Calcul traf. SMPS (comutatie)

[Dr.L]

Pai sursa pc nu asa functioneaza?

[costy]

ups, acum am vazut si eu o schema, fiindca tot am cateva o sa incerc si cu unul sa vad cum se comporta, de fapt pot folosi infasurarile de 5V pe post de primar

[Vizitator smilex]

Calculeaza-ti traful dupa dorinte, n-ai nevoie de masterat in domeniu.

 

Relatiile de dimensionare ofera o imagine a unei functionari acceptabile. Daca cineva isi imagineaza ca un traf de retea cu sectiunea de 10cmp livreaza maxim 100W, se inseala amarnic. Poate livra si 200W. Ca randamentul la 200W este de 50% e o alta problema. E un inconvenient nu o imposibilitate. Situatie comparabila si la frecvente mari.

[Vizitator nicradulea]

Eu vroiam sa bag pe alternativ. Are radiou in placa lui diode. La alimentarea diodelor cu AC vroiam sa-i bag rezistor. Atunci fac altfel: scot puntea din radio si o fac in alimentator si pun rezistor la iesirea DC din diode. Asa este bine? Multumesc mult!

Aloooo!Diodele din puntea de care vorbesti sunt niste amarate din seria 1N400...(1...7). Astea sunt pentru 50 Hz. Pentru frecventele unei surse in comutatie (SMPS-urile de care e vorba in topicul asta) NU SUNT BUNE!!!!Trebuie diode rapide (seria BY 199.... 399). Zice lumea ca le-ar zice Schottky. Deh, lume rea ...

[Vizitator smilex]

In anumite momente (parca tot mai dese odata cu varsta), sunt depasit de situatie...

[Marian]

Crezi ca numai tu?

 

Am sapat mai adanc la subectu' aista si am gasit pe la pagina 3 poztarea incriminata in citat, de prin August 2009... recunosc, si eu is depasit...

[Vizitator smilex]

Pe mine m-au format comunistii, sunt subiectiv. Spun asta pentru ca eu cunosc sursele ca fiind de doua tipuri: cu conversie directa si cu conversie indirecta (se evitau exprimari intr-o limba straina). Adica forward si flyback. Si e mare diferenta intre ele. In terminologia actuala, vad ca prin forward se intelege strict cele doua variante cu unul sau doua tranzistoare (conduc deodata). Cele push-pull (in contratimp) puntea, semipuntea si primarul cu mediana ar fi tratate cumva separat. Dar toate astea sunt cu conversie directa iar eu le-am numit mereu forward. Chiar daca difera ca si configuratie, functioneaza pe acelasi principiu: atunci cand tranzistoarele sunt in conductie, se investeste energie consumatorului. Principiul este determinat prin alegerea capetelor infasurarii secundare astfel incat odata cu tranzistoarele intra in conductie si diodele redresoare din secundar. La flyback, diodele redresoare conduc numai dupa blocarea tranzistoarelor care comanda traful. Eu voi face referire (acum) strict la trafo forward. Tranzistoarele, traful si redresarea exista pentru a forma impulsuri. De obicei acele impulsuri ataca o inductanta foarte importanta pentru stabilizare si care n-ar trebui tratata separat de traf, dar se poate si ca redresarea sa atace direct o capacitate de filtraj, deci abandonez inductanta. In cazul in care inductanta exista, dimensionarea secundarului ca numar de spire trebuie facuta astfel incat pentru cea mai mica tensiune posibila aplicata primarului, secundarul trebuie sa genereze impulsuri avand o tensiune mai mare decat cea dorita a fi stabilizata. Daca inductanta lipseste, tensiunea secundarului (ca varf de impuls) se va regasi pe condensatorul de filtraj, iar dimensionarea secundarului se face dupa caz. In ambele variante, tensiunea obtinuta respecta raportul de transformare: Up/Us=Np/Ns (tensiuni si numere de spire p=primar si s=secundar). Si ca atare, abandonez si secundarul si ma refer strict la primar.

Formula magica cea mai simpla e: N=U∙Ton/(B∙S) unde N=numarul de spire, U=tensiunea la bornele infasurarii (V), Ton=timpul cat tensiunea exista pe infasurare (µs), B=inductia in miez (T), S=sectiunea miezului (mm²). In paranteze sunt unitatile de masura in care trebuie se exprime marimile din formula respectiv volti, microsecunde, tesla, milimetri patrati. Despre fiecare:

N, numarul de spire.

