ATENCION: A continuacion dare unas pautas que tienen que tener en consideracion para realizar el proyecto de la fuente para Laptop, tanto de ckto asi como de los calculos que publique.
EL CIRCUITO
1) En el ckto hay algunos valores que estan en negro y otros en azul, coloquen los de azul, debido a que son los que determine posterior al diseno original ajustandolos a los valores mas convenientes.
2)Todos los componentes se determinan con un calculo previo, los cuales algunos he omitido debido a que yo ya los deternine en un diseno anterior y vienen a ser lo mismo. En si el diseno es un poco complicado para aquellos que no tienen un conocimiento previo o basico del tema.
3)R2 y R3 son resistores de Start Up o arranque, estan calculados para una entrada de tension minima de 180VAC y son dos de 150K.
4)R4, R5, C6 y D2 viene a ser el circuito de RCD Clamping y estan calculados solo para este caso en particular. Si requiere otra potencia hay que recalcularlos. Este ckto sirve para disminuir las perdidas por Leakage Inductance o inductancia de dispercion e incrementar la eficiencia de la fuente.
5)Rx, D3, C8, C7, es el ckto de alimentacion auxiliar o de Bias y se usa para brindar una tension de alimentacion al KA3842 luego de arranque. Rx se determina experimentalmente y evita que al IC le llegue una tension mayor de 30V cuando se esta trabajando a maxima razon de servicio
o Duty Ratio max.
6)Rt y Ct o R10 y C10, son los componentes que determinan la frecuencia de oscilacion del ckto. Con los que estan en negro o azul igual funciona solo que los de azul nos permite un mayor rango de Duty Ratio. Para mayor detalle ver el manual del IC.
7)R12 y C11 es el ckto LEB o leading edge blanking, y es un filtro para reducir el sobre impulso en la senal del sensado de corriente.
8)R11, R13, D4 es una forma de configuracion de disparo del Mosfet y se llama pasive turn-on, hay otras. El ZD1 limita la tension de gate a 24V.
9)D1 es un diodo puente de 4A, D5 es un bi-diodo que debe soportar el doble de la corriente pico secundaria.
10)C5 es el condensador filtro de entrada y se determina de acuerdo a la potencia requerida de la fuente, en este caso 95W. C12,C13,C14 es el filtro de salida y se calculan para minimo voltaje de rizado. Estos calculos los he omitido en en las hojas que publique. L2 es una inductancia de 220uH a 5A.
11)El circuito de opto-realimentacion PC817-TL431 esta disenado para un control de voltaje de salida de 15V. Si se desea un voltaje de salida diferente hay que redimensionar nuevamente las resistencias R15, R18, R19 y R20. Este calculo tambien omiti para no hacer muy engorroso el diseno.
12)R14 es la resistencia de curren sensing o sensor de corriente, y se determina para maxima corriente pico Ipk en el primario del transformador. Es la que determina la energia maxima almacenada el nucleo del transformador.
13)L1 y C2 es el filtro EMI, tambien se dimensionan los valores.
BREVE EXPLICACION DE LOS CALCULOS
PASO1:
Determinacion de los voltajes minimos en DC de acuerdo a la entrada AC.
PASO2:
Determinacion de la corriente promedio Iavg y al corriente pico Ipk de entrada. El dimensionamiento adecuado de estos parametros determina las formas de ondas y el modo de conduccion en el lado primario. El Krp es la relacion entre la corriente ripple Ir y la corriente pico Ip, Krp=0.4 a 0.6 para modo de conduccion continua o CCM y Krp=1 en modo de conduccion discontinua o DCM. Aqui tambien se evalua la corriente eficaz Irms que en algunos casos nos sirve para evaluar el flujo maximo en AC del transformador.
PASO3:
Determinacion de la inductancia del primario Lp y de la longuitud del entrehierro Lg del transformador.
De Lp y Lg depende la energia maxima que se puede almacenar el transformador en el periodo Ton para luego liberar esa energia en el periodo Toff ya que es una topologia flyback.
La densidad de flujo maximo Bmax se determina de la densidad de flujo de saturacion Bsat del material de ferrite, esto lo pueden obtener de los manuales tecnicos del fabricante del nucleo, ejm TDK, Ferroxcub, phillips, KG Magnectics,etc.
PASO4:
Aqui se calcula el numero de vueltas del primario Np asi como el de los bobinados secundarios Ns y bias Nb.
