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Calculo de trafo flyback


felipefpt

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Ola mroberto98.

Ou voce nao me entendeu ou eu nao soube transmitir o detalhe a seguir.

Uma fonte do tipo flyback pode possuir tres semiperiodos.

O de conducao da chave (mosfet, transistor, ...), que tem o nome de Ton. Durante este periodo a corrente no indutor de primario cresce. é a corrente em vermelho.

O de corte (indice 1) da chave, que tem o nome de Toff. Durante esse periodo a corrente na indutancia de secundario vai decrescendo ate chegar a zero. é a onda azul do circuito apresentado.

O de corte (indice 2) da chave, que tem o nome de Td (T dead, ou tempo morto). Durante este tempo nao ha corrente circulando nem no primario e nem no secundario. Este tempo serve para que seja garantido que a energia nos indutores cheguem aa zero, protegendo a chave, no tocante a dissipacao. A transicao de cortada para conduzindo ocorre com dissipacao quase nula, uma vez que a corrente, neste instante, vale zero.

Parece que este circuito apresentado "aguarda" que a energia nos indutores vaa a zero, eliminando o periodo Td e consequentemente a dissipacao ja mencionada. Nao sei, pois nao conheco este circuito oscilador em particular.

Albert!

As formas de onda importantes para analise sao as correntes no indutor de primario, de secundario e a tensão de Dreno, coletor, etc. Com essa tensão e a corrente de primario pode-se minimizar a dissipacao na chave. Verificar se a tensão de "overshut" chega perto da tensão suportada pela chave. A corrente de primario é importante para mante-la dento do especificado no projeto e para ver se o indutor esta entrando na saturacao, o que é indesejavel, pois com a saturacao, o valor da indutancia cai como se nao houvesse núcleo ferromagnetico. Com isso a corrente sobe descontroladamente acima do desejado.

Outro detalhe é que sempre haverao indutancias parasitas, tanto de primario, como de secundario. Acredito que voce tenha colocado na especidicacao do trafo/indutores, um acoplamento total unitario. Todo campo magnetico gerado no indutor do primario passa pelo indutor de secundario, o que na realidade nao ocorre. Coloque um indutor de 1 a 5% do valor do indutor de primario em serie com o primario. Entre o indutor de primario e a tensão cc da fonte. Sem acoplamento magnetico. Isso provocarah uma sobretensao no dreno, imediatamente apos seu corte. Esse fato costuma danificar a chave, dai a necessidade, normalmente, de um circuito de snubber no dreno. Este fato é tambem um consumidor de energia, reduzindo a eficiencia da fonte.

Mais um detalhe sobre o trafo/indutores é que na pratica existe um valor de corrente de indutor primario, que provoca a entrada do mesmo na saturacao.

Normalmente deve-se especificar o material do núcleo, a sua forma geometrica, seu tamanho e a distancia do gap. Para complicar a situacao, nao se costuma encontrar tais especificacoes nos simuladores, pelo menos nos núcleos nacionais.

Sendo assim, é impressindivel que as formas de onda geradas pelo simulador sejam medidas na pratica.

Em tempo:

Refaca a simulacao com a maxima tensão retificada da fonte e a minima corrente na carga de secundario. Essas seriam as piores condicoes do circuito.

Normalmente se adiciona um capacitor da base de Q2 para terra, para filtrar frequencias maiores que a necessaria e o valor de R5 costuma ser um pouco maior.

MOR_AL

Com relação à resposta que você deu ao mroberto98, primeiramente trata-se de um conversor Flyback auto-oscilante.

Segundo que eu estive lendo em literaturas técnicas que este flyback trabalha no limite entre os modos contínuos e descontínuos.

Deve ser por isso que não tem o referido tempo morto.

E também por ser auto-oscilante, trabalha com uma malha de realimentação positiva, daí logo após a chave cortar, inicia novamente nova condução.

Segue um trabalho interessante:

http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/dspace/bitstream/handle/1843/BUOS-8CUGXG/307m.pdf?sequence=1

http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/65625/000864796.pdf?sequence=1

Segue as imagens das formas de onda solicitadas:

Forma de onda da tensão do dreno, corrente do Indutor de entrada e indutor de saída:

Azul é corrente no indutor primário

Verde é tensão no dreno do mosfet.

Vermelho é a corrente no indutor de saída.

http://img534.imageshack.us/img534/9547/alfx.png

alfx.png

Forma de onda da corrente do dreno:

http://img20.imageshack.us/img20/507/x5j2.png

x5j2.png

Forma de onda da corrente do indutor indutor de saída:

http://img51.imageshack.us/img51/145/xfhb.png

xfhb.png

Forma de onda indutor de entrada:

http://img513.imageshack.us/img513/4567/vobc.png

vobc.png

Com relação ao acoplamento dos indutores você pediu que colocasse de 1 a 5% do valor do indutor de primario em serie com o primario.

No LTspice o acoplamento das bobinas é dada pelo seguinte:

K1 L1 L3 L3 1 Onde 1 é o acoplamento.

Como eu faria isso? Seria 0.95?

Agradeço as suas dicas. Tem ajudado muito no aprendizado.

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MOR_AL,

Entendi o que você quis dizer sobre o tempo morto... Acontece é que esse tipo de auto oscilaçao, quando a energia do indutor acaba, e a tensão começa a cair voltando para a mesmo tensão de alimentaçao, essa variaçao do pico positivo para a tensão de alimentaçao ja causa uma realimentaçao para o gate do mosfet e ele ja instantaneamente satura... Acho que assim não teria o problema da dissipaçao que você disse...

Esse circuito ai esta projetado para os seguintes parametros:

Alemntaçao min de 100Vdc a 350Vdc, ele é para alimentar um amp, portanto se tem dois secundarios para ser simétrico, 25+25, o que conforme a relaçao das indutancias que eu calculei, o pulso de retorno deve ir a +100V acima da alimentaçao.. Ou seja o max que chega em cima da chave é 350+100= 450V... O mosfet irf830 suporta 500V...

