Tutorial - Fontes chaveadas

[albert_emule]

A topologia Flyback não pode trabalhar sem malha fechada e sem carga hehehehe... Pois as tensões tendem ao infinito 

 

Ressonante é a solução 

[mroberto98]

Nao, essa onda em rampa nao e a real! No proteus a indutancia do trafo provavelmente deve estar alta, na pratica a rampa de subida deve estar bem mais rapida e por isso nao deve estar chegando a 200v...

Quando você aumenta o capacitor, o arco fica mais forte devido que, com capacitor maior, a tensão no dreno aumenta! No caso de 52% de duty, deveria ser simetrico, 70 pra baixo e 70 pra cima, com capacitor de valor alto, os 70 pra cima vai aumntando ate chegar no dobro (140v) ai fica 70 pra baixo e 140v pra cima, 140 + 70 da alimentacao = 210v, que e o valor que você esta tendo ai no proteus, num caso que a indutancia da bobina e alta e o capacitor também.

o que deve fazer e uma outra bobina auxiliar no trafo, colocar uma carga pequena, um resistor, para poder realimentar! E claro, essa bobina deve ser retificada e filtrada!

E um snubber DRC em paralelo com o primario! (Diodo em serie com capacitor + resistor).

[albert_emule]

Isso daria certo numa fonte heheheh.

 

Mas o que ele quer é o plasma.

Daí quando o capacitor carregar, o oscilador irá parar e não terá plasma hehehe.

 

Por outro lado se por uma carga mais pesada no capacitor para forçar o oscilador oscilar, esta carga irá dissipar a potência que deveria ser entregue ao plasma.

[mroberto98]

Vou falar um comeco mas depois você deve pensar.

você prcisa de um arco de ate 10cm, e pra isso precisa de x kvts de tensão!

Isso no primario daria por exemplo 100V (pela proporcao)

então seu mosfet deve suportar 170v + (uma folga), vamos usar um de 250V, seu pwm max para isso precisara ser de 100 - (100 / (100 / 70 + 1)) = 58.8%...

sem arco, a tensão dendera ir pro infinito, nesse caso pela proporcao da bobina auxiliar, você decide a tensão max para que a tensão nao passe da suportada pelo mosfet.

O plasma tem seu consumo quando faz o arco! Esse consumo bota a fonte para trabalhar e entregara a tensão de tantos kilo volts que e necessario!

Os valores sao so exemplos

[cooler98]

Bom... já que estamos falando do próprio flyback, seu número de espiras consegui descobrir, geralmente são 1000 espiras no secundário. Então temos: 100kV (10 cm de arco)  / 1000 espiras, temos então 100 volts por espira, se eu aplicar 70V no primário (desconhecido) e quiser obter 100kV de saída terei no primário +-10 espiras talvez?  Isso pela razão mesmo... (Obs, não sei se a fórmula de transformadores normais se aplicam ao flyback). Sabendo que terei 70V correndo no primário, desconsiderando os surtos, essa bobina auxiliar deveria fornecer á uma carga uma certa corrente e tensão para perca de corrente e tensão na saída de alta, se não toda corrente e tensão no momento em que não temos o afastamento das pontas e perda de arco, vamos supor que nessa carga tivesse uma lâmpada... Nesse caso, eu teria perca de tensão até mesmo com o plasma em funcionamento, com carga na saída de alta... Isso faria com que o tamanho do arco fosse reduzido, a não ser que quando eu faça o arco essa lâmpada não acenda e sim somente quando a tensão limite (definida pelo numero de espiras da bobina) seja atinjida... Minha dúvida agora é essa: como acionar essa carga somente naquela tensão definida? Fazendo um pequeno acionador com comparador que tenha alimentação dessa bobina?

[mroberto98]

Bom, você entendeu 50% da ideia que lhe passei!

Exatamente, sem o arco, a potencia sera dissipada em cima dessa carga e n do mosfet, assim a tensão no dreno dele n ira para o infinito, so tem um detalhe que você n entendeu, se seu arco consome por exemplo 50W, 100kV x 500uA, sem o arco, esses 50W n ira para a bobina auxiliar!

você vai colocar um resistor nessa bobina, um resistor para dissipar algo como 1W! Assim com o arco ativo, você so teria 1W perdido, e desprezível! Ja sem o arco, o mosfet vai entregar 50W de qualquer jeito, e pra isso a tensão de voo no pimario vai aumentar e aumentar... Quando isso acontcer, a tensão na bobina auxiliar aumentara também proporcionalmente, a realimentacao detecta o aumnto da tensão e reduz o pwm! ( a variacao do pwm e que vai diminuir a potncia de 50w para 1W)

[cooler98]

A minha dúvida é quanto a realimentação, como vou fazer esta, se, ao jogar um pulso no controle do CI precisarei retificar e filtrar? Por exemplo, se fosse usar um TL494, não sei se dá pra fazer isso com 555...

