Como calcular transformador para fonte chaveada?

mroberto98 · 25 de agosto de 2013

Preciso calcular um transformador para um fontr chaveada de ~500W.. O trafo tera um primario de 12V e a saida para 100 +100V 10A..

A frequencia e para mais ou menos 40KHz..

Ja fui em lojas que fazem transformador, o de rede calculam, mas o para fonte chaveada fazem mas nao calculam

O problema nao e o projeto eletronica, o pepino e mesmo o trafo! Ja procurei na internet, mas o que achei foi so formulas complexas para calculo exatos! E nem explicam o por que... A formula ja da as dimensões do núcleo e dos fios... Mas nao achei explicações... Alem de serem complexas..

O trafo pode ser feito naqueles núcleos de ferrite toroidal? Aqueles redondos?

pois aqueles parecem mais fácil de se enrrolar, alem também que nos trafos de rede o toroidal e melhor que o encouraçado, então acho que no de ferrite deve ser a mesma coisa né?

Andei pensando numa coisa... A indutancia do primario deve ser bem alta quando nao haver consumo no secundario ne? Quando houver consumo a indutancia do primario tem que cair para poder haver corrente...

Não da para calcular ele sem essas formulas? Nao precisa ser um trafo perfeito, funcionando dentro da tolerância esta bom..

Outra pergunta, se as bobinas estão enrroladas em paralelo ou em cima da outra, de forma que estão enrroladas no mesmo sentido, significa que uma vai ter um campo em uma direçao, esse campo vai ser o mesmo do secundario nao e? Ou seja, no mesmo sentido que o campo do primario ja que a induçao para o secundario vem do campo do primario? então ja que elas estão enrroladas no mesmo sentido as fases seriam iguais? Ou seja, quando o lado de cima do primario e positivo, o lado de cima do secundario tambem e positivo? Ou a induçao e invertida?

Considerando que elas estão enrroladas no mesmo sentido.

Pra ficar mais fácil, o sentido do campo do primario sera o mesmo sentido do secundario nesse conjunto? Sabendo isso posso aplicar a regra da mao direita.

albert_emule · 25 de agosto de 2013

Calcular trafos de fonte chaveadas requer muita engenharia, o Sr MOR_AL que o diga.

Mas pelo menos para os modelos haf bridge, push pull e fulbridge tanto os cálculos como a montagem podem ser mais práticos, pois estes funcionam iguais aos trafos de ferro 60Hz. O que muda é a freqüência que é mais elevada, as caracteristicas magnéticas do núcleo e alguns efeitos parasitas que nesta freqüência mais elevada se tornam muito mais intensos, como por exemplo o efeito pelicular: http://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_pelicular É muito importante estudar todos estes efeitos parasitas que ocorrem nestes trafos para saber como corrigi-los.

Já as outras topologias de fonte chaveadas nem sequer utilizam trafos. São indutores, mesmo que venham a ter tomadas secundárias. Aqui no nosso caso o trafo só precisa funcionar como trafo. Nas outras topologias o indutor precisa de caracteristicas magnéticas bem precisas e os cálculos são complexos. Até a montagem é complexa, pois mesmo depois de calculado, na montagem ainda existe muitas chances de errar, pois um movimento errado e não vai ficar bom.

Para calcular as espiras do primário use a formula da onda quadrada: http://www.thornton.com.br/formulas.htm

Ou use a calculadora online, vai dar no mesmo:

http://www.bcae1.com/trnsfrmr.htm

Aqui eu coloquei alguma coisa explicando:

http://img822.imageshack.us/img822/1637/estudossobrefonteschave.jpg

Já as bobinas do secundários você descobrirá com uma simples regra de três.

Para este tipo de fonte que é alimentada em 12V DC e sai 100+100V, é mais adequado uma topologia push pull, veja como será o trafo:

http://img546.imageshack.us/img546/5709/esquemadecomoenrrolarto.jpg

Agora você precisa ir no site dos fabricantes de núcleo toroidais de ferrite, e observar qual tipo de núcleo se adéqua melhor na freqüência que será usada e no tipo de uso. Sugiro dar uma olhada nos catálogos deste fabricante:

http://www.magmattec.com.br/produtos-magneticos/aThIUTM3elA2TzYwelhlcGdKdTNrY2pGbyUyQnJNbUtXcmttT0UwOEslMkJ2c3JEcHRDWmY0U2xhdyUzRCUzRA==

Eles dão indicação para cada tipo de uso.

