Fuente conmutada (switching)

[Juan Romero]

Hola amigo coquino, todas las fuentes conmutadas tienen que llevar un filtro de entrada asi como un filtro de salida; al de entrada se le denomina filtro EMI (electromagnetics interference) y sirve para suprimir la frecuencia generada por el ckto oscilador y que este no pase a la linea de alimentacion y no genere interferencia a otros cktos; en algunos paises esto esta normado y se considera un delito que esto suceda. este filtro esta costituido por una bobina de choque con bobinados en contrafase y dos condensadores, estos se calculan con una frecuencia de corte proporcional a la pendiente de atenuacion del filtro.
El filtro de salida es necesario para disminuir el voltaje de rizado asi como para suprimir la frecuencia de resonancia generada por el transformador, esta frecuencia es generada por la inductancia y la capacitancia parasita del transformador.
Las bobinas de choque necesariamente tienen que ser de ferrite ya que aqui las frecuencias son altas y los choques de hierro no responderian a estas frecuencias debido a las corrientes parasitas del nucleo generando estas calentamiento del mismo. Pero sin embargo si se pueden utilizar nucleos de polvo de hierro, quizas las que has visto son de este material porque parecen de hierro solido, pero no lo son.
Esperando haber disipado tu duda me despido.
Suerte amigo.

ahhh. amigo electrogomez te estoy preparando un ckto para tu aplicacion. dame un tiempito por favor ok.

 

[dinguel]

Me parece que aqui puede tener respuesta mi pregunta. Estoy reparando una fuente SPW de un dvd. Leyendo por ahi parece ser que es deretroceso o Flyback con multiples salidas. Segun veo , dos de las salidas no las entrega pero las otras dos si. Supongo que será debido a los diodos, puesto que si fueran los condenadores por lo menos el polimetro debería de medir algo de tensión, cosa que no ocurre, y si estubieran en corto no tendríamos las otras salidas. ¿Me podeis corregir si estoy en un error? Gracias.

 

[Juan Romero]

Segun se algunas fuentes de DVD llevan casi siempre dos voltajes principales, uno como master y otro como esclavo, estos siempre estan presentes pero los otros voltajes o bien se activan por un pulso de micro o cierran ckto con el conector y recien se activan.
Deberias primero determinar si esto esta pasando.
mucha suerte.

 

[Guest]

Hola Juan Romero Alvarado! estuve mirando este foro y veo q sabes bastante sobre las fuentes conmutadas (gracias a Dios!) tengo un par de dudas, bueno en realidad varias.pero para empezar vamos con una sola pregunta: Los filtros de entrada y de salida q se colocan en estos tipos de fuentes (me refiero a los inductores) eh visto q muchos diseños lo tienen pero otros no y mi pregunta es si realmente es necesario ponerlos cuando se alimentan amplificador y de q material tiene q ser el nucleo? si puede ser de hierro o tiene q ser si o si de ferrite ya q eh visto q en las fuentes de PC los de salida tienen nucleos de hierro. Por lo q yo se, se esta trabajando con altas frecuencias y corresponde colocar ferrites. Espero puedas sacarme esta duda y desde ya te agradezco toda la valiosa información q estas dando! Suerte y saludos!

Hola amigo coquino, todas las fuentes conmutadas tienen que llevar un filtro de entrada asi como un filtro de salida; al de entrada se le denomina filtro EMI (electromagnetics interference) y sirve para suprimir la frecuencia generada por el ckto oscilador y que este no pase a la linea de alimentacion y no genere interferencia a otros cktos; en algunos paises esto esta normado y se considera un delito que esto suceda. este filtro esta costituido por una bobina de choque con bobinados en contrafase y dos condensadores, estos se calculan con una frecuencia de corte proporcional a la pendiente de atenuacion del filtro.
El filtro de salida es necesario para disminuir el voltaje de rizado asi como para suprimir la frecuencia de resonancia generada por el transformador, esta frecuencia es generada por la inductancia y la capacitancia parasita del transformador.
Las bobinas de choque necesariamente tienen que ser de ferrite ya que aqui las frecuencias son altas y los choques de hierro no responderian a estas frecuencias debido a las corrientes parasitas del nucleo generando estas calentamiento del mismo. Pero sin embargo si se pueden utilizar nucleos de polvo de hierro, quizas las que has visto son de este material porque parecen de hierro solido, pero no lo son.
Esperando haber disipado tu duda me despido.
Suerte amigo.

