SMPS Dc-Dc + PCB

[seaarg]

Mariano, queria hacerte una consulta.

Hice una fuente casi igual a esta, con las siguientes excepciones:
1)- Sin red snubber aun
2)- La resistencia RD (r4) de 10 ohms en vez de 100
3)- La resistencia R10 (390K) no tenia asi que puse en paralelo y anda por los 340K
4)- 2 Zeners de 51v en serie en la realimentacion (busco 50+50v)
5)- Cambie la RT para bajar un poco la frecuencia para asi aprovechar mejor el alambre que dispongo (0.64mm)
6)- trafo EE42 bobinado con 8+8 cables de 3 alambres 0.64mm, 2 vueltas primario y 8+8 cables de 2 alambres 0.64mm 8 vueltas secundario. (no entraba mas nada en ese carrete, tuve que apretar mucho).
7)- R Gate de mosfets: 4.7 ohms con diodo schotty en paralelo para descarga de capacitancia mas rapida.

El TL431 rescatado de fuente de PC que CREO estaba sana. Opto PC817.

La conecte sin carga (excepto las R de carga normales de la fuente, en mi caso use 6.8K) con una lamparita 12v 10W en serie.

La misma arranca y el V de salida de rama positiva sube hasta 30V (deberia llegar a 50v mas o menos), luego la fuente empieza a zumbar y baja hasta 28V.

Los mosfets ni entibian siquiera pero la lampara serie se enciende y varia un poco su brillo, como si el consumo variase. El amperimetro de entrada marca 250-300 ma. Obviamente le retiro la alimentacion enseguida cuando empieza a zumbar. (chirriar)

Se que el zumbido es porque esta cayendo la frecuencia. Mis preguntas:
a)- Puede ser que algo que la realimentacion este mal, y este haciendo entrecortar el funcionamiento del integrado?
b)- Que opinas de quitar el TL431 y conectar los zeners derecho al opto con una R? Que ventaja tiene este zener programable?
c)- Estara mal el cambio que hice de la RD 100 ohms poniendo 10 ohms? Esto lo vi en tu fuente 220v de 800W y se que hace que descarge mas rapido el soft-start. Esta es mi primera vez con el SG3525, yo conozco de memoria el TL494. ¿Como se calcula esta RD? (quiero decir, en base a que criterio?)
d)- ¿Puede ser que simplemente sea el transformador mal hecho? La verdad que no quedo bonito para nada, pero al menos desde el punto de vista del inductometro esta parejito: 33+33 uH en primario y 27+27 uH en secundario. (raro, quiza tendria que ser al reves ya que hay mas vueltas en secundario).

Desde ya, muchas gracias!

 

[mnicolau]

Hola seearg
Por lo que comentás debería ser la realimentación el problema, si te fijás armaste el trafo con una relación 1:4, con lo cual no deberías poder llegar a la tensión que buscás, sin embargo colocaste 2 zeners de 51[V] que te establecen el mínimo de salida y al cual no llegás con la relación de espiras. Probá colocar 1 par de zeners de menor tensión.

Respecto a la RD, tenés la gráfica en el datasheet "discharge time vs Rd and CT", ahí podés ver los tiempos que establecen cada una, no hay diferencia apreciable entre usar 10 y 100 [Ohm] y el tiempo de conmutación de los mosf es más de 10 veces más rápido que el mínimo establecido por el 3525. Por lo que había leído, se agrega algo más sólo por seguridad pero debería funcionar correctamente esta fuente incluso sin esa RD.

Saludos

 

[seaarg]

Gracias por tu respuesta Mariano, sobre la RD me quedo claro. La relacion del trafo 1:4 es correcta, la fuente estara alimentada con aprox. 13.5v (13.5 x 4 = 54 - alguna perdida = 51) Vos creo que calculaste todo para 12v. (en mi auto tengo 14v con el mismo encendido).

De todos modos, voy a probar poner zeners mas chicos, creo que tengo de 33v o por ahi.