Mas você tem razão em dizer que esse pulso vai um pouco mais, pois o acoplamento não é instantâneo, se fosse 100% os eletroliticos na saida não deixaria ele subir muito, mas não é assim...

calculei um snubber, conforme meus calculos esses valores pode protejer por uns 800ns ate q a tensão passe dos 100V a mais da alimentação... Um tempo o suficiente ate que se obtenha a transferença para o secundario... porém depois que o capacitor do snubber ja tiver com uma media carregado, vamos supor q ele possa ir apenas mais os 50V acima fos 100V, ficando 350V + 100 + 50= 500V supprtados pelo mosfet.. Com ele ja carregado, ele só pretejeria por mais uns 400ns antes de atingir os 500V... 400ns acho ser mais que o suficiente ate se ter o acoplamento...

Mas o resistor ali de 47k n descarrega muito bem o capacitor, levaria 500us para que o capacitor volte para os 100V... o que esta muito mal calculado por mim esse snubber... Quando fiz o projeto não me atentei muito nisso e so ponhei um valor mais ou menos rsrs:D:D

mas do jeito que ta ai, pelos meus calculos mais ou menos daria pra peotejer por uns 15ns... Apenas isso.. Não tenho nenhuma experiença com trafos, mas me diz você, sera que esse atraso do acoplamento da potencia pro secundario e mais demorado que esse valor? 15ns?.. (calculei mais ou menos.. É so um valor pra ter noção)..

Esse snubber esta muito porco.. Vou melhorar ele.. O problema e que, se eu diminuir mais o resistor ja coneça perder bastante potencia.. Ai começa a ser resistor de 0,5W... Depois 1W...

E esse mosfet também esta bem nos limites... A corrente de pico no mosfet sera de 4A.. Ele suporta 4.5A continuos, e de pico repetitivel um pouco mais, que não lembro.. Talvez eu troque ele por um mais potente para trabalhar mais folgado...

Pois é... Esqueci dessa que pode alterar o fator do acoplamento... Pois do jeito que tava, estava tudo generico e ideal.. Acho que agr vai dar pra simular esse pico que o MOR_AL disse...

Esse indutor que o MOR_AL disse é para provocar uma sobre tensão, ja que nao estava acontecendo no simulador ja que o acoplamento era perfeito, mas na prática acontece...

Mas acho que agr mudando só o fator do acoplamento ja vai dar pra ver o fenomeno...

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Conforme o MOR pediu, reconsiderei o acoplamento para K1 L1 L2 L3 0.99.

Segue nova forma de onda:

http://img198.imageshack.us/img198/7538/zyq.bmp

zyq.bmp

A forma de onda azul é a corrente no indutor primário.

A forma de onda vermelha é a tensão de dreno do mosfet.

A forma de onda verde é a corrente no indutor de saída.

http://img853.imageshack.us/img853/2169/x7ef.png

x7ef.png

Inclusive agora a onda ficou bem parecida com a forma de onda de uma fonte real que é apresentada no vídeo a seguir:

[ame=http://www.youtube.com/watch?v=WQXABq45VIg]Analysis and Design of a Flyback, Part 7, Testing the Transformer - YouTube[/ame]

No circuito apresentado no vídeo aquelas ondulações na tensão do dreno chegam a 12Mhz.

Incrível isso.

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Quando estava fazendo esta postagem o Albert estava postando a anterior. então ficou defazada, mas ainda assim esta coerente. Observe a grande alteracao ocorrida no pulso com apenas um acoplamento de 1,00 para 0,99. E olhe que para conseguir um acoplamento de 0,99 nao é fácil.

Aquela montagem "aranha" altera muito as formas de onda. A confeccao da placa tambem é importante.

O snubber mata (um pouco) a oscilacao em mais alta frequencia.

Agora entendi que este tipo de fonte situa-se no limite entre o modo continuo e descontinuo. Sendo assim a dissipacao no instante da conducao do mosfet é nula, ou na pratica, muito baixa.

Vou estudar seu funcionamento generico, para entender como isso ocorre. Mas isso é para mais tarde, hehe.

Eu estava preocupado quanto a tensão de saida. Durante o periodo Toff, os dois indutores agem como transformadores no que tange aa tensão refletida do secundario no primario. Com 25 volts no secundario (25 + Vdiodo), a relação entre numero de espiras é proximo de 4, o que dao os tais 100V acima da tensão maxima de entrada (350V), perfazendo 450V. Quanto a tensão de impulso no instante do corte do mosfet, costuma-se estimar em 50V, o que daria um pico maximo de 500V. Este valor é estimado e serve de base para o calculo do snubber. O snubber é que deve limitar este pico em 50V. Teoricamente, caso nao houvesse este snubber, a tensão iria para infinito, mas claro que na pratica outros fatores influenciam na tensão deste pico, limitando em valores bem acima dos 50V.

Quanto ao acoplamento dos indutores.

Pude aumentar um pouco mais a imagem do circuito e observei o tal K L1 L2 L3 1

Acho (tenho quase a certeza) que o valor de k é igual a 1, o que informa que o acoplamento é unitario entre os indutores.

Havia informado para simular um acoplamento mais real com a introducao de um indutor em serie com o de primario, com cerca de 5% do valor do indutor de primario, mas acho que nao seria necessario.

O tal K, na verdade é um K entre cada indutor.

K12 para o acoplamento entre o indutor 1 com o indutor 2.

K13 para...1 com 3.

K23 para ...2 com 3.

Fazendo esses Ks entre 0,95 e 0,98 seria um bom valor pratico, para simular o acoplamento entre os indutores.

Altere estes valores de K na simulacao e devem aparecer os impulsos no dreno durante o corte do mosfet.

Na verdade eu nao tenho certeza que isso vah ocorrer, porque tenho certeza que ocorre quando houver um periodo Td, mesmo que pequeno, mas nesse caso o Td = 0s.

Finalmente:

1 - Realmente, este mosfet estarah trabalhando no limite e seu tempo de vida pode ficar bem reduzido. Tanto devido ah corrente de dreno, como principalmente quanto a sobretensao durante o corte. Salvo a observacao anterior, que pode nem ser necessario o snubber devido ao detalhe do tempo Td.

2 - A montagem dos enrolamentos dos indutores possui uma ciencia aparte. Existe uma tecnica que melhora o acoplamento (o tal K) entre os indutores.

3 - Mesmo quando se calcula o valor do gap deve-se tomar cuidado, pois para pequenas variacoes de distancia ocorrem grandes variacoes de indutancia. Isso ocorre no primeiro milimetro, depois disso a variacao nao é estão brusca, apesar de nao ser desprezivel.

