Proiect public Mosfet400 => Sursa de alimentare

[vijelie02]

Daca considerati ca nu functioneaza puteti ajuta cu informatii. Este un proiect public cu toate informatiile necesare realizarii acestei surse. Merita sustinut de cei care se pricep.

[Mircea]

Eu stiu care-i problema, in fine, problemele. Nu are ventilator de placa video si nu se potriveste in carcasele mini-ATX. Dar cred ca ambele sunt usor rezolvabile. 

[Marian]

Bagatorii de seama nu-s bineveniti pe topicul meu!

 

 

[Marian]

Vin cu o corectie la treaba asta:

On 10/5/2018 at 3:20 PM, Marian said:

Am facut si ceva masuratori:

-Rezistenta ohmica primar aproximativ 0,05 Ohm.

-Rezistenta secundare de forta masurata intre ramuri 0,03 Ohm.

Masuratoarea a fost facuta in CC desigur.

Tinand cont ca rezistenta CA a infasurarilor este irelevanta datorita bobinarii cu litz, pierderile pe cupru ar trebui sa fie destul de ok.

 

Am refacut acum masuratoarea rezistentei ohmice a infasurarilor la mai multe valori de curent constant ( intre 1 si 8A pentru primar si intre 1 si 10A pentru secundarul de forta intre ramuri ), si valoarea gasita de fiecare data a fost de 25m Ohm la primar si 15m Ohm la secundar ( eroarea mi-a apartinut si a constat in punctul de masurare al tensiunii atunci ).

Asta inseamna 1,6W pierderi CC in cupru in primar, si 1,5W in secundarul de forta.

Pierderile in CA pe cupru ar trebui sa fie destul de mici datorita litz-ului.

La ele se adauga pierderile in miez si se obtine randamentul trafului.

[Akos]

Trebuie sa-ti atrag atentia d-le @Marian ca traseul de comanda al portilor semipuntii este exagerat de lung, si ca ea se va comporta ca o antena ducind la comutatii nedorite. De fapt, la o sursa in comutatie prima data se proiecteaza circuitul de comanda (sa fie cat mai scurt si compact), toate celelalte subordonindu-se acesteia. De asemenea, electroliticii mari trebuie sa fie decuplati cu condensatoare ceramice pentru ca ele au un esr mare si apar varfuri ascutite de tensiune foarte mari. Aceste varfuri nu apuci sa le vezi pe osciloscop din doua motive: sunt foarte ascutite si iti trebuie osciloscop performant si al doilea motiv este ca tranzistorul cedeaza din cauza ca se depaseste tensiunea maxima admisa inainte sa vezi despre ce-i vorba. Eu ca regula generala pun in paralel cu electroliticii cel putin 10 buc de 0,1u/500V smd (de la tme) direct pe picioarele electrolitice (pe traseu). Pe langa alea am mai pus si de 2u2/500V vreo doua bucati. De asemenea traseul dintre electroliticii astfel decuplati trebuie sa fie foarte scurt si gros catre elementele de comutatie, altfel inductanta traseului faciliteaza formarea unui circuit oscilant parazit care poate duce la tensiuni nepermise pe tranzistorul de comutatie.

[Akos]

Decuplarea electroliticilor se intelege mai bine din poza alaturata. 

 

https://postimg.cc/gallery/39y54ih5m/aad67994/

 

M-a costat destul de mult (in tranzistoare arse fara nici un motiv aparent)  pina am ajuns la aceasta configuratie, si cred ca cei care construiesc surse in comutatie stiu de ce. Si nu stiu de ce aceasta informatie ( ???) de regula nu-l intilnesti nicaieri.

[Marian]

Vad ca insisti asa ca haidem sa lamurim cate ceva.

 

1. Nu desenez scheme de surse de ieri

2. Nu desenez pcb-uri de ieri

2. Nu m-am apucat de pus in functiune si testat/optimizat surse de ieri

 

Asta ca sa fim intelesi de la capatul locului pentru ca tonul asta ca de la inginer la unul care nu stie ce face nu-l agreez.
Daca par arogant n-o sa-mi cer scuze, mi-am castigat dreptul la ceva respect pentru propria-mi experienta prin activitatea de pe sectiunea asta.

 

Acuma punctual:

1. Insist sa fiu tutuit, n-am nici un fel de profesie sau functie simandicoasa si nici batran nu sunt. Apreciez bunul simt si respectul ( si multumesc pentru ele ) insa prefer persoana 1 singular.

