SMPS Half-Bridge Compacta + PCB

[mnicolau]

La Pregunta:
Siendo el núcleo y el resultado final tan similares…. ¿Por qué hay tanta diferencia entre los bobinados de Eduardo y Mariano? Numero de espiras, diámetros, y Orden de los bobinados.

Hola carlitos, cual era la fuente de Eduardo? no recuerdo haberla visto.. sin embargo, las diferencias pueden estar en la frecuencia de oscilación, el tamaño del nucleo, el material del mismo, en la tensión de salida requerida...
La forma de bobinarla la saqué del libro, al parecer mejora el acoplamiento entre los bobinados.

flaquibiris, esta fuente así como está no te sirve para lo que necesitás, hay que hacer varios cambios, tanto para obtener los 48[V] simples, como para soportar los 8[A]. Otra posibilidad sería conectar 4 ATX en serie, con esto llegarías a los 48[V] y no deberías tener problema en llegar a los 8[A], va a ser más caro y ocupar más espacio, pero no vas a tener que armar nada.

Saludos

 

[carlitosferar]

Hola Mariano: Veo que estás allí, al pie del cañón……k:

El detalle del bobinado está aquí:

“Ahora, hay que rebobinar el transformador de alta frecuencia principal... Primero, hay que desbobinarlo completamente, PERO HAY QUE CONTAR las vueltas del PRIMARIO. ESTO ES IMPORTANTISIMO. El primario es el bobinado que está conectado a los puntos PRI1 y PRI2 del diagrama.
Ahora, hay que calcular la cantidad de vueltas de cada uno de los secundarios. Eso es fácil de hacer, sabiendo que la tensión rectificada aplicada al primario del transformador es de 310v... Luego, si a la salida queremos 50 volts (para cada secundario, se entiende), la cantidad de vueltas de cada secundario será simplemente (llamaré N1 a la cantidad de vueltas que tenía el primario). La cantidad de vueltas de cada secundario será (N1 * 50 / 310) * 1.2. Redondear para arriba el valor que dé el cálculo. El 1.2 es para darle margende regulación a la fuente... El transformador dará un 20% más de tensión , lo que permite que la fuente baje la tensión para regular. Eso es muy importante.
Por ejemplo, si el primario tuviera 30 vueltas, CADA secundario deberá tener (30 * 50 /310) *1.2 = 5.8 vueltas. Redondeando, 6 vueltas.
Ahora hay que rebobinar ese transformador. Primero, bobinar uno de los secundarios con la cantidad de vueltas que calculamos antes. El alambre debe ser esmaltado del que se usa para bobinar transformadores, y el grosor de ese alambre a emplear debe ser tal que por cada 4 amperes de corriente de carga, tenga 1mm2 de sección, Y es preferible, en vez de colocar un único alambre grueso, poner varios más finitos que vayan en paralelo, de tal forma que la sección sumada de cada uno de ellos dé la sección total requerida para la corriente de carga.
Bien, hay que bobinar primero uno de los secundarios, luego, cinta de teflón o mylar, luego el primario (que lleva la misma cantidad de vueltas que tenía originalmente, y si tenía más de un alambre en paralelo, la misma disposición de los alambres que tenía originalmente, luego otra vuelta con cinta de mylar o teflon, y finalmente el segundo secundario.
Bueno, volver a poner el transformador de alta frecuencia que acabamos de bobinar en el circuito, y además reconstruir la rectificción secundaria de la fuente usando el diagrama” etc etc etc…………..

Así todo: Les recomendaría que lean el post completo con las kilométricas explicaciones de Ejtagle. Arranca con un amplificador digital tambien expuesto en este foro.

Bueno Mariano: Gracias de nuevo, Si no fuera por tu proyecto, seguiría dando vueltas…………

Un Saludo.

PD: Insisto en el tema; pues hay (prácticamente) coincidencia en el primario, incluso con el que yo desarmé (20+20 espiras), pero en el secundario estamos hablando del doble……y yo no tengo ningún sustento teórico para opinar ops: ops: ops:

 

[mnicolau]

Hola carlitos, mirá yo vi ese cálculo que comenta Eduardo ahí, en la fuente SMPS de Elektor (yo no usé esa fórmula) y además de esos términos, en el pdf de Elektor, se agrega el "ciclo de trabajo" del controlador, que vale un 45% y a su vez ese término se divide, con lo cual dividís 6 espiras por 0,45 y te dan las 12 que usé yo aprox.