PASO5:
Determinacion de formas de ondas de los parametros secundarios como corriente pico secundaria Ipks, eficaz Irmss y de Ripple Iripples
PASO6:
Determinacion de los calibres de los conductores primario y secundario para esto se usa la ecuacion:
CMA=CM/Irms
Donde:
CMA:Capacidad de corriente del conductor en milcircular por amperio o milcir/A
CM:Area del conductor en milcircular o milcir
CMA debe de estar en el rango de 200 a 500milcir/A
Los fabricantes de conductores dan tablas con valores de CM, primero se determina el CMA adecuado y se calcula el CM comparandolos con los valores de las tablas para determinar el calibre del conductor adecuado para la corriente deseada. Si el conductor es demasiado grueso hay que optimizar el conductor para calibres mas delgados pero en parallelo o multifilar.
PASO7:
Dimensionado del condensador filtro de salida Co=680uFx3
PASO8:
Diseno de la seccion de realimentacion de voltaje o opto-realimentacion.
PASO9:
En esta seccion se dimensionan los valores de Ct y Rt del oscilador de frecuencia fija del IC. El data sheet del KA3842 tiene una grafica donde se puede determinar el valor de Rt para un Ct en relacion a la frecuencia de oscilacion. Eso queda como tarea para uds.
PASO10:
Determinacion de la resistencia sensor de corriente Rsc, como mencione anteriormente esta limita la maxima corriente pico Ipk del primario del transformador. Se determina con la ecuacion
Rsc=Vsc/Ipk , Donde Vsc=1V
PASO11:
Aqui se determina los valores del ckto LEB o filtro de sobreimpulso del sensor de corriente. Detallar como se determinan seria extenderse demasiado en el tema, pero para los interesados y amantes del calculo les sugiero que obtengan el manual del IC pero del fabricante HITACHI, ahi hay mas detalles del tema o si no en un paper de diseno del autor Marty Brown para MOTOROLA.
PASO12:
Aqui se calcula la resistencia de start up o de arranque con la ecuacion:
Rst=Vin.min/Ist.min
Vin.min y Ist.min se obtienen del data sheet, evaluar esto!.
PASO13:
Dimensionado del condensador filtro de enntrada Cin, en este caso y para la potencia requerida es de 100uF.
PASO14:
Diseno del filtro EMI, los calculos aun no es necesario para no hacer muy extenso el tema.
Fin de la explicacion
EL CIRCUITO
1) En el ckto hay algunos valores que estan en negro y otros en azul, coloquen los de azul, debido a que son los que determine posterior al diseno original ajustandolos a los valores mas convenientes.
2)Todos los componentes se determinan con un calculo previo, los cuales algunos he omitido debido a que yo ya los deternine en un diseno anterior y vienen a ser lo mismo. En si el diseno es un poco complicado para aquellos que no tienen un conocimiento previo o basico del tema.
3)R2 y R3 son resistores de Start Up o arranque, estan calculados para una entrada de tension minima de 180VAC y son dos de 150K.
4)R4, R5, C6 y D2 viene a ser el circuito de RCD Clamping y estan calculados solo para este caso en particular. Si requiere otra potencia hay que recalcularlos. Este ckto sirve para disminuir las perdidas por Leakage Inductance o inductancia de dispercion e incrementar la eficiencia de la fuente.
5)Rx, D3, C8, C7, es el ckto de alimentacion auxiliar o de Bias y se usa para brindar una tension de alimentacion al KA3842 luego de arranque. Rx se determina experimentalmente y evita que al IC le llegue una tension mayor de 30V cuando se esta trabajando a maxima razon de servicio
o Duty Ratio max.
6)Rt y Ct o R10 y C10, son los componentes que determinan la frecuencia de oscilacion del ckto. Con los que estan en negro o azul igual funciona solo que los de azul nos permite un mayor rango de Duty Ratio. Para mayor detalle ver el manual del IC.
7)R12 y C11 es el ckto LEB o leading edge blanking, y es un filtro para reducir el sobre impulso en la senal del sensado de corriente.
8)R11, R13, D4 es una forma de configuracion de disparo del Mosfet y se llama pasive turn-on, hay otras. El ZD1 limita la tension de gate a 24V.
9)D1 es un diodo puente de 4A, D5 es un bi-diodo que debe soportar el doble de la corriente pico secundaria.
10)C5 es el condensador filtro de entrada y se determina de acuerdo a la potencia requerida de la fuente, en este caso 95W. C12,C13,C14 es el filtro de salida y se calculan para minimo voltaje de rizado. Estos calculos los he omitido en en las hojas que publique. L2 es una inductancia de 220uH a 5A.