Pensando digo: Si no llegara con la relacion de vueltas, el SG se pondria "al maximo" porque no hay un 5v en el pin 1 que lo detenga... con esto en mente, creo que la falla vendria por otro lado pero veremos que dicen los zeners

Anoche probe quitar el TL431 y puse una R de 10k en serie con el preset, y estos al opto (calculandole unos 8ma al led del mismo) y misma falla, chirrido.

En estas pruebas, puse 2 testers a la salida y tengo voltajes bastante diferentes (mas o menos 10v de dif.) por lo tanto, a rebobinar el trafo! (que raro, las vueltas son iguales.)

 

[martt]

Hola mnicolau

te comento que ya compre todos los componentes solo que tengo una duda sobre los diodos rapidos qUE me vendieron son los FEP16JT este tiene tres patas lo cual los diodos se enfrentan a la del medio en teoria si puenteo las patas laterales funcionaria qUE decis o me vendieron gato por liebre

estos son los núcleo qUE consegui me podrias decir la potencia que le podria sacar a cada uno y si respeto las cantidad de vueltas con respecto a estos algunos entran
perfecto y otros no qUE decis si desplasola placa unos 8mm de la parte primaria de la secundaria y unos 3mm los transistores y los diodos o directamente colocar fuera de la placa los trafos

1-E
Pierna central 11mm (esta es cilindrica)
Ventana 7mm
Alto de E 21.5mm

2-E
Pierna central 12mm x 15mm
Ventana 9mm
Alto de E 21mm (aclaro qUE me refiero al alto de una sola E en este caso si juntamos las dos seria 42mm)

3-E
Pierna central 16mm x 16mm
Ventana 7mm
Alto de E 20mm

4-toroide
Diámetro exterior 40mm
Diámetro interior 24mm
Alto 16mm
5-toroide

Diámetro exterior 27mm este tiene enrollado un alambre 0.50mm 43 vueltas
Diámetro interior 13mm
Alto 15mm
6-toroide
Diámetro exterior 33mm este tiene enrollado un alambre 1mm 28 vueltas
Diámetro interior 16mm
Alto 15mm
7-toroide
Diámetro exterior 27mm
Diámetro interior 11mm

Desde ya muclas gracis

 

[guille2]

Hola esos diodos te andan bien, te dejo una foto como podes puentearlo, dóblale la patita del medio hacia la izquierda y soldala, pero asegúrate de que sean diodos donde el cátodo sea la pata 2, al final te tiene que quedar el ánodo en la pata 3 y el cátodo en la 1.

 

[martt]

una pregunta guille2 si ago el puente entre los anodos para aprobechar al maximo la corrientes de estos mismos qUE decis
con estos datos ya podre enpesar a armarla a pero me falta qUE me conteste mnicolau sobre lon nucleo para acer la placa

 

[seaarg]

Gracias por tu respuesta Mariano, sobre la RD me quedo claro. La relacion del trafo 1:4 es correcta, la fuente estara alimentada con aprox. 13.5v (13.5 x 4 = 54 - alguna perdida = 51) Vos creo que calculaste todo para 12v. (en mi auto tengo 14v con el mismo encendido).

De todos modos, voy a probar poner zeners mas chicos, creo que tengo de 33v o por ahi.

Pensando digo: Si no llegara con la relacion de vueltas, el SG se pondria "al maximo" porque no hay un 5v en el pin 1 que lo detenga... con esto en mente, creo que la falla vendria por otro lado pero veremos que dicen los zeners

Anoche probe quitar el TL431 y puse una R de 10k en serie con el preset, y estos al opto (calculandole unos 8ma al led del mismo) y misma falla, chirrido.

En estas pruebas, puse 2 testers a la salida y tengo voltajes bastante diferentes (mas o menos 10v de dif.) por lo tanto, a rebobinar el trafo! (que raro, las vueltas son iguales.)