Dimensionarea conductorului trebuie sa se faca tinand cont de efectul pelicular. Fenomenul are ca si consecinta scaderea curentului spre mijlocul conductorului la cresterea frecventei. Scaderea are loc dupa o relatie exponentiala, este in functie de material si frecventa. Pentru cupru, exista o adancime de patrundere pentru care se poate considera ca valoarea curentului se pastreaza aceiasi. De fapt, ea scade, dar nu foarte semnificativ. Adancimea de patrundere: d=√(4.4/f) adica 4,4 se imparte la frecventa exprimata in kHz si din rezultat se extrage radicalul, obtinand adancimea in milimetri. Ca exemplu, la 30kHz, adincimea de patrundere in cupru este de d=0,38mm. Dublul adancimii determina maximul diametrului conductorului, in cazul asta, la 30kHz se poate folosi un conductor cu diametrul de 0,75mm. Conductorul folosit poate fi mai gros, dar se pierde spatiu, prin mijlocul conductorului nu va circula mare lucru, ar semana cu o teava. De aceea, daca se doreste un curent mai mare, trebuie multiplicate conductoarele care compun firul de bobinat. Ideal ar fi sa fie cat mai subtiri si izolate intre ele (emailate). Densitatile uzuale sunt de 3-5A/mm², pentru ca lungimile conductoarelor sunt mici, iar puterea disipata e destul de mica pe acele lungimi. Grosier, daca se respecta adancimea de patrundere, se poate considera ca acel curent care parcurge conductorul, determina puterea disipata pe infasurare strict pe rezistenta ohmica a cuprului, rezistenta care se poate calcula (e greu de masurat). Puterea se disipa pe durata Ton, iar pe intreaga perioada T/2 (T=1/f unde f=frecventa) se face o medie care e mai mica (T/2=Ton+Toff la push-pull). Puterea disipata in cupru la acelasi curent, e mai mare daca Ton tinde catre T/2, adica pentru sursele stabilizate, daca tensiunea de alimentare e mai mica. Similar si pentru secundar, se adauga puterii disipate in primar. Se poate aproxima astfel puterea disipata in cupru, care alaturi de cea din miez ofera informatia randamentului transformatorului. Randamentul trafului trebuie sa fie mai mare de 95%.

Si curentul respecta raportul de transformare, adica Up/Us=Np/Ns=Is/Ip.

Daca numarul total de spire nu incape in fereastra, se alege un miez mai mare sau unul cu fereastra mai mare.

U, tensiunea la bornele infasurarii.

In cazul forward cu unul-doua tranzistoare sau push-pull (primar cu mediana si punte), tensiunea pe infasurare este data de cea de alimentare maxima posibila. Pentru primarul cu mediana, tensiunea se regaseste pe o singura infasurare, de la mediana spre una din capete, pe tot primarul se regaseste dublul alimentarii. Pentru semipunte, tensiunea pe primar este jumatate din alimentarea maxima. Pentru aceste tensiuni se determina numarul de spire, dar daca exista inductanta serie dupa puntea redresoare (sursa stabilizata), secundarul se determina tinand cont de tensiunea minima posibila pe infasurarea primarului, moment in care se iau in considerare toate caderile de tensiune de pe diode redresoare, tranzistoare, riplul pe filtrajul alimentarii, deadtime-ul si condensatorul inseriat cu primarul (daca exista). Scurt despre fiecare. Tranzistoarele si diodele redresoare au caderi de tensiune in functie de curentul care le parcurge, valorile se afla din PDF-ul lor. Condensatoarele de filtraj se incarca pe varful sinusoidei de la retea, intre varfuri se descarca la o anumita tensiune, in functie de capacitate si curentul consumat (relatie: C∙U=I∙t). Reteaua redresata cu punte ofera varfuri la 10 milisecunde (100Hz). Daca e de la un acumulator, conteaza minima lui posibila. Deadtime-ul este impus de CI-ul folosit, nu se poate obtine practic o umplere de 100%. Uzual, valoarea deadtime depinde de condensatorul folosit in oscilatorul din CI, se extrage din PDF. Daca deadtimeul este de 5% (exemplu), tensiunea minima in secundar trebuie sa creasca cu acelasi procent. Condensatorul inseriat cu primarul are ca scop suprimarea componentei continue, dar pe durata maxima a Ton, are un riplu calculabil ca si cel de filtraj, insa la frecventa de lucru a trafului. O variatie pe el de 10-20% din minima de alimentare este acceptabila. Dar de toate caderile de tensiune trebuie tinut cont, astfel incat, in cel mai rau caz, tensiunea livrata de redresare sa fie cel putin egala cu cea stabilizata la care se adauga procentul deadtime-ului. De exemplu, pentru o stabilizata de 10V cu un deadtime de 10%, diodele redresoare trebuie sa livreze impulsuri care ataca inductanta de minim 11V la minima de alimentare, cu toate caderile maxime de tensiune de pe componentele implicate. Situatia e mai simpla daca nu exista stabilizare, in care caz tensiunea continua finala obtinuta variaza in functie de riplul alimentarii, consumator, etc, dar secundarul se dimensioneaza simplu conform raportului de transformare.

