SMPS Half-Bridge Compacta + PCB

[gon12]

No de nada, otra cosa que me olvide de comentar es de carácter informaciónrmativo porque si lo cambias puede que los transistores del primario se quemen.
Según una hoja de aplicación que tengo del tl (Texas Instrument) el rango de el soft start esta entre 25 y 100 ciclos de reloj de la frecuencia de oscilación, por lo que vi en tu circuito esto esta en 3500 pulsos de reloj !!! que me parece una barbaridad pero si te anda así capaz que lo mejor seria no cambiarlo.
En una fuente de pc que tengo el diagrama esto esta en el rango ya que esta calculado para 75 pulsos.

Bueno saludos.

 

[mnicolau]

Si, estuve leyendo la misma nota de aplicación y da unos 3560 ciclos... una cosa muy rara... voy a seguir averiguando cómo es el tema..

La idea que tengo de probar es:
1º Intercambiar los valores de las R del pin 4, con eso el deadtime sería de unos 38%, un valor razonable.
2º Colocar el capacitor en paralelo con la R que quedaría de 10K (la que conecta pin 4 con Vref).
3º Cambiar el valor de ese capacitor, me dió 470nF para 75 ciclos.

Pero antes de la prueba quiero averiguar por qué está funcionando bien así y si hace falta corregir eso o no...

Saludos

 

[miguelangelmarc]

esa fuente te quedo demasiado bien te FELICITO. pero tengo un er 35 quisiera que me pasaras las formulas para calcular para ese nucle y ademeas para todo los componentes, me gustaria como hacerlo.
gracias de todos modos.
FELICITACIONES

 

[mnicolau]

Hola miguelangelmarc, gracias..
No te hagas drama que el ER35 tiene practicamente la misma área efectiva (sólo baja de 1,18[cm^2] del EI33 que yo usé a 1,11[cm^2]), con lo cual las espiras se mantienen.

Las fórmulas las saqué del libro de Marty Brown sobre SMPS. Ahí tenés los cálculos y ejemplos prácticos.

Saludos

 

[miguelangelmarc]

mnicolau una pregunta, esta es la formula que estas usando Np= Vimin*10^8/(4*f*Bmax*Ac); si es esta la formula que usas solo toma en cuenta el area efectiva mas no el area de ventana, el nucleo EE ó EI 33 tiene un AcWa (producto-area) menor que el er35 y por lo cual puedes sacarle mas potencia que el EE33 no crees?
te dejo un adjunto para que veas que formulas utilizan ai lugos comentas.
te pregunto esto porque tengo dudas y quiero sacarle el mejor provecho a mi nucleo.

 

[mnicolau]

Claro, lo que se hace primero para determinar el núcleo es verificar si cumple con el "producto de área", el del núcleo debe ser mayor al valor que obtenés de fórmulas y si no lo és, bajás la potencia buscada hasta que cumpla dicha condición, luego pasás a realizar los demás cálculos.

Respecto a la fórmula que mostrás, cabe aclarar que el libro de Marty Brown tiene algunos pocos errores y en esa fórmula está uno de ellos, en el numerador se debería tomar en cuenta la tensión máxima de sobre cada TR y no la mínima, ya que si sube un poco la tensión podés llegar a saturar el núcleo.
También hay un error en la fórmula para las espiras del secundario, "Npri" debería ir en el numerador, no en el denominador (página 41). Si ves los ejemplos que muestra, vás a ver que usa las fórmulas con esas 2 cosas corregidas.

Con el tema del nucleo.. haciendo cálculos de producto de área y demás, obtuve 400[W] para el EI33/23/13 que es el núcleo que estoy usando y 500[W] para el ER35/20/10 que comentás, valores teóricos usando la frecuencia actual de 162[Khz] aprox y Bmax=1500[G]. Cuánto se pueda acercar a la realidad, habría que verlo...