 

2. Traseele din porti nu sunt un subiect atat de critic. Sigur nu este bine sa exageram insa cativa cm nu-s capat de tara dac sunt administrati cum trebui, si aici intervin solutiile alese de mine la desenul cablajului, rezistenta din poarta nu degeaba este pusa langa pinul mosfetului, ea practic anuleaza eventuala componenta inductiva a traseului de acolo si pana la driver, iar eventualul zgomot cuplat elmg in acel traseu este daca nu anulat oricum mult atentuat de RC-ul format de rezistenta serie cu poarta si capacitatea de intrare a mosfetului ( Ciss ).

Adica n-am nici un fel de stres referitor la acele trasee, motiv pentru care nu se modifica nimic acolo decat in eventualitatea in care la o ultima verificare inaintea comenzii de placi o sa constat erori semnificative, altfel eventualul "overshoot" se administreaza din ajustarea valorii rezistentei din porti.

 

3. Ordinea de proiectare pcb este fix pe dos de cum zici.

Fie ca este vorba despre o sursa ori un amplificator, proiectarea cablajului trateaza inainte de orice asezarea elementelor de forta si dispunerea traseelor lor, pentru ca alea vor trebui sa suporte curentul semnificativ, deci alea vor trebui tratate cu atentie maxima si prioritizate ( sa fie cat mai scurte ), traseele de semnal vin abea apoi si se adapteaza functie de spatiul si locul disponibil pe placa ( sigur, recomandabil este ca in timp ce elementele de forta se aseaza, sa se ia in calcul inca de pe atunci locul unde elementele de control vor fi asezate si cum ). 

 

4. Aici citez ceva ca n-am incotro ( daca deranjeaza prezint scuze ):

On 8/17/2019 at 6:27 PM, Akos said:

De asemenea, electroliticii mari trebuie sa fie decuplati cu condensatoare ceramice pentru ca ele au un esr mare si apar varfuri ascutite de tensiune foarte mari. Aceste varfuri nu apuci sa le vezi pe osciloscop din doua motive: sunt foarte ascutite si iti trebuie osciloscop performant si al doilea motiv este ca tranzistorul cedeaza din cauza ca se depaseste tensiunea maxima admisa inainte sa vezi despre ce-i vorba.

De acord, decuplarea este importanta ( uneori chiar esentiala ) dar chestia cu nevazutul pe osciloscop e un mit, unul sustinut pentru a promova ceva abstract, daca osciloscopul are banda destula si rata de achizitie e ok. 

In cazul meu in primar decuplarea este asigurata insasi de conzii aia din semipunte, au ESR foarte mic si-s foarte buni. Sigur, nu pentru decuplare i-am pus eu acolo ci pentru semipunte, insa decuplarea in cazul lor este un efect bonus binevenit.

 

5. 

On 8/17/2019 at 6:27 PM, Akos said:

direct pe picioarele electrolitice (pe traseu).

Am vazut si poza, este cel mai nefericit loc pentru ceramici smd, mai cu seama ca-i vorba despre partea de HV.

Ceramicii sunt foarte semnisibili la stresul mecanic, se fractureaza usor in interior si la cata energie ai in partea de primar iti ia placa foc la propriu in zona aia ( nu trebui sa ma crezi pe mine, sunt destule cazuri concrete documentate pe net ).

Ce-i drept in cazul tau nu-s tocmai lipiti de pini deci ar trebui sa fie in regula, insa pentru viitor e bine sa se tina cont de asta, si este bine sa se tina cont de ceva cam la fel de important, decuplarea in principiu si in general nu se face la sursa de energie ci la consumator, adica nu decuplezi electroliticii in sine ci decuplezi alimentarea consumatorului, motiv pentru care atunci cand este posibil decuplarea se face cat mai aproape fizic posibil de pinul de alimentare al consumatorului, pentru ca decuplarea nu se ocupa doar de deficientele electroliticilor mari in sine ci si de atenuarea efectelor elementelor parazite ale traseelor de la electrolitici la pinii de alimentare ai consumatorului. Este motivul pentru care la regulatorul sincron de la vanzare ( cel mai complex si performant regulator conceput de mine pana in prezent ) am facut decuplarea cu smd-uri puse pe fata de jos sub CI-uri cu treceri metalizate fix sub pinii de alimentare ( conzii sunt practic lipiti fix intre pini ).