4 - Deve-se atentar que se o tamanho calculado do gap for L, os dois núcleos (Es) devem ficar afastados de L/2, pois haverao dois gaps de L/2 em serie.

5 - Finalmnte. A Thornton comercializa núcleos Es já com um gap na perna central apenas. Com isso reduz-se a possibilidade de erros grosseiros com relação ao espacamento entre os dois núcleos.

So nao entendi uma coisa... Nao foi o Albert que teve a duvida?

Como o mroberto98 é que possuia os valores da fonte?

Este topico já foi maior, ou houve outro topico? Acho que já teve outro topico, né?

será que estou me confundindo?

De qualquer forma, gostaria de ver esse projeto montado e conhecer os resultados praticos.

Se eu puder auxiliar mais o faria com prazer.

Bons projetos.

MOR_AL

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É que eu tenho o contato do roberto no Facebook.

Aqui no fórum ele sempre comenta que o indutor do flyback não precisa do gap, que o importante mesmo é a indutância. Duvida também que a energia é armazenada no gap. Fala da simplicidade do circuito etc.

Eu já sabia que não era bem isso e que a simplicidade do circuito era enganosa rsrsrsrs.

Foi aí que eu comecei a me interessar pelo assunto.

Sempre observei que indutores DC possuem o tal gap. Também são descritos nos trabalhos de TCC sobre o assunto.

Outra coisa que me fez interessar pelo assunto foi a proposta de montar esta flyback auto-oscilante com potência acima de 100 watts. Até então eu só havia visto este circuito em fontes de a até 25 watts.

Daí com base neste TCC http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/dspace/bitstream/handle/1843/BUOS-8CUGXG/307m.pdf?sequence=1 eu fiz o circulo no LTspice e também mandei o arquivo da simulação para o roberto.

Ele quer montar uma simetrica para alimentar amplificador

Eu quero montar uma de 12V com aproximadamente 12A de saída, não sei se é possível.

Usei o seguinte esquema como base para a simulação:

1480775_455603051234340_927020521_n.jpg

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Pois é... É que eu sempre vi em alguns projetos de TCC que é calculado o n de espiras e area do núcleo etc... o que fica todo muito complexo e complicado... Ai eu cheguei na seguinte conclusão:

o que é enxergado pelo circuito eletrônico, é apenas a grandeza "Indutancia" e nada mais...

então eu projeto o circuito eletrônico para tal indutancia, que ficq tufo muito mais simples.. E que eu tomasse cuidado para que o núcleo não saturasse...

Mas ai trocando umas ideias com o albert, e vendo sua explicações tanto nesse forum como em outros, agora sim deu pra entender muito mais o porque do gap...

Pois nos se deparou com o problema: enrrolar o primario pra dar 120uH e por ser um ferrite mais puro deu muiyo poucas voltas e ja teve uma indutância enorme.. Ai foi onde nós ficou ainda mais curioso pra saber mais sobre isso..

Mas o caso é que eu vi os núcleos com gap da thornton que você disse, e ja facilitou muito...

Escolhi um modelo com um tal gap que na formula la do site deu certo.. Ficou:

20 espiras para o primario de 120uH e 2 espiras para a da realimentaçao de 1.2uH.. E as demais do secundario ficam com 5 espiras cada uma...

O núcleo foi o NEE42/21/15 com gap de 0,94mm..

Fiquei curioso na forma secreta de enrrolar as bobinas para se ter melhor acoplamento rsrrs...

Vou comprar as coisas amanha e testar na pratica!

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Ok! Agora entendi.

Mais duas informações:

1 - As fontes flyback precisam de uma corrente de pico de secundario 4 vezes maior, no minimo, que a maior corrente na carga. Isso limita muito o projeto para correntes maiores na carga. O diodo tem que ser dimensionado para esta corrente de pico.

Outro inconveniente é que o núcleo magnetico nao somente transfere energia apenas no semiciclo de corte do mosfet (ou transistor), o que praticamente divide a capacidade do núcleo por 2, como a forma de onda da corrente nao é quadrada (que dobra a energia transferida) e sim triangular. Isso exige um núcleo de pelo menos 4 vezes maior.

Como o aumento da corrente no secundario implica em aumento da corrente no primario, isso tambem exige um mosfet com maior capacidade de corrente.

Pelo fato da fonte nao ser simetrica como a push pull e ainda possuir um periodo Td (a maioria), a tensão de dreno fica somada (Vdc retificada e filtrada + Vsecundario x Nprim/Nsec + a sobretensao devido ao transiente gerado no corte do mosfet). Isso exige um mosfet (ou transistor) com maior tensão de breackdown.

Por estes motivos é que as fontes flyback possuem uma regiao "permitida" para uma economica utilizacao. Uma das referencias apresentadas mostra um grafico das utilizacoes de fontes em funcao da tensão e da corrente.

2 - Parece que a corrente de pico do primario é constante, independente da tensão de entrada (100 a 350V). Isso SEMPRE produz energia a ser transferida para o secundario, MESMO QUE A CARGA NAO NECESSITE. A realimentacao, atraves do 4N25 tambem produz o pulso de corte para o mosfet, mas isso baseado na tensão de saida, nao tendo controle do valor de pico de corrente de primario a nivel de reduzir o periodo Ton em cada semiciclo. Como o circuito é auto oscilante, o que deve ocorrer é que a frequencia de oscilacao varie com a carga na saida e com a tensão de entrada.

No caso da tensão de entrada, o circuito de controle alterarah a frequencia auto oscilante de acordo com o ripple da tensão retificada.

O mesmo ocorrerah quando a corrente de carga variar. No caso da corrente de carga diminuir muito, a frequencia da auto oscilacao reduzirah tambem.

Estes dois conjuntos de situações podem, certamente, produzir um ruido acustico no trafo.

Digo isso porque ha cerca de trinta e poucos anos nao haviam circuitos integrados especificos para fontes flyback, acho que tinha o 494, ideal para outro tipo de fonte.

