Constructie SMPS coborator de la 220 de putere medie-mare

[Marian]

@Mircea Crisan in primul rand te voi ruga sa incetezi a-mi mai poci numele, este o lipsa evidenta de respect ( ca sa fiu retinut ). Nu am criticat, doar am subliniat lucrurile care mie mi s-au parut problematice la schema deoarece pana sa dai sfaturi despre pcb tre sa te asiguri ca schema este bine pusa la punct, eu asta incerc sa fac, sa ajut colegul atat cat pot sa puna la punct ceea ce mai trebuie, daca nu vezi asta atunci ai o problema si-mi pare rau pentru tine, este clar ca ai o problema personala cu mine ( nici nu vreau sa-mi amintesc discutia de pe privat, nu-mi amintesc sa mai fi fost altcineva atat de agresiv si fara motiv ), in fine am incercat sa te evit si te rog respectuos sa faci acelasi lucru.@AdR!@N nu e nici o problema ca nu intelegi ceva, unde ai dubii intreaba fara ezitare, doar asa poti corecta eventuale puncte problematice, daca tine de mine te asigur ca nu voi ezita sa contribui cu ce pot. referitor la opto, el este practic compus dintr-un led si un fototranzistor ( o descriere simplista stiu ), alimentezi ledul din partea dinspre iesire iar el comanda tranzistorul intern care la randul sau comanda circuitul la care este conectat, ei bine dupa cum stii, orice led are nevoie de un anumit curent, in cazul schemei tale catodul opto este legat la -Vcc prin R12, anodul sau se alimenteaza de la +Vcc prin seria R11-RV1-R3-R4, asta cumulat cu prezenta celor 2 zennere rezulta un curent prea mic pentru ledul opto care nu va putea functiona corespunzator, poti intrerupe legatura dintre pinul 1 al opto si R11/anod 431, si mergi cu o rezistenta de la pinul 1 direct la punctul de conexiune dintre R24 si D11, adica te legi cu rezistenta dintre ele, in acel punct fiind teoretic 22V rezistenta dintre pin 1 si anod D11 ar putea fi 1k8 sau 2k2 sau undeva pe acolo oricum.

[AdR!@N]

@ smilex

Schema nu este batuta in cuie, in special reactia, snubberul, trafurile si inductantele serie.

In privinta snubberului, pot varia doar valorile celor doua componente, ajustari si modificari din aproape in aproape se pot face chiar si dupa realizarea practica. Poti sa imi sugerezi o metoda de calcul sau aproximare?

Ceea ce stiu eu: condensatorul trebuie sa aiba o capacitate calculata astfel incat impedanta la frecventa de lucru sa directioneze spike-urile de tensiune spre rezistor dar sa nu aiba treba cu "tensiunea utila", rezistorul va disipa energia produsa sub forma de caldura. In topicul cu surse ridicatoare era descrisa o metoda "babeasca" de a calcula valorile celor doua componente in functie de Coss ai tranzistorilor folositi, daca nu ma insel, marian a facut aceasta descriere...

 

@marian

In principiu am idee de functionarea oprocuplorului, in schimb este intr-o ceata densa functionarea 431. Diseara o sa studiez ce mi-ai spus acum si incerc sa ma mai documentez de functionarea si implementarea 431.

Poti sa imi spui, te rog, cam in ce consta compensarea locala a TL431?

 

Multumesc tuturor pentru sfaturi si timpul acordat!