Habiendo rebobinado el trafo y cambie de PCB porque estaba desprolija, ahora puedo decir que salio linda y el trafo tambien. El voltaje de salida es ahora totalmente simetrico.

Como sugeriste Mariano, cambie los zeners. Puse de 47+47 volts (ya bajare mas) pero el voltaje se me clava en 30v sin carga.

No pude chequear con osciloscopio pero estoy practicamente seguro que el duty cycle no esta al maximo porque consume 450ma solamente y los mosfets estan frios, creo que si el duty estuviera al maximo estos calentarian mucho. Ademas, el voltaje de gate de cada mosfet es 3.58v (promedio, tester) cuando deberia ser 7v (mitad de fuente) si duty=50% (maximo)

Si pongo el voltimetro en los terminales que van al led del opto obtengo 0.14v, esto te sugiere algo? Asumo que la caida de voltaje del led deberia ser mayor.

En fin, alguna idea donde seguir midiendo? Mañana saco el 431 y pruebo regular directo con zeners.

¿Probaron alguna vez entrar directamente desde el opto al pin 9 (comp)? Saltandose asi el amplificador de error. (Poniendo input en 0v e inv-input en 2.5v) Esto yo lo hacia con el TL494 pero no se como sera con el SG3525.

Y por ultimo, si alguien tiene problemas de batido de frecuencias utilizando cualquier smps con ampli class D, comparto esto que encontre (en ingles)
http://www.diyaudio.com/forums/power-supplies/78928-synchronizing-sg3525.html

Saludos y gracias de antemano si alguien me puede dar una pista.

EDITO: Un detalle, no habia sacado la lampara serie. Ahora que la saque el duty se pone a aprox 70% y los diodos de salida pelan los dedos... Antes de seguir preguntando voy a verificar si tengo algun corto a la salida.

 

[guille2]

Hola matt, con ese puente te estarían quedando en paralelo ambos diodos, si fueran diodos comunes podes hacerlo sin problemas pero en el caso de ser rápidos, no se que pasaría con el tiempo de recuperación, igual 8 A es una buena corriente.
También podrías usar 2 diodos para una fuente y te sobran 2 para armar otra, eso en el caso de que ayas comprado 4.

 

[martt]

ok guille2 gracias por ayudarme un abraso

disculpa guille2 qUE te moleste la fuente arranca con solo darle tencion o abra que alimentar con(12v)el rem para qUE arranque esa parte no entendi o bien arranca de ambas formas
a y que desis de los nucleo qUE consegui
el 1-E te comento qUE la pierna central no se tocan las laterales si la separacion es de 1mm asi estaba funcionando en una fuente me serviria

 

[santiago61]

ok guille2 gracias por ayudarme un abraso

disculpa guille2 q te moleste la fuente arranca con solo darle tencion o abra que alimentar con(12v)el rem para q arranque esa parte no entendi o bien arranca de ambas formas
a y que desis de los nucleo q consegui
el 1-E te comento q la pierna central no se tocan las laterales si la separacion es de 1mm asi estaba funcionando en una fuente me serviria

La fuente arranca conectando el Rem a 12V de otra forma no arranca; el nucleo de ferrite para el transformador principal no tiene que tener GAP, es decir las TRES patitas, al unir ambas mitades se tienen que unir perfectamente sin espacios.

 

[mnicolau]

Pudiste avanzar algo Seearg?
La tensión del led del opto es muy baja, debería tener 1,2[V] aprox de caída según datasheet, no estará dañado no? Qué diodos de salida estás usando?

Saludos

 

[martt]

ok santiago61 te agradesco el ayudarme
a te comento tengo otro frafo que se me quebro una pata de la E justo en el angulo de la piernas sentral si lo pego con la gotita sirve

 

[seaarg]

Hola mariano,

Si, al sacar la serie, note que sin carga los diodos de salida quemaban el dedo (MUR840 TO220) Entonces los verifique y tengo uno en corto. El opto es nuevo, pero el y el TL431 son lo primero que voy a revisar ahora, junto con los capacitores de salida ya que cambie el diodo en corto y al darle arranque de nuevo, volvieron a quemar los dedos (pero esta vez saque a tiempo y quedaron sanos aparentemente, segun el tester).