Recién me puse a hacer los cálculos para esta fuente, usando esas fórmulas y obtengo, 32,3 espiras primario y 10,7 esp cada secundario, con lo cual se mantienen los valores. Si anda por acá Eduardo, le pedimos que nos explique mejor el tema.

Saludos

 

[Moyano Jonathan]

Hola a todos Quería saber si me pueden ayudar con el diseño de una half - Bridge de 900W que necesito para alimentar 2 módulos amplificador.
Hasta ahora estoy con el cálculo del núcleo. En conversaciones con algunos usuarios del foro me recomendaron un nucleo EDT59 para alcanzar esa potencia usando una frecuencia de conmutación de 150Khz aprox que usando la topología medio puente me quedaría en 75Khz.

Les dejo la hoja de datos del núcleo que quiero utilizar , espero que me corrijan en caso de que equivoque.

Un saludo !

Otra cosa , cuales son los parámetros que me servirían para el cálculo de los que aparecen en la hoja de datos ?

 

[belpmx]

Hola Mariano, que tal, un tiempo que me desconecte y ahora que regreso veo este magnifico tema cómo era de esperarse del autor muy prolijo y felicidades.
Bueno... supongo que tu fuente es para 220V y no se cúal sea la frecuencía de la luz electrica aca en México es 127V a 60 Hz supongo que nada más es cuestion de agregarle el selector de voltaje o como tu diseño es de 220 implica menos amperaje y es necesario construir un duplicador aparte.
Por lo que pude leer las partes "más" dificiles de conseguir son recicladas (nucleo, driver...) de alguna fuente ATX de PC.
En hora buena, saludos.

Hola a todos Quería saber si me pueden ayudar con el diseño de una half - Bridge de 900W que necesito para alimentar 2 módulos amplificador.
Hasta ahora estoy con el cálculo del núcleo. En conversaciones con algunos usuarios del foro me recomendaron un nucleo EDT59 para alcanzar esa potencia usando una frecuencia de conmutación de 150Khz aprox que usando la topología medio puente me quedaría en 75Khz.

Les dejo la hoja de datos del núcleo que quiero utilizar , espero que me corrijan en caso de que equivoque.

Un saludo !

Otra cosa , cuales son los parámetros que me servirían para el cálculo de los que aparecen en la hoja de datos ?

Hola que tal a lo mejor no soy el más experimentado... ni se barbaridades del tema pero con este post no sería muy factible, sería más factible usar dos fuentes de las de ricardodeni pues esta no esta diseñada para tal poder.

Date una vuelta al post donde surgio todo:

Fuente SMPS para amplificadores. Fuente Switching 110/220 VAC Hagala Ud mismo

 

[mnicolau]

Otra cosa , cuales son los parámetros que me servirían para el cálculo de los que aparecen en la hoja de datos ?

Hola, fijate que lo importante es el material del cual está hecho tu nucleo, si tenés el catálogo de tu vendedor, seguro figura el material. Una vez que sepas el material (por ejemplo Elemon vende la mayoría con material N27, los que son de la marca Epcos), buscás el datasheet de este. Lo que se necesita del mismo es principalmente la Bmax, sin embargo en muchos de los lados donde vi las fórmulas, usaban como valor seguro aproximadamente 1500[Gauss] o 150[mT].
Otra cosa, si usás una fuente con mosfets, podrías aprovecharlos y aumentar más la frecuencia de oscilación (yo usé 162[Khz] para esta fuente con bipolares).

Belpmx, gracias por el coment, fijate que ya tiene el selector de 110/220[V] e hice los cálculos con el peor de los casos, la tensión mínima para los 110[V]. Con la frecuencia de línea no deberías tener problema, inmediátamente la tensión es rectificada.

Saludos

 

[belpmx]

Bueno ahora que reviso la lista de componentes deberias de poner un asterisco o alguna denotación a aquellos que pueden ser reciclados de una fuente de PC y cuales aunque puedan ser reciclados pueden estar dañados pues por algo la ATX "no sirve".
Saludos y cualquier otra observación la comparto.

 

[mnicolau]

No es mala idea belpmx, lo voy a tener en cuenta.

Miren lo que encontré en el libro de Abraham Pressman, una tabla que indica la potencia máxima disponible por nucleo, de acuerdo a la frecuencia utilizada.
El nucleo que usamos acá es un EE33 cuya "Ae" (área efectiva) es 1,18[cm^2], no aparece en tabla, pero se encontraría entre medio del ahí llamado "E375" y "E21" e interpolando para los 82[Khz] usados acá, estaría por arriba de los 500[W]... será?