Agora você só precisa encontrar a densidade de potência máxima que cada núcleo suporta sem saturar. Acredito que isso possa ser feito com um cálculo simples mediante as caracteristicas magnética do núcleo.

albert_emule · 25 de agosto de 2013

Ostros cálculos podem ser vistos aqui:

http://sound.westhost.com/project89.htm

MOR_AL · 25 de agosto de 2013

O Albert França está correto em todas as afirmações feitas.

A topologia mais apropriada a ser empregada neste caso seria a push-pull. Mais precisamente um half-bridge ou full-bridge com capacitor em série para evitar a saturação devido ao desequilíbrio de um ou mais parâmetros (trafo, transistores ou mosfets).

Você pode copiar algum projeto da net, ou calcular.

O primeiro é imediato, porém quase sempre não funciona direito. Aí você não vai saber como achar o problema.

Calcular seria a melhor opção. Se não funcionar você teria como chegar ao problema e corrigi-lo. A contrapartida é que saber calcular exige um conhecimento de engenharia que pode ser adquirido em alguns meses de estudo, caso você esteja cursando uma faculdade de engenharia elétrica ou eletrônica. Mesmo assim, elas não ensinam com detalhes. Com o conhecimento teórico obtido você tem condições de ler livros específicos sobre o assunto. Há diversos bons livros, inclusive em português.

Outro problema é obter as especificações dos fabricantes de núcleo de transformadores ou indutores. Lá fora, basta você visitar o sítio do fabricante, entrar com os dados do trafo ou indutor, que eles informam todos os detalhes; núcleo, número de espiras diâmetro do fio, etc. O problema é que eles informam os dados do núcleo produzidos por eles, o que exige importação. Normalmente você descobre, depois de montar, que seria melhor com outras especificações, o que exige nova importação. E o tempo vai passando...

Aí você decide usar núcleos vendidos aqui, por empresas nacionais. Como eles colocam o mínimo de informação, por não querer ou não valer a pena investir em desenvolvimento, você é obrigado a descobrir as características do núcleo (foi o que tive que fazer em certa ocasião). Aí o trabalho se estende mais ainda. O lado bom da coisa é que você começa a entender um pouco do assunto e fica, até certo ponto, independente do fabricante.

Outro problema que se encontra é que, além de ter que fazer circuitos para teste de núcleos (já apresentei o circuito em outro tópico), você precisa de equipamentos para verificar se tudo corre como o projetado. Quase sempre não acontece e você tem que refazer o projeto. O mínimo de equipamento necessário é um osciloscópio com resposta 10 vezes superior à máxima frequência de onda quadrada envolvida. Se por PWM tem frequências mais altas que a normal de chaveamento. O osciloscópio vai precisar ter dois canais. Um para medir a tensão de comutação na chave (coletor ou dreno) e outro para medir a corrente na chave. Isso é necessário para descobrir porque o componente que comuta está esquentando. Aliás deve queimar alguns transistores ou mosfets de potência. A eletrônica é mais rápida que o “The Flash” tentando desligar a “coisa”. Fusível? Nem mesmo os rápidos resolvem.

Um “current probe” seria o ideal para medir a corrente, mas é bem carinho o sujeito. Seria o ideal, mas pode quebrar um galho com um resistor de 0,1 a 1 Ohm e medir a tensão sobre ele.

Vai precisar de uma fonte de tensão para alimentar o aparelho. Terá que possuir a capacidade de corrente necessária para o circuito. E não basta uma fonte com a capacidade no limite não. Depois, com a fonte que vai ficar definitiva, com maior capacidade de corrente, o circuito pode queimar. Já aconteceu comigo.

Pensa que terminou? Infelizmente não...

O circuito de controle, se tiver algum, pode fazer o projeto oscilar de modo indesejável.

A montagem também é importante. Além das interferências eletromagnéticas envolvidas, é imperativo usar técnicas de enrolamento do trafo. Há um procedimento todo especial para isso.

Lamento te passar toda esta visão pessimista. Não é esta a minha intenção. Relendo o que escrevi até eu fugiria desse assunto, mas eu encaro essa visão como realista.

Não desista.