[Vizitator smilex]

Orice snubber pui acolo, ceva ameliorari va aduce. Un snubber optim va aduce insa si un regim termic mai bun al tranzistoarelor. In situatia data (semipunte) nu exista posibilitatea ca o oscilatie parazita sa creasca tensiunea peste strapungerea tranzistorului. Dar nu depinde de frecventa de lucru ci de cea a oscilatiilor parazite provocate de inductante parazite si capacitati parazite. Asta ar presupune sa pornesti sursa fara snubber, sa urmaresti frecventa oscilatiilor parazite obtinand astfel valoarea produsului LC a inductantelor si capacitatilor parazite. Cu un cond suplimentar observi noua frecventa, iar cu cele doua frecvente diferite ce dau doua relatii matematice cu doua necunoscute sa calculezi exact valoarea inductantei si capacitatii parazite. Apoi sa apelezi la diagrame pentru optimizari, gasesti pe net tone de documentatie. In final, dupa ce ti-ai omorat jumatate din neuroni, obtii acel mult ravnit RC optim.In principiu si eu ma bazez pe capacitatea tranzistorului ca sa stabilesc condensatorul din snubber (Cs), de 6-10 ori (pentru un snubber la semipunte) capacitatea la iesire a unui tranzistor la tensiunea la care se poate considera blocat, aici ar fi 150V. Rezistorul (Rs), in configuratia ta pentru ca ai un singur snubber, il aleg sa suporte acelasi curent ca si cel provocat de consumator in primar, la 150V aici. Acel 6-10 nu este batut in cuie, daca tensiunea permite (privind puterea disipata), poate fi mai mult, iar daca puterea disipata e mare, poate fi mai putin. Puterea disipata pe rezistor (indiferent de valoarea lui) e P=2∙Cs∙U²∙f unde U=150V si f=frecventa pe traf. De obicei optez pentru max. 1% putere pe snubber (unul singur la semipunte), dar pt. 800W (parca asa ziceai) ar insemna 8W chiar si in gol. Deci, din PDF460 ar fi 200pF/150V, ar merge Cs=1,5-2,2n. Rs-ul care ar face cei 5A la 800W pentru 150V, ar avea valoarea Rs=33ohmi. Nu stiu frecventa ca ti-as spune si ce putere, dar o calculezi tu. Nu se preteaza rezistoare bobinate pentru a amortiza frecvente parazite, uneori de valori de zeci de MHz. Mai bine combini cu carbon pentru obtinerea puterii disipate (preferabil dublul ei).Snubberele se preteaza si pe diode (secundar). Si diodele fac smecherii.Priveste 431 ca pe un tranzistor npn care are o tensiune Ube de 2,5V.Cu compensarea e lunga. Configuratia TL431+opto e discutabila chiar daca asiguri curentul necesar.

[Vizitator tyc]

R23 e de 5W din motive estetice? Eu cred ca se incalzeste si la toamna sau chiar mai devreme componentele adiacente vor fi topite,uscate (caz intalnit si la sursele cu racire fortata prin curent de aer) - ma refer la rezistenta de putere amplasata in apropierea condensatorilor de iesire . Acolo,un deflector ar fi binevenit dar spatiul e limitat si intervine si latura economica :cine comercializeaza dispozitive care merg 100 de ani fara reparatii?

[AdR!@N]

Am mai studiat despre TL431 si incep sa inteleg cam cu ce se mananca.

M-am inspirat de aici:plecs_tl431.pdf

Am modificat putin implementarea lui in reactie dupa cum este exemplul din pdf.

RLED=4.7k pentru un curent de aproape 4.7mA prin led

R4=10k

R3+RV=56k+20k pentru un curent prin R4 de 0.255mA

 

Acel C29 pentru compensare e cam greu de calculat...m-au luat durerile de cap cand am vazut cum se calculeaza. Am lasat loc pentru el pe cablaj...eventual o sa incerc sa ii gasesc o valoare buna prin tatonare (am vazut ca ar fi o valoare de ordinul cativa zeci de pico).

 

Din cate am inteles de la marian, pentru vechea schema trebuia sa leg pinul 1 al opto la zennerul D11, bun dar catodul TL431 ramanea in aer?

 

Este ok asa cum am facut reactia (valorile se mai pot ajusta), sau ma intorc la varianta anterioara?

[Vizitator tyc]

817 parca are ceva cu 5mA iar 431 are curentul maxim suportat de 100mA .

[AdR!@N]

Pai si, in cazul de fata, curentul prin 431 nu e acelasi cu curentul prin 817? sau gresesc eu?

