Fuente conmutada (switching)

[diozener]

..... mediciones de tension son iguales a los que yo hice, entonces el problema lo tengo en como estoy fijando el nucleo, no se si habra un pegamento especial o algun procedimiento diferente para el armado de estas bobinas pequeñas, pero bue voy a probar con el toroidal y de paso cuando lo compro pregunto como es el armado de estos nucleo doble E chicos.

Si se trata de un driver para mosfet (gap=+0), yo usaria Glue Agomet 305 o Loctite661 en los nucleos y para rellenar el carrete Vitroplast o Seal N Flex. Lo he provado en un EI13/10/6 y me funciona bastante bien.
Si son nucleos reutilizados de otras fuentes, antes de pegarlos, limalos un poco para eliminar restos del pegamento original, ya que esto generara u poco de gap.

Saludos,

 

[wacalo]

Ricardodeni:
Creo que lo que te dijo hazard_1998 es lo más adecuado (por lejos).
Los TL494 antiguos tienen una capacidad de salida de 250mA (source/sink).
Los nuevos TL494 (por ejemplo el TL494 / NCV494 de On Semiconductor tienen una capacidad de 500mA sink/source). Si usas MOSFETs normales (con una Qg no demasiado bruta) los manejas directamente desde el TL494 y te ahorrás un montón de dolores de cabeza.
Repito: Olvídate de la etapa driver y de los transformadores de pulso.
Asi comienza el datasheet del TL494 de On Semi:
TL494, NCV494
SWITCHMODE: Pulse Width
Modulation Control Circuit
The TL494 is a fixed frequency, pulse width modulation control
circuit designed primarily for SWITCHMODE power supply control.
Features
• Complete Pulse Width Modulation Control Circuitry
• On−Chip Oscillator with Master or Slave Operation
• On−Chip Error Amplifiers
• On−Chip 5.0 V Reference
• Adjustable Deadtime Control
• Uncommitted Output Transistors Rated to 500 mA Source or Sink
• Output Control for Push−Pull or Single−Ended Operation
• Undervoltage Lockout
• NCV Prefix for Automotive and Other Applications Requiring Site
and Control Changes
• Pb−Free Packages are Available*

Suerte.

 

[wacalo]

Disculpa ricardodeni: me olvidaba que el TL494 tiene 2 salidas, en ese caso te hace falta el driver (pero no los transformadores de pulso), hace como dice hazard_1998 usá el IR2110.
Saludos.

 

[joryds]

Hola hazard_1998, tengo un inconveniente con el cálculo de las espiras en un Trafo toroide y también con la Red Snubber, como puedes observar en las capturas la referencia del Trafo es TC3.9/1.8/2.5 y según unos datos que encontré en la red B = 1200G y Ae = 2.5 bueno lo de mas lo da la hoja de datos que anexe lo que yo quisiera saber es ¿cómo se podría calcular el número de espiras en el primario y el Secundario?

En unas de las captura se muestra el Trafo toroide gris claro unido con otro, asi como se muestra lo estoy utilizando.

La otra cuestión es la red Snubber, por acá encontré una expresión que dice:
C = 1/(3.14 x F x R) no sé si es aplicable, los componentes que están en paralelo con el primario para calcular es C11 y R20.

Vbus = 336VDC cuando hago las mediciones en el primario y la fuente esta sin carga hay aproximadamente 60VAC, cuando le conecto una carga el voltaje en el primario varía entre 420VAC y 650VAC.

Frec = 116Khz cuando esta sin carga la frecuencia esta a 58.800Khz, con carga sube a mas de 100Khz.

Gracias por cualquier ayuda.

Saludos.

 

[hazard_1998]

jory, antes que nada buenas noches, te hago una consulta, el datasheet que posteaste se contradice con la foto, o la foto esta muy deformada, ya que el datasheet muestra un toroide con seccion transversal practicamente cuadrada, y en la foto es bastante mas alto el toroide, ademas segun la hoja de datos el material es de muy alta permeabilidad, por lo gral para ferrites de transformadores de potencia el mu inicial esta en el orden de 2000 a 2500 contra los >4000 que dice tener la hoja de datos. por otro lado, como hiciste el control? como varia de frec? es pwm o tiene otro principio de funcionamiento?.

por el snubber no te vuelvas loco ahora, primero busca que el sistema quede estable y que el transformador este bien. te comento, depende de que principio de funcionamiento utilices, se calcula el transformador. si lo que estas haciendo es un forward medio puente con control por PWM y de frecuencia fija el numero de espiras en el primario se calcula asi

N1=(dV x dTon x 10^4)/(2 x Bmax x Ae)

donde:
dV es la tension aplicada al transformador, seria la tension pico entre un extremo y otro del primario.

dTon es el tiempo de conduccion maximo del transistor en seg. ( seria freq^-1 x 0.5)

Bmax seria la induccion maxima deseada sobre el mucleo en tesla, para N27, N67, N87 y CF196 uso 125mT como punto de diseño sin problemas.