Naquela ocasiao eu projetei uma fonte flyback sem o CI; do tipo tambem auto oscilante. O proprietario exigiu uma grande variacao de tensão de entrada e de corrente de carga. Com todas essas situações apresentadas, o núcleo do trafo chiava alto. A forma de onda da tensão de coletor (nao haviam mosfets de potencia) visualizada em um osciloscopio com base de tempo de uns 100ms por divisao, mostrava um "Samba do Crioulo Doido" (Stanislaw Ponte Preta). Parecia que era ruido só, mas era o circuito de controle atuando frente a todas estas variaveis.

Por este motivo é que somente se deve utilizar fontes auto oscilantes em casos especiais. O uso de circuitos com frequencias fixas é insentivado. Com os CIs disponiveis hoje em dia, este inconveniente é eliminado.

MOR_AL

Pois é...

Escolhi um modelo com um tal gap que na formula la do site deu certo.. Ficou:

20 espiras para o primario de 120uH e 2 espiras para a da realimentaçao de 1.2uH.. E as demais do secundario ficam com 5 espiras cada uma...

O núcleo foi o NEE42/21/15 com gap de 0,94mm..

Fiquei curioso na forma secreta de enrrolar as bobinas para se ter melhor acoplamento rsrrs...

Vou comprar as coisas amanha e testar na pratica!

Ainda nao tenho a informacao se a potencia de saida é de 25W ou de 50W.

Parece que para 25W ainda pode-se usar o núcleo E30. Deve estar no limite. Nao sei teria que calcular, mas ai é que comeca o trabalho.

Certamente que o núcleo EE42/21/15 vai dar para o trabalho. Compre tambem o carretel que vai te facilitar a vida.

Se possivel teste os indutores com o circuito que eu apresentei. Ele testa em condicoes reais de funcionamento.

Quanto ah tecnica de enrolamento, tenho mas esta em outro PC. Veja o item 4 deste documento.

http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1024.pdf

Neste aqui tem o projeto do snubber.

http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-4147.pdf

De uma olhada neste projeto. Baixei agora e ainda nao li, mas parece eslarecedor. esta em portugues.

http://pessoal.utfpr.edu.br/joaquimrocha/arquivos/Projeto_Fontes_Chaveadas_Apostila_FLYBACK.pdf

Finalmente.

Procure simular o circuito em condicoes criticas.

Vdc = 350V para observar se a tensão de breackdown é alcancada e com corrente minima de carga. Observe uns 10 ciclos de 60 Hz.

Faca isso nao com uma tensão dc pura de entrada, mas com uma tensão senoidal de 60Hz retificada e filtrada, com o valor de capacitor real e nao imenso.

MOR_AL

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Ok! Agora entendi.

Mais duas informações:

1 - As fontes flyback precisam de uma corrente de pico de secundario 4 vezes maior, no minimo, que a maior corrente na carga. Isso limita muito o projeto para correntes maiores na carga. O diodo tem que ser dimensionado para esta corrente de pico.

Outro inconveniente é que o núcleo magnetico nao somente transfere energia apenas no semiciclo de corte do mosfet (ou transistor), o que praticamente divide a capacidade do núcleo por 2, como a forma de onda da corrente nao é quadrada (que dobra a energia transferida) e sim triangular. Isso exige um núcleo de pelo menos 4 vezes maior.

Como o aumento da corrente no secundario implica em aumento da corrente no primario, isso tambem exige um mosfet com maior capacidade de corrente.

Pelo fato da fonte nao ser simetrica como a push pull e ainda possuir um periodo Td (a maioria), a tensão de dreno fica somada (Vdc retificada e filtrada + Vsecundario x Nprim/Nsec + a sobretensao devido ao transiente gerado no corte do mosfet). Isso exige um mosfet (ou transistor) com maior tensão de breackdown.

Por estes motivos é que as fontes flyback possuem uma regiao "permitida" para uma economica utilizacao. Uma das referencias apresentadas mostra um grafico das utilizacoes de fontes em funcao da tensão e da corrente.

2 - Parece que a corrente de pico do primario é constante, independente da tensão de entrada (100 a 350V). Isso SEMPRE produz energia a ser transferida para o secundario, MESMO QUE A CARGA NAO NECESSITE. A realimentacao, atraves do 4N25 tambem produz o pulso de corte para o mosfet, mas isso baseado na tensão de saida, nao tendo controle do valor de pico de corrente de primario a nivel de reduzir o periodo Ton em cada semiciclo. Como o circuito é auto oscilante, o que deve ocorrer é que a frequencia de oscilacao varie com a carga na saida e com a tensão de entrada.

No caso da tensão de entrada, o circuito de controle alterarah a frequencia auto oscilante de acordo com o ripple da tensão retificada.

O mesmo ocorrerah quando a corrente de carga variar. No caso da corrente de carga diminuir muito, a frequencia da auto oscilacao reduzirah tambem.

Estes dois conjuntos de situações podem, certamente, produzir um ruido acustico no trafo.

Digo isso porque ha cerca de trinta e poucos anos nao haviam circuitos integrados especificos para fontes flyback, acho que tinha o 494, ideal para outro tipo de fonte.

Naquela ocasiao eu projetei uma fonte flyback sem o CI; do tipo tambem auto oscilante. O proprietario exigiu uma grande variacao de tensão de entrada e de corrente de carga. Com todas essas situações apresentadas, o núcleo do trafo chiava alto. A forma de onda da tensão de coletor (nao haviam mosfets de potencia) visualizada em um osciloscopio com base de tempo de uns 100ms por divisao, mostrava um "Samba do Crioulo Doido" (Stanislaw Ponte Preta). Parecia que era ruido só, mas era o circuito de controle atuando frente a todas estas variaveis.

Por este motivo é que somente se deve utilizar fontes auto oscilantes em casos especiais. O uso de circuitos com frequencias fixas é insentivado. Com os CIs disponiveis hoje em dia, este inconveniente é eliminado.

MOR_AL

Ainda nao tenho a informacao se a potencia de saida é de 25W ou de 50W.

Parece que para 25W ainda pode-se usar o núcleo E30. Deve estar no limite. Nao sei teria que calcular, mas ai é que comeca o trabalho.

Certamente que o núcleo EE42/21/15 vai dar para o trabalho. Compre tambem o carretel que vai te facilitar a vida.

Se possivel teste os indutores com o circuito que eu apresentei. Ele testa em condicoes reais de funcionamento.