Se eu puder lhe aconselhar, sugiro que inicie com o cálculo de transformadores senoidais com 60Hz. Depois estude cálculo de indutores e transformadores em mais alta frequência.

Depois estude comutação em transistores e em mosfets. Depois leia sobre o projeto de fontes com a topologia desejada. Você vai ver que há muitas formas de se fazer a mesma coisa. Escolha uma e estude-a com profundidade. Obtenha um modo de utilizar os equipamentos que lhe indiquei. Considere o custo de aquisição dos componentes, inclusive de mais transistores ou mosfets de potência. Faça o seu projeto, monte-o e teste-o.

O percurso é árduo, mas vale a pena.

Bons projetos.

MOR_AL

mroberto98 · 25 de agosto de 2013

Não curso nenhuma faculdade... O circuito eletrônico como eu disse não é o problema! É so o trafo mesmo. Pois para eu projetar o circuito de controle não preciso de fórmulas, mas no trafo ainda estou procurando o melhor jeito de fugir delas!...

No caso prefiro usar FULL BRIDGE...

tenho uns núcleos de ferrite e bastante fios esmaltados de varias espessura diferentes...

também peguei uns necleos de uma fonte de pc de 350W...

vou fazer uns testes e estudar eles para fugir das formulas..

Mas uma pergunta, aqueles imã de alto falantes sao de ferrite né? Por ser magnetizado twm problema usar eles para fazer testes?

Tenho varios imãs! Pequenos e grandes aqui!

albert_emule · 26 de agosto de 2013

Não curso nenhuma faculdade... O circuito eletrônico como eu disse não é o problema! É so o trafo mesmo. Pois para eu projetar o circuito de controle não preciso de fórmulas, mas no trafo ainda estou procurando o melhor jeito de fugir delas!...
No caso prefiro usar FULL BRIDGE...

tenho uns núcleos de ferrite e bastante fios esmaltados de varias espessura diferentes...

também peguei uns necleos de uma fonte de pc de 350W...

vou fazer uns testes e estudar eles para fugir das formulas..

Mas uma pergunta, aqueles imã de alto falantes sao de ferrite né? Por ser magnetizado twm problema usar eles para fazer testes?

Tenho varios imãs! Pequenos e grandes aqui!

Ferrites usados na eletrônica geralmente são ligas, cada uma com suas próprias propriedades magnéticas.

Por isso que lá naquela lista daquele fabricante cada um possui uma aplicação especifica.

ferrites para transformadores tem que ser de material magnético mole, aquele que ao retirar o campo magnético o alinhamento dos domínios desaparece.

Você pensa que ferrites para fonte chaveada seria um material magnético melhor que as chapas de grão orientado?

Chapas deste tipo podem alcançar até 22000 gauss.

Ferrite só alcança no máximo uns 6000 gaus, mas o ferrite mesmo com esta deficiência é usado por dois motivos:

1º não conduz correntes parasitas.

Para evitar estas correntes nas lâminas de grão orientado, cada uma precisa ser isolada com esmalte e ainda assim não elimina 100% da corrente parasita.

Você notará em alguns trafos de ferro que as lâminas parecem esquentar mais do que a própria bobina. No ferrite isso não existe.

2º é um material magnético extremamente mole.

Pode ser magnetizado e desmagnetizado muito mais rápido que as chapas de grão orientados e não orientados.

Partindo deste ponto de vista, o ferrite de um ímã seria duro:

Aquele que ao retirarmos o campo magnético externo, o alinhamento dos domínios permanece. Neste seu caso eu diria até que é infinitamente duro pois os domínios permanecem para sempre.

Nem de brincadeira vai servir para qualquer tipo de trafo.

Se quer "fugir das formulas" siga as minhas dicas.

Como eu havia dito antes, é a forma mais prática de fazer uma fonte destas.

Com aquelas dicas você chegará a uma fonte com ótimo rendimento, talvez não otimizado como o MOR_AL citou, mais com bom rendimento.

Eu acompanho fóruns nacionais e internacionais especializados no assunto:

http://www.diyaudio.com/forums/power-supplies/

http://www.htforum.com/vb/showthread.php/17901-Power-AMP-com-fonte-chaveada

albert_emule · 28 de agosto de 2013

Fonte feita pelo pessoal lá do HT fórum, cujo trafo foi construído com base numa única fórmula, esta que eu descrevi logo acima.