La fel de drept este ca in cazul de fata al primarului nu ai cum sa decuplezi direct traful sau eventual mosfetii, deci un compromis este inevitabil, in cazul meu compromisul este constituit de conzii din semipunte, cat de efectivi ar fi pentru decuplare n-am de unde sa stiu, probabil nu foarte mult tinand cont de capacitatea relativ mare si componenta inductiva ceva mai mare decat la niste ceramici smd ( factori care ar tinde sa duca punctul optim de impedanta ceva mai jos ), insa nici aici nu am stres, in cel mai rau caz mosfetii nu ar putea sa vada mai mult decat iesirea din pfc ( 390 in cazul unor avarii la conzii din semipunte ori alta eventuala situatie in care intreaga alimentare HV s-ar pune direct pe unul din mosfeti ) iar eu folosesc mosfeti de 500V.

 

PS: Prima punere in functiune a unei surse noi nu are de ce sa fie costisitoare daca acorzi atentia cuvenita la faza de proiectare, tin minte ca spre exemplu la sursa mea mai mica de la vanzare, n-am testat nimic pe vreun prototip ci cand am fost multumit de schema si pcb ( evident consultandu-ma cu Smilex ) am comandat direct placile la pcbway ( de fapt la jaco pe atunci ), la prima punere in functiune aveam ceva subarmonici care s-au rezolvat foarte simplu, si inductantele de dupa redresare la valori cam mari ( ccm-ul intervenea cam devreme ). Este rezultatul muncii de lamurire dusa de Smilex cu mine in privat ( ii sunt dator pe 2 vieti, dar asta e alta treaba  ).

 

PS2: Momentan asa cum am zis desenul ramane asa cum se vede in imaginile alea scoase cu gerber viewer, comanda placilor nu stiu cand o sa fie ( sper eu undeva in toamna ), dar atunci cand va fi o sa fie precedata de o ultima verificare atenta si integrala, daca ma mai gandesc la ceva modificari le fac atunci, daca nu atunci trimit arhiva de gerbere la fabrica si... astept. Mare parte din componentele de acolo deja le am, traful principal este asa cum s-a vazut finisat, mai am de bobinat traful driver si pe cel de la auxiliarul cu TNY, plus inductanta dubla de la EMI si pe cea de la PFC ( aia de la EMI are sarma ridicol de groasa pe ea iar la aia de la pfc vreau de la ea o inductanta ceva mai mare decat are acum ), mai sunt mosfetii de la semipunte plus ceva maruntisuri de la tme de luat ( ce-mi trebuia de la Farnell deja am luat ), asa ca o data ce o sa am placile, punerea in functiune n-o sa dureze foarte mult. Singura chestie la care inca ma mai gandesc este pe ce voi face testele de sarcina, nu am rezistente suficient de mari pentru puterea aia, m-am tot gandit mai demult la o sarcina rezistiva ceva mai complexa din nichelina din aia de resou dar inca n-am idee de un suport ceva mai potrivit, m-am tot gandit la fel si fel de improvizatii dar nimic nu pare ok, cea mai recenta solutie la care ma gandisem ( si ar fi fost interesanta ) ar fi implicat ceva adeziv pentru ceramica, insa din ce m-am documentat este toxic ( sau asa am inteles ) deci mai vedem...

 

Spor.

Editat August 19, 2019 de Marian

[nel65]

Acum 55 minute, Marian a spus:

...decuplarea in principiu si in general nu se face la sursa de energie ci la consumator, adica nu decuplezi electroliticii in sine ci decuplezi alimentarea consumatorului...

Subscriu...

La invertoarele pentru sudare construite de mine .placa de alimentare este la 30 cm distanta de placa cu IGBT ,iar decuplarea cu 2.2uF o am langa igbt ,nu pe placa cu electrolitici

 

Marian ,succes!

 

 

[Akos]

D-le @Marian ai dreptate cu privire la pozitia condensatoarelor de decuplare, pe cablajul meu sunt unde sunt pentru ca electroloiticii sunt foarte aproape de elementele de comutare. Ce ti-am scris sunt chestii de care m-am lovit si m-am gandit ca o sa te ajute sa nu patesti la fel. Chestia cu decuplarea m-a costat cel mai mult pentru ca la pornire prajea instant mos-urile de nu apucam sa masor nimic. Dupa aia m-am pus pe studiu de diverse scheme si la un invertor de sudura am vazut cond-urile smd puse in paralel pe alimentare langa elementele de comutare. Am facut la fel si imediat s-a schimbat situatia. De atunci mi-am impus regula cu cele 10 cond-uri de 0,1u. Ti-am povestit asta ca sa stii ca nu-ti caut pricina ci numai ti-am impartasit o experienta de-a mea. Pe condensatoarele alea de 1u nu m-as baza prea tare. Gandeste-te cum sunt facute: se bobineaza simultan armaturile condensatorului cu dielectricul. Gandeste-te ce inductivitate obtii. Nu sunt recomandate pentru decuplare. Cele mai sigure sunt cele de ceramica. Ca sarcina pentru pfc poti folosi resou, costa 40 lei si are aprx 50 ohmi cel de 1kW.