Que tal amigos; siguiendo con el tema de los famosisimos filtros de entrada y salida en las tan codiciadas fuentes conmutadas, les puedo decir que he realizado bastantes pruebas mas espacificamente en las elevadoras de tension para poder alimentar poderes en un automovil, bueno he metido diferentes toroides de ferrita y ninguno ha corregido el problema del ruido, que la verdad desde que he reparado los poderes, solo algunos me he encontrado con filtro EMI, pero ninguno con los de salida en serie a los capacitores; ahora bien si los fabricantes de los aparatos diseñan sus fuentes teniendo el recurso de ingenieros programas etc., no creo que hagan los diseños sin basarse en calculos y normas; cuando hice la primera fuente hace 6 años, no le coloque ningun filtro ni el de entrada ni el de salida, sin embargo trabajaba muy bien y sin problemas de ruido de ningun tipo; caso contrario que ensamblo nuevamente a la fecha varias fuentes y todas tienen problema de ruido parasito en diferentes formas; he llevado a analizar la fuente con un profesor que trabaja en un centro de investigacion para que me orientara en donde pudiera estar el problema, el proceso fue analizar con el osciloscopio atraves de un modulo el "TFT" (sino bien recuerdo) el cual indicaba la frecuencia que se estaba colando por la DC despues de que realizara las mediciones y calculos fueron 3 frecuencias "parasitas" 12kHz, 24Khz y 72Khz, la solucion se planteo en colocar filtros a la salida, pero no se corrigio nada; ya en un plan de incertidumbre me imagine que la electronica era la que estaba mal asi que me ensamble solo la parte de la fuente de un amplificador comercial que me encontre entre mis diagramas un JBL, y sorpresa, el problema del ruido seguia; ya en vista de esto no se que pensar y solo me queda pensar que es la calidad de las tarjetas PCB, ya como ultimo comentario tengo una Notebock Compaq, pues bien esta trae sus respectivas bocinas y su salida de audifonos, bueno pues en cualquiera de las dos se cuelan los ruidos del lector de CDROM o del movimiento del mouse o del disco duro y uno que otro que no se que sea, esto colo cuando esta conectado el cargador que es Switching como el de todas las portatiles, pense que era problema de fabrica o algo asi ya que la adquiri nueva, pero un amigo tiene una igual y le hace exactamente lo mismo; y este problema ya es en un aparato de "marca", bueno eso solo era un comentario.

Les adjunto una foto de un poder de automovil que repare hace un tiempo, uno de los problemas era que tenia explotados los capacitores de la fuente por exceso de tension por eso solo se ven las ubicaciones de lso mismos; si se fijan bien no trae filtro EMI ni filtro de salida, el toroide rojo que se observa cerca del relevador es parte de la salida del amplificador y no tiene nada que ver con la fuente.

 

[cachina]

Hola Juan:
Te queria hacer una consulta , en el foro de cientificos aficionados existe el montaje de un circuito choper, como me parecio interesante por que he visto que ahora la mayoria de los aparatos vienen con este tipo de fuentes me dispuse a armarlo, use los transformadores de ferrita de una fuente de PC y la fuente trabajo OK , pero siempre hay un pero, le pude colocar carga con un consumo maximo de 100 watts aproximadamente, y al estar trabajando con la fuente de un momento a otro se quemaba.

Tu crees que pudieras chequear el circuito y derepente darme unos consejos de lo que me puede estar pasando, otra cosa como podria reemplazar el IR2110 , por otro dispositivo sea transformador o transistores por que de los IR se me han quemado como 4 y no son tan baratos que digamos.

atentamente.
Gustavo
http://www.cientificosaficionados.com/foros/viewtopic.php?t=3514&highlight=choper

Hola amigo, aunque ya paso bastante tiempo de la publicacion de este tema y si aun necesitas ayuda al respecto yo te podria orientar en esto. Yo por aca diseno fuentes de este tipo y tengo cierta experiencia en este tema. Esto me permite dar cursillos de fuentes commutadas en mi universidad. Bueno me comentas luego OK.