[Marian]

@AdR!@N arunca-ti un ochi pe schema asta la reactie

 

Este un flyback la care lucrez, ignora controlul si partea de forta, importanta este reactia, observa modul de conectare al opto si al 431, asta am dorit sa subliniez prin descrierile precedente ( poate nu m-am priceput sa explic prea bine ). Cam asa este si la tine acum si este ok, ledul opto ( inteleg ca este PC817 ) vad in pdf ca ar avea o tensiune directa de maxim 1,3V si suporta maxim 50mA, pe de alta parte TL431 are nevoie de minim 1mA in catod pentru functionare corespunzatoare si suporta maxim 100mA, acum avand in vedere ca TL431 extrage curentul necesar din ledul opto eu as urca pe acesta la vreo 10mA, tensiunea in anodul D11 va fi de 22V, asadar R_led din schema ta ar fi [22-(1,3+2,5)]/10mA=18,2/0,01=1k8.

 

Acuma, referitor la divizor, curentul ala prin el mie mi se pare cam mic, as merge cu 2k2 la R4 ceea ce inseamna un curent mai mare in divizor si dexci rezistente mai mici in partea de sus fapt ce permite mai multe opriuni in privinta alegerilor ( e doar o ideie, nu e obligatoriu sa o iei in seama ), asadar referinta de la 431 de 2,5V inseamna un curent pe R4 de ~1,136mA, partea de sus o afli simplu, tensiunea in partea superioara a divizorului va fi 22V de la zenere din care substragi cei 2,5V ai referintei si ramai cu 19,5V, si rezistenta de sus tre sa fie 19,5/1,136m=17,165k, evident trebuiesc rotunjiri, pentru a putea regla cu precizie tensiunea de iesire poti adauga acel semireglabil si combinatia poate fi rezistenta de 10k inseriata cu semireglabil de 10k.

 

Cat despre compensare, asta asa cum si @smilex spune, este o discutie tare lunga, trebuie intai sa stabilesti valoarea inductantelor serie de dupa redresare ( care au un mod precis de calcul ), valoarea total cumulata a capacitatii de filtrare de dupa ele si a ESR-ului deasemenea cumulat, si de acolo porneste o intreaga aventura, atasez link cu un pdf de-al meu cu un calcul exemplificativ legat de o sursa modificata recent de mine, asta ca sa intelegi cam despre ce este vorba, evident aici parametrii se schimba, dar modalitatea in sine cred ca poate fi adaptata. http://mc.tt/3bvAp4Ks7q

[Vizitator smilex]

^Daca mai bagai si ESR-ul la mijloc... Amplificarea initiala se deduce aici si din rata conversiei opto, in functie de rezistenta de sarcina a fototranzistorului, opto poate sa amplifice sau sa atenueze, trebuie consultat PDF. Daca exista corectie pe 431, cea de pe SG trebuie sa dispara sau se suprapune peste cealalta. Recomand palier cu zero in rezonanta sau sub si intersectia globalului la frecventa mare ca sa se prinda ESR-ul pe -20dB/dec. Mie imi place sa inchid bucla in curent continuu, recomand 1M intre intrare si iesire 431, chiar daca asta creeaza o mica variatie in sarcina.

@AdR!@N Sa nu te sperii de ce am scris anterior, iti explica marian tot daca te intereseaza.

 

Ca sa poata fi calculata sau aplicata pe simulator, amplificarea AO din SG trebuie sa fie in bucla inchisa de o valoare data, deci rezistor intrare-iesire cu rezistor intrare sau sarcina opto care creeaza impedanta rezistorului de intrare. Ce urmeaza dupa 431, inclusiv conversia opto, face parte din amplificarea initiala. 431 este AO cu corectia.

[AdR!@N]

Am corectat valorile componentelor din reactie, initial si eu ma gandeam la 10mA prin opto.... dar am zis ca poate e mai ok sa fie mai mic...in fine, sper ca sunt ok acum. Compensarea o las mai la urma, mai intai sa o fac sa functioneze bine nestabilizata si apoi revin la feedback, cele doua condensatoare si rezistenta sunt puse pe cablaj, ramane doar sa le stabilesc valoarea printr-o metoda sau alta. Smilex, m-a luat cu transpiratie cand am citit postul tau...