 

"in cel mai rau caz mosfetii nu ar putea sa vada mai mult decat iesirea din pfc ( 390 in cazul unor avarii la conzii din semipunte ori alta eventuala situatie in care intreaga alimentare HV s-ar pune direct pe unul din mosfeti ) iar eu folosesc mosfeti de 500V"

Pai nu prea este asa. Rolul acelor cond-uri de decuplare este pentru a nu permite unor varfuri de tensiune ce apar la blocarea mos-ului din inductanta de scapari a trafului si capacitatile parazite, varfuri care depasesc lejer cei 500V ai mos-ului.

ps:

ai zis ca "dar chestia cu nevazutul pe osciloscop e un mit" 

 

Pai ce sa vezi daca ti se prajeste mos-ul instantaneu ?

 

Editat August 19, 2019 de Akos

[sesebe]

 

@Marian sint multe fenomene în electronica care sint greu de văzut pe osciloscop, chiar și pe unele foarte performante. 

Editat August 19, 2019 de Marian
Decat sa postezi la misto mai bine te abtii!

[Marian]

2 hours ago, Akos said:

Pai nu prea este asa. Rolul acelor cond-uri de decuplare este pentru a nu permite unor varfuri de tensiune ce apar la blocarea mos-ului din inductanta de scapari a trafului si capacitatile parazite, varfuri care depasesc lejer cei 500V ai mos-ului.

Confunzi decuplarea cu snuberizarea... doua subiecte foarte diferite.

Exista 2 moduri de abordare a electronicii:

 

1. Teoria.

Cunoasterea si asimilarea a cat se poate de multa teorie, si intelegerea logicii si a fenomenelor ce se petrec in fiecare circuit in parte, si in final tratarea punctuala si tintita a fiecaruia ( atat cat se poate la nivelul fiecaruia ).

 

2. Practica.

Nu cunoastem sau nu ne pasa prea mult de teorie, sursa de inspiratie fiind de fiecare data alte proiecte, invatam mecanic solutii dar de fapt nu le si asimilam.

 

Teorie simplificata ( destul de mult ):

-Decuplarea este o solutie pe care o folosim pentru a obtine o impedanta cat mai redusa a alimentarii unui consumator.

Spunem "decuplare" pentru ca noi practic decuplam consumatorul de la un anumit nivel de zgomot ( de regula de natura parazita ).

Decuplarea se face asa cum am zis cat mai aproape fizic posibil de pinii de alimentare ai consumatorului ( de regula integrate, ori uneori blocuri de tranzistori cum ar fi un totem poll spre exemplu ).

Decuplarea este necesara deoarece electroliticii sunt foarte buni pe post de rezervoare de energie la frecvente relativ mici, insa prin natura lor ( esr si esl ) nu se descurca bine la frecvente ridicate, si pentru atenuarea ( ca nu poti elimina complet niciodata ) optima a zgomotului impedanta de iesire a alimentarii trebui sa fie mica sau chiar foarte mica pe frecvcente mai mari, si preferabil pe un spectru cat mai larg. Aici pentru situatii foarte importante se folosesc 2 sau mai multe valori diferite de ceramici, cam la un ordin de marime distanta ( poate fi mai mult sau mai putin ), fiecare avand un punct optim de impedanta usor diferit de celalalt, si impreuna creeaza o curba mai larga pe o gama mai mare de frecvente.

Decuplarea nu rezolva doar deficientele electroliticilor ci si elementele parazite din circuit, ale traseului de pcb, si asta este motivul principal pentru care decuplarea se face cat mai aproape posibil de pinii consumatorului, ca ceea ce ramane sa fie cat mai scurt fata de restul traseului ( deci irelevant sau aproape irelevant ).