 

[Andres M]

hola juan alvarado soy nuevo en este foro y no me se mover muy vien pero tengo una duda que necesito resolver cuanto antes sea posible, estoy apenas implementado una fuente conmutada de salida multiple, no se como fabricarla, y si es necesario el circuito

 

[electrogomez]

el optoacoplador es para aislar las señales, la tierra de la salida no se junte con la tierra de la entrada, o si no tendria sentido ese transformador, asi puedes aislar las señales

 

[Andres M]

gracias por la respuesta, ahora me interesaria si me que es lo que conmuta en esta fuente y si es necesario adaptarle el IRF2110

 

[electrogomez]

lo que conmuta es el mosfet que se encuentra en serie con el primario del transformador, creo que esa es tu pregunta no te la entidi bien y estuve buscando el datashhet del irf2110, pero encontre el ir2110 no se si sera el mismo que tu me dices, pero este se ocupa para hacer inversores y si tu quieres hacer la fuente que tienes en el esquema puedes ocupar un mosfet como el FQA11N90 o el FQA28N50 que son de mas potencia y para el control puedes ocupar el intedgrado SG3524 y en la figura numero 13 del datasheet aparece la configuracion fly-back

 

[electrogomez]

andres estuve revisndo mejor mi pc y yo creo que este integrado te ayudara mejor es el uc3842, ya que trae la misma configuracion de tu fuente, mira el datasheet donde dice OFFLINE FLYBACK REGULATOR y ahi tienes el esquema

no pude adjuntar el datasheet asi que descargarlo en la pagina www.datasheetcatalog.com

y suerte en tu aventura yo creo que este es mejor que otro, ahi me cuentas como te fue

 

[Nilfred]

Conseguí el modelo para simular SG3525 (SG1525 compatible)
¿Como lo puedo convertir para multisim 10?
Aleluya los que usan Orcad

 

[zopilote]

Todos en este post han notado la actualidad que tienen las fuentes switching, y por que esa información puede ser muy provechosa para armar tu fuente de alimentación de un amplificador de potencia o de una laptop, les paso un dato, de que puede bajarse un demo para facilitar ese proceso incomprensible de como armar nuestros transformadores SMPS.


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zopilote

Magnetics Designer Software - Intusoft

 

[Nilfred]

¿Incluye algún IC que se consigue fácil en nuestros mercados tercermundistas?
Tirá algunos ejemplos, porque así como lo presentas no me tienta para nada bajarlo.

 

[Juan Romero]

EDICION: Atensión amigos, el esquema que propongo en este post es para el integrado SG3524 y no para el SG3525 ya que son diferentes en algunos pines, pero en la parte de la realimenacion si es igual. Hay que considerar esto ya que en el esquema esta rotulado como SG3525.Disculpenme este pequeno error.

Hola amigos nuevamente por aqui, bueno por cuestiones de trabajo y personales estuve alejado del foro, pero veo que a mi correo me han llegado una infinidad se preguntas al respecto a este tema (fuentes switching) las cuales no he podido responder todas, pero aqui quiero responder a una inquietud de nuestro amigo LUCIPERRO, algo referente a una realimentacion optoacoplada con el integrado SG3525
Bueno amigo Luciperro creo que en tu ckto hay varios errores los cuales he corregido y los pudes ver en el sgte diagrama

Se aprecia que la frecuencia de oscilacion de tu ckto es de 60KHz, lo cual indica que la frecuencia en el transformador es de 30KHz por ser push pull.
El pin 8 de IC deberia ir a tierra porque es el terminal de tierra del IC, lo pines 4 y 5 deberian ir a tierra porque no se esta haciendo control de limitacion de corriente, el pin 7 no deberia tener la resistencia de 100 ohm.
En cuanto a la realimentacion opto-control tu diseno esta muy mal asi que te propongo una en el esquema.
La red RC del pin 9 brinda una accion del control integral en lazo de control del voltaje de salida.
El siguiente ckto muestra una forma de implementar el filtro de salida mas su realimentacion optoacoplada.