Saludos

 

[gon12]

Hola soy nuevo esta muy buena la idea de la fuente, yo vi en un catalogo de TDK que ese núcleo (EI33) da una potencia calculada de 206 Watts a 100 Khz no dice el material o por lo menos no me di cuenta que dijera.
Una pregunta para mnicolau: ¿ De donde sacaste la formula para calcular los diámetros de los alambres ? porque eso es una de las tantas cosas que me faltaría saber.

Muchas gracias salu2.

 

[mnicolau]

Hola gon, bienvenido al foro, para los alambres tomé 4[A] por cada [mm^2], con lo cual, con 5 alambres de 0,25[mm] de diámetro se podrían manejar unos 5[A] sin problemas.
El porqué de los alambres en paralelo es para evitar el efecto "skin", por el cual, a altas frecuencias, la corriente comienza a concentrarse en la periferia del alambre desperdiciando sección interior. Para la frecuencia seteada en esta fuente, se podrían usar alambres de hasta 0,45[mm] diámetro aprox, mayores secciones ya empiezan a desperdiciarse.

Saludos

 

[gon12]

Gracias por la pronta respuesta , si yo para el secundario uso ese método de 4A por mm lo que no se es el calculo para el primario o de verdad no importa el diámetro sino que soporte la corriente eso es lo que no me queda claro si me podrían orientar desde ya se agradece.
Porque tengo un núcleo ETD49 que quiero ponerlo andar para un amplificador clase D de ejtagle.

Saludos.

 

[mnicolau]

De nada, para el primario es igual, calculás la corriente que vas a tener ahí con la fuente a full y aplicás el mismo criterio, acordate que el nucleo no es más que un transformador.

Saludos

 

[elchalo]

Consultas, quiero armar un amplificador UCD como el de ejtagle de 625 wrms para trabajar en 8 ohms, calculo que necesito una fuente de unos 800 wrms, es factible con el nucleo adecuado llevar esta fuente a que entregue esa potencia? o habría que modificar más cosas? y en cuanto a la capacitancia de filtrado a la salida, es real que se necesita menos filtrado con estas fuentes? que sería lo mínimo y máximo (uF) que me recomiendan para esta potencia? desde ya muchas gracias y un saludo para todos.

 

[guille2]

Hola ya tengo funcionando la fuente.

Antes que nada quiero felicitar a mnicolau por el diseño, sos un grande!!! y un ejemplo a imitar, muy buenos tus proyectos y sobre todo la ayuda que nos brindas.

La tengo conectada a 2 amplis clase d y se nota mucho las mejoras, sobre todo no se presenta el molesto ruido de intermodulacion que si tenia con la de ricardo.

Los pocos cambios que hice fueron:
-El filtro de entrada no lo puse porque el que tengo es muy grande(mas que el transformador)
-las resistencias de 150k y de 470k son de 1/4w.
-los diodos de la salida principal son by359x-1500.
-los diodos de los 15v son fr104.

El problema que tengo es que hay diferencia en los voltajes de salida. Eso que bobine el transformador e inductor en paralelo, sin salir de las especificaciones.(lo probé con carga y sin carga)
Servirá de algo aumentar la cantidad de vueltas a 40?


Otro problema es que el pote que regula es muy sensible, al mínimo la fuente no arranca, pasando la mitad ya esta en 47v y ni quiero imaginar si lo pongo al máximo. Estoy pensando en cambiarlo por uno de 50k.

Estuve Mirando las fotos de la fuente de mnicolau y veo reguladores de 12v, hay alguna diferencia con los de 15?
Otra cosa que encontré diferente son 2 diodos en la etapa de control parecen ser 1n4148.

En estos días subo fotos.

Con respeto a la duda elchalo, si se puede aumentar la potencia pero además de agrandar el núcleo y cantidad de alambres en paralelo tendrías que cambiar los 13007 por mosfets, entonces subir la frecuencia. Reempezar los diodos por ejemplo por mur1640ct.
Estas fuentes llevan menos capacidad de filtrado. Tendrías que hacer los cálculos para la potencia que queres. Pero cuidado si te excedes podría comenzar a oscilar.

Saludos.

 

[mnicolau]

Hola guille, bien ahí por poner en marcha la fuente...

Es mucha la diferencia entre las tensiones de ambas ramas? Yo no tuve mayores problemas, ni siquiera a mínimo de regulación. Lo que sí, usándolo a menos de 32[V] aprox (por rama), se nota la caida de tensión en la rama negativa a medida que la carga aumenta (lamentablemente sólo realimenta por la rama positiva). Si se va a utilizar con tensiones de salida menores a esa, habría que sacar algunas espiras al secundario, cosa de no hacerla regular tan abajo a la fuente...