Tot decuplarea locala este ceea ce asigura energia ( varfuri de curent ) pentru eventualele comutari rapide dintre 2 stari, vezi spre exemplu driverele de mos care isi trag varfurile necesare de curent in majoritate din ceramicii de langa ele, sau vezi CI-urile digitale, toate au neaparat decuplari locale fizic lipite practic de ele, din aceleasi motive ( varfurile rapide de curent din ceramicii aia si le iau ).

 

-Snuberizarea este ceea ce folosim in situatiile precum cea amintita de tine cu trecerea in off a mosfetilor.

As fi arogant sa consider ca pot explica eu la fel de bine, prin urmare pun link catre postarea care explica in amanunt treaba asta ( incurajez pe oricine sa-si acorde timpul parcurgerii integrale al topicului D-lui Miticamy, e foarte instructiv ):

https://www.elforum.info/topic/44160-totul-despresurseteorieschemeaplicatii/?do=findComment&comment=565431

 

PS: Tot la ceva resou ma gandisem si eu insa nu cred ca as mai pune sarcina doar pe iesirea pfc, am facut asta anul trecut atunci cand am testat acest pfc, cu 2 resouri am tras parca 1600W atunci. Acum cel mai probabil sarcina va fi pusa direct pe iesirea sursei intre ramuri ( pe cei 150V ). Nu trebui precizie la zecime de amper, nici macar la jumatate de amper, ca trag 1450 sau 1550W pentru mine e fix acelasi lucru, ideea e sa fiu cat se poate de aproape de 1500 ( preferabil usor peste ) si sa verific comportamentul imediat si de durata.

Editat August 19, 2019 de Marian

[Akos]

Eu stiam ca snuberele se pun intre iesirea semipuntii si alimentare. In fine, putem sa le numim cum vrem, da'  fara acele cond-uri pe alimentare, cat mai aproape de elementele de comutare, din motive neelucidate (de mine), mos-urile se cam duc... Si se duc indiferent de topologia sursei, ca-i semipunte, ca e forward cu 2 tranzistoare (preferat in surse de sudura), ca e punte.

[Marian]

Deci nu ne intelegem si-i pacat pentru ca proiectul asta este unul destul de complex...

Pentru ce zici tu se folosesc snubere, NU decuplari, sa fim clar intelesi!

Acele oscilatii parazite ce apar la trecerea in off a mosfetilor exista si pot sa-i distruga insa NU cu decuplari le rezolvam ci cu snuberizarea.

Snuberele sunt retele RC sau RCD ( sau doar C asa cum se intampla la redresarile de la trafuri de retea ) si se conecteaza fie direct pe elementul de comutatie ( tranzistor sau dioda ) fizic cat mai aproape de pinii acestuia ( drena-sursa la mosfeti si colector-emitor la bipolari si igbt ), sau direct intre bornele trafului dubland valorile. 

 

Decuplarea n-are legatura cu protectia mosfetilor ci indeplineste alte functii, am scris mai sus ce. Despre snubere fa bine si citeste-l atent pe Smilex, e pacat sa insistam in confuzii atat de nerericite.

[sesebe]

Sa tii ca m-am abtinut destul de mult.

Chiar daca ai ales sa ignori majoritatea sfaturilor pe care ti le-am dat te-am lasat in pace ca doar este proiectul tau si faci ce vrei cu el, dar cind incepi sa faci afirmatii de ordin general fara a avea suficienta experienta in respectivul domeniu ma simt obligat sa intervin.

 

Sporuri si sper sa nu afecteze prea mult functionarea ignorarea sfaturilor de aici de pe forum!

 

Ps: chiar daca exprimarea lui @Akos nu-i foarte inspirata, el are intr-un fel dreptate in sensul ca pot aparea spikeuri pe tranzistori din cauza unei filtrari neinspirate. Nu-i neaparat legat de folosirea sau nu a snuberelor.

[Akos]

Repet, am scris doar ce mi s-a intimplat, inspre folosul celor ce vor sa auda. Mos-urile se prajesc la blocarea lor, cand apare acel spike pe alimentare. Cu snuberele m-am ocupat mai tarziu, ca sa elimin oscilatiile (care apar tot la blocarea mos-urilor). Daca mai tineti minte, chiar ma vaietam ca se incalzesc rezistentele. Am rezolvat problema folosind rezistenta de valoare mica in capsula TO220 pe care l-am montat pe radiatorul principal.

       As mai avea o observatie. Nu stiu daca n-ar fi bine pornesti sursa dupa ce te-ai asigurat ca pfc-ul a ajuns la cei 390V, adica sa fie un pic de intarziere la pornire fata de pfc.