una breve explicacion del ruido presente en tu ckto es que en la salida del transformador obtienes una forma de onda muy parecida a la del grafico siguiente (real) y deberia ser como la ideal.
Como se sabe por series de Fourier una onda cuadrada esta formada por una sumatoria de componente senos con fecuencias pares o impares. Si la onda de salida del transformador la sometes a un analizador de especros obtienes algo parecido a esto

Aqui se puede observar que tu frecuencia principal de 30KHz esta acompanada de otras tambien impar pero del doble y mitad de la frecuencia principal y estoy seguro que la de 15KHz se esta filtrando dentro de tu ckto ya que esta si es audible porque la otra de 60KHz no lo seria. Te sugiero que tu filtro de salida lo disenes con una frecuencia de corte de 15KHz para suprimirla y no pase a la etapa de audio del amplificador.
Bueno esperando haberte sido util me despido y cualquier resultados nos comentas.

 

[GERI]

La verdad ya estoy mareado con el tema de la fuente.
Les adjunto un par de esquemáticos son de Rod Elliot y Sergio Sánchez.
Exmínenlos y pasen un informe...
Muchas Gracias.....

 

[Juan Romero]

Respondiendo sobre el tema de la fuente de laptop (15V 5A) que publique aqui para nuestro amigo DJMota le dejo el esquema y sus componentes

El procecimiento del diseno del transformador paso a paso lo detallo en las siguientes paginas, son unas fotos de los apuntes que tengo al respecto. Disculpen uds pero no tengo tiempo como para pasarlos en un archivo de word asi que solo lo tengo en manuscritos, quizas mas adelante haga un manual de estos apuntes.

Las especificaciones de bobinado del carrete estan aqui, para lo cual requiere un conocimiento basico del tema para entenderlo si no pueden ocacionar algun cortocircuito al armar el circuito.

Espero les sirva y cualquier consulta me la hacen saber.
Gracias amigos.

 

[Nilfred]

¡Genial!
Me interesa la parte de PFC ¿Cómo calculaste L1?
Ojo que si Po ≥ 80W es obligatorio Active PFC (Boost) en muchos paises.

 

[Juan Romero]

No!, Nilfred, amigo L1 no es un ckto corrector del factor de potencia PFC, solamente es parte del filtro EMI para evitar que las oscilaciones del ckto pasen al la red. Tambien se hece un pequeno calculo el cual no he incluido. Pero en algo si tienes razon podria ser necesario un ckto PFC con el cual reduciria el tamano del condensador filtro de entrada a aprox 1uF pero con el coste de adicionar una bobina de choque de entrada (chopper) y circuiteria adicional incrementando el costo y complejidad del ckto.
Si te interesa disenos de PFC ubica este integrado, L6561 en el data sheet encontraras varias aplicaciones y luego nos comentas.

 

[DJMota]

Una cosilla:

Aunque no se ve bien del todo el documento se entiende la mayoria de cosas. La verdad es que te lo has currado tio. eres un fiera.

Pero algunas de cosas no me quedan claras:

1- ¿Que valor tiene L2 la bobina de salida que has puesto?
No he encontrado ninguna referencia. Supongo que es un transformador de supresion en modo común para la frecuencia de 100Khz. ¿Que valor debe de tener?

2- Los valores para 100Khz son los anotados en azul o los del esquema en negro? ¿A qué valores debo hacer caso? Es que como has puesto dos valores en algunos componentes pues ya no se cual dar por válido.
Por ejemplo R2-R3, R4-5, R6, R7, R10, R14, C10, etc...

3- La resistencia de 10 ohms en la salida de bías ¿hay que ponerla o no?

4- ¿Los transistores listados con lapiz son equivalentes o solo va bien el de azul?

Sería interesante que pasaras este documento a Word o a PDF ya que contiene información valiosa y escrito a mano con tantas anotaciones no queda muy claro.

Te doy las gracias de nuevo por compartir tu curro con nosotros.

Saludos.