PD: Para tratar de llegar a los valores de potencias anteriores (si es que se pueden llegar realmente), habría que agregar un alambre más de 0.25[mm], tanto en el primario como en el secundario, para mayor seguridad.

Saludos

 

[gon12]

Hola mnicolau una pregunta estuve leyendo la parte del dimensionamiento del núcleo del libro de Marty Brown y sinceramente no lo entiendo, lo del dw (el área del alambre usado en el primario) no se si es el diámetro del alambre o toda el área que ocupa en el núcleo. Este cálculo me da con unidades elevadas a la -3 y otra cosa que tampoco entiendo es el tema del factor de escalamiento.
O sea que en esta parte del dimensionamiento no entiendo nada si me pudieras explicar un poco como es el asunto estaría muy agradecido.

Saludos.

 

[mnicolau]

Hola gon, lo que te permite calcular ahí es el producto de área (WaAc) necesario para la potencia requerida. En el núcleo que elijas, el producto de área no es más que el producto entre el área efectiva (área de la columna central) y el área de ventana (área de la ventana libre que queda, donde se colocan los devanados).

En el Marty Brown, yo usé la fórmula 3.16, tenés que tener en cuenta todas las unidades correctas y vas a obtener el resultado en [m^4]. Dw es el área del alambre usado en el primario, en [m^2]. Luego hay que aplicarle un coeficiente que sería ese "scaling factor", yo usé 1,3.

Cuando lo termine voy a estar publicando una hoja de excel que permite realizar todos los cálculos automáticamente incluyendo la elección del nucleo ya que armé una pequeña "base de datos" con los distintos nucleos usados, faltan agregar algunos en especial del tipo ETD así que de a poco lo podemos ir completando entre todos.

Saludos

 

[gon12]

Gracias por la respuesta el tema es que no entiendo bien la unidad [m^4] y el resultado de esa cuenta no se como relacionarlo con el WaAc de la hoja de datos del núcleo. Que haciendo el cálculo WaAc me da 16422 que creo que es en [mm^4] para el EI33. Y el cálculo de la formula del libro da 0.0648 (m^4 creo) y ahí es la parte donde no entiendo un c$%jo JAJA !!!

Y estaría buenísimo la hoja de excel así lo hace automático y entre todos le podemos ir agregando cosas .

Bueno ese es el problema que no entiendo las unidades.

Saludos.

 

[mnicolau]

Para el cálculo del área efectiva, no se toma exactamente el producto de los lados de la columna, sino que se lo afecta por un coeficiente (supongo por la dispersión) que no sé cual es pero si te fijás en la data de cualquier núcleo, siempre es un cachito menor (por ejemplo el EI33 muestra como Ae=118[mm^2], mientras que si lo calculás da 123[mm^2]) la diferencia es poca pero llevado al WaAc es bastante. El área de ventana sí se puede tomar como el producto de los lados. En el EI33 el producto de área da 15800 [mm^4] usando el Ae del data.

Qué valores estás tomando para la fórmula? ese valor sería enorme si fuera en [m^4], ya que por ejemplo, el WaAc de uno de los EE55 vale 0.00000015[m^4] o mejor dicho 157731 [mm^4] (acordate que la "," se va corriendo de a 4 lugares por estar elevado a la cuarta potencia).

Tenés que usar la potencia en [W], el diámetro del alambre en [m^2], la inducción en [Tesla] y la frecuencia en [Hz].

Saludos

 

[luisgrillo]

Son muy diferentes las formulas para el calculo de las SMPS en half-bridge y la de push-pull?

Otra cosa, Como calculan el capacitor de 1uF que va en serie con el primario del nucleo?

 

[mnicolau]

Las fórmulas son las mismas, lo que va a cambiar son los valores a tomar y algún que otro coeficiente, por ejemplo la tensión de conmutación de los TRs no es la misma en half-bridge que en push-pull.

Al capacitor de 1[uF] ni idea cómo calcularlo, no recuerdo haber visto fórmula para ese.