Ae es el area transversal efectiva del nucleo en Cm

ahora, para calcular la relacion del secund (forward pwm) para la minima tension de entrada del transformador:

V2pico >= Vmedia/Dmax
donde:
V2pico es la tension de cresta del secundario
Vmedia es la tension continua de salida
Dmax es el ciclo de trabajo maximo que puedes llegar a lograr mediante el control.

la idea es que cuando la tension de entrada este en el limite inferior de entrada
puedas seguir teniendo control de la tension de salida mediante el pwm.
la tension de salida es la tension de secundario pico menos la caida en los diodos rectificadores x Ton/T ( ciclo de trabajo).
digamos que la tension minima de entrada seria +-=

((Vout/Dmax)+Vdiode) x N1)/N2

espero esto te oriente.

 

[hazard_1998]

wacalo, el tema es que con el TL494 no podes drivear directamente un transformador o mosfets porque no tienen salida totem pole, sino que son colector y emisor abierto, con lo cual si colocas un resistor de colector o de emisor, la impedancia de salida de cada una de ellas es asimetrica (bajo Z cuando conduce el transistor y alto Z cuando la corriente circula por la resist.) supone que quiero drivear un mosfet a traves de la salida del tl494, si ponemos el transistor del tl494 en emisor comun, la compuerta del mosfet se carga lentamente a traves de la R (highZ) y se descarga por el transistor de salida del tl494 y si lo hacemos seguidor de emisor, la compuerta se carga por el transistor (lowZ) y se descarga lentamente por la resist de emisor. un driver totem pole tiene impedancias de salida parecidas para sink y para source, con lo cual el manejo de la compuerta de un mosfet se hace mas simple y eficaz

 

[joryds]

Hola hazard_1998, gracias por la respuesta, sobre la apreciación que hiciste del Trafo que se ve deformado, son 2 transformadores iguales unidos con un pegante por eso se ve más alto.
Sobre la permeabilidad no es válido para el que muestro en la foto, solo estaba tomando como referencia el tamaño, solo sé que B=1200G.

Para realizar el control utilice un SG3525 haciendo la conexión en la terminal 1 pasándola por unos resistores para controlar el voltaje requerido y estoy trabajando con PWM.

La red Snubber me interesa porque en el momento con unas prueba que hice de R=50 y C=1000pf se me está calentando el resistor.

La configuración que estoy utilizando es Full Bridge y en cuanto la frecuencia podría tomar como valor fijo 100Khz.

Saludos.

 

[hazard_1998]

jory, no entiendo por que hablabas de cambios en la frecuencia del pwm dependiendo de la carga:
"Frec = 116Khz cuando esta sin carga la frecuencia esta a 58.800Khz, con carga sube a mas de 100Khz."

por otro lado, los snubber podes no usarlos hasta que no tengas todo bien depurado, para calcular las redes snubber deberias tener el dato de la reactancia de flujo disperso del transformador....
igualmente 50 ohms con 1nF se me hace como mucho.
amen que lo que primero deberias snubbear son los fet antes que al transformador. podrias probar con 560pF en serie con 1Kohm para cada fet. pero depende del transformador. otro consejo, no recomiendo el uso de toroides para hacer los transformadores, sobre todo en alta tension. porque para tener el menor flujo disperso debes concatenar los devanados bobinando los primarios y secundarios muy juntos entre si ocupando todo lo posible la longitud del circuito magnetico.

 

[joryds]

Hola hazard_1998, sobre el cambio de frecuencia es buscando un poco de eficiencia es decir, si yo tengo un Trafo que tiene 28 espiras en el primario una frec=58.800khz y una diferencia de potencial de 62VAC.

¿Qué pasaría si yo no tengo 62VAC si no 450VAC?

R/ Tendría que anexarle más vueltas al primario del Trafo ya que la frecuencia seria 58khz, es decir entre menor sea la frecuencia mayor serán las espiras…

¿Qué tal si cuando la fuente tiene carga y la tensión sube a más de 600VAC, la frecuencia fuera 58Khz y las espiras en el primario sean las mismas 28 espiras?

R/ Como son las mismas 28 espiras aumento la frecuencia a un poco mas de 100Khz para no tener que anexarle más espiras..

