Tutorial - Fontes chaveadas

mroberto98 · 18 de novembro de 2014

Você está misturando as coisas.

Vamos lá!

Sobre o indutor.

1 - Ao diminuir o gap em um indutor, o valor da indutância aumenta. Se for mantido o mesmo Ton, então a inclinação da corrente vai diminuir, diminuindo o valor de pico ao final de Ton.

Ok! Você pode ter retirado o tal início do joelho, mas a energia no indutor também diminui.

2 - Se aumentar o número de espiras, mantendo o resto sem alterar (gap e núcleo), a indutância aumenta e ocorre o mesmo efeito do item anterior.

O procedimento é o seguinte:

1 - Pelo livro, ou por outro cálculo qualquer, você chega ao valor do indutor L.

2 - Caso de uma fonte flyback. Você também chega ao valor da energia armazenada em cada ciclo e com isso o valor de pico da corrente Ip (ao final de Ton).

No caso de indutor de filtragem em fonte half bridge, o que vai importar é o valor do nível CC da corrente e o valor do nível CA da corrente (Ipmáx - Ipmín).

Mas em ambos os casos você tem o valor máximo de pico da corrente (Ipmáx)e o valor da indutância (L).

Certo? (Responda se estiver acompanhando..)

3 - Agora falta encontrar três parâmetros para poder montar o tal indutor.

3.1 - O número de espiras N.

3.2 - O tamanho do núcleo. Ele está intimamente ligado ao seu volume magnético, que é dado no manual. Então você precisa encontrar o volume do núcleo (V).

3.3 - O tamanho do gap.

Com estes três parâmetros conhecidos, você monta o indutor.

Certo? (Responda se estiver acompanhando..)

Agora é que entra a curva Hanna.

A curva foi obtida, usando-se um núcleo e diversos valores de gap. Para tornar a curva independente do tamanho do núcleo usado, tem-se que usar um fator de correção, que será mostrado mais adiante.

Ela tem no eixo horizontal os valores da seguinte fórmula: L * Ipmáx² / V

Como você já tem os valores de L e Ipmáx só falta o valor de V

Bom. Pelo livro, você já teria o tamanho do núcleo. É a partir de Aw e de Ap. Então bastaria consultar o manual e identificar o núcleo.

Certo? (Responda se estiver acompanhando..)

Se você não calculou o núcleo pelo livro, ainda tem uma solução, mas aí é no chute.

Aí você chuta um núcleo. Por exemplo EE-xx/yy/zz.

Ou calcule o volume V do núcleo, ou veja o valor no manual.

Com isso você calcula L * Ipmáx² / V e tem o valor do eixo horizontal da curva Hanna.

Observe as dimensões. L em Henries (H), Ipmáx² em amperes ao quadrado e V em METROS CÚBICOS (m³).

Com este valor, você tem um ponto neste eixo horizontal.

Trace uma linha vertical a partir deste ponto. Esta linha é o lugar geométrico do valor encontrado.

Certo? (Responda se estiver acompanhando..)

Se você já tivesse o valor calculado de V, pelos parâmetros Aw e Ap, então não precisaria chutar e chegaria ao valor final no eixo horizontal. Aí também traçaria a linha vertical.

Aí a linha vertical vai cruzar a curva Hanna.

Você anota o tamanho do gap. Lembre que a curva é montada pela união de pontos e que cada ponto corresponde a um tamanho de gap.

Agora entra o tal fator de correção que mencionei. O valor do gap é o valor encontrado, multiplicado pelo comprimento do percurso magnético do núcleo escolhido e dividido pelo percurso magnético do núcleo usado para montar a curva Hanna. No caso de minhas fotos, o núcleo é o EE424215.

Certo? (Responda se estiver acompanhando..)

Agora. Trace uma linha horizontal a partir do local onde a linha vertical intercepta a curva Hanna.

Leia o valor de 0,4 * pi * N * Ipmáx / l. Supor de deu "X" (valor obtido da verificação, portanto conhecido).

l - é o valor do comprimento do percurso magnético (em metros). Ou tem no manual, ou você tem que calcular.

Com este valor, calcule o valor de N = l * X / (0,4 * pi * Ipmáx)

Pronto. Agora você tem todos os valores de que precisa.

Atenção/observação.

1 - Se o núcleo foi chutado, pode ter ocorrido que o valor no eixo horizontal deu em valores extremos. Por exemplo; deu um valor de gap muito alto ou muito baixo. Então o tamanho do núcleo deve ser alterado.

