Proiect smps 12(15)V / 3-5A

[Marian]

Interesanta ideea lui @Cristi, sursa coboratoare cu 2153 si buck cu LM-ul ala ajustabil, sursa stabilizata si randament ok.

 

PS: Trafurile de la ATX sunt de obicei bobinate pentru combinatia Umin*Tmax sau invers, Umax*Tmin, ori la IR2153 ar fi supuse la regim de Umax*Tmax ceea ce poate constitui un regim termic mai solicitant datorita inductiei mai mari in miez, deci pierderi mai mari, s-a discutat intr-adevar si am ilustrat asta prin niste calcule, nu mai retin insa topicul... o sa caut si daca gasesc revin.

[UDAR]

 

 

 

S-o fi vorbit, dar eu n-am urmarit discutia. Poti dezvolta, te rog, de ce ai rezerve in ce priveste taful ATX, comandat de 2153 ?

Eu singura rezerva pe care as avea-o, e posibilitatea ca raportul de transformare sa nu fie potrivit. Stiu ca pe secundarul de 12V, cu umplere maxima, scoate ceva peste 35V, daca imi amintesc bine. Dar se poate incerca secundarul de 5V, care cred ca ar asigura cei 14-18V necesari, inainte de regulatorul liniar.

 

O sursă ATX pentru 230V se dimensionează normal să meargă între cca 180 și 250 Vac . Fiind stabilizată factorul de umplere e variabil -  la 180V ac = cca 245Vcc ținând cont și de pulsație ,  vom avea factorul de umplere maxim . Pe măsură ce crește tensiunea scade DC astfel încât se menține constant produsul U*tc ( tc este timpul de conducție ) deci și inducția în miez. La sursa cu ATX factorul de umplere este constant , aproape de maxim. La o tensiune de 240Vac ( foarte posibilă ) avem circa 330V cu pulsație. Tensiunea este de 1,35 ori mai mare . La aceeași frecvență și inducția este de 1,35 ori mai mare . Pierderile sunt aproape duble . Ex 3C90 la 50kHz și 100mT - 30mW/cmc , la 135 mT circa 60mW/cmc. 

 

M-am întrerupt cu postarea ( sunt la serviciu ) , între timp a postat și Marian același lucru.

Editat Septembrie 1, 2014 de UDAR

[giongiu]

Da, e foarte posibil ca miezul sa se incalzeasca, dar se poate creste putin frecventa. In plus, discutam de folosirea unui traf dimensionat pentru cateva sute W, folosit doar la un sfert din putere. Dar daca vrem ca sursa sa fie ca la carte, complicandu-ne oarecum inutil, dupa parerea mea, se poate majora nr de spire in primar, sau, se pot inseria doua trafuri identice. Ambele solutii, cu dezavantajele inerente...Demontarea trafului in primul caz,   pierderi mai mari pe rezistenta infasurarilor, in al doilea caz.

Eu personal o sa testez, sa vad cam cat se incalzeste traful nemodificat, comandat cu umplere maxima. Pana atunci astept si alte solutii, comparabile ca simplitate.

O sursa stabilizata in comutatie, nu se poate construi de cineva fara minime cunostinte si fara macar a dispune de o punte de masurat inductanta. Nu indraznesc sa amintesc de osciloscop...

Editat Septembrie 1, 2014 de giongiu

[Marian]

Am gasit discutiile si postarea unde am incercat eu sa lamuresc treaba asta, iata:

http://www.elforum.info/topic/4128-sursa-coboratoare-in-comutatie-de-la-220/?p=969641

 

Pierderile in miez sunt dictate de inductia prin acesta si frecventa de lucru, daca ne uitam la formula numarului de spire pentru traf care se gaseste la proiectul meu didactic, observam ca la numarator exista produsul dintre tensiune si timp, iar la numitor produsul dintre inductia aleasa si sectiunea miezului, se trage deci concluzia ca puterea trasa din secundar nu este relevanta, pentru aceiasi parametrii de lucru pierderile in miez vor fi aceleasi in ciuda puterii. Cresterea frecventei ajuta dar nu foarte mult deoarece aceeasi inductie provoaca pierderi diferite la frecvente diferite, spre exemplu la materialul 3c90, la frecventa de 25khz cifra recomandata de 100mW/cm^3 se regaseste undeva pe la 0,22T, aceeasi inductie insa la 50khz provoaca pierderi aproape triple in miez, estimez undeva pe la 280mW... In schimb tocmai puterea mica necesara aici tradusa si intr-un curent mic in primar rezulta faptul ca infasurarea respectiva este mult mai usor de dimensionat, si ca pierderile in cupru vor fi evident mai mici, devreme ce si curentul este mic.