[ame=http://www.youtube.com/watch?v=7SRxkFuQChU&feature=youtu.be]Fonte chaveada marcisio souza 100A automotiva 08/2013 - YouTube[/ame]

O cara utilizou-se de algumas recomendações na construção destes trafos:

Tomar cuidado com efeito pelicular e usar fios isolador em paralelo para formar um único cabo de sessão maior.

Cuidados com a densidade de potência do núcleo.

Cuidados com espiras destes trafos, praticamente nem existe, Baste que as espiras sejam feita de forma espalhada e uniforme.

Cuido com o material do núcleo e a freqüência máxima que ele foi projetado para trabalhar.

De resto algumas experiências que o pessoal trocou e simples cálculos de um componente ou outro, que vai server para qualquer nível de potência.

Como pode ver, nada de engenharia muito complicada.

Perceba que a fonte é de 100A para 14V. Uma fonte consideravelmente potente.

mroberto98 · 29 de agosto de 2013

Muito simples essa fonte... Você sabe em qual frequência essa fonte está?

observei que ele usou alguns ci.. E é regulavel a tensão de saida de ~12v a ~14v...

Vou ver de fazer uma full bridge auto oscilante! Assim nao preciso me preocupar com a frequencia do trafo, e as perdas seriam minimas! Sem preocupaçao com a frequencia do trafo, o circuito oscilaria conforme o trafo e consumo!

só preciso conseguir um tempinho para comprar os núcleos e os fios! Com um gerador de sinal e um amplificador de potencia dá para testar o trafo!

albert_emule · 29 de agosto de 2013

Muito simples essa fonte... Você sabe em qual frequência essa fonte está?
observei que ele usou alguns ci.. E é regulavel a tensão de saida de ~12v a ~14v...

Vou ver de fazer uma full bridge auto oscilante! Assim nao preciso me preocupar com a frequencia do trafo, e as perdas seriam minimas! Sem preocupaçao com a frequencia do trafo, o circuito oscilaria conforme o trafo e consumo!

só preciso conseguir um tempinho para comprar os núcleos e os fios! Com um gerador de sinal e um amplificador de potencia dá para testar o trafo!

Eu já cheguei a ver uma fonte chaveada auto-oscilante de até 14Kw, mas confesso que nunca vi destas fontes com topologia full bridge.

Todas as fontes auto-oscilantes que já vi são do tipo flyback.

Elas dependem de atraso de fase e histerese para poder oscilar e gerar PWM. Estas características não são do circuito eletrônico, são do indutor (não é um transformador).

Esqueça o circuito eletrônico. Seu problema começa aqui no elemento magnético. Estas caracteristicas magnéticas tem que ser bem precisas para o indutor poder funcionar perfeitamente, daí precisa calcular com toda aquela engenharia que o MOR_AL citou, e mesmo depois de calculado você terá problemas com a montagem.

Para este tipo de fonte, toda aquela dificuldade que o MOR_AL citou é virídica. Acrescente um pouco mais de dificuldade pelo fato desta que você quer fazer ser do tipo auto-oscilante e será isto que você irá enfrentar.

Só para você ter uma ideia, apesar de existir no mercado fontes auto-oscilante de até 14Kw, não existe muita literatura técnica.

O trafo desta fonte do vídeo funciona em uma freqüência fixa situada entre 25Khz a 40Khz, e foi escolhida pelo projetista.

Não se trata de indutor como no caso das fontes chaveadas auto-oscilantes. É um transformador verdadeiramente e funciona da mesma forma que um de 60Hz 127V, a diferença aqui é que a freqüência dele é mais alta, digamos 35Khz e o núcleo e tamanho mudam por causa disto.

O tamanho muda por causa da frequência que é alta, não pelo núcleo que é de ferrite.

Se você fizesse um trafo comum de 127V 60Hz com núcleo de ferrite, ele ficaria duas vezes maior, pois as chapas de aço dos transformadores, as mais ruins atingem 10000 a 12000 gauss e o ferrite só atinge uns 6000 gauss.