Na prática costume fazer com que o tamanho do gap caia entre 0,2 e 1mm.

2 - Lembre-se de que um valor de gap de x mm para dois núcleos EE significa que a distância entre os núcleos tem que ser de x / 2. Pois nos núcleos EE existirão dois gaps. Um na perna central e outro nos outros extremos. É como se os núcleos pudessem ser dobrados na perna central. Aí você poderia identificar os dois gaps.

3 - Como já lhe alertei, pequenas alterações no tamanho do gap podem fornecer maiores variações do valor de L. Portanto você deve montar o indutor com papel nos gaps para forçar um valor conhecido. Ainda tem que fixar os núcleos. Eu costumo colocar um pedaço de palito de fósforo em cada lado dos núcleos, colados com superbonder. Isso garante que a distância ente os núcleos não vai ser alterada. Mas não coloque cola demasiada, pois deve ser necessário retirá-la depois, para alterar alguma coisa.

4 - As vezes o ponto na curva cai entre dois valores de gap. Aí você tem que estimar o valor do gap.

5 - Use o circuito para confirmar o valor da indutância e se a corrente cresce linearmente e até o valor esperado para o Ton calculado. Se a diferença for pouca, você pode tentar alterar levemente a distância do gap. Se o valor da indutância for diferente do calculado (mais de 10%), então use a expressão de "ajuste fino".

N desejado = N existente * Raiz de (L desejado / L medido)

Você pode montar a curva Hanna a partir das fotos que eu postei. Siga as informações passadas neste tópico que você chega lá.

Caso tenha ficado alguma dúvida, pode perguntar, ok? Mas tem que ler e tentar entender. No começo é difícil, mas depois fica fácil.

MOR_AL

A formula (0.4 x pi x Imax x N) / l, o l nao seria em cm?

Estranho porque os trafos das minhas flybacks eu calculo desse jeito e sempre da certo!

MOR_AL · 18 de novembro de 2014

O sistema de medidas pode ser qualquer um.

Você tem que ser coerente.

Se começou com cm, então sua escala terá componentes em cm. Se começou com metros, idem.

Uso o sistema metro, quilograma, segundo, Henri, Weber/m², Ohm, Faraday, Amper-espira, etc.

Se começar a medir com micrometros, toneladas, séculos, então os valores dos eixos serão outros, mas seus resultados estarão na mesma unidade de medida adotada e corresponderão ao mesmo valor.

Se o seu resultado der 3cm, ao usar a escala de metros, vai chegar a 0,03m.

Só tem que ser coerente.

MOR_AL

albert_emule · 6 de dezembro de 2014

@MOR

Montei o circuito baseado no seu. O indutor em testes estava sem secundário.

Eu aproveitei um PWM com 555 que tinha aqui, que usa um driver de mosfet tlp250.

Mas o resto do circuito, a etapa de potência é idêntica.

O capacitor do Snubber é de 10mF por 1Kv

O resistor de 1,8K.

Veja a onda entre V0 e GND:

Está certo?

MOR_AL · 6 de dezembro de 2014

@albert_emule

Bom, vamos lá!

1 - O tamanho de sua figura é muito pequeno para poder analisar com maiores detalhes, mas esta curva não é gerada pelo meu circuito.

2 - Esta curva mostra apenas uma ressonância em 14,7MHz.

3 - No meu circuito tem que aparecer DUAS ONDAS. A da CORRENTE no indutor e a da TENSÃO de DRENO.

4 - Não estou observando nem o corte e nem a saturação do mosfet.

5 - Quando o indutor for ser testado é como se fosse um circuito flyback. No fim do período Ton há um acúmulo de energia no indutor. Ao iniciar o período Toff esta energia TEM que ser descarregada. O enrolamento secundário PROVISÓRIO é incluído com um diodo apontado para a fonte. Assim é evitado que a tensão de dreno suba em excesso e queime o mosfet e, talvez o seu circuito todo.

6 - Mostre como você calculou o indutor e uma foto dele.

7 - Mostre-me o seu circuito.

Observe a postagem 113. Lá são mostradas as curvas que se deve encontrar quando se mede um indutor.