Ton, timpul de conductie.

Aici ar exista cele doua posibilitati ca separat: sursa stabilizata si nestabilizata. Cea nestabilizata are Ton impus de deadtime, acel Ton intra in calcul (cu tensiunea maxima). In cazul surselor stabilizate care au Ton variabil, pentru ca inductanta nu mai intra in discutie iar aflarea Ton minim nu mai conteaza, as zice ca e mai usor a se calcula numarul de spire la U minim si Ton maxim (Ton=T/2). Daca in calcul intra U maxim, atunci trebuie calculat Ton minim pentru acea maxima pe infasurare. Ton minim este dat de relatia: Ton=(T/2)∙Umin/Umax, adica este o parte din semiperioada de T/2 si este data de raportul dintre tensiunea minima pe primar cu cea maxima. Aflarea Ton minim foloseste la aflarea Toff maxim si la dimensionarea inductantei conform variatiei de curent dorite prin ea (L∙I=U∙t). De asemenea, Tonmin∙Umax=(T/2)∙Umin adica oricare parte a egalitatii poate fi folosita in formula calculului numarului de spire la numitorul fractiei de acolo.

B, inductia in miez.

Inductia in miez se alege. O valoare prea mare duce la saturatie si de obicei la distrugerea tranzistoarelor sau incalzirea excesiva a miezului. O valoare prea mica duce la un numar de spire prea mare, care nu incape in fereastra sau care duce la pierderi mari in cupru. Trebuie aleasa in functie de puterea disipata in miez la frecventa de lucru. Exista in PDF-ul materialului feritei un grafic "specific power loss" sau asemanator, care arata la ce frecventa o anume inductie ce putere disipata produce in material, putere exprimata in W/cm³ sau kW/m³. Pentru o ventilatie naturala ar fi bine sa nu se depaseasca 100kW/m³ sau 0.1W/cm³. Miezul folosit are un anumit numar de cm³, numar care inmultit cu puterea disipata din grafic conform inductiei alese, determina puterea disipata in intreg miezul. De exemplu, daca se alege o inductie care determina 0.09W/cm³ la acea frecventa conform pdf, un miez de 50cm³ va avea o putere disipata de 4,5W. Alaturi de puterea disipata in cupru, da o imagine asupra randamentului trafului. 98-99% este un randament foarte bun, si se poate obtine.

S, sectiunea miezului.

Dimensionarea geometrica a trafului se poate face cu relatia P=5∙B∙j∙f∙Sm∙Sf. Exista si alte relatii. In formula sunt P=puterea (W), B=inductia (T), j=densitatea de curent (A/mm²), f=frecventa (kHz), Sm=sectiunea miezului (cm²), Sf=sectiunea ferestrei (cm²). De exemplu, de la un traf cu Sm=1,5cm² si Sf=2cm² la o frecventa de 30kHz, cu o inductie de B=0,2T si o densitate folosita de 3A/mm², ne asteptam la o putere de 270W in conditii foarte bune de randament. Supradimensionarea (dar nu exagerata) are ca efect cresterea randamentului la o putere data, asemeni trafului de retea. Dimensionarea ofera o imagine, nimic nu e batut in cuie, e doar un punct de plecare. Calculul randamentului ofera informatia corecta, feritele difera oricum in functie de material. Cu precizarea ca in formula numarului de spire, Sm apare in mm².

 

 

La traful in discutie mai intra ceva: inductanta de scapari. Aceasta inductanta se poate masura in primar, facand scurt in secundar. Ea depinde de cuplaj, sau de modul de executie. In acest sens, ar fi bine ca secundarul sa fie intercalat intre doua sectiuni de primar sau invers daca e ridicator. Inductanta de scapari poate fi vazuta ca o inductanta inseriata cu primarul (ideal) si se manifesta mai pregnant cu cresterea frecventei, limitand curentul maxim, chiar si pe cel de scurtcircuit. Uneori e benefica (limitare), alteori nu (pierderi), in functie de asta poate fi aleasa si executia. Valoarea ei poate fi aproximativ anticipata in functie de executie numai dupa multa experienta cred, personal nu pot anticipa scaparile, intotdeauna le-am masurat dupa executie. Inductanta de scapari creste odata cu raportul de transformare si cu intrefierul (nu e cazul la forward) si e parcursa de acelasi curent ca si primarul, determinand anumite pierderi. Uzual, fara intrefier, se pot obtine scapari de a mia parte din inductanta in gol a primarului.