Quanto ah tecnica de enrolamento, tenho mas esta em outro PC. Veja o item 4 deste documento.

http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1024.pdf

Neste aqui tem o projeto do snubber.

http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-4147.pdf

De uma olhada neste projeto. Baixei agora e ainda nao li, mas parece eslarecedor. esta em portugues.

http://pessoal.utfpr.edu.br/joaquimrocha/arquivos/Projeto_Fontes_Chaveadas_Apostila_FLYBACK.pdf

Finalmente.

Procure simular o circuito em condicoes criticas.

Vdc = 350V para observar se a tensão de breackdown é alcancada e com corrente minima de carga. Observe uns 10 ciclos de 60 Hz.

Faca isso nao com uma tensão dc pura de entrada, mas com uma tensão senoidal de 60Hz retificada e filtrada, com o valor de capacitor real e nao imenso.

MOR_AL

Achei que o senhor talvez se interessasse por esta fonte flyback de 10Kw:

https://skydrive.live.com/view.aspx?cid=830BDFFB4B1FBB25&resid=830BDFFB4B1FBB25%21560&app=WordPdf&wdo=1

http://www.avsforum.com/t/1334237/lab-gruppen-fp14000-clone-amplifiers

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MOR_AL,

Não querendo abusar srrs:D, mas fiquei agr na duvida quando você disse que esse núcleo deve dar... Calculei as espiras conforne as formulas la no site e conforme os valores do núcleo EE42/21/15 com gap de 0,94mm.. Conforme a densidade de fluxo e a força do campo deu pra calcular o tanto de espiras que vai precisar para dar os 120uH que eu quero... Mas a duvida agr é quando é que sei se o núcleo vai aguentar ou vai saturar?

A potencia dessa fonte vai ser isso: 25V 5A na saida. Por ser amplificador, os 5A só sera consumida em um dos 25V por vez.. Dando aprox 125W continuos na saida...

Na pratica quando eu medir a corrente no indutor, se ela tiver linear eqpq n saturou.. Depois q ela subir drasticamente ai significa que saturou.. Mas para eu não gastar dinheiro com esse núcleo, tem algum calculo para fazer só pra mim ter mais ou menos uma base?

Vi no wikipedia que ferrites saturam em aprox 0,2 a 0,5 T...

Nos meus calculos, na minha bobina com 20 espiras daria uns 500Gaus no max...

Cslculei isso pela formula que ta nosite.. Com os 350V max.. 20 espiras e area efetiva do núcleo 18cm² e frequencia de 50khz..

Se puder quebrar essa fico agradecido :D:D

Esse núcleo é com material IP12R...

www.thornton.com.br/materiais_ip12r.htm

ai diz: Densidade de fluxo: 5100 Gauss... Nos meus calculos deu no max 500.. Seria isso?

Qualquer coisa eu pego o com gap maior pra diminuir a densidade rrsrs :D:D

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UAUUUU!!!

:eek:

So nao sei porque ele nao usou a topologia Push-Pull!

MOR_AL

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UAUUUU!!!

:eek:

So nao sei porque ele nao usou a topologia Push-Pull!

MOR_AL

Difícil de acreditar, mas eu tenho um amigo que tem um amplificador destes.

O dele é de 14kW. Ele trabalha com eventos.

Não são 14KW contínuos, são apenas picos.

O amplificador suporta entre 3500 a 4000 watts contínuos.

Lá no fórum citam algo a respeito. Mesmo assim ainda é incrível para uma fonte chaveada flyback.

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MOR_AL,

Não querendo abusar srrs:D, mas fiquei agr na duvida quando você disse que esse núcleo deve dar...

Disse que 25W com núcleo EE30/15/15 deve dar, aumentando-se a frequencia para uns 30kHz, mas somente calculando é que teria certeza. No seu caso seriam 125W. Este núcleo nao daria, somente se ele fosse projetado para ter mais baixas perdas que ele realmente possui, assim poderia usar frequencias de 100kHz. Mas cada vez mais as dificuldades aumentam. A EMI na placa de CI, o drive para o mosfet, a rapidez de resposta dos dispositivos semicondutores, etc.

Calculei as espiras conforne as formulas la no site e conforme os valores do núcleo EE42/21/15 com gap de 0,94mm.. Conforme a densidade de fluxo e a força do campo deu pra calcular o tanto de espiras que vai precisar para dar os 120uH que eu quero... Mas a duvida agr é quando é que sei se o núcleo vai aguentar ou vai saturar?

Aih testando. O circuito que eu postei em outro topico permite testar.

A potencia dessa fonte vai ser isso: 25V 5A na saida. Por ser amplificador, os 5A só sera consumida em um dos 25V por vez.. Dando aprox 125W continuos na saida...

Sim. Mas se considerar uma onda de, por exemplo, 10kHz de sinal de audio, vai haver ciclo positivo e negativo com consumo.

Eu vi um amplificador de audio com fonte regulada e linear. Chamava-se Espectro ou Espectrum (acho). Era projeto brasileiro. Eu tenho ainda um receiver Kenwood KR-3400 (acho), considerado de alta fidelidade, que nao tinha fonte regulada. Pode acontecer que o ganho em colocar uma fonte regulada em um amplificador de audio, seja eclipsado pelo fato dela (a fonte) ser um gerador de ruido.

Na pratica quando eu medir a corrente no indutor, se ela tiver linear eqpq n saturou.. Depois q ela subir drasticamente ai significa que saturou.. Mas para eu não gastar dinheiro com esse núcleo, tem algum calculo para fazer só pra mim ter mais ou menos uma base?

Sim. Tem um calculo, mas aih entra aquele livro que mencionei antes (do Colonel). Tem que estudar quase que o livro todo.

Por outro lado eu fiz um estudo com exatamente o núcleo EE42/21/? (esta em casa ha 8.000km daqui). Eu usei o meu circuito para levantar os parametros do indutor. acho que tenho uma foto da tensão de coletor (Vce) com a corrente de coletor (Ic).

Pela corrente e pela frequencia, dah para saber a potencia entregue ao secundario. Mas retorno ao Brasil no fim-de-ano. Se voce aguardar, posso ver quando chegar e te passar a frequencia a ser usada, a corrente que suporta e a largura do entreferro (gap/2).

