SMPS de putere mica,de la 12V la tensiune simetrica

[Dr.L]

Vreau sa fac o mica sursa in comutatie,pt a alimenta diverse circuite audio (preamplificatoare si altele de genul),de la o tensiune continuua simpla.Practic e vorba de o sursa cu Uin intre 9 si 15V si iesire simetrica de +/-12V,la 100mA,eventual si cu izolare galvanicaPt simplificarea calculelor,as merge pe o varianta push-pull cu TL494,fara tranzistori externi. Pana la urca ce curent duc tranzistorii interni? Ca in datashheetul Ti e 250mA iar la ON e 500mA...Si daca tot folosesc un TL494,ma gandesc sa pun si o limitare a curentului in primar (protectie la scurtcircuit).Toata treaba e inspirata d-aici: viewtopic.php?f=41&t=105509O sa revin si cu chestii mai la obiect: schema,calculul trafului,calculul inductantei de pe iesire si al reactiilor (la astea devine mai complicat)

[Toni Marginean]

Puteti rezolva problema cu o sursa liniara recuperata dintr-un videorecorder. Pe langa tensiunile mentionate mai aveti si altele, si la curenti mai mari. Sursele acestea au fost fiabile si nu va impinge spre niste costuri suplimentare.

[Dr.L]

Eu am la dispozitie doar 12V (de ex,un acumulator),deci trebuie o sursa in comutatie. Si separarea galvanica e bine venita (pt evitarea buclelor de masa)Multumesc oricum!

[Vlad Mihai]

salut, oare cu 2x mc34063 nu ar merge? ca am citit datasheet lui si poata da la iesire si tensiune negativa(12v 100mA de ex).http://starostin.palmclub.ru/doc/MC34063A.pdf

[Dr.L]

Merge si cu 1x ,doar ca iese flyback si mai am de studiat pana sa ma pot apuca de asa ceva (acu catva ani am facut unul dupa ureche si functiona,in mare).Am inteles ce zici cu 2x..dar cel putin cel de pe ramura pozitiva trebuie sa fie buck-boost,iarasi mult prea complicatMultumesc oricum!

[Vizitator smilex]

Cred ca pentru asemenea puteri cel mai bine se preteaza un mic flyback. Exista convertoare DC/DC cu izolatie, simple sau simetrice de marimea unui condensator (20x6mm), de 1-2W si diferite tensiuni (20-40lei).

[Dr.L]

Da,si flybackul e o solutie,dar momentan ma limitez la ceea ce mai stiu cat de cat (evident ca se poate invata orice,dar sunt si presat de timp).Mai demult ma uitasem dupa astfel de surse,dar din pacate n-am gasit nimic promitator (totusi nu dau 40 ron pe una)

[Dr.L]

Am facut schema de baza a sursei

 

Am ales frecventa: 36-37kHz

 

Am calculat si limitarile de tensiune si curent:

Tensiunea pe iesire e masurata doar pe ramura pozitiva si e de 12,1V

Curentul e masurat in primar si e limitat la 0,43A.

 

Acum calculul trafului:

Se pare ca si calulele de aici: viewtopic.php?p=993413#p993413 se potrivesc foarte bine.

 

Ualim minim = 9V. In primar cad 0,2V pe rezistenta si 1V pe trz,deci 1,2V pierdere. La traf mai ajung 7,8V.

In secundar vreau sa obtin 12,1V cu 0,7V cadere pe diode,deci traful trebuie sa scoata 12,8V. (calculez cu 12V,ca redresat cu punte obtin cei 24V pe care-i vreau,dar redresat cu doar 2 diode,ca in exemplu,obtin 12V. Deci simplific calculul,doar bobinez cu 2 sarme).

Raportul este 7,8/12,8 = 0,61

La calculul diametrului sarmei am o nelamurire: curentul din primar e 0,42A. Dar cum sunt 2 infasurari in contratimp,pt a afla diametrul sarmei,trebuie impartit la 2,nu? Ca in exemplu,nu s-a impartit la 2!

Oricum,cu j=3A/mm² rezulta ca primarul va fi bobinat cu 2 conductoare de 0,3mm diametru si secundarul,cu 2 conductoare de 0,23 mm

 

Pentru alegerea trafului: Sm•Sf≥P/(5•B•f•j) unde Sm=sectiunea miezului; Sf=sectiunea ferestrei; P=puterea in W adica 5,6 ; f=frecventa in kHz adica 37 ; j=densitatea de curent adica 3 ; B este inductia maxim admisa in miez in Tesla. Pentru un material 3C90, la 37kHz, nedepasirea a 0,1W/cm³ in cazul ventilatiei naturale (nu fortata) duce la conditia B=0,18T

Asadar avem Sm•Sf≥0,056cm⁴. Informativ, daca Sm=Sf atunci Sm ar trebui undeva la 0,25cm². Daca ne uitam la produsele Ferroxcube (comercializate la TME sau diverse site-uri ce aduc de acolo), un miez cu doua E-uri E20/10/5 are sectiunea miezului de 0,25cm² iar sectiunea ferestrei de 0,42cm² deci satisface conditia.