Neste trafo não existe muito segredo. Basta enrolar o primário com base naquela formula que relaciona freqüência, tensão, sessão transversal do núcleo e Gauss, e o secundário você descobre com regra de três. Só isso. O resto são recomendações que se devem seguir quando a frequencia é elevada: Efeito pelicular e outros.

http://img822.imageshack.us/img822/1637/estudossobrefonteschave.jpg

o CI oscilador PWM pode ser o SG3525 ou 3524.

O CI do driver que aciona os IGBTs ou mosfets é o IR2110

Não monte nada transistorizado, não reinvente a roda.

Por mais que seu circuito de controle seja bom, jamais vai superar um SG3525 ou SG3524.

Inclusive foi citado acima que a melhor topologia para você seria a Push pull, mas que devido ao desequilíbrio de um ou mais parâmetros (trafo, transistores ou mosfets), precisaria de capacitor em série. Imagino que numa tensão baixa (12v) e corrente de aproximadamente uns 34A (400 watts), este capacitor seria enorme. Pois bem:

O CI SG3525 e o SG3524, possuem um ajuste de simetria DC no PWM que corrigem estes desequilíbrios sem necessitar de artifícios externos.

Eles vem com um pino de Shutdown que interporem instantaneamente o PWM com um pulso de 2V. Com isso você pode implementar uma proteção contra curto-circuito ativa. Mosfets nunca irão estourar, mesmo que você coloque curto-circuito na fonte.

Vem com um pino que possibilita partida suave, em rampa.

Possui boa estabilidade, varia no máximo +-1%.

Percebo que você possui muita força de vontade para construir uma fonte destas, mas não tem muita noção do que seja o núcleo magnético.

Percebi isso quando você propôs utilizar ímãs de alto-falante como núcleo para transformadores.

mroberto98 · 29 de agosto de 2013

Vou ver o que posso fazer nos testes... Eu não entendo muito de transformadores... E confesso que vai ser mais difícil fazer uma dessa com ci do que com transistores... Mas vou ver os datasheet desses ci..

essa fonte preciso para um amplificador, mas talvez faço outra simples de 12V para rede eletrica mesmo de baixa potencia... Essa vai ser fly-back transistorizada mesmo e vou tentar fazer a auto oscilante por motivos de querer entender bem isso...

Ja essa outra que preciso para o amplificador vou seguir essas recomendaçoes sua.. Com oscilador fixo e usando esses ci... com transistor ficaria mais fácil mas muito maior que com os ci...

MOR_AL · 29 de agosto de 2013

Só acrescentando.

O capacitor em série a que me referi é inserido em série com o primário do transformador. Seu valor é relativamente baixo. Cerca de 1uF e a corrente que passa por ele é a que passa pelo primário. Este capacitor não é eletrolítico.

Mesmo que o circuito integrado forneça pulsos perfeitamente simétricos, há a real possibilidade do núcleo do trafo saturar. O capacitor fica com a tensão cc de desequilíbrio. Pode ser bem pequena, mas evita que o trafo sature.

Nesta nota de aplicação tem o circuito que eu estou me referindo.

01114a.pdf

Figura 16 ou 18.

MOR_AL

mroberto98 · 29 de agosto de 2013

Conversei com um engenheiro, ele me disse que, na auto oscilante quando se entende fica muito fqcil a construçao do trafo, nao entendi direito mas e algo que quando um trafo simples esta pronto, inserindo uma bobina (novo enrrolamento) com quantidade de expiras certa para a realimentaçao, não precisa de calculos, o circuito oscilara seguindo o rendimento do trafo! o que eu entendi é que nao é calculado o atraso ou algo do tipo, se o trafo esta sem consumo a tendencia seria oscilar em alta frequencia não calculada, com consumo a frequencia abaixaria para haver a melhor transferença de energia para o secundario, ou seja se a frequencia varia e porque o atraso varia e nao é calculavel ou nao há nescessidade, o trafo seria para funcionar naquela certa margem e a frequencia varia conforme a carga, consumo etc.. Coisas que nao nescessariamente precisa de calculos, apenas se preocupa com o calculo do transformador em si...

o que eu entendi foi isso, posso ter entendido errado ou me expressado mal..

albert_emule · 30 de agosto de 2013

Tenta aí, eu gostaria muito de ver funcionar rsrsrsrs

mroberto98 · 30 de agosto de 2013

Falei errado, meti na cabeça que há atraso mas na verdade não há atraso porque a realimentação positiva, é ao mesmo tempo que ocorre a induçao no primario...