Daca se porneste de la premisa (si se proiecteaza ca atare) ca randamentul este foarte bun, nu conteaza inductanta primarului. Se controleaza pierderile prin alegeri corecte si ajunge asta.

Calculul randamentului nu e obligatoriu, maximele de 3A/mm² si 0,1W/cm³ asigura un randament foarte bun mereu.

Exista o chichita la sursele stabilizate. Cum ziceam Ton e variabil in functie de alimentare, dar nu numai. In functie de valoarea inductantei serie respectiv a variatiei de curent si in functie de reteaua de compensare, se ofera un anumit timp de raspuns la variatia sarcinii. Daca sarcina variaza mereu, umplerea nu e stabila, CI cauta mereu sa compenseze variatia tensiunii de la iesire. Se poate intampla ca in anumite momente cateva impulsuri sa aiba loc la o tensiune mare odata cu un Ton mare care sa duca la saturatia scurta a miezului si sa implice curenti ce pot distruge tranzistoarele. Se poate evita cu o retea RC de compensare buna, ca si prin supradimensionarea numarului de spire astfel incat sa fie minimul necesar ca sa satisfaca reletia numarului de spire cu Umax, Tonmax si B maxim admisibil in miez (nu cel curent utilizat). Exista posibilitatea ca supradimensionarea sa nu fie necesara pentru simplul fapt ca numarul de spire deja obtinut satisface relatia in conditii maximale. Asta ofera fiabilitate chiar si in cazul unor instabilitati, dar supradimensionarea spirelor mareste pierderile in cupru (se poate compensa cu un conductor mai gros). De asemenea benefica si mult mai fiabila e si comanda in curent puls cu puls, a se vedea configuratii.

Trafurile se pot ventila daca sursele se afla in carcase perforate. Intr-un mediu inchis, se pot monta pe radiatoare care disipa spre exteriorul carcasei.

Se poate folosi banda izolatoare pvc, ieftina si gasibila. Izoleaza bine daca e integra mecanic.

Exista o oarecare tensiune intre doua spire alaturate, ar fi bine sa existe o mica distanta intre ele. Se poate folosi manunchiul de conductoare ce formeaza firul, intr-un termocontractibil, exista role (daca e cazul) de 15-30m prin care poate fi tras. Manunchiul se poate torsada initial, nu exagerat, e mai usor de prelucrat.

Tot pentru pastrarea izolatiei, ar fi bine ca bobinajul sa nu ajunga la capetele carcasei, chiar daca asta presupune suplimentarea straturilor. Locul gol dinspre marginile carcasei se poate umple cu un material izolator flexibil de grosimea bobinajului.

Se poate folosi platbanda de cupru pentru curenti mari, cu grosimea maxima de dublul patrunderii.

Ar fi ideal un lac de impregnare si cuptor.

Nu ma pot abtine, ar fi ideal un stingator.

Toate sunt opinii personale. Orice corectie/completare e binevenita (exceptie cea cu stingatorul).

[nel65]

mai clar de atat , nu cred ca poate explica NIMENI.incepatorii ar fi bine sa salveze postarea lui smilex

[Galagie]

viewtopic.php?p=1204635#p1204635

ok, nu ma prind de ce frecventa in traf e tot 50khz. Nu se suprapun cele 2 de 50khz? si rezulta 100khz pe traf?

Salut, daca faci referire la integrate de genul sg3525 sau tl494 frecventa oscilatorului care este dictata de RT/CT formeaza un clock, acesta este divizat cu 2 pentru fiecare iesire . Asta inseamna ca oscilatorul lucreaza la 100khz vei avea pe iesiri 50khz.

[Iustinian]

Cum pot sa aflu Effective Cross-Sectional Area in cm2 a miezului meu???

Pe site-ul http://tahmidmc.blogspot.in/2012/12/fer ... ation.html daca cautati veti vedea ca zice

"Ac – Effective Cross-Sectional Area in cm2. You will get this information from the datasheets of the ferrite cores..."

[Dr.L]

Masori 'pilonul' central

[Iustinian]

Adica lungimea sa??

[Dr.L]

Nu! Aria sa (sectiunea)

[Marian]

@Iustinian Chiar nu poti traduce ceva asa simplu:

 

Effective Cross-Sectional Area => Aria efectiva a sectiunii; Stii sa calculezi aria unui patrulater?

[Iustinian]

Pana ai raspuns tu,Marian eu am si terminat de bobinat alt traf )