 

Legat de inductantele serie, un tor din ala galben cu alb sau verde cu albastru din ATX cu dimensiunile 33/18/11 mm (Dext/Dint/L) ar fi suficient pentru ambele inductante? Initial eu ma gandeam la doua toruri de 27/18/10 mm (tot galbene) pentru fiecare inductanta.

Mai am doua toruri TF41X15X27 material Ni-Zn, aste ar putea fi folosite?

[Vizitator smilex]

Din schema cu SG R5, C5, C3 fac parte din corectia RC. Ori acolo, ori la TL. Nici opto nu are sarcina. Dupa cum abordezi problema, as zice sa mergi fara compensare, fara reactii, cu 90% umplere, deci fara opto. Sigur, e doar o parare personala.

[Marian]

Compensarea este intr-adevar un subiect care poate parea intimidant insa cu rabdare si atentie il poti depasi cu succes, iti recomand sa lecturezi postarile lui @Smilex de la urmatoarele 2 linkuri, in ordinea in care le pun:

1.http://www.elforum.info/viewtopic.php?f=41&t=76798&start=25#p692192

2.http://www.elforum.info/viewtopic.php?f=41&t=76798&start=200#p968042

 

Apoi descarca pdf-ul din linkul postat de mine in incheierea mesajului anterior, este un exemplu de calcul al compensarii, te va ajuta sa intelegi mai bine domeniul, apoi dupa ce se pun la punct toti parametrii necesari se poate trece la calcul si in cazul tau. Pentru moment insa hai sa punem la punct elementele electromagnetice, traful si inductantele serie, si evident primul ar fi traful, ai zis ca vor fi 2 bucati ETD34, si aici eu intrevad o problema, puterea maxima la iesire din cate spui va fi 800W, deci 400W pe fiecare traf, frecventa ai spus ca va fi 75Khz pe trafuri ( deci 150Khz pe oscilatorul SG ), crescand frecventa de lucru cresc si pierderile in miez si asta limiteaza puterea maxima de la traf, presupunand ca materialul este 3C90 iata pierderile:

 

 

Se urmareste sa nu se depaseasca 100mW/Cm^3, si asa cum se vede in imagine, pentru frecventa respectiva se recomanda o inductie de maxim 0,12T ( dezavantajul frecventei mari ). Acum puterea maxima de la un traf se poate aproxima dupa P=5*B*f*j*Sm*Sf; unde:

P - este puterea exprimata in W;

B - Inductia maxima exprimata in Tesla;

f - Frecventa de lucru exprimata in Khz;

j - Densitatea de curent maxima in infasurari exprimata in A/mm^2 ( intre 2 si 4 );

Sm - sectiunea miezului magnetic exprimata in Cm^2;

Sf - sectiunea ferestrei de bobinare exprimata deasemenea in Cm^2;

 

Si in cazul de fata avem B=0,12, f=75; j=3 ( sa zicem ); Sm la traful asta este 0,97Cm^2 si Sf este 0,85Cm^2, asadar P=5*0,12*75*3*0,97*0,85=112W, departe de cei 400W doriti, asa cum spuneam exista o problema aici. Solutia este alegerea unor alte trafuri ceva mai mari, trafuri fara intrefier ( este important ) al caror produs Sm*Sf sa fie in cazul de fata de minim 3Cm^2 ca sa iti permita cei 400W doriti.

[nickrvl]

O "mica" scapare aici:

[Vizitator smilex]

Interesant R23.

[AdR!@N]

In urma cu cateva zile:

Rs-ul care ar face cei 5A la 800W pentru 150V, ar avea valoarea Rs=33ohmi. Nu stiu frecventa ca ti-as spune si ce putere, dar o calculezi tu.

Acum:

Interesant R23.

De ce te miri, ca tu ai calculat