Segue fotos que fiz com o núcleo EE42/42/15. Talvez alguma configuração lhe seja útil.

http://www.4shared.com/photo/EolbTAtEce/Ferrites_10.html

http://www.4shared.com/photo/K1vzxD5iba/Ferrites_11.html

http://www.4shared.com/photo/0Brupm42ce/Ferrites_12.html

http://www.4shared.com/photo/sfkgBQ0zba/Ferrites_13.html

MOR_AL

albert_emule · 6 de dezembro de 2014

Montei este circuito:

O meu núcleo é este:

http://www.magmattec.com/052.pdf

Especificamente o modelo MMT052T3811 que tem AL de 89.

Este núcleo está com 18 espiras.

Com este número de "AL" e com estas espiras, a indutância teria que ser de 30uH.

Daí construí o circuito para confirmar a indutância, usando a formula que você mesmo colocou lá no tutorial:

L = (vcc - V1) . Ton / i final.

Porém, ao tentar medir apenas a corrente no indutor, o mesmo apresentou esta ressonância de 14,7Mhz. No momento do teste o PWM era de 20Khz.

Quando aumentava um pouco mais o Ton, o resistor de 2 watts do Snubber esquentava até esfumaçar.

MOR_AL · 6 de dezembro de 2014

@albert_emule

Vamos lá!

1 - O circuito que eu proponho para testar trafos ou indutores possui uma frequência BEM BAIXA. Apenas o período Ton é pequeno para igualar o que ocorre durante o período Ton nas condições da fonte real. O período Toff é grande para que o indutor tenha tempo para descarregar a energia acumulada ao fim de Ton, que vale 0,5 * L * Ipk².

Por isso é que incluo um outro enrolamento para servir de caminho para descarregar a energia acumulada durante Ton.

Este enrolamento possui um diodo apontado para a fonte. É como se fosse um flyback com tensão de secundário Vcc, que é a própria fonte.

O que está ocorrendo é que a energia armazenada no indutor está sendo descarregada no resistor de 1k8.

2 - Seu indutor está em série com 1k8 e 10nF. Por isso é que ocorre a ressonância. Aliás, a frequência de ressonância é 1 / [2 * pi * raiz de (L * C)}]. Para os valores que você mostrou, a frequência de oscilação daria 291kHz. Então, ou o capacitor não vale 10nF, ou o indutor não vale 30uH. Algum deles está com valor muito menor.

3 - Calculando o valor da indutância cheguei a 29uH, o que é compatível com o seu valor.

4 - Parece que identifiquei essa ressonância. Deve ser a capacitância entre as espiras do enrolamento. O capacitor de 10nF funciona como um curto para 40MHz.

Olha Albert!

Falando numa boa!

Até agora eu te orientei com muitas respostas, e você não seguiu quase nada das minhas orientações. Por isso você está com dificuldades.

Se você quiser continuar com este seu projeto, você deve seguir a sequência correta de atividades que eu vou passar de acordo com a evolução do projeto.

Do jeito que você está seguindo, ou não vai chegar a nenhuma solução, ou vai chegar a uma solução capenga, com problemas.

Me diga se você concorda em me ouvir. Aí poderemos seguir para uma solução passo-a-passo.

Se com mais de 130 postagens ainda estamos no início, não acredito que cheguemos a uma solução neste tópico.

Para tal devemos abrir um novo tópico, pois este já se perdeu em contradições.

Abra um novo tópico com suas reais intenções, que eu vou incluir os passos necessários para você chegar lá, mas lembre-se que o meu forte são fontes com topologia Flyback. Para as outras, como a half-bridge eu terei que estudar para me relembrar da teoria.

Abraço.

MOR_AL

Senhor administrador. Favor fechar este tópico.

Grato.

MOR_AL

albert_emule · 6 de dezembro de 2014

OK. Mas minha fonte já está completamente encaminhada.

Já tenho uma lista de componentes, já escolhi o gabinete, o circuito já foi testado... etc. como já disse, toda pronta.

A princípio eu queria usar núcleos EE no indutor de saída, mas acabai optando por este tipo especial toroidal que já vem com o "AL" e possuem permeabilidade baixa, próprios para indutores.

Já tenho a indutância e o indutor.

Obrigado!

@MOR

Este é o projeto que usei como base:

http://320volt.com/wp-content/uploads/2012/08/60khz-smps-sg3525-smps-ir2110-smps-800w-42v-power-supply.png

Esta é a minha versão que foi testada:

https://drive.google.com/viewerng/viewer?a=v&pid=sites&srcid=ZGVmYXVsdGRvbWFpbnxlbGV0cm9udGVjY29tYnJ8Z3g6NWU4YTliNDE1OWU5OGM3OA