Alias, nao se deve deixar a corrente aumentar até a saturacao do núcleo, pois isso queimaria a chave (transistor, mosfet, etc). Alias indice 2, costuma-se queimar muitos transistores ou mosfets, até que se chegue a um circuito final.

Vi no wikipedia que ferrites saturam em aprox 0,2 a 0,5 T...

Sim.

O material dos núcleos Thornton, a maioria de ferrite, sao projetados para 0,25T, ou 2500G.

Nos meus calculos, na minha bobina com 20 espiras e a corrente de pico de x amperes daria uns 500Gaus no max...

Cslculei isso pela formula que ta nosite.. Com os 350V max.. 20 espiras e area efetiva do núcleo 18cm² e frequencia de 50khz..

Se puder quebrar essa fico agradecido :D:D

Bom. Fica valendo o que eu comentei acima. Acho que o núcleo é IP6.

Esse núcleo é com material IP12R...

www.thornton.com.br/pdf/materiais_ip12r.htm

ai diz: Densidade de fluxo: 5100 Gauss... Nos meus calculos deu no max 500.. Seria isso?

Deu pagina nao encontrada, mas fui até . Nao hah suficiente informacao.

O que eu faco é testar.

Qualquer coisa eu pego o com gap maior pra diminuir a densidade rrsrs :D:D

Acho que o ideal seria comprar sem gap. Com isso voce pode colocar o gap que quiser.

MOR_AL

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O link é esse: http://www.thornton.com.br/materiais_ip12r.htm

Eu aguardo e agradeço.. Mas enquanto isso só uma pergunta teorica:

então, mas eu cslculei os 500Gauss com uma x quantidade de espiras pra ter uma densidade menor... E deu.. Antes tinha passado dos 10000Gauss rsrsr...

deu 500 gauss para um núcleo NEE42/21/15.

Eo material dele é IP12R...

Bom se ai diz que o material IP12R diz 5100Gauss, que daria os 0,5Tesla.. isso é o valor que ele suporta antes de saturar ou isso quer dizer outra coisa? Parece que o ip12r e o qie mais aguenta antes de saturar...

Bom se for, hipoteticamente, esse núcleo não iria saturar para essa minha bobina de 500 gauss né? Ate porque tenho um núcleo aqui menor que esse, e era de uma fonte push pull de 350W contínuo... Só Não tinha gap porque não é flyback.. Acho que da ate pra usar esse núcleo que tenho aqui.. Pois mesmo q seja ip6, ainda ta longe da densidade max do enrrolamneto.. (isso se eu estiver certo na questão anterior)

O problema é que para tirar o núcleo do carretel foi um sacrifício, meteram cola e acabei forçando demais e quebrei uma perna do núcleo..(_( Vou tentar emendar na gambiarra e deixar bem emendado só pra fazer uns testes no osciloscopio.. Lixo a perna central para ter o gap... Mas para a fonte vou comprar um núcleo novo.. Esse que quebrou deve ser 30/xx/xx...

outra coisa também, é que no momento que tiver a maior densidade do fluxo, quando a fonte for ligada em 350vdc e corrente max, ela aumenta a oscilação, de 50khz vai para uns 75khz.. Assim a densidade do fluxo magnético não sobe tanto...

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Agradeço a ajuda do MOR_AO.

Consegui compreender a questão do indutor nas fontes flybacks e agora é só uma questão de correr atras dos cálculos.

Valeu mesmo!

é sempre bom recordar assuntos interessantes.

Quando quiser é só falar.

[]`s

MOR_AL

O link é esse: http://www.thornton.com.br/materiais_ip12r.htm

Eu aguardo e agradeço.. Mas enquanto isso só uma pergunta teorica:

então, mas eu cslculei os 500Gauss com uma x quantidade de espiras pra ter uma densidade menor... E deu.. Antes tinha passado dos 10000Gauss rsrsr...

deu 500 gauss para um núcleo NEE42/21/15.

Eo material dele é IP12R...

Bom se ai diz que o material IP12R diz 5100Gauss, que daria os 0,5Tesla.. isso é o valor que ele suporta antes de saturar ou isso quer dizer outra coisa? Parece que o ip12r e o qie mais aguenta antes de saturar...

Bom se for, hipoteticamente, esse núcleo não iria saturar para essa minha bobina de 500 gauss né? Ate porque tenho um núcleo aqui menor que esse, e era de uma fonte push pull de 350W contínuo... Só Não tinha gap porque não é flyback.. Acho que da ate pra usar esse núcleo que tenho aqui.. Pois mesmo q seja ip6, ainda ta longe da densidade max do enrrolamneto.. (isso se eu estiver certo na questão anterior)

O problema é que para tirar o núcleo do carretel foi um sacrifício, meteram cola e acabei forçando demais e quebrei uma perna do núcleo..(_( Vou tentar emendar na gambiarra e deixar bem emendado só pra fazer uns testes no osciloscopio.. Lixo a perna central para ter o gap... Mas para a fonte vou comprar um núcleo novo.. Esse que quebrou deve ser 30/xx/xx...

Bom.

Se quebrou, nunca mais vai ficar como antes. Imagine que um gap com espessura menor que a de uma folha de papel nao é um gap desprezível. Colando o núcleo e chegando a um circuito que funcione, quando montar outro, com núcleo bom, vai dar diferenca.

Os núcleos tem o comportamento fisico como vidro comum, pelo menos para o material IP6. é muito difícil lixar sem quebrar. Costuma-se usar papel para isolamento entre camadas de enrolamento para transformador, como gap. Usam-se aqueles vernizes para trafos nas camadas e cola de boa qualidade nos gaps. Observe que tudo vibra em ultrasom. Alias é o principio da limpeza com ultrasom. O núcleo sofre constriccoes e os enrolamentos sofrem forcas magneticas.

outra coisa também, é que no momento que tiver a maior densidade do fluxo, quando a fonte for ligada em 350vdc e corrente max, ela aumenta a oscilação, de 50khz vai para uns 75khz.. Assim a densidade do fluxo magnético não sobe tanto...

A curva que te interessa, no endereco apresentado acima, é a de baixo (B x H) tipica.

Tem para duas temperaturas. Considere a maior, a de 80 graus.