 

[Nilfred]

CONSIDERACIONES DE DISEÑO:
VAC-min = 180 VAC
VAC-max = 260 VAC
fL = 60 Hz
fS = 100 kHz
VO = 15 VDC
PD = 95 W
η = 0,8 (80%)
Dmax = 0,34
PLG = 258 ¿?/?²

PASO 1:
PD = 95 W
VIN-min = √2ˡ × 180 VAC = 254 VDC
VIN-max = √2ˡ × 260 VAC = 368 VDC

PASO 2:

IAVG = ___95 W___ ⇒ ‌_IAVG = 0,47 A_‌
IAVG = 0,8 × 254 V

IPK = 2 × 0,47 A ⇒ ‌_IPK = 2,76 A_‌
IPK = ___0,34

En modo contínuo:
KRP = 0,6
IR = (2,76 A) (0,6) ⇒ ‌_IR = 1,66 A_‌

IRMS = (2,76 A) × √∕0,34⌈ (0,6)² - 0.6 + 1 ⌉ˡ
IRMS = (2,76 A) × √∕0,34⌊ (0,3)² - 0.6 + 1 ⌋

‌_IRMS = 1,16 A_‌

PASO 3:

LP = __( 254 V )( 0,34 )__ ⇒ LP ≈ 313 µH (mínimo)
LP = (2,76 A)(100×10³ Hz)

optimizado ⇒ ‌_LP ≈ 420 µH_‌ óptimo

‌_Bmax = 2400 Gauss_‌

Con Núcleo EI-32
Ae = 1,15 cm²

Lg = 0,4 × π × (420×10⁻⁶ H)(2,76A)²×10⁸
Lg = _____(1,15 cm²)(2400G)²

Lg = 0,061 cm ó ‌_Lg ≈ 0,6 mm_‌

PASO 4:


Np = (420×10⁻⁶ H)(2,76A)×10⁸ ⇒ ‌_Np = 42 Vueltas_‌
Np = __(1,15 cm²)(2400G)

NS(+15V) = (15V+0,9V)(1 - 0,34) × 42 Vueltas
NS(+15V) = ____0,34 × 254V

NS(+15V) = 5,1 Vueltas ó ‌_Ns = 5 Vueltas_‌

NB(+16V) = (16V+0,9V)(1 - 0,34) × 42 Vueltas
NS(+15V) = ____0,34 × 254V

NB(+16V) = 5,4 Vueltas ó ‌_NB = 6 Vueltas_‌

PASO 5:

IPKS = (2,76 A)(42/5) ⇒ ‌_IPKS = 23,2 A_‌

IRMSS = (23,2 A)×√(1-0,34) [ (0,6)²/3 - 0,6 + 1 ]ˡ
‌_IRMSS = 13.6 A_‌

IRIPPLES = √(13,6 A)² - (5)²ˡ
‌_IRIPPLES = 12.6 A_‌

PASO 6:
Para el primario:
Considerando: CMA = 220 mitos/A
CMp = (220 mitos/A)( 1,16 A) ⇒ CMp ≈ 255 mitos
De tabla №1 de Conductores
Conductor Primario ⇒ ‌_AWG # 26_‌ ok
Optimizando Conductor Primario:
CMp = (220 mitos/A)( 1,16 A) ⇒ CMp ≈ 127 mitos
CMp = _______2
de tabla: ⇒ ‌_AWG # 28_‌ aprox

Para el secundario:
CMs = (220 mitos/A)( 13,6 A) ⇒ CMs ≈ 2992 mitos muy grueso AWG !
Optimizando Conductor secundario:
CMs = (220 mitos/A)( 13,6 A) Si N = 12 Conductores
CMs = _______12
‌_CMs ≈ 249 mitos_‌
de tabla:
AWG # 26 × 12 Conductores

Para el Bias:
‌_AWG # 26_‌

PASO 7: Igual
PASO 8: Igual
PASO 9:
RT = 7 kΩ y CT = 2,2 nF para 100 kHz
PASO 10:
RSC = _1 V_ ⇒ ‌_RSC ≈ 0.33 Ω ; 1 W_‌
RSC = 2,76 A
PASO 11: Igual

PASO 12: ‌_RSt = 270 kΩ × 2_‌

PASO 13:
CIN ≈ 95 W × 1 µF ⇒ ‌_CIN ≈ 100 µF 400 V_‌
CIN ≈ 95 W × 1 W

PASO 14: Igual

Si hay que corregir algo me mandan un PM y edito.