A prova disso e que no circuito eletrônico tem um limitador, porque havera induçao na bobina de realimentaçao ate que o primario termine de expandir o campo, se acontecer isso a reatancia do primario ficaria muito baixa e a frequencia tambem, o que eu entendi é que essa bibina so da a tensão como base para o circuito..

Olhe este circuito: http://www.ibytes.com.br/esquema-eletrônico-de-fonte-chaveada-para-2-amperes/

Reparem como o circuito de controle usa a bobina de realimentaçao...

albert_emule · 30 de agosto de 2013

Este esquema do seu link não é um trafo comum. É um indutor.

A diferença é que o trafo transfere a potência do primário para o secundário quase que instantaneamente.

O trafo desta fonte primeiro armazena a potência no núcleo magnético, só depois quando o chaveador desliga é que o indutor fornece a potência.

E o que faz este indutor diferente do trafo já que são fisicamente iguais?

- É um gap, entreferro, espaço entre os núcleos sem material magnético ou como você quiser chamar.

veja: http://i27.tinypic.com/35l84tz.png

Estes indutores podem ser configurados para operar de forma contínua e descontínua.

Na forma contínua a corrente nunca deixa de circular no indutor, estando o chaveador ligado ou desligado. A fonte com este tipo de indutor praticamente não vai precisar de filtros de saída, apenas um capacitorzinho para segurar a onda.

Isso ocorre pois o núcleo armazena energia e nunca a energia é 100% descarregada. Antes do indutor descarregar o chaveador liga novamente e o indutor atinge a sua caga máxima novamente.

A desvantagem é que o indutor se torna grande e com muitas espiras.

No modo descontínuo o indutor chega a descarregar 100%.

A vantagem é indutor menor, porém a fonte necessitará de filtros mais apurados.

Te garanto que um trafo comum realimentado não irá funcionar, pode até oscilar, mas a oscilação irá cair com a potência da carga.

Por outro lado pode sim funcionar no modo ressonante como no caso dos osciladores Royer:

http://tecnoj.altervista.org/Tecno-J/Royer_files/schema%20royer.png

http://wiki.4hv.org/images/e/ee/Royer.png

Mas não terá controle de tensão e nem será tão eficiente pois os chaveadores trabalham em um certo período ainda que curto, em zona linear. Este oscilador produz ondas perfeitamente senoidais. Quando bem projetado, se consegue potências relativamente altas.

Contudo é ressonante. Significa que o transformador possui um capacitor em paralelo que forma um circuito tanque. O circuito tanque oscila por si só, porém perde energia tal como um volante que contem energia cinética e vai parando. Então os transistores dão energia para o circuito a cada semiciclo de oscilação.

mroberto98 · 30 de agosto de 2013

se entrar uma onda quadrada num trafo, na saida tera a mesma ou estara meia triangular? Porque na subida o não haveria corrente pelo indutor, depois que a corrente iria almentando.. Assim na saida se teria uma onda meia triangular?

Uma curiosidade: se a carga estiver pesada na saida, e caso o trafo tenha mais outros secundarios, a tensão deles tambem seria influenciada pelo consumo do outro mesmo que ele nao tenha carga?

albert_emule · 30 de agosto de 2013

se entrar uma onda quadrada num trafo, na saida tera a mesma ou estara meia triangular? Porque na subida o não haveria corrente pelo indutor, depois que a corrente iria almentando.. Assim na saida se teria uma onda meia triangular?
Uma curiosidade: se a carga estiver pesada na saida, e caso o trafo tenha mais outros secundarios, a tensão deles tambem seria influenciada pelo consumo do outro mesmo que ele nao tenha carga?

se entrar uma onda quadrada num trafo, na saida tera a mesma ou estara meia triangular? Porque na subida o não haveria corrente pelo indutor, depois que a corrente iria almentando.. Assim na saida se teria uma onda meia triangular?

Como eu já havia lhe dito antes, trafo é trafo e nele a potência é transferida instantaneamente para a saída. Embora o trafo também tenha certa indutância, o acoplamento magnético do primário para o secundário é bem firme e qualquer variação no primário é transferida instantaneamente para o secundário.