[giongiu]

Marian, pierderile in miez datorate depasirii inductiei, de manifesta prin incalzirea miezului. Desigur, contribuie si la scaderea randamentului, dar sper ca nu la asta te referi.  La cat estimezi tu ca va ajunge temperatura unui traf ATX, nemodificat, EI33, 3C90, la 30Khz si umplere maxima , sa zicem 98%. Pe de alta parte, pierderile unui traf, deci si incalzirea, sunt datorate si rezistentei infasurarilor. Cam care este raportul pe care il estimezi tu, intre pierderile in cupru in primar si pierderi in miez, la acelasi traf ATX, la 300W ? Nu stiu rezistenta primarului, dar daca ai un traf ATX, poti masura.

[UDAR]

Nu răspund în locul lui Marian , dar am ridicat și eu rezerve față de utilizarea trafului ATX. Mai întâi această rezervă a fost exprimată de principiu - nu pentru acest caz concret . E adevărat că aici , reducerea pierderilor în cupru ar putea compensa ( în mai mică sau mai mare măsură ) creșterea pierderilor în miez. Nu știu care este raportul pierderilor cupru/fier ( este o decizie de proiectare ) . De obicei sunt comparabile . Dacă sunt inițial egale - cum sugerează unele manuale - dublarea pierderilor în miez nu mai poate fi compensată de scăderea pierderilor în cupru. Dar , dacă rămânem la acest caz concret , să nu uităm că discutăm de gabarit redus - excludem ventilatorul și răcirea forțată care , atenție , ajută și transformatorul nu numai semiconductorii de pe radiatoare.În concluzie , îmi mențin formularea : am rezerve dar nu susțin că nu merge - chiar știu că s-au făcut astfel de încercări, nu cunosc însă rezultatele testelor de durată. Depinde de deciziile pe care le-a luat proiectantul original.PS Am o sursă de 5V / 28A recuperată dintr-un switch profesional vechi . La consum infim 1-2A , ferita transformatorului e călduță , tot restul e rece. E clar că orice creștere a pierderilor în miez ar conduce la probleme.  Citez aici exemple din alt domeniu - foarte mulți deținători de amplificatoare ( asiatice în general ) simt încălzirea transformatoarelor prin trecerea de la 220V la 230V - infim , 5% . Asta denotă că nu se prea iau rezerve prin proiectarea inițială , mai ales la surse de proveniență obscură.

PPS Miezurile au o temperatură ”optimă” de funcționare la care pierderile sunt minime . La feritele de transformatoare această temperatură este de multe ori în jurul a 80-100°C  (la 3C90 este circa 90°C) . Ideea este nu să lucrezi la această temperatură ci sub ea - cât de mult , e iarăși o decizie de proiectare . Lucrând sub ea riscul de ambalare este eliminat : crește temperatura - scad pierderile . Dacă însă , dintr-un motiv , depășim această temperatură intrăm pe porțiunea periculoasă a curbei : crește temperatura - cresc pierderile - crește temperatura ....

Editat Septembrie 1, 2014 de UDAR

[giongiu]

Ramane intrebarea, poate cineva estima/calcula temperatura trafului ATX ? 

Desigur ca mi s-ar fi parut firesc sa discutam la obiect, despre o schema ceva, de ce nu, alta decat cea propusa, dar de ce sa nu umplem cateva pagini, cu presupuneri ? Dar daca-i bal, bal sa fie ! Macar sa lamurim dilema asta, cu depasirea inductiei...

[UDAR]

Iartă-mă , ai dreptate ne-am cam lungit cu offtopicul. Dar așteptam ca inițiatorul topicului să pună mai multe cerințe ( sau opțiuni ) concrete ca să avem ce discuta . Pe de altă parte întrebarea ta este ușor capcană. Cum să estimezi temperatura unui transformator ipotetic ? Dă tu datele - miez, frecvență, topologie , tensiuni, înfășurări , curenți , mă rog toate datele relevante pentru transformator și eu o să mă străduiesc să fac o estimare a temperaturii și bineînțeles să explic ce fac acolo.

Nu știu dacă va fi chiar în următoarele zile - voi lipsi din localitate ( într-un scurt concediu ) și nu știu cât acces la internet voi avea și .... cât chef de a calcula transformatoare .

 

PS În ce mă privește , am zis din capul locului că nu mi se pare chiar grozavă ideea , de aceea nu cred că trebuie așteptat să fac primul pas - propunerea unei scheme . Eu am făcut doar o ( foarte scurtă ) analiză. 