Al darle arranque, la fuente tiro 35+35v ahora en perfecta simetria. (no le doy tiempo a llegar mas arriba y saco el remoto rapido para tocar los MUR)

Por lo tanto, deduzco que uno de los MUR se puso en corto por sobrecarga o algo mas, a seguir buscando!!! Me parece raro que los mosfets ni siquiera entibian.

Quiza el conjunto zeners + preset + tl431 + opto esten en corto provocando que se quemen los diodos de salida... o los cap. Ya lo voy a revisar esta noche, lo unico que espero es que no sea que el trafo este dando picos de alta tension inversa a los MUR y eso sea la causa del problema.

EDITO:
Verifique el opto, esta en buen estado en la parte de LED. Quite el TL431 y puse una R de 8.2K en serie al preset, entonces queda: de V- directo al catodo del led del opto y V+ va a Res de 8.2K + preset (puesto en 0 ohms) y de ahi al anodo del led del opto. Este esquema lo usaba en fuentes anteriores que hice y funcionaba.

Hice una prueba mas, los 4 diodos de salida calentaron mucho en 2 segundos y volvio a reventar el mur840 que reemplace en el MISMO lugar. (Su compañero no, que raro) Da la casualidad que la pista del PCB donde esta este diodo es un poco mas larga que la otra, pero tambien mas gruesa.

El transformador lo medi de nuevo y en el secundario tengo 0.30mH en cada rama y 1.xxx mH entre extremos. Los capacitores de salida los saque y los medi: 950uF cada uno aprox, no estan en corto. Las resistencias de carga (4K7) estan perfectas tambien.

Aun no le puse los capacitores de 100nF en la salida porque primero queria verificar con osciloscopio que frecuencia parasita habia, para calcularlos bien. ¿Tendra esto algo que ver?

Ahora si que se me quemaron los libros, no se cual puede ser la causa de que siempre se quede en corto el MISMO diodo. (es uno de los de la rama negativa, cuyo voltaje llega a 40v ahora igual que la positiva).

¿Alguna idea, alguien? ¿Cual puede ser la causa que un diodo se queme y quede en corto? Los MUR840 aguantan 400v en reversa y 8A de carga constante!

 

[Derhund]

Hola mariano,
¿Alguna idea, alguien? ¿Cual puede ser la causa que un diodo se queme y quede en corto? Los MUR840 aguantan 400v en reversa y 8A de carga constante!

Que tal seaarg!. Respecto a tu problema de la fuente, te recomendaria que hicieras un par de pruebas una de ellas es temporalmente abre la retroalimentacion ya sea retirando el optoacoplador o retirando un zener y junto con esto cambia los capacitores de 1000uF por unos de mayor tension, coloca solo dos uno por cada rama, unos de 680uF/80V o mas estarian bien, enciendes la fuente y mides la tension que sea simetrica y nada se debe calentar ni mosfets ni diodos, si todo sale bien el problema puede ser generado en la pista que pasa por en medio de las terminales de un diodo (el segundo de derecha a izquierda) tendrias que remover la psita y unirla con un cable grueso para hacer el puente, la fuente en si no tiene falla; lo que te ocurre con tu fuente ya me paso con un diseño y el problema fue que deje bastante pegadas las pistas y parte de la mala corrocion del cobre y el pcb me dañaba un solo diodo.

Saludos.

 

[seaarg]

Gracias por tu respuesta, Si bien no retire la realimentacion, si revise las pistas y estan bien, no hay cortos. (Es algo para probar eso, aunque cada prueba me esta costando $ 5 en diodo jeje) Anoche en una prueba cambiando componentes, se volvio a quemar el mismo MUR840 y esta vez se recalentaron los mosfets y se corto el fusible de entrada (de 25A!!!!)