A parte antes da saturacao, que é a reta, vai até uns 3000 Gauss. Bons projetos calculam para operar até 2500 Gauss, para ter uma margem de segurança. Sabe como é, ? As contas nunca sao cravadas e observe que a curva é TIPICA. Outros fabricantes pensam diferente e até vão ah 3500 Gauss.

Nao sei como voce esta medindo a tal area.

A area dos calculos é a area da perna central do núcleo E. é o "Ae" das formulas.

Para o núcleo EE42/21/20 vale 240mm2 (2,4cm2) e para o núcleo EE42/21/15 vale 181mm2 (1,81cm2).

MOR_AL

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Opps, pois é... Calculo errado mesmo rsrrs... Calculei com a area errada mesmo rsrsr..

Aqui usando essa area que você disse deu 4800Gauss... Para as 20 espiras... então ou eu aumento o núcleo ou aumento o gap, ai posso aumentar o numero de espiras para abaixar mais a densidade... Mas ai ja ta nos limites.. Vou ter que aumentar o núcleo mesmo...

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A fórmula descrita no site refere-se a onda quadrada; Que tem dois semiciclos.

O que vejo é que por trabalhar com pulsos DC este trafo satura muito mais fácil, enquanto um trafo que trabalha com onda quadrada consegue extrair muito mais potência sem saturar e nem precisa de gap.

Logo aquela fórmula não pode servir.

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Como afirmei antes em uma das postagens.

A topologia flyback utiliza apenas um dos quadrantes da curva BxH do núcleo magnetico. A parte em que tanto B, como H sao positivos. Isso faz com que seja necessario o dobro de secao transversal Ae em comparacao com uma topologia que use tanto o primeiro quadrante (B e H positivos) como o terceiro quadrante (B e H negativos). Isso ocorre na tolopogia push-pull.

Por isso é que para maiores potencias o pessoal passa de flyback para Forward e daih para push-pull e seus derivados. A relação de potencia seria de aprox. 1 para dois e para quatro, para um mesmo núcleo.

mroberto98.

Responda aas minhas perguntas sobre os dados da fonte. So ficou faltando a confirmacao das tensoes de saida e das correntes. Suponho que sejam +25V @ 5A e -25V @ -5A. Isso dariam 250W, mesmo que fossem usadas em ciclos diferentes. Como o sinal de audio é CA, talvez sua especificacao fosse 25V @2,5A e -25V @ -2,5A.

MOR_AL

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Como afirmei antes em uma das postagens.

A topologia flyback utiliza apenas um dos quadrantes da curva BxH do núcleo magnetico. A parte em que tanto B, como H sao positivos. Isso faz com que seja necessario o dobro de secao transversal Ae em comparacao com uma topologia que use tanto o primeiro quadrante (B e H positivos) como o terceiro quadrante (B e H negativos). Isso ocorre na tolopogia push-pull.

Por isso é que para maiores potencias o pessoal passa de flyback para Forward e daih para push-pull e seus derivados. A relação de potencia seria de aprox. 1 para dois e para quatro, para um mesmo núcleo.

mroberto98.

Responda aas minhas perguntas sobre os dados da fonte. So ficou faltando a confirmacao das tensoes de saida e das correntes. Suponho que sejam +25V @ 5A e -25V @ -5A. Isso dariam 250W, mesmo que fossem usadas em ciclos diferentes. Como o sinal de audio é CA, talvez sua especificacao fosse 25V @2,5A e -25V @ -2,5A.

MOR_AL

Não... seriam 25V e -25V mas 5A em cada um por vez...

dando 5A em 25V e 0A em -25V, que daria 125W, ou -5A em -25V mas 0A em 25V.

mesmo que o sinal do audio seja ca:

quando o ciclo do audio estiver em +B, iria puxar os +25V para a carga (alto falante) quando o audio inverter, o amp vai puxar o -B para a carga.. assim fica apenas 5A de cada um por vez. não passando de 125W.

mesmo que o audio seja de mais baixa frequencia, puxando o +B por exemplo, para a frequencia da fonte isso seria como se fosse uma continua puxando só o +B por um longo tempo... o capacitor do +B descarregaria e toda a potencia do primaria iria só para carregar o capacitor do +B e ainda alimentar o amp pelo +B apenas..

o resultado do consumo geral é de 5A continuos, mas alternando entre +25 e o -25v.. gerando um consumo medio de 125W.

é como nos trafo de rede com center tap... se puxar de ponta a ponta você só pode puxar uma X corrente... mas se puxar de apenas metade do enrrolamento você pode puxar o dobro de corrente para manter a mesmo potencia..

No geral, seria como se fosse para 50V totais e 2,5A .

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Quando são fontes halfe bridge ou full bridge, eu utilizo estes simples cálculos para a bobina primária:

estudossobrefonteschave.jpg

Considero B como sendo entre 1500 a no máximo 2000.

A tensão de saída é determinada por uma regra de três.

Não falha nunca.

Para núcleos toroidais é perfeita.

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certo... mas pensando: nas push pull, a tensão do primaria inverte, por exemplo de -100V a +100V... e a corrente também, de -A a +A..

Nas flyback a tensão também inverte: no caso da minha iria de -100V a +350V mas a corrente não inverte, só zera, vai de 0A a +A....

no inicia a corrente vai de 0 até o pico max, subindo em forma de rampa... quando a chave corta a corrente vai pra zero, ficando apenas a energia armazenada em campo sendo induzida no secundario e gerando corrente...

Veja se eu to certo nesta afirmação:

numa push pull, em um semiciclo tendo 1A de corrente ligada em 100V por exemplo, teria uma X de densidade.

e uma flyback ligada na mesmo tensão de 100V e tendo os 1A de corrente, teria a mesmo densidade certo?

a diferença é que a flyback é apenas meio ciclo no max (na pratica da menos que meio ciclo), ja a push pull é a onda completa... por isso que a flyback tem menos potencia considerando o mesmo tamanho de núcleo etc..

essa afirmação está certa né?

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certo... mas pensando: nas push pull, a tensão do primaria inverte, por exemplo de -100V a +100V... e a corrente também, de -A a +A..

Nas flyback a tensão também inverte: no caso da minha iria de -100V a +350V mas a corrente não inverte, só zera, vai de 0A a +A....

no inicia a corrente vai de 0 até o pico max, subindo em forma de rampa... quando a chave corta a corrente vai pra zero, ficando apenas a energia armazenada em campo sendo induzida no secundario e gerando corrente...

