Ajuda para criação fonte de alimentação

[LEOPUENA]

oi pessoal,,,

Preciso de uma ajuda para projectar uma fonte de alimentação com as seguintes caractristicas:

Tensão de entrada 230V;

Corrente de entrada 0,5A;

Potência de entrada 115W;

Tensão na carga 24V;

Corrente na carga 5A;

Potência na carga 120W;

Rndimento 90%;

frequência da rede 50Hz;

frequência de operação da chave 3MHz;

Ripple de tensão de saída 2%;

Ripple da corrente no indutor 10%.

Resultados a esperar:

Fonte robusta que suporte possíveis ondulações de tensão,rendimento alto, baixa interferência electromagnética, tamanho pequeno.

fico grato por qualquer ajuda.

[arh]

amigo, não teria alguma coisa ai errado com estes numeros não?

pois pegar 115W na entrada e colocar 120W na saida?

[LEOPUENA]

pelo cálculo:

Vin*Iin=Pin --> 230*0.5=115w

vou*Io=Po --> 24*5=120w

[Ariel432]

pelo cálculo:

Vin*Iin=Pin --> 230*0.5=115w

vou*Io=Po --> 24*5=120w

Acredito que o que o arh quis dizer é que é impossível se ter mais potência na saída do que na entrada.

[arh]

o problema é que nao sei como uma fonte que puxe 115W, vai entregar 120W visto que ela ainda precisa polarizar os componentes, o que daria uma perda.

bom, espere resposta de alguem mais sabido que eu.

[Projetos_afg]

Poderosa essa fonte!

Tem rendimento de 104%! Quero uma pra mim.

[Marcneto]

Você precisa de no mínimo 135 watts na entrada da fonte.

[Nelio2012]

Tensão de entrada 230V;

Corrente de entrada 0,5A;

Tensão na carga 24V;

Corrente na carga 5A;

São esses valores mesmo?

Este projeto tem que ser somente com fonte chaveada?

Abraço.

[LEOPUENA]

Poderosa essa fonte!

Tem rendimento de 104%! Quero uma pra mim.

:D

Ok, percebi. Nesse caso mantendo a entrada teria na saída uma potencia de 103w para uma corrente de um pouco acima de 4A.

São esses valores mesmo?

Este projeto tem que ser somente com fonte chaveada?

Abraço.

Vou checar os valores e depois digo algo. Mas a principio qualquer solução que leve para as especificações (reais) deve servir.

[Marcneto]

Se você precisa de 4 amperes e 24 volts, é só multiplicar a tensão pela corrente para chegar na potencia em Watts, que dá 96 watts, se você quer 96 watts na saída com 90% de rendimento é só dividir 96 por 0,9 que é os 90% do rendimento e que chegará no resultado 106,666666 watts na entrada. Agora só não sei se a frequência vai influenciar, espere a resposta de quem sabe sobre isso.

[LEOPUENA]

Se você precisa de 4 amperes e 24 volts, é só multiplicar a tensão pela corrente para chegar na potencia em Watts, que dá 96 watts, se você quer 96 watts na saída com 90% de rendimento é só dividir 96 por 0,9 que é os 90% do rendimento e que chegará no resultado 106,666666 watts na entrada. Agora só não sei se a frequência vai influenciar, espere a resposta de quem sabe sobre isso.

Na verdade foi esse cálculo que fiz, mas no sentido contrario. se a entrada tem 115w com 90% de rendimento, então a saida terá 103.5w, o que resulta numa corrente de 4.3A

[arh]

se for uma fonte linear, com meia duzia de componentes voce faz uma.

se for uma chaveada ja complica um pouco.

frequência de operação da chave 3MHz;

tem que ser isto tudo?

acho que as fontes chaveadas normais voce usa em torno de 30 a 50khz.

[MatheusLPS]

Veja esse meu exemplo. Talvez ajude em algo:

Projeto de um conversor buck.

De posse dos parâmetros de entrada listados abaixo, projete um conversor buck:

- Tensão de entrada: Vi = 230 V;

- Tensão de saída: vou = 24 V;

- Potência de saída: Po = 120 W;

- Ondulação de pico a pico da corrente no indutor: ΔI=500 mA;

- Ondulação de pico a pico da tensão no capacitor: ΔVo=0,05*vou;

- Freqüência de comutação: fs=100 kHz;

- Todos os elementos semicondutores são ideais.

Calculando L e C:

L=(Vs∙D∙(1-D))/(fs∙∆I)=0.4 mH

C=(Vs∙D∙(1-D))/(8∙L〖∙fs〗^2∙∆vou)=939 nF

R=〖vou〗^2/Po=4.8 Ω

Circuito:

Resultado da saída:

PS: Fiz os calculos para entrada 230V CC. Parta 230V AC o cálculo é outro.