Me extraña mucho que la tension de salida se mantiene perfectamente simetrica y siempre vuela el mismo diodo.

La PCB no es la misma de mariano, es una propia que integra tambien el ampli. Adjunto aca la parte de la fuente por si le ven algo raro. La plaquita controladora tampoco es igual a la de mariano ya que la hice con componentes SMD, por lo tanto la distribucion de pines es un poco distinta.

 

[seaarg]

Otra vez hice una prueba: Cambie RT=22K CT=1nF y Rd=47 ohms (aumentando deadtime supuestamente) para hacerla oscilar en unos 66khz (33khz cada primario, 66 en secundario) Pensando en hacerlo un poco mas lento para alivio de los diodos de salida (aunque no deberia, estos son mucho mas rapidos!)

Tambien puse capacitores 103 a la salida en paralelo a los electroliticos.

No hay caso, esta vez no llego a reventar el MUR porque saque alimentacion rapido, pero calentaron todos y el que revienta siempre, aun mas.

Cuando pongo la lampara serie (12v 10W) no calientan, aunque llega solo a 30+30v. Sin la misma llega a 40+40v que es algo "cercano" al voltaje calculado. Tampoco la deje mucho tiempo para no volar todo. Quiza si la dejo si calienten igual.

Bueno, era para comentarles, esta tarde me voy a la casa de un amigo que tiene osciloscopio para diagnosticar posiblemente donde este la falla (voy a buscar auto-oscilaciones, picos de alta tension, etc.) y tambien verificare la prueba que me sugiere Derhund.

PD: Que lindo que era el TL494!! jaja pero no culpo al SG, estoy empezando a pensar que por mas prolijo que me salio el trafo, o el o la PCB estan mal.

PD2: Veo que es mi mensaje nro 400 en el foro! espero que la coincidencia resulte y me de 400watts... ahi canonizo la fuente!!! jeje

 

[mnicolau]

Hola Seaarg, qué lástima lo de tu fuente, no encontré problema en la parte del PCB que subiste, sólo una espira de masa formada que yo recomendaría cortar y abrir. Me refiero al GND del primario, estás cerrando una espira mediante la pista que circula debajo del trafo desde los mosfets hacia el capacitor cerámico.

(33khz cada primario, 66 en secundario)

La frecuencia tanto de primario como de secundario es igual en todas estas topologías seaarg (forward, push-pull, half y full-bridge, etc).

Colocá una imagen del PCB de la placa controladora en lo posible, te ayudamos a buscar por ahí...

PD: los SG3524 y 3525 andan muy bien.. no los liquides todavía .
En algún momento subiré la versión 2.0 de la DC-DC, armé las placas de control con ambos integrados y se comportaron 10 puntos. Por lo pronto ando corto de tiempo y tengo a medio empezar otra SMPS.

Saludos

 

[seaarg]

Desde ya, muchas gracias por tu interes en ponerte a revisar el PCB, Mariano.

Adjunto un zip con el PCB en pcb wizard directamente (y una captura de pantalla para quien no lo tiene) ya que como son componentes smd no tienen la referencia de valor en pantalla. Hay que hacer click derecho->propiedades en los componentes para ver su referencia.

En la resistencia 390K veras que esta duplicada y en paralelo, esto se debe a que no tengo de esas y deje previsto llegar al valor. De todos modos puse 470k ahora, que era lo mas cercano que tenia.

Por lo de la espira, debo estar formando un ground-loop. No lo sabia, al ser GND pense que estaba haciendo un "escudo" precisamente ahi. La cortare. Si te fijas, hice cosas parecidas pero sin cerrar en el gate de los mosfets, a fin de que cualquier interferencia vaya a masa.

Con tu aclaracion sobre las frecuencias. Si, estamos de acuerdo que el controlador en mi caso va a ir a 66khz y el secundario sera de 66khz... pero esta mal decir que cada primario "ve" 33khz en esta push pull?