11)El circuito de opto-realimentacion PC817-TL431 esta disenado para un control de voltaje de salida de 15V. Si se desea un voltaje de salida diferente hay que redimensionar nuevamente las resistencias R15, R18, R19 y R20. Este calculo tambien omiti para no hacer muy engorroso el diseno.
12)R14 es la resistencia de curren sensing o sensor de corriente, y se determina para maxima corriente pico Ipk en el primario del transformador. Es la que determina la energia maxima almacenada el nucleo del transformador.
13)L1 y C2 es el filtro EMI, tambien se dimensionan los valores.
BREVE EXPLICACION DE LOS CALCULOS
PASO1:
Determinacion de los voltajes minimos en DC de acuerdo a la entrada AC.
PASO2:
Determinacion de la corriente promedio Iavg y al corriente pico Ipk de entrada. El dimensionamiento adecuado de estos parametros determina las formas de ondas y el modo de conduccion en el lado primario. El Krp es la relacion entre la corriente ripple Ir y la corriente pico Ip, Krp=0.4 a 0.6 para modo de conduccion continua o CCM y Krp=1 en modo de conduccion discontinua o DCM. Aqui tambien se evalua la corriente eficaz Irms que en algunos casos nos sirve para evaluar el flujo maximo en AC del transformador.
PASO3:
Determinacion de la inductancia del primario Lp y de la longuitud del entrehierro Lg del transformador.
De Lp y Lg depende la energia maxima que se puede almacenar el transformador en el periodo Ton para luego liberar esa energia en el periodo Toff ya que es una topologia flyback.
La densidad de flujo maximo Bmax se determina de la densidad de flujo de saturacion Bsat del material de ferrite, esto lo pueden obtener de los manuales tecnicos del fabricante del nucleo, ejm TDK, Ferroxcub, phillips, KG Magnectics,etc.
PASO4:
Aqui se calcula el numero de vueltas del primario Np asi como el de los bobinados secundarios Ns y bias Nb.
PASO5:
Determinacion de formas de ondas de los parametros secundarios como corriente pico secundaria Ipks, eficaz Irmss y de Ripple Iripples
PASO6:
Determinacion de los calibres de los conductores primario y secundario para esto se usa la ecuacion:
CMA=CM/Irms
Donde:
CMA:Capacidad de corriente del conductor en milcircular por amperio o milcir/A
CM:Area del conductor en milcircular o milcir
CMA debe de estar en el rango de 200 a 500milcir/A
Los fabricantes de conductores dan tablas con valores de CM, primero se determina el CMA adecuado y se calcula el CM comparandolos con los valores de las tablas para determinar el calibre del conductor adecuado para la corriente deseada. Si el conductor es demasiado grueso hay que optimizar el conductor para calibres mas delgados pero en parallelo o multifilar.
PASO7:
Dimensionado del condensador filtro de salida Co=680uFx3
PASO8:
Diseno de la seccion de realimentacion de voltaje o opto-realimentacion.
PASO9:
En esta seccion se dimensionan los valores de Ct y Rt del oscilador de frecuencia fija del IC. El data sheet del KA3842 tiene una grafica donde se puede determinar el valor de Rt para un Ct en relacion a la frecuencia de oscilacion. Eso queda como tarea para uds.
PASO10:
Determinacion de la resistencia sensor de corriente Rsc, como mencione anteriormente esta limita la maxima corriente pico Ipk del primario del transformador. Se determina con la ecuacion
Rsc=Vsc/Ipk , Donde Vsc=1V
PASO11:
Aqui se determina los valores del ckto LEB o filtro de sobreimpulso del sensor de corriente. Detallar como se determinan seria extenderse demasiado en el tema, pero para los interesados y amantes del calculo les sugiero que obtengan el manual del IC pero del fabricante HITACHI, ahi hay mas detalles del tema o si no en un paper de diseno del autor Marty Brown para MOTOROLA.
PASO12:
Aqui se calcula la resistencia de start up o de arranque con la ecuacion:
Rst=Vin.min/Ist.min
Vin.min y Ist.min se obtienen del data sheet, evaluar esto!.
PASO13:
Dimensionado del condensador filtro de enntrada Cin, en este caso y para la potencia requerida es de 100uF.
PASO14:
Diseno del filtro EMI, los calculos aun no es necesario para no hacer muy extenso el tema.
Fin de la explicacion