 

Pt 13V alimentare,traful meu primeste cam 12V la 0,43A adica 5,16W.

Sm*Sf>0,0516. Pt Sm=Sf => Sm>0,227. Acum,astia nu-s mm^2? Ca asa am vazut in caracteristicile miezului,ca ariile sunt date in mm^2. Stiu ca in mod normal se deduce din calcul,dar e deja prea mult la ora asta.

 

Din ce au la TME,pot alege urmatoarele variante:

FERROXCUBE E16/8/5-3C90 , Sm=20.1mm2 si Sf e putintel mai mare

sau

FERROXCUBE E20/10/6-3C90 , Sm=32mm2 si Sf e putintel mai mare.

Cum ambele au aceelasi pret,merg pe E20

Oricum la ambele,carcasa e mai scumpa (>2x2 Euri!) decat ferita

 

Daca pentru 8V presupunem 100% umplere, pentru 20V avem 8/20=40% umplere, ceea ce inseamna un timp (ton) de conductie a tranzistoarelor de 0,4•T/2 unde T=1/f (perioada). Deci pentru T=27us, T/2=13,5us, ton=5,4us iar perioda de blocare toff=8,1us, toate la 20V alimentare.

In acest caz, numarul de spire in primar: Np=ton•Umax/(100•B•Sm) pentru Sm exprimat in cm² si ton in us. Deci Np=24spire iar corespunzator raportului de transformare Ns=86spire.

La mine e asa: 9V pe intrare,deci 7,8V pe traf. 15V pe intrare,deci 13,8V pe traf. 7,8/13,8=56%. ton=0,56*T/2. T=27us, T/2=13,5us, ton=7,56us , toff=5,94us.

Np=18,1125. Banuiesc ca e in ordine sa rotunjesc la 18 spire.

Ns=18/0,61=29,5 deci 30 spire.

Astfel,traful are un primar de 2x18sp, Ø=0,3mm si secundarul de 2x30sp, Ø=0,23mm.

 

Acum inductanta

Inductanta serie dimensionata pentru o variatie de curent (ΔI) de 20% din curentul nominal, inseamna 0,2•Is (Is=curent in secundar) adica 0,04A care trebuie atins la toff pentru tensiunea maxima deci in 8,1us si genereaza la autoinductie tensiunea dorita de Us=28V. Asadar L=Us•toff/ΔI deci L=5,67mH care trebuie bobinata ca si secundarul cu Ø=0,3mm, preferabil pe un mic tor cu intrefier distribuit (in doua culori).

Eu ce ΔI iau in calcul?

Ma rog,momentan merg pe 20%:

ΔI=0,2*0,13A (ca e cate o inductanta pe fiecare ramura) = 0,026A in 5,94us,cu Us = 12,1V.

L=2,764mH. Acum,iau un miez si in functie de Al stabilesc nr de spire...

Oare miezurile de la trafurile de comanda pt becurile economice ar functiona? Banuiesc ca nu,ca nu cred ca au intrefier. Sa vad unde gasesc un miez asa micut,sa nu fie mai mare ca traful

 

Si acum urmeaza compensarea reactiilor...iarasi o sa fie interesant

[Vizitator smilex]

Daca culegi de pe rezistorul emitoarelor, vei avea niste impulsuri cu factor de umplere dependente de tensiunea de alimentare. Comparativ, in cazul de referinta, este o tensiune continua cu un mic riplu (20% din tensiune pt. Uin max). Trebuie sa integrezi cu cond ce obtii, dar va fi o limitare de putere nu de curent (umplerea formeaza valoarea). Banuiesc insa ca nu te intereseaza decat problema scurtului, in care caz e OK.

Ca in exemplu,nu s-a impartit la 2!