El SG me gusto particularmente por sus salidas de dos transistores, en vez de uno como el TL, me ahorro los drivers y mucho espacio! Ademas, permite frecuencias mas altas reduciendo el trafo.

Las PCB que vos hiciste me gustan mucho, sobretodo me encanto la idea del controlador en vertical y estan muy prolijas a mi ver. La unica razon porque hice una mia es porque estoy adecuando todo (ampli+fuente) en una sola placa de un determinado tamaño, con los disipadores de cada uno en opuesto. Despues lo cierro con tapas de aluminio y tengo la potencia del auto lista!

Dato que no se si di previamente: Mi nucleo es un EE42 de ferrite, no tengo mas datos del mismo (venia en una bolsita y chau) pero he usado el mismo nucleo en otras fuentes que hice y 200w le saque (con poca cantidad de alambres), En este caso pretendo sacarle 300W... con 200 me conformo y 400 seria un milagro

Me llama la atencion que uses 2 vueltas en primario, yo tenia entendido que 4 era mas o menos un "minimo" admisible.

Construccion de mi trafo:

Primario: 2+2 vueltas de 7+7 alambres 0.8mm (tambien por eso baje la frecuencia, era lo que tenia a mano)

Las vueltas de primario las hice con los 14 alambres en paralelo por lo tanto se utiliza todo el carrete en cada primario (los alambres se intercalan: 1 de un primario, a su lado 1 del otro primario... y asi)

Luego, secundario: 8+8 vueltas de 4+4 cables (cada cable tiene 2 alambres de 0.64mm), o sea: 8 alambres por cada secundario. Tambien bobinados en paralelo, con la salvedad de que daba 1 vuelta que ocupaba mitad de carrete y al finalizarla, los doblo hacia la otra mitad de carrete y continuo la vuelta nro. 2 y asi. De esta forma me queda mas prolijo, mas paralelos y lo mas importante, mas planos para que entre en la altura del carrete sin chocar con la ferrita.

Por el tipo de montaje, los mosfets y diodos quedan con sus patas un poco largas: 1cm aprox. desde la placa al cuerpo del componente. Seria bueno que sean mas cortas pero me fue imposible. No se que tanto influye esto.

Adjunto tambien algunas fotos de la construccion del trafo y de la PCB soldada.

 

[mnicolau]

No, de nada...
Muy buena la placa de control con SMD .
Por lo pronto te recomendaría hacer una última prueba quitando la espira de masa que se ha formado y utilizar snubbers en el secundario, con suerte lográs solucionar el problema en ese diodo. En las mediciones con el osciloscopio vas a poder encontrar más fácil por donde viene el problema...

PD: no leí que haya un mínimo de espiras primarias, con sólo esas 2 por primario no tuve problemas en las DC-DC que armé, es un valor obtenido por fórmulas. Pero si encontrás info sobre un valor mínimo recomendable te agradecería lo subieras.

Saludos

 

[seaarg]

Gracias, me alegro que te gusto!

Voy a probar lo que me decis, a ojo nomas porque la persona que tiene el osc no me puede atender hoy

Ahora, sobre los snubbers: uno entre (v+ y gnd y otro entre v- y gnd) o simplemente 1 solo entre (v+ y v-)?

Ademas, a ojimetro nomas o tenes alguna formula para calcular R y C? Yo vi un metodo muy lindo pero necesita de osciloscopio para ver a que frecuencia se esta produciendo el "ringing"

Sobre lo del minimo de espiras primarias, lo lei aca:
http://valveaudio.tripod.com/Membuatsendiri.htm

Busca "number of minimal primary turns" pero ahora que estoy repasandolo, veo que esta persona dice eso porque su nucleo es un toroidal, entonces es logico para cubrirlo todo. Me gusta mas tu calculo porque hace que tengamos que poner menos vueltas en secundario.

Tenes idea como se relacionan la cantidad de vueltas de primario con la frecuencia de trabajo? (si es que lo hacen) yo conozco esto: Np = 1,37 x 105 / (F x Ae)