Falou

[LEOPUENA]

Fiz alguns teste me baseando naquilo que o Matheus postou. Mas estou com muitos problemas. a ideia é gerar o sinal PWM através de um microcontrolador. Mas não consegui nenhuma forma eficaz de fazer isso. Alguem pode dar alguma dica sobre isso??

Ao testar o circuito no proteus, apliquei um sinal 1Khz com amplitude de 50v e funcionou. Mas não sei bem qual dve ser a amplitude real para aplicar no mosfet, e nem sei qual o melhor mosfet para o caso, estou a usar o IRF730. Se alguem tiver uma ideia por favor agradecia.

Abaixo tem o circuito que testei.

[albert_emule]

Mosfet IRF840 é o ideal.

Use sinal de acionamento no seu gate de 15V, se possível use proteções com diodo zener para não ultrapassar estes 15V.

É importante que o drive não só carregue o gate com 15V, mas que também descarregue o gate no Source.

Na hora de desligar o mosfet, seu gate precisa ser descarregado forçadamente. Geralmente se usa um transistor para isso.

Pode também optar por usar um CI driver por já ter todos os circuitos necessários.

O Circuito integrado driver TLP250 é bastante interessante

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/toshiba/2109.pdf

Use o resistor para limitar a corrente de gate entre 4 ohms a 10 ohms.

A escolha deste transistor se deu devido ele suportar mais de 400V

Diz ainda que suporta corrente contínua de 8A

Corrente pulsada de 32A.

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/stmicroelectronics/3013.pdf

A corrente alternada depois de retificada e filtrada por capacitores, sobe bastante, exemplo:

230V depois de retificado e filtrado sobe para 322 VDC.

Para saber o valor, basta multiplicar a tensão AC pela raiz quadrada de 2.

Só tome cuidado pois esta sua fonte não é isolada.

Melhor seria se você usasse este CI que é bem barato.

É possível fontes de até 150 watts:

O Software agora só existe online na página do fabricante.

[LEOPUENA]

É importante que o drive não só carregue o gate com 15V, mas que também descarregue o gate no Source.

Na hora de desligar o mosfet, seu gate precisa ser descarregado forçadamente. Geralmente se usa um transistor para isso.

Pode também optar por usar um CI driver por já ter todos os circuitos necessários.

O Circuito integrado driver TLP250 é bastante interessante

Eu não percebi isso, como assim descarregar o gate no source?? Tem algum circuito com esse TLP250 para eu perceber a ideia? no circuito que postei, acho que o transistor Q1 faça isso.

Eu usei um pouco mais de 50v para acionar a gate, sendo que no MOSFET usado o maximo são 10v (acho) dá pra imaginar o resultado .... Porém testando no proteus, essa foi a unica forma de conseguir algo proximo de 24v na saída.

[albert_emule]

Eu não percebi isso, como assim descarregar o gate no source?? Tem algum circuito com esse TLP250 para eu perceber a ideia? no circuito que postei, acho que o transistor Q1 faça isso.

Eu usei um pouco mais de 50v para acionar a gate, sendo que no MOSFET usado o maximo são 10v (acho) dá pra imaginar o resultado .... Porém testando no proteus, essa foi a unica forma de conseguir algo proximo de 24v na saída.

O gate do mosfet se comporta como um capacitor de alguns pF

Essa sua fonte tem problemas de acionamento de mosfet pois mosfets de canal N são usados para chavear o polo negativo.

Faça algo assim que fica bem melhor:

http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/spw_smps_e.html

Pode usar um circuito integrado UC3843. Ele é completo. Internamente possui um gerador de PWM muito bom e também já possui o drive de acionamento do mosfet.

Veja as formas de onda:

[LEOPUENA]

O gate do mosfet se comporta como um capacitor de alguns pF

Ok, percebi. Mas como posso fazer a descarga? Vi varios circuitos buck e nenhum tinha nada disso.

Quanto ao flyback estou com problemas em encontrar o transformador, por isso a escolha de uma fonte não isolada.

[albert_emule]

Ok, percebi. Mas como posso fazer a descarga? Vi varios circuitos buck e nenhum tinha nada disso.

Quanto ao flyback estou com problemas em encontrar o transformador, por isso a escolha de uma fonte não isolada.

Geralmente se usa um simples resistor de 1K e costuma funcionar bem.

Mas na medida que a freqüência aumenta, o resistor deixa de ser eficiente, necessitando de um transistor para este fim.

Aqui esta uma aplicação para o driver de mosfet TL250:

http://img99.imageshack.us/img99/3121/driverinversor.png

Observe que cada TL250 possui dois transistores internamente, onde um aplica 12V da fonte no gate do mosfet e o outro descarrega o gate do mosfet que havia sido carregado anteriormente pelos 12V.

Quanto ao transformador você não vai achar.

Tem que mandar uma empresa fazer.