Veja um exemplo de um no-break destes PWM que o povo chama de semi-senoidal aproximada:

A primeira foto mostra o formato da onda em bateria com o nobreak sem carga:

http://img68.imageshack.us/img68/1430/semcargash4.jpg

A segunda foto mostra o no-break com carga na saída:

http://img234.imageshack.us/img234/8052/comcargage2.jpg

Observe também que quando adiciona carga a largura dos pulsos aumenta para corrigir a tensão RMS de saída. Acontece exatamente o mesmo com as fontes chaveadas.

Observe que nos dois casos, com carga ou sem carga a onda é bem retangular, variando apenas a largura dos pulsos. Existe um pequeno pico no início da onda característico de cargas indutivas, mas no geral a onda é bem retangular sem inclinação.

Uma curiosidade: se a carga estiver pesada na saida, e caso o trafo tenha mais outros secundarios, a tensão deles tambem seria influenciada pelo consumo do outro mesmo que ele nao tenha carga?

Sim, claro. Se a tensão de uma das saídas caem por sobrecarga, todas vão ser afetadas. Isso satura o núcleo do trafo e afeta todas as tensões.

mroberto98 · 30 de agosto de 2013

então no caso de um núcleo toroidal de ferrite ou esse dessa fonte de 12v a potencia também e transferida instantaneamente?

albert_emule · 30 de agosto de 2013

então no caso de um núcleo toroidal de ferrite ou esse dessa fonte de 12v a potencia também e transferida instantaneamente?

Sim, são só terraformadores com acoplamento entre primário e secundários bem firmes.

Por isso que são simples de fazer e fogem de todos aqueles cálculos que o MOR_AL citou. Você só precisa de uma bobina primária adequada à freqüência e nada mais que isso.

Já a bobina das fonte chaveadas flyback precisam carregar a quantidade de energia certa durante o tempo de chaveamento do mosfet. O tempo de chaveamento é muito curto. Só aí você já percebe que o sistema é muito crítico. Você terá que calcular o núcleo magnético de forma que ele tenha um parâmetro exato, nem mais nem menos.

A auto oscilante ao meu ver é mais complexa, pois o ponto da auto-oscilação é muito mais crítico e delicado.

Experimente simular as formas de ondas de cada topologia de fonte:

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

Já num conversor Forward a energia não é armazenada em campo magnético, pois não se trata de indutor. É realmente um transformador:

Texto traduzido deste site: http://en.wikipedia.org/wiki/Forward_converter

Enquanto parece superficialmente com um conversor flyback, ele opera de um modo fundamentalmente diferente, e é geralmente mais eficiente energeticamente.

Um conversor flyback armazena energia como um campo magnético no entreferro do indutor, durante o momento em que o elemento de comutação do conversor (transístor) está a conduzir. Quando o interruptor é desligado, os colapsos do campo magnético e a energia armazenada é transferida para a saída do conversor flyback como corrente elétrica.

O conversor flyback pode ser visto como dois indutores que compartilham um núcleo comum.

Em contraste, o conversor Forward (que se baseia em um transformador) não armazena energia durante o tempo de condução do elemento de comutação - em transformadores não é possível armazenar uma quantidade significativa de energia, ao contrário dos indutores.

Em vez disso, a energia é transmitida directamente para a saída do conversor Forward por ação do transformador durante a fase de condução do interruptor.

mroberto98 · 11 de setembro de 2013

Qual núcleo é melhor? O toroidal ou aquele igual do trafo de rede? (o encouraçado).

Ja vi fontes com os dois mas qual tem mais rendimento? Que possa ter tamanho menor para a mesmo potencia..

Fui na loja comprar o ferrite e tinha varios tamanhos, eram todos pretos, o vendedor nem sabia dizer as caracteristicas de cada material..

Por ser todos ferrite não deve ter tanta diferença né?

albert_emule · 11 de setembro de 2013

Qual núcleo é melhor? O toroidal ou aquele igual do trafo de rede? (o encouraçado).
Ja vi fontes com os dois mas qual tem mais rendimento? Que possa ter tamanho menor para a mesmo potencia..

Fui na loja comprar o ferrite e tinha varios tamanhos, eram todos pretos, o vendedor nem sabia dizer as caracteristicas de cada material..

Por ser todos ferrite não deve ter tanta diferença né?

Toroidais são melhores devido ao seu formado aredondado.

