la 1500W putere PFC), deci se poate pune si TO220.

 

Marian, care este frecventa de lucru pentru PFC?

Ce tensiune minima de retea ai luat in calcul pentru PFC?

[Marian]

Nu la puterea disipata pe dioda m-am gandit eu atunci cand am zis ca exclud TO220. 

[Marian]

Schema completa si finala a sursei:

 

La limitarea curentului pe retea la pornire am revenit la varianta initiala cu rezistente si releu, fiind mai predictibila si imuna la variatiile de temperatura.

Circuitul de comanda al releului asa cum este configurat are o intarziere masurata practic de aproximativ 1 secunda.

D35 de acolo impreuna cu R44 descarca rapid pe C58, facand astfel intarzierea de cuplare la pornire, independenta de timpul dintre ciclurile pornit/oprit al amplificatorului.

Releul este unul SPDT de 16A/250Vca ( asta in caz ca cineva se intreaba ), suficient pentru sarcina ce-o va avea.

Restul se vede pe schema.

 

In caz ca ma mai gandesc la ceva ( putin probabil ), voi reveni, altfel o sa urmeze alcatuirea unei liste complete de componente, si apoi desenarea cablajului, urmand ca eventuale alte optimizari sa le fac direct pe primul lot de placi la primele teste.

O sa mai dureze insa deoarece prioritatea momentan este desenarea unui pcb pentru un regulator sincron de 10A pentru vanzare la care lucrez de ceva timp, si care se apropie de finalizare.

 

[Akos]

Daca imi permiti o observatie: rezistentele R39-R41 le-ai pus de 0,01ohmi. Nu ai nevoie de trei bucati, probabil e suficient unul singur la puterea pe care o preconizezi, adica in total sa ai 0,01ohmi. Ucc-ul are un prag fix pe care trebuie sa-l atinga ca sa comute. Asa ca daca pui valoare mai mica va comuta la curent mai mare si implicit va dispa de te zapaceste. Eu pentru 3-4 kw am mers cu doua de 0,01 in paralel si a fost ok. Daca este prea mare valoarea ei pur si simplu nu-ti urca tensiunea la 390V, altceva nu se intimpla. Oricum acea(acele) rezistente se incalzesc comparabil cu mos-ul, sa lasi spatiu suficient in jur cand faci cablajul. Am folosit rezistente neinductive din sarma de kantal de la TME. Pentru limitarea curentului am folosit NTC-uri  din considerente de gabarit si pentru ca sunt mai rezistente la intemperii decit rezistentele obisnuite.

[Marian]

9 hours ago, Akos said:

Ucc-ul are un prag fix pe care trebuie sa-l atinga ca sa comute.

Asta ar insemna ca pfc-ul sa nu poata functiona in gol ci doar in sarcina maxima...

Ori este o eroare de exprimare la tine, ori una de intelegere tot la tine a integratului.

 

Exista 2 praguri la acel pin, unul pentru SOC ( cam -0,285V ) si PCL ( cam -0,4V ), primul face un soi de limitare a curentului mediu, iar celalalt limiteaza varful maxim de curent.

Functionarea normala nu depinde de atingerea acestor praguri, ele sunt acolo pentru protectie.

In pdf se recomanda ca shuntul sa fie dimensionat astfel incat sa permita un curent de suprasarcina ( un prag SOC ) ceva mai mare decat varful maxim de curent estimat prin inductor in urma calculului sau. 

N-am calculat inductanta atunci cand am facut testele ci am folosit ce gasisem, probabil o voi face cand o sa am primul lot de placi gata de asamblat.

Tot atunci poate o sa calculez mai precis si shuntul, momentan am mers pe varianta originala din proiect si ramane asa, o sa las loc pe placa pentru 3 rezistente pentru o mai mare flexibilitate si vedem ce va fi la testele pe prototip.

Disipatia nu poate fi o problema acolo, la testele practice am folosit 2x10mOhm in paralel si au stat reci si la 1,5kW, este normal, disipatia in ele este Irms^2*R.

 

PS: Stii bine ca si eu alesesem la un moment dat NTC-uri, au insa dezavantaje pe care chiar n-are rost sa le reiau, le-am testat practic in mai multe configuratii si valori si nu mi-au placut rezultatele. Nu stiu ce intemperii anticipezi tu, insa in secunda pana se cupleaza releul, 2 rezistente de cate 5W nu vor avea timp sa se incazeasca.

 

Editat Ianuarie 15, 2019 de Marian

[Akos]

"...este o eroare ... de intelegere ... a integratului"

 

Oare asa o fi ?

[Marian]

Sau de exprimare...am zis asta deja.

Da.

[Marian]

Revin putin asupra catorva maruntisuri la PFC. 

 

Intai de toate raspund la o intrebare mai veche, frecventa de lucru la pfc.

In pdf-ul integratului exista un grafic cu frecventa versus rezistenta din pin 4, la mine acolo sunt 47k, si graficul este asta:

 

Tot pdf-ul ofera si o formula de calcul, e ceva mai complexa dar o pun aici:

ftyp, Rtyp si Rint sunt niste constante interne ale CI cu valorile 65khz, 1Mohm si respectiv 32,7kOhm.