Editat Septembrie 1, 2014 de UDAR

[Marian]

Dar tocmai ca despre detalii concrete discutam, despre folosirea unui traf la un regim usor diferit fata de cel pentru care a fost proiectat, ceea ce presupune pierderi mai mari in miez, deci o temperatura mai mare a sa, si hai sa concretizam si mai mult cu un scurt exemplu, se da un traf EI40 cu primar bobinat cu 40 de spire, 35khz, si 2 situatii diferite, varianta stabilizata si nestabilizata, la ambele un Ton maxim sa zicem la 13uS, la prima varianta se ia deci Umin sa zicem 100V si aflam inductia simplu stiind ca sectiunea EI40 este 143mm^2, inductia este 0,22T pentru care as estima cam 150mW/cm^3, si deci 1,66W; la varianta nestabilizata tensiunea este cea maxima, sa zicem 160V, si deci inductia devine 0,36T, pentru care nu are sens sa mai calculez pierderile, nu cand deja putem discuta despre saturatie... De acord poate ca in realitate nu se va ajunge la saturatie datorita faptului ca tensiunea probabil va fi mai mica, dar oricum ai da-o, miezul va functiona la o temperatura foarte ridicata, ori vorba lui @Smilex, nu-ti doresti riscul ca traful sa fie capabil sa se deslipeasca singur...

[giongiu]

Aici e schema unei surse nestabilizata, facuta tot cu IR2153 si traf ATX, cu 40 spire in primar, cum au majoritatea trafurilor ATX, care, dupa cum spune autorul, functioneaza. Si e vorba de o putere ceva mai mare ca in cazul de fata. E drept ca n-am testat schema asta a cehului, am testat insa altele de-ale lui, toate functionale. As zice deci ca nu minte... Dupa cum spuneam, n-am testat-o, dar o testez.  http://danyk.cz/iz_2_35.html

[pop_ady44]

schema acea a testat-o cineva de pe forum si pot spune ca e functionala 100% am si eu 2sau 3 variante facute de respectivul 

 

PS vedeti de unde va luati integratele sunt si chinezari autentice si chinezari bune la pret mic 

Editat Septembrie 1, 2014 de pop_ady44

[Marian]

Nu tin minte sa fi zis undeva ca nu functioneaza schema daca traful folosit este direct de la o sursa ATX, schema e functionala fie ca traful lucreaza la 40 sau la 80*C, un lucru incontestabil, totusi vorbim despre regimul la care acea schema functioneaza, sau mai precis traful ( ca despre el vorbim ), adica daca acceptam de la bun inceput o temperatura ridicata in miez atunci deja discutia asta poate ca nu-si mai are rostul... E bine sa se faca aceasta distinctie si sa nu se tot insiste in interpretari, poate tie ti se pare ok sa nu poti tine mana pe traf decat maxim cateva asecunde, dar mie unul nu, asta este diferenta, regimul de lucru, nu functionalitatea in sine ( desi asa cum am aratat, in anumite conditii exista riscul saturatiei ).

[cristi7521]

Marian, am mai incercat sa pun problema o data, aici

http://www.elforum.info/topic/4128-sursa-coboratoare-in-comutatie-de-la-220/page-111?do=findComment&comment=986988

dar nu eram 100% sigur.

B din formula folosita de tine este de fapt deltaB, care este 2*B, unde ultimul B este cel din graficul de pierderi.

Acum am gasit mai multe documente (deci nu am inventat eu ceva) care sustin ceea ce am scris.

Atasez o poza din Magnetic Core Characteristic de la TI, pagina 5. Documentul se gaseste usor pe net.

In acest caz, folosind formula celor de la mag-inc, se pot calcula inductia B si pierderile, care sunt mult mai mici. Daca nu sunteti de acord cu formula celor de la mag-inc sau ca in formula numarului de spire apare deltaB care este 2*B va rog sa aduceti argumente.

[Marian]

Tot acolo @UDAR a lasat o postare care credeam ca a lamurit aceasta ideie, vorbim despre o inductie de varf instantanee ce apare la Ton, nu vorbim despre variatie de inductie pentru ca ar insemna sa avem deja o inductie relativ constanta peste care variatia sa se suprapuna, ceea ce nu se poate intampla decat in prezenta unei componente continue, si nu este cazul aici, aici pur si simplu avem o crestere instantanee a inductiei la o valoare de varf in functie de datele trafului, deci ceea ce am luat eu in calcul chiar este ok, nu stiu ce ai citit tu acolo si cum ai interpretat dar nu cred ca are legatura cu semipuntea despre care se discuta...

[Dr.L]

Cert e ca traful se incalzeste mai tare!

 

Cat de tare, cel mai bine se testeaza. Desi se poate si calcula. 1W disipat de un miez de ferita (de pc), nu e mult. Dar 2W...

Si in sursele de pc, traful e proiectat pt racire fortata, deci inclusiv piederile din miez sunt initial mari!