Respecto a los reguladores, me puse a armar la fuente y me di cuenta que me vendieron 7912 en lugar del 15 y acá en mi ciudad no venden componentes así que tuve que dejarla con +-12[V], igualmente me aseguré que las tensiones de salida de la rama terciaria sea la correcta para reguladores de 15[V]. Con los diodos no hay problema.

Ah, respecto a lo que le comentabas a elchalo, no se puede cambiar así directo los bipolares por mosfets, el driver no serviría en ese caso, hay que realizar varias modificaciones.

Saludos

 

[guille2]

La diferencia es variable depende de la tensión en que regule puede ser de 10 hasta 5v. eso con el inductor de 35+35
Le coloque el inductor de la otra fuente que tiene 40+40 y en 37v no hay diferencia pero cundo la subo a 47 la rama negativa, la positiva tiene 44.

A vos no te pasa que cuando pones el pote al mínimo la fuente se apaga, yo en ¼ tengo 15v y en el medio 31v.
Entonces me conviene sacarle 2 espiras al secundario para que no regule tan bajo? Mi nucleo es equivalente a un ee35 pero no estoy seguro porque no tenia la inscripción.


Me imagine que no se podía colocar los mosfet directamente. Entonces el driver que tendría que usar es el ir2110 la modificación ya seria significativa.

Saludos

 

[FELIBAR12]

Me imagine que no se podía colocar los mosfet directamente. Entonces el driver que tendría que usar es el ir2110 la modificación ya seria significativa.

Saludos

No necesariamente, el driver puede ser perfectamente un trafo pequeño.Lo que si seria mejor cambiar es el arranque,para no montar las 3 vueltas adicionales en el driver.De esta manera aseguramos el encendido sin necesidad de montar resistencias a la salida para emular un carga,y ademas tenemos 2 o 3w de sobra,segun lo que yo he probado, esas resistencias de la salida influyen en el equilibrio de las ramas,si por accidente las pusieramos de diferentes valores,el voltaje sera mayor en la que consume menos(es debido a la realimentacion),pero va a ser igual a el valor total de acuerdo a las espiras del transformador principal,por ejemplo, la fuente tiene 50v de un lado y -70 del otro,el voltaje total es 120v,y si corregimos en ese momento el valor de las resistencias, quedaria casi simetrico, con 60 y-60.De todas formas si estan bien las resistencias,podemos probar lo que digo tan solo poniendo una carga en una sola rama, vamos a ver que se cae el voltaje ahi, pero en la otra se suma esa perdida.

 

[luisgrillo]

Mnicolau, Que deathtime tiene el PWM?? y para cuanto tiempo calculaste el Softstart?

 

[mnicolau]

Mnicolau, Que deathtime tiene el PWM?? y para cuanto tiempo calculaste el Softstart?

Hola luis, esas son 2 de las cosas que estoy viendo de cambiar para la versión 2.0, la realidad es que armé la fuente copiando el circuito de control sin analizarlo ya que no tenía los conocimientos para hacerlo.
Me gustó mucho el tema y de a poco voy metiéndome y tratando de aprender sobre el mismo, y me di cuenta que esas 2 cosas no coinciden con lo propuesto en el datasheet (en cuanto al esquema me refiero, el capacitor debería ir en paralelo a la resistencia, no en serie), por lo tanto para la próxima voy a armarlo tal cual el data y calcularlo también...

PD: Los valores de las resistencias del Pin 4 deberían estar invertidos para dar un valor lógico de deadtime de un.. 38% no? Pero ese capacitor de 2.2uF no debería estar ahí en serie, sino en paralelo con la R.

Ernesto, disculpá, decidí hace un tiempo no compartir los PCBs por las experiencias que tuve, si necesitás alguna modificación específica, comentalo y lo vemos, no tengo drama...

Saludos

 

[gon12]

Hola la resistencias del pin 4 así como están en el primer instante que se enciende la fuente y el tl por medio de la pata 14 regula a 5v, esos 5v pasan al pin 4 ya que el Capacitor esta descargado cuando el se carga la fuente queda con el máximo de tiempo muerto ya que el pin 4 tiene una corriente saliente de 2-10uA y eso da una caída como máximo de 0.1v .
Y si al invertir esas resistencias pasa lo que decis y ahí habría 0.5v aunque las fuentes de pc en el pin 4 tienen como 0.2v.
Por mis cálculos que no se si son correctos el soft start esta para 22 mili segundos.


Espero haber contribuido en algo saludos para todos.