Esto es un juego entre el voltaje y la frecuencia para mantener una aproximación de las espiras del primario por lo cual si hay mayor voltaje en el primario menor corriente en el mismo y no aumentar el calibre del alambre, el calibre que yo uso es de un milimetro.

En realidad tienes razón sobre el núcleo toroide yo tengo una ferrita ETD54 que a 100khz puede suministrar 1150W, el problema es que donde resido este tipo de ferrita no son comunes o por lo menos no sean colocado en la tarea de buscar núcleos diferentes, por lo tanto como el núcleo mas común es el toroides estoy haciendo las prueba con esa clase de núcleos.

Con el núcleo que te menciono he tenido +/-70VDC y has 12Amp, creo que no da más por que la carga que le coloque fue un amplificador de 8 transistores y en vez de parlantes, conseguí dos planchas averiadas y las coloque en paralelo quedando una carga de 7ohm, también coloque a reproducir un CD que tiene sonidos continuos con frecuencias de 20Hz hasta 20Hkz con el cual medí la corriente sin muchas variaciones, ahora voy a colocarle una tercera plancha para ver cuanta corriente meda.

En si la fuente funciona bien, lo que yo quiero es saber cómo se calcula el Trafo toroide para no hacer los cálculos empíricamente.


Saludos.

 

[ricardodeni]

Hola foreros, gracias por los datos y la ayuda que me dieron.

como dije antes esta semana fui a elemon y compre 3 toroides para probar los driver y me dieron este modelo: T2510C de cosmo
material:CF125
Al:5000
recubrimiento aislante :resina epoxy
d ext.:25 mm
d int.:15 mm
h :10 mm

y bueno hice dos , uno con primario de 40 + 40 espiras y secundario de 9+2 y 9 espiras para manejar los BJT y funciono perfecto de una y sin ningun problema

el otro que hice fuerimario idem y secundario 30 + 30 espiras para manejar MOSFET , tambien funciono a la perfeccion pero note que se calientan los mosfet , el calentamiento es practicamente aceptable pero mientras que los bjt trabajan frios lo mosfet se calentaron.
la configuracion que uso para los fet es la que puse en la pagina anterior y uso los irf740
el controlador es siempre el mismo ( tl494 ) que lo tengo en protoboard y lo que cambio es la parte de alta tension porque tengo una placa BJT y otra placa MOSFET (eran dos fuentes de pc identicas a las cuales le corte la placa quedandome con la parte de alta tension , una la deje como estaba y a la otra le puse mosfet modificando la parte del gate) ninguna de la dos placas tienen las resistencias de 330 k entre colector- base que son para el arranque en bjt.
ahora me surgieron dos dudas:
yo el manejo de los bjt lo tengo claro pero el de los mosfet no y me interesaria saber cual es la tension que necesito en gate para manejar los 155 V del tr o Vgs para D-S corto , el datasheet dice que se banca hasta +/- 15 v de tension en gate, pero bueno necesito saber como llevar al punto de saturacion los fet ya que por el calor que estan generando sospecho que no estoy llegando a dicho punto y que debe haber cierta resistencia entre D y S.
y la otra duda es que el transformador que compre para el de potencia es un EE 42/15 sin gap y no me acuerdo si para esta configuracion half-bridge necesitaba con o sin gap , yo estoy probando con un nucleo que tenia que tiene gap y todavia no arme el que compre por que me surgio esa duda, la memoria me esta fallando jejejej.

muchas gracias de antemano

saludos , ricardo.

 

[hazard_1998]

jory, lee bien lo que explique para calcular los transformadores forward. las espiras no dependen directamente de la frecuencia, sino del roducto volt/segundo, por eso se calcula como te explique antes. no tenes que andar corriendo la frecuencia. por otro lado, tenes que usar multifilamentos para minimizar el efecto pelicular.

ricardo, con respecto a los irf740 la caida de tension sobre drain/source depende de la corriente que lo atraviesa, ya que cuando esta cerrado el fet entre drain y source existe lo que se llama Rdson que no es otra cosa que la resistencia de cierre, fijate en el datasheet cual es el valor tipico de ese transistor. fijate la tension de gate source la forma de onda que debe tener (compara con los dibujitos que postie) la tension de gate debe ser de 15V positivos entre gate y source para cuando este cerrado. tambien tenes que monitorear los tiempos de subida y bajada.

 

[hazard_1998]

ricardo el transformador de potencia sin entrehierro! por eso tambien calientan los fet!