Saludos

 

[luisgrillo]

Compraste el libro de Martin? o lo "compraste" en internet y lo tienes en la compu?

No he podido localizar el libro por aqui donde vivo.

 

[mnicolau]

Descargué el pdf y lo imprimí, me hubiese gustado comprar el original pero por estos lugares tampoco se consigue.

Es un libro relativamente fácil de llevar y que no resulta "pesado" en la lectura, por eso me gustó para entrar en tema, sin embargo no debería ser el único lugar de consulta sobre todo al realizar los cálculos ya que tiene algunos errores en las fórmulas que hay que evitar cometer.

PD: en el libro de Abraham Pressman "Switching Power Supply Design" tenés cómo calcular el capacitor de 1[uF], a partir del capítulo 3 "Half and Full Bridge Converter Topologies". Ese libro es super completo, más de 800 páginas, profundiza bastante más cada tema respecto al de Brown.

 

[guille2]

Hola acá les dejo una foto de cómo quedo la fuente.
Tuve que cambiar la resistencia de 6.8k del preset, le puse una de 47k, con esto ya no se apaga cuando esta al mínimo.
También le saque 2 vueltas al terciario porque calentaban mucho los reguladores, ya que le estaban llegando 29v y después del cambio hay 19v.
Saludos.

 

[mnicolau]

Muy buena guille, solucionaste el problema del desbalance a la salida? a qué tensión la tenés regulando? me faltó aclarar el tema de reducir el terciario si se regula por encima de los 40[V] por el tema de la tensión en la entrada de los reguladores.

Saludos

 

[guille2]

Hola la tengo regulada en 40v. en esta tensión no se produce desbalance pero cuando la subo o bajo, se cae el voltaje en la rama negativa.
Al final termine dejando el inductor en 35+35vueltas.
Saludos.

 

[miguelangelmarc]

mnicolau tengo dudas. que frecuencias utilisastes en la formula la que tiene el transformador o el ic tl494, o sea, 162khz o 81khz, recuerda que es medio puente. y otra cosa de la formula el transformador en su devanado primario no deveria tener 175v como maximo, ya que en un terminal va el punto flotante y en otro los transistores. en la formula porque usan el doble 350v aprox.
te agradesco la respuesta. quiero que en el futuro cuando quiera hacer una fuente de esta sepa que estoy haciendo.

otra pregunta se puede usar teflon, o cinta de papel para embobinar el transformador?

 

[Tacatomon]

Compraste el libro de Martin? o lo "compraste" en internet y lo tienes en la compu?

No he podido localizar el libro por aqui donde vivo.

Si quieres los libros, debo leer las Normas de Participación. Sobre todo la 2.3 y la 2.9.

La internet está para compartir la información.

Saludos!!! y en busca de la Full Bridge perfecta!!!

 

[mnicolau]

La frecuencia que se utiliza es la que conmutan los transistores, en este caso por ser half-bridge, le corresponde la mitad de la frecuencia elegida en el controlador (81[Khz] en esta fuente).
Lo mismo pasa con la tensión usada, es la que conmutan los transistores y en esta topología, conmutan cada uno la mitad de la tensión rectificada por estar conectados al punto flotante que se genera con los 2 electrolíticos en serie.

Vamos con un ejemplo del cálculo para la "Npri" (número de espiras del primario):

Tensión Máxima de red AC, eligo 220[V] + 10% = 242[V]
Tensión Máxima de red DC, 242[V] x 1.41 = 341[V]
Bmax, 1500[G]
Frecuencia, 81000[Hz]
Ae (EI33), 1.18[cm^2]

Npri=(Tensión Máxima de red DC/2)/(4*10^-8*Bmax*Frecuencia*Ae)
Npri=171[V]/(4*10^-8*1500[G]*81000[Hz]*1.18[cm^2]
Npri= 30 espiras

Saludos