Recomendo a http://www.hortrafo.com.br

Ou você mesmo pode fazer. Neste caso você pode seguir as orientações do software Viper Software. Ele calcula todo o trafo, dizendo espessura dos fios, como deve ser enrolado, qual a espessura do Gap dos núcleos...

O núcleo você compra aqui: http://proesi.com.br/acessorios-para-bobinas.html

[LEOPUENA]

Pondo o PWM de lado..... Accionei o transistor com 15v e obtive 10v na saida, mas preciso que seja acima de 24v. Abaixo está o circuito para analise.

Quanto ao transformador você não vai achar.

Albert aqui onde vivo fica complicado fazer isso, e seria igualmente complicado importar nessa fase. Por isso a insistência da fonte não isolada.

[albert_emule]

Pondo o PWM de lado..... Accionei o transistor com 15v e obtive 10v na saida, mas preciso que seja acima de 24v. Abaixo está o circuito para analise.

Eu não sabia que você estava em Luanda, Angola.

Estas lojas que citei são aqui no Brasil.

Albert aqui onde vivo fica complicado fazer isso, e seria igualmente complicado importar nessa fase. Por isso a insistência da fonte não isolada.

O mosfet está sendo acionado de forma incorreta.

A tensão de 15V do seu acionamento, deve estar referenciada ao seu source.

Lembra que lhe disse que mosfet canal N tem que regular pelo negativo da fonte? Tem haver com o fato do mosfet canal N precisar que a tensão de acionamento seja referenciada ao seu source, que no caso se ele estivesse no negativo seria o terra (GND) do circuito e isso facilitaria tudo.

Regulando pelo positivo, vai precisar de uma fonte isolada de 15V e referenciada ao seu source.

Uma opção mais prática é utilizar transformadores drivers, pois estes além de isolar, produzem os pulsos de acionamento do gate do moefet na polaridade certa e tensão adequada, mas creio que seja complicado acha-los ai onde você está.

Uma solução:

dependendo do que a fonte for alimentar, você pode regular pelo negativo e tudo fica mais simples. Basta inverter o sentido dos componentes.

Mas se for alimentar algum equipamento que tenha conexões com outros cujo terra é negativo, isso pode provocar ruídos e algum tipo flutuação de tensão entre as conexões.

[LEOPUENA]

Uma solução:

dependendo do que a fonte for alimentar, você pode regular pelo negativo e tudo fica mais simples. Basta inverter o sentido dos componentes.

Mas se for alimentar algum equipamento que tenha conexões com outros cujo terra é negativo, isso pode provocar ruídos e algum tipo flutuação de tensão entre as conexões.

Agora sim! Fiz a tal inversão dos componentes e resultou. Agora vou ligar o PIC e refazer o circuito. Amanha faço os testes na pratica, e se não rebentar nada posto o circuito.

[MatheusLPS]

Boa dica colega alberte_emule.

Estava estudando sobre o assunto aqui e realmente fica complicado construir um driver high side com MOSFET N justamente pelo motivo que você disse.

EDIT:

Bom material sobre o assunto: Design And Application Guide For High Speed MOSFET Gate Drive Circuits By Laszlo Balogh

A partir da página 18 que o negócio fica interessante.

EDIT 2:

Fiz uns testes aqui e li umas coisas. E cheguei em um resultado preliminar interessante. A imagem a seguir é somente de teste. Nenhum valor dos componentes pode ser considerado pois não verificquei se estão dentro das especificações do datasheet. Ok?

Consegui finalmente entender o circuito de bootstrap.

Falou

[LEOPUENA]

Vendo os graficos a tensão Vg atinge valores proximo de Vin=230v, sendo que só pode ser aplicado 15v. No primero circuito que postei aplicava 50v na gate e o resultado não foi nada bom, na verdade foi muito BOOOM!

Testei o circuito que fiz ontem com PWM por PIC, mas as coisas ficaram um pouco estranhas. Deixo o circuito pra analise. será que ainda há algo de errado?

[MatheusLPS]

Leo, erro meu em mostrar o gráfico daquela forma. Irei rafaze-lo da forma correta.

Mas veja que você tem razão em dizer que a tensão VGS, ou seja, a tensão entre gate e source tem de ser 15V. Mas é que nesse gráfico que postei, cometi um erro e mostrei a tensão no gate em relação ao terra.

Veja que o source do meu circuito não está no terra.

Pode estar certo que a tensão nele não passa de 12V. Irei fazer o grafico novamente mais tarde.

Só preciso dar uma saída agora.

EDIT:

Nova imagem com o V gate correto. No proteus, sempre quando você plota um gráfico, ele considera que a referência é o terra. Nesse caso de um high side driver, a referência é o pino source. Veja que o Pino gate estará sempre a 12V acima do pino source. Ou seja, dentro das especificações.

OBS: Sou novo nesse assunto. Caso falei alguma coisa errada, alguém corrija .

Falou