Pentru 45khz rezultati din grafic, rezistenta de la pin 4 ar trebui sa fie:

 

Am pus in formula stilul ala de exprimare al valorilor deoarece este vorba despre cifre cu muuuuuuulte zerouri.

 

In alta ordine de idei ramasesera de stabilit mai exact valorile inductantei si a shuntului.

Pdf-ul ofera toate informatiile necesare asa ca e pacat sa fie tratate dupa modalitatea "merge si asa", prin urmare intai curentii, si pentru asta reiterez parametrii principali ai pfc-ului.

Iesirea 390V, intrarea de interes intre 150 si 250Vca, si puterea maxima 1500W.

Curentul maxim de la iesirea pfc este 1500/390, adica 3,84A, hai sa rotunjesc la 4A.

 

Trebuiesc luate in calcul randamentul si factorul de putere estimate.

Factorul de putere se specifica in pdf a putea fi pana la 0,99, deci acolo il iau si eu.

Randamentul pfc ar trebui sa fie destul de bun conform pdf, sa zicem un 93% ( o fi sau n-o fi atat, om vedea ).

 

Curentul maxim pe intrare este valabil la retea minim estimata, si se imparte in 3 tipuri:

 

 

 

Poate pare derutant, dar nu este daca se urmaresc cu atentie datele din pdf.

 

Mai departe trebui aleasa variatia de curent prin inductanta,  asa cum stiti deja varianta aleasa da valoarea inductantei, daca alegem o variatie mai mare atunci inductanta poate fi mai mica insa la sarcina mai redusa si la intrare maxima nu mai avem CCM ci DCM, daca alegem variatie mai mica atunci avem CCM pe o plaja mai larga dar inductanta va trebui sa fie mai mare, pdf-ul nu recomanda o variatie mai mare de 40% din Iinmax, eu merg pe 30%, deci:

 

Asta ne permite sa aflam si curentul de varf maxim prin inductanta ( si deci prin mosfet si shunt ):

 

Valoarea minima a inductantei:

 

Cel mai defavorabil caz este la umplere 50%, deci:

 

Conform datelor de la TME miezul pe care il voi folosi eu are o permeabilitate de 135nH/N^2, deci numarul necesar de spire ar fi:

 

O sa caut pdf-ul torului sa confirm ( pe TME nu-i pus ), si daca gasesc datele necesare o sa estimez si inductia si pierderile in miez ( nu ca ar fi necesare, la teste miezul a ramas la o temperatura ok ).

 

Daca se doreste o inductanta mai mica se poate merge pe o frecventa mai mare, eu insa nu-mi bat capul cu asta, ar trebui reluate o sumedenie de calcule ( vedeti partea de compensare si va trece cheful de modificari :))), si pe deasupra ar creste si pierderile de comutatie, apoi oricum 470uH nu mi se pare mult, cu doar 70uH mai mult decat cea cu care deja am testat, deci dupa mine e ok si pun 470uH dupa ce voi rebobina acel tor.

 

Shuntul se dimensioneaza tinand cont de pragul minim al SOC si curentul de varf maxim la care se adauga un procentaj ca rezerva pentru ca protectia sa nu intervina in regim normal de functionare ci doar in suprasarcina si scurt. Pdf-ul recomanda acel procentaj peste Ivarf la 10%, iar pragul minim al SOC il gasim in tabel la 0.259V, deci:

 

Valoarea nu-i critica, daca shuntul este mai mic, protectia intervine mai sus, daca shuntul este mai mare, protectia intervine mai jos.

Daca vrem ceva cat mai aproape de rezultat, la TME sunt astea:

https://www.tme.eu/ro/details/oar3r025flf/rezistente-3w/tt-electronics/

 

2 in paralel ar rezulta 12.5mOhm, cu mai putin de 1mOhm de tinta, arhisuficient de precis.

Numai ca la 6 lei bucata cu tva inclus...nu mersi.

O sa merg si eu tot pe 2 rezistente in paralel, dar nu datorita disipatiei ci pentru ca 10A printr-un singur pin de nici 1mm la rezistentele clasice bobinate...nu mersi.

Uitandu-ma pe la TME le aleg pe astea:

https://www.tme.eu/ro/details/csr-1.0-r020/rezistente-de-putere-altele/sr-passives/

 

Fiecare suporta maxim 5,5A, in timp ce curentul maxim estimat este putin peste 10A, deci cam pe acolo.

Puterea maxim disipata de shunt este la curentul maxim ( iar asta este la retea minima si sarcina maxima ):

 

Cu mai putin de 0,6W maxim per rezistenta, stau bine.

La mine reteaua nu ajunge niciodata atat de jos, deci curentul si implicit disipatia pe shunt vor fi mai mici.

O sa le asiguram ceva pad-uri de racire pe cablaj, si cu ceva ventilatie ar trebui sa fie stas.