Veja se eu to certo nesta afirmação:

numa push pull, em um semiciclo tendo 1A de corrente ligada em 100V por exemplo, teria uma X de densidade.

e uma flyback ligada na mesmo tensão de 100V e tendo os 1A de corrente, teria a mesmo densidade certo?

a diferença é que a flyback é apenas meio ciclo no max (na pratica da menos que meio ciclo), ja a push pull é a onda completa... por isso que a flyback tem menos potencia considerando o mesmo tamanho de núcleo etc..

essa afirmação está certa né?

voce esta misturando as coisas.

Em um caso trata-se de indutores que compartilham a troca de energia atraves do campo magnetico e em momentos diferentes. Em outro trata-se de indutores que compartilham o mesmo fluxo magnetico ao mesmo tempo.

Em um caso os valores das indutancias devem ser bem definidos e em outro caso devem ser bem altos.

Em um a corrente de magnetizacao do núcleo é o mais importante, em outro tem que ser bem baixa.

Acredito que voce tenha chegado a um ponto, em que as suas respostas serao respondidas (e aceitas por voce) quando voce se aprofundar mais no assunto. Chegou a hora de buscar as respostas nos livros. Chegou a hora de estudar magnetismo aplicado a estes tipos de fontes.

Bom Natal a TODOS!!!

MOR_AL

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Então, pensando aqui, e vendo esses materiais de magnetismo, consegui entender!

E o que é melhor, esse núcleo 42/21/15 serve pois vai dar no max 1380Gauss conforme meus calculos... Bom acho que não pode estar errado porque fiz com duas fórmulas e as duas deu o mesmo resultado.. Fiz com aquela do site da thornton para onda quadrada que inclusive serve sim tanto para transfoemador como para as flybacks... E com o calculo peoprio para indutores dc deu os mesmo resultados..

Bom, caso encerrado heheh :D:D:D

Agradeço a ajuda pois ajudou muito...

O núcleo que quebrou é esse:

https://skydrive.live.com/#cid=149D1CA36AF6CA11&id=149D1CA36AF6CA11%21418&v=3

https://skydrive.live.com/#cid=149D1CA36AF6CA11&id=149D1CA36AF6CA11%21419&v=3

consegui emendar e ficou bem preso rsrsrs :cool: Acredito que não vai perder tanto a permeabilidade pois foi um trinco só, e quando juntei ficou bem encaixado.. Mas vai servir para eu fazer testes... (Até porque esse núcleo era para fonte push pull, e nao tem gap, vou lixar ele para fazer o gap e diminuir a permebilidade mesmo...:D)

Amanhã eu compro o novo para a fonte.

mas esse aqui, pelo que eu medi não se encaixa em nenhum modelo da thornton, mas medi o Ae dele e equivale mais ou menos ao 30/15/14 da thornton...

se eu preciso de um fator de indutancia de 300 para ter os 120uH com as 20 espiras, usando as caracteristicas da thornton só pra ter uma ideia teria de ter um gap de 0,48 para esse núcleo... Não é exatamente a esse da thornton, alias o meu é até um pouco maior, mede 35/25/12... mas o mais perto é o 30/15/14...

usando as caracteristicas da thornton para base, daria 2000G com esse núcleo... mesmo que não seja o mesmo núcleo, creio q vai girar em torno disso...

Esse é o núcleo que falei que tirei de uma fonte chaveada atx de 350W... mas lá é push pull.. aqui vai ser para flyback de uns 130W, bom se o calculo mostrou que a densidade ja está quase no limite seguro, prova o que você disse sobre as push pull poder ter potencia maior que o dobro das flybacks usando o mesmo tamanho de núcleo...

E um bom Natal pra todos!

Depois posto os resultados!!

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  • 2 semanas depois...

Olá, terminei a fonte, fiz com o núcleo 42/21/15 mesmo e funcionou perfeitamente!! :cool:

Bem estabilizada em 50Vdc!!! Na pratica ficou entre 49,9 a 50,0vdc!

 

So não ficou mais perfeita que isso porque não coloquei resistores de precisão... ^_^

 

no amplificador, funcionou muito bem em potencia max e sem mais a distorçao por causa do ripple...

 

 

 

So tem um pepino... O amp esta sem caixa, ta a placa, e a fonte também esta so a placa e do lado do amp... No amp sem audio da pra ouvir um agudo ultrasonico do chaveamento da fonte...e pouco mas ja incomoda... No caso isso nao tem como resolver ja que isso e uma irradiaçao do chaveamento pelo ar... So mesmo deixando longe e blindada...

 

 

 

Uma coisa que nao sei o que e... Quando vou medir o multimetro fica louco e n consegue medir a tensão... So com carga e que ele mede... colocando a mao no negativo ele também estabiliza... E também, quando ligo o celular no amp pelo plug p2 (saida do fone) o touch screen para de funcionar!! :eek:  :confused:

Mais uma vez, escostando no negativo com uma mao e com a outra mexer no touchscreen funciona...

 

 

o que pode ser? Ai eu lembrei: QUE AS FONTES DE MARCAS TEM UM CAPACITOR LIGANDO O TERRA DA REDE COM O TERRA ISOLADO...

 

 

 

Com uma fonte que eu tinha feito também flyback mas do tipo boost, que pegava 12V e gerava 30 na saida... Liguei no amp e nada dessas coisas aparecia!! Nem ruido aparecia!!! E olha que o chaveamento era em 16khz! (faixa audivel) e a da fonte que eu fiz é em uns 35khz.. Ta certo que a outra é de 0 a 30v o chaveamento..apenas. A que eu fiz é de 0 a 300V heheh... Logo a irradiaçao é maior...

 

 

 

Mas por ser isolada parece q ta dando mais pepino... A boost que eu fiz de 30v nao era isolada.. E deve ser por isso q nao acontecia isso...

 

 

 

Tem alguma coisa relacionada com esse CAPACITOR ligando o terra da rede com o terra isolado?

 

 

Eu sei que o ruido só pode estar na linhas positivas e não no negativo.. Assim fica fácil de eliminar...


Ainda não vi no osciloscópio porque não tenho um, e ainda não tive acesso à um...

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