Perfect adevarat! Este o scapare din partea mea, si in secundar, si in primar, este acelasi lucru acolo, pentru dimensionare trebuia impartit curentul la 2. De ce n-ai intervenit, daca ai observat?Sectiunile sunt fiecare in mm^2. Produsul celor doua sectiuni este in mm^4. Asa e corect exprimat matematic, nu are relevanta practica.

e in ordine sa rotunjesc la 18 spire

Banuiesc ca nr. spire e corect, nu vad sectiunea (S). Rotunjirea se poate face si in sus, linistit in cazul asta, va scade inductia, pierderile in cupru introduse nu conteaza, operationalele interesate a fi alimentate astfel nu consuma mult.Toruri mici mai sunt pe diverse subansamble PC (placa video, de baza, etc.). Dar ai sa-ti rogi moartea bobinandu-le pana la 3mH. Poti folosi cu succes traful (nu torul) dintr-un bec economic (cu intrefierul lui), se bobineaza mult mai usor. Poti lua in calcul o variatie de 0,1 din curentul maxim oferit in secundar, se preconizeaza un consum mic, astfel inductanta va creste.Cred ca daca ai dubla frecventa ai putea folosi ceva trafuri drivere din ATX. Rebobinate, desigur. Daca e sa cumperi traful si carcasa, nu mai bine convertor DC/DC? Exista trafuri mai mici si prin TV mai vechi, nestiind caracteristicile miezurilor poti estima o inductie maxima de 0,1T/40kHz si le poti folosi. Chiar daca sunt U+U.Da, sa te vedem la stabilitate...

[Dr.L]

Abia ieri,cand am facut calulele am vazut eroarea cu cele 2 conductoare.Sectiunea miezului meu e Sm=32mm2.Multumesc pt sfatul cu bobina! Cred ca asa o sa fac (intai sa vad,poate gasesc bobine gata facute).Daca as cumpara o sursa din comert,n-as invata nimic. Pe cand,daca incerc s-o proiectez,tot mai invat ceva (ca dupa ce invat,ma apuc de treaba,de ex sursa ATX inca isi asteapta calculele...). Revenind la calcule: pt ΔI=10%,L=5,5mH.

[Vizitator smilex]

Nr spire e ok, poti rotunji chiar 20 daca doresti.N-as vrea sa-ti faci sperante, dar imi amintesc de un bec care chiar avea 5,5mH la traful cu intrefier, cu 0,25 bobinat parca. Masoara inainte de a strica traful. Cine stie?

[Dr.L]

Da,o sa masor inainte,ca am trafuri. S-asa trebuie sa determin Al-ul.

Am rotunjit nr de sprire in jos,ca sa bobinez mai putin . D-asta imi plac sursele in comutatie,ca au spire putine

 

Am mai gasit aici: viewtopic.php?p=790528#p790528 materialul un pic mai complet,pt calcularea trafului si a inductantei.

 

Pt calcularea reactiei de tensiune,am gasit (momentan) urmatoarele:

viewtopic.php?p=692196#p692196

viewtopic.php?p=694693#p694693

 

Si am o nelamurire: f1 e frecventa de rezonata LC. Dar,de ce in al 2-lea link,are 2 valori? (prima e f3/4 iar cealalta e data de componentele folsoite)

Eu vroiam sa calculez condensatorul de pe iesire cu formulele alea...dar vad ca nu e bine asa. Momentan n-am gasit alta formula pt el.

 

Din lipsa de timp o sa abandonez un pic subiectele astea...dar o sa revin (peste 1 luna...)!

[Vizitator smilex]

Da, chiar nu mai stiu cate am scris, apeleaza la ce ti se pare mai comod, eu am tot incercat sa simplific, mai mult ca sigur ca mi-a mai si scapat cate ceva, spune tu daca vezi, nu mi-a zis nimeni nimic...In al doilea link, parca f1=f3/4=7,5kHz (7,5 era un sfert din frecv. sursei) era frecventa la care am hotarat eu sa obtin intersectia cu 0dB (am ales-o). Rezonanta era 536Hz. Odata hotarata frecventa am trasat panta si am calculat componentele. Condul il pui cat vrei, reactia o calculezi pentru ce LC ai. Nu e chiar atat de critic cum pare, e destul de permisiv. Totusi, daca rezonanta e prea mica (cond mare), trebuie sa lucrezi cu doua zerouri, daca e mare (500-1000), cu un dublu zero. Daca intersectia atinge 10kHz e iarasi diferenta mare intre rezonanta si intersectie -> doua zerouri. Asta pt. un defazaj bun. Daca te-ai juca cu o simulare la defazaj, s-ar vedea mai bine de ce. Si trebuie interpretare corecta a sursei. In rest, calcule simple. Daca gasesti o solutie, o pun pe multisim pt. perfectionare.Dupa cum sigur ai vazut, nu toti au insa asemenea pretentii. Multe surse PC sunt la -40dB/dec si 0 grade defazare. Si sunt relativ stabile. Cate unele mai canta uneori, dar merg ok. Cred ca pentru utilizarea dorita, se poate aborda si asa problema, cu simplificarile ce decurg de aici.