 

[hazard_1998]

para calcular el inductor de salida primero tenes que calcular el tiempo de respuesta deseado del sistema (tiempo que tarda el inductor en cambiar de un valor de corriente instantanea a otro) para eso hay que calcular el DELTA I de la corriente, supongamos que el escalon de corriente sea 20% de la corriente media de salida, entonces el Tresponse = (L x delta I)/ (Dmax x Vin-Vout), ahora, la variacion de la tension de salida durante el escalon de corriente DELTA V = (DELTA I^2 x L)/(4 x Cout x (Vin minima x Dmaxima -Vout))
con esto tendrias que poder calcular el filtro de salida.


potencia instantanea en conmutacion.. supongamos lineal la pendiente de trepada de tension o corriente y que estan giradas 180º (es falso, bastante peor en realidad, porque la corriente termina de crecer antes de que el transistor se termina de cerrar, pero vale para los calculos), cada vez que se cierra o abre el mosfet tarda x tiempo, y durante ese tiempo la corriente pasa de corriente maxima a cero y la tension pasa de 0V a maxima, bien, la potencia instantanea ( si estuvieran giradas 180º) seria 0.5 x Iout x Vin =
lo cual incrementa la temperatura de juntura en el momento de transicion....
ahora, la potencia media perdida por conmutacion seria
Pon = 0.5 x Iout x Vin x Tson x Fo
Poff = 0.5 x Iout x Vin x Tsoff x Fo
Pcds= 0.5 x Cds x Vin^2 x Fo (perdidas por la carga y descarga de la capacidad intrinseca drain-source)

perdidas por conduccion:

Prdson lado de arriba / abajo:

Irms = (Iout x root^D x Ns)/Np
Prdson = Irms^2 x Rdson

 

[adrian_escolar]

Hola, queria saber si ustedes tienen algun diagrama de una fuente para conectar un amplificador hecho con un tda7294 al auto.
creo que este integrado funciona con +40V y -40V, y consume 4A.

desde ya muchas gracias

 

[hazard_1998]

adrian, busca en el foro, hay varios post relacionados a convertidores de tension desde 12v

 

[joryds]

Hola compañeros, quisiera saber cómo puedo mejorar la forma de onda resultante que esta siendo medida en el primario del transformador principal de mi fuente SMPS en configuración Full Brigde, o si la señal que se muestra en las fotos esta dentro de lo normal?

En el momento que tome las fotos había una pequeña carga de 2Amp y una diferencia de potencial de +/-80VDC, por eso el pulso que se muestra está un poco abierto.

Según lo que he investigado el problema estaría en la red snubber, la formula que tengo es esta:
C = 1/(3.14 x f x R) y sería aplicable para un condensador en serie con un resistor.

Alguien pudiera hacerme el favor de confirmar o refutar mi teoría que el problema estaría en la red snubber.

Saludos.

 

[hazard_1998]

antes que nada reveria el osciloscopio, veo trazos que vuelven en el tiempo...........
por otro lado la red snubber se calcula de otra manera, lo que se busca es compensar la reactancia de flujo disperso del transformador poniendo en paralelo una reactancia capacitiva.
buscando que la carga en alterna se parezca mas a una R (xL-xC=+-R)

 

[joryds]

Hola hazard_1998, gracias por la recomendación mañana voy a la universidad y observare esa misma señal en un osciloscopio digital para ver la diferencia.

Sobre el cálculo de la red snubber encontré una información voy adjuntarla para que me des tu opinión.

Obviamente está traducida literalmente.

Saludos.

 

[joryds]

Hola hazard_1998, ya tengo los resultados que arrojo el osciloscopio Digital al parecer mi osciloscopio esta mas o menos bien, lo que observo es que hay una amortiguación en la cual para mi parecer está producida en parte por el primario del transformador toroide,

Si recuerdas hace un tiempo tu me recomendaste esta fórmula (N1= (dVt x dTon x 10^4)/(2 x Bmax x Ac) para calcular el primario del toroide

Ahora si aplicamos la formula seria Np = (330 x 4.5x10^-6 x 10^4) / (2 x 0.12Tx 5)=12.4 Espiras
Según mi calculadora da 12 espira, hace un tiempo hice una prueba bobinando el toroide con 14 espiras y al colocarle una carga solo entrego menos 5Amp en el secundario y se quemo el fusible de protección, Luego hice otro transformador con 26 espiras en el primario y me dio 10Amp y no se quemo el fusible, al parecer 14 espiras son muy pocas más aun 12 espiras.

Sobre la red snubber no hay problema porque ya está calculada y está funcionando bien lo que había que revisar si la formula es la adecuada.

Saludos.

 

[hazard_1998]

jory, perdona que no te estoy dando suficiente bolilla, es que estoy reinstalando mi pc y no puedo entrar al foro por ahora desde casa, este finde voy a tenerla de vuelta asi que me pondre al dia con los foros que quedaron a mi espera.