Unde mai pui ca-s aproape gratis si de precizie 

 

Cam atat momentan, daca ma mai gandesc la ceva o sa revin si cu alte calcule, astea erau necesare pentru ca ramasesera in neant...

Schema actualizata cand o sa fiu convins ca e gata totul.

Editat Ianuarie 19, 2019 de Marian

[Marian]

Promisesem ca o sa caut pdf-ul torului de la pfc ca sa confirm permeabilitatea:
https://www.micrometalsarnoldpowdercores.com/pdf/MS-184060-2-DataSheet.pdf

 

Permeabilitatea notata pe TME de 135nH este confirmata si de pdf, deci si numarul spirelor este ok la 59.

In sarcina permeabilitatea initiala scade, deci si inductanta va scadea insa va fi totusi ok.

Ma apucasem si de ceva calcule dar ma lungesc prea mult si n-are rost, va trebui sa ma credeti pe cuvant ca am testat si miezul este ok pentru aplicatia de fata.

Editat Ianuarie 22, 2019 de Marian

[Marian]

Schema actualizata cu ceva mici ajustari si completari:

 

Noutatea ar fi D38, Valentin mi-a sesizat cu ceva timp in urma o posibila problema legata de tensiunea de alimentare pentru flyback-ul cu TNY mai mare ( 390 de la pfc ), am facut ceva calcule la traf si inversa si desi as fi inca in parametrii, totusi mai aproape de limita decat mi-ar conveni, deci am adaugat o dioda transil de 50V pentru a reduce alimentarea flyback pe la 340V ( transil pentru ca e mai solida ), C4 e o filtrare locala dupa dioda.

 

Am adaugat si rezistentele de 10k din porti atat pentru ca si pdf-ul UCC le recomanda si pentru ca nu vreau ca un detaliu asa marunt sa afecteze perceptia asupra schemei. 

 

Am modificat D33 din BAT shottky in clasica 4148, asta pentru ca BAT-ul are VF prea mic si practic anuleaza limitarea.

 

Am mai notat cate ceva pe schema si am facut si un folder la TME cu o lista completa de componente pentru sursa ( sa-mi spuneti va rog daca merge link-ul ):

https://www.tme.eu/ro/parking/673cd4c13c1a0b46fbdf192a1388ab7147342c3a.html

 

Din pacate preturile la SMD-uri raman in continuare de-a dreptul nesimtite desi stocurile sunt mai mult decat substantiale, dar asta e, poate lacomia evidenta a marilor magazine se va atenua in timp ( asa este peste tot nu doar la Polonezi ).

 

Lipsesc de acolo cateva, dupa cum urmeaza:

-UCC28180, nu exista la TME, se gaseste la Farnell.

-Traful flyback si cel driver, se pot recupera de la surse ATX.

-C12 si C29, TME sunt prea sarantoci sa aiba variante acceptabile pentru ele, se gasesc usor prin surse ATX.

-L2 si L3 tot din ATX se pot recupera, sunt inductantele alea mici dintre condensatorii de pe iesiri, sunt deajuns pentru ce au de facut aici.

-Conzii de 1u/250V de la semipunte, la fel, TME sunt prea sarantoci sa aiba asa ceva, si ce au au preturi idioate. Se pot recupera cu succes din surse ATX.

 

PS: Valoarea totala a acelui folder cu TVA inclus ar fi cam 458 lei, neincluzand cele listate mai sus, plus cuprul pentru bobinaj de la trafuri si inductante, radiatoare si placa in sine.

Mai scumpa sursa decat modulele 

[adyhansolo]

Intotdeauna am urmarit cu interes si admiratie schemele pe care le-ai postat pe  forum,  pentru faptul ca sunt foarte bine documentate si pot fi abordate si de un amator ca mine.

As dori, daca se poate, sa ma ajuti ( cum de altfel ai mai facut-o si altadata) in realizarea acestei surse dar un pic modificata.

As dori sa alimentez cu aceasta sursa doua module DC-DC izolate pe care as vrea sa le leg in serie. Caracteristicile acestor module ar fi : Vin=48-60V, Vout=8.2V 45A, 370W. Iesirea se poate ajusta putin. Eu doresc ca prin înserierea acestor module sa obtin  17-18V  45A. Aceastea la rândul lor vor folosi la incarcarea  unui bloc de acumulatori Li Ion.

Am gasit  DS doar pentru alta varianta dar sunt aproape identice, difera un pic tensiune de iesire si curentul maxim debitat.

http://www.mouser.com/ds/2/281/MDC_RBQ-12-33-D48.A01-224718.pdf

Daca nu cer prea mult s-ar putea redesena aceasta schema pentru 2 iesiri de 50-55V, 10A fiecare, ( fara PFC). cu trafo ETD49?

[vijelie02]

Care sunt modulele DC-DC pe care doriti sa le folositi?

[adyhansolo]

https://www.ebay.com/itm/370W-DC-DC-Buck-Step-down-Volt-Isolated-Converter-48V-60V-to-8-2V-45A-High-Power/323600302859?hash=item4b5814c30b:g:g04AAOSwSn1cFHH3