Mas o problema é a dificuldade de montagem, fixação e mesmo isolação das bobinas. Você pode até dizer que isto é moleza pois certamente iria fazer manualmente, mas para sistemas automatizados de produção isso é complicado.

Te recomendo um artigo:

http://www.py2adn.com/artigos/Entendendo-toroides.pdf

mroberto98 · 13 de setembro de 2013

então pode ser aqueles núcleos de ferrite preto? Porque só tinha deles na loja... Tinha uns indutores que usavam o núcleo azul... Mas eram indutores... núcleo grande que achei foi so o preto...

mroberto98 · 14 de outubro de 2013

Estou todo enrrolado, nem fiz o projeto da fonte, a topologia ja criei com componentes discreto mesmo Full Bridge, pode ser que ficou maior mais achar CI, ter que ficar lendo datasheet e analisando a diagramação interna deles para calcular o resto e mais complicado do que eu fazer do zero... como estou preocupado mais com o tempo e não com o espaço ou tamanho do circuito vou preferi fazer com componentes mais discreto mesmo, no max comparadores ou operacionais... (considero eles um componente discreto tambem)

Mas como estou todo enrrolado, e estou precisando urgente de uma fonte step up, vou fazer ela primeiro.

Já projetei todo o circuito (este for 100% transistorizado, até porque é pequeno e simples) e no circuito calculei para um indutor de 35uH, enrrolei mas chegou em ~22uH, Mas ai ao invés de reenrrolar eu so alterei o projeto eletrônico para obter a potencia armazenada desejada na tal frequencia..

Ja montei metade do circuito, mas só tenho uma dúvida, o Mosfet que chaveia o indutor tem um disparo em aprox. 4V no gate, ele sera polarizado por um resistor de 470ohms em 12V! mas para cortar ele, é um transistor que ponha o gate em 0V, não tenho pratica em Mosfet como tenho nos bipolares, mas preciso limitar a corrente de descarga do gate? é um IRF540, no datasheet, tem uns valores de capacitancia: Input capacitance, Output Capacitance.... input capacitance se refere a capacitancia do GATE? se for ele tem 2nF...

ACho melhor colocar um resistor para limitar a corrente de descarga, porque é um bc549, com certeza vai queimar!

albert_emule · 16 de outubro de 2013

Isso. O gate possui capacitância.

Geralmente se usa resistor de 1 a 10 Ohms.

Por exemplo; Até 60Khz eu usaria 4,7R e um diodo diodo Schottky no sentido da descarga, em paralelo com o resistor.

Faço assim pois alguns projetos de fonte chaveadas são assim.

Já o valor do resistor você vai calcular pela quantidade de carga que o gate suporta em nanocoulomb (nc). Este valor está descrito no datasheet do mosfet.

mroberto98 · 17 de outubro de 2013

Isso. O gate possui capacitância.
Geralmente se usa resistor de 1 a 10 Ohms.

Por exemplo; Até 60Khz eu usaria 4,7R e um diodo diodo Schottky no sentido da descarga, em paralelo com o resistor.

Faço assim pois alguns projetos de fonte chaveadas são assim.

Já o valor do resistor você vai calcular pela quantidade de carga que o gate suporta em nanocoulomb (nc). Este valor está descrito no datasheet do mosfet.

A frequencia normal é de 16khz, é uma frequencia baixa, então calculei, e com um resistor de 100ohms para descarga, o mosfet demoraria nem 1% de tempo em comparaçao do tempo do semi ciclo de 16khz... Calculei isso conforme a capacitancia do gate que esta no datasheet... Ou seja um semi ciclo desses 16khz é de 30uS, com esse resistor de 100ohms, ele levaria apenas 0,2uS para cortar... Para ligar esta um resistor de 470ohms, também não vai demorar para ele ligar, ja fiz os calculos e os tempos ainda são insignificante por conta da frequencia ser baixa, (n posso diminuir o resistor de 470ohms pra n forçar o transistor driver, e não precisa por outro transistor... O problema mesmo é quando o pwm esta vom larguras muito finas... Vai diminuir o rendimento mas o mosfet nem vai chegar a esquendar, porque o periodo que leva para ocorerem novamente em longo... (30us)..

o diodo que estou usando para a retificaçao na saida é um retificador comum.. Depois vou dar uma olhada no datasheet, mas aconselha a por um de alta velocidade?