[mroberto98]

Tl494 n e dedicado para isso... Mas também da unindo as duas saidas... Na bobina auxiliar e so retificar e filtrar, dai tirar a amostra dessa dc e mandar pro ci comtrolar o pwm

[cooler98]

Só que filtrando com capacitor ele ficará carregado e enquanto estiver carregado não irá oscilar e se retirar esse capacitor, vai dar um pulso muito grande e queimar o CI

[mroberto98]

Nao ira oscilar? Quem falou que nao vai?

O pwm sera reduzido para manter os 1W, mas continuara oscilando!

[albert_emule]

LC Resonance - Royer Oscillator

[MOR_AL]

Como o circuito não é um flyback, então não precisa inverter o sinal do pino 3 do CI 555.

MOR_AL

[albert_emule]

Como o circuito não é um flyback, então não precisa inverter o sinal do pino 3 do CI 555.

MOR_AL

O circuito dele parece ser ressonante, por causa do capacitor que fica entre dreno e Source. Parece ser um sistema ressonante em série. 

 

Poderia me confirmar? 

[mroberto98]

Como o circuito não é um flyback, então não precisa inverter o sinal do pino 3 do CI 555.

MOR_AL

Por que o pulso nao pode ser maior que 50% em flyback?

[cooler98]

Bom pessoal, dei mais uma pesquisada e achei esse driver, usado em televisores LCD, vejam, há um circuito Snubber  e um capacitor no MOSFET justamente para controlar a largura do pulso, também temos a bobina de "feedback" que comentamos anteriormente com retificador e filtro... Como dito pelo @albert_emule o circuito é um circuito ressonante LC em série nesse caso (a não ser que o Snubber crie um LC ressonante em paralelo)... 

 

Aqui, temos um circuito LC ressonante só que em paralelo, isso diminui os surtos kickback no MOSFET, pode ser considerado um snubber?

 

Mais sobre conversores flyback:

http://en.wikipedia.org/wiki/Flyback_converter

 

 

Outro ponto também que gostaria de citar é que: flybacks de Monitores CRT funcionam melhor nos meus circuitos, creio que seja pela frequência de operação que vaira de 30 a 150KHz dependendo de onde foi tirado... Os de TV a maioria são 15KHz...

[mroberto98]

Esqueca essas fontes, capacitor em paralelo com o primario ou com o mosfet esta errado, pelo mnos pra flyback chaveamento quadrado.

[cooler98]

Nas TVs tem esses capacitores (C1 de largura de pulso, ressonância LC em série)

 

[MOR_AL]

Por que o pulso nao pode ser maior que 50% em flyback?

Não estou certo de ter escrito que não pode. Se escrevi, peço que troque a palavra por "não deve".

 

Normalmente nos projetos tradicionais de fonte flyback, a tensão de overswing (a tensão quando o mosfet ou transistor se encontra cortado e ainda há energia no indutor do primário do trafo) vale duas vezes a tensão de Vdc máx (tensão máxima retificada, de pico da rede). Ou seja a tensão no indutor de primário inverte e com o mesmo valor em módulo de Vdc máx.

Com isso o produto Vdc máx x Ton é igual a (V overswing - Vdc) x Toff. Com as duas tensões iguais (em negrito) neste caso, Ton vai ser igual a Toff.

Se for permitido que Ton seja maior que 50% do período T, significa que quando o mosfet for conduzido no ciclo seguinte, ainda vai haver energia no enrolamento primário. A grande vantagem de fontes flyback é fazer com que no início da condução a energia dissipada pelo mosfet (ou transistor) seja nula, pois a corrente neste instante vai ser nula, já que não há mais energia no primário. Com isso reduz-se a dissipação no semicondutor que faz a comutação.

 

Quando a tensão de entrada puder ser alta (fontes com tensão de entrada entre 100Vca e 240Vca, a tensão Vdc retificada máxima vai poder chegar até 240rms x 1,414 = 340Vdc. Se considerarmos que ainda no instante do início do corte, o snubber reduz o impulso a cerca de 50 Vpk, a tensão máxima no dispositivo de comutação poderia chegar a 340V + 340V + 50V = 730V. Um dispositivo de comutação peria que possuir uma tensão de breack down maior ainda que 730V.

Começa a ocorrer a dificuldade em se encontrar mosfets com tensão de breack down tão alta. Transistores possuem, mas mosfets já fica difícil. Há alguns com baixa corrente...

Neste caso de tensão de entrada alta e com fontes flyback, costuma-se reduzir a tensão de overswing no projeto. Como?

Já que existe a expressão Vdc máx x Ton = (V overswing - Vdc) x Toff, costuma-se aumentar Toff para que (V overswing - Vdc) seja reduzida. Como não se pode fazer muito quanto a Vdc, pois está amarrado pela entrada CA, a tensão de overswing vai ficar reduzida. Com isso pode-se aumentar as opções de escolha do mosfet, já que a tensão de dreno vai ficar reduzida.

Então, aumentando-se Toff, indiretamente faz-se Ton menor que 50% e garante-se também que a energia no indutor seja nula no instante da condução do ciclo seguinte.

MOR_AL

[mroberto98]

Aahh sim! Kkkkk

No caso dele, como a tensão e baixa, 70V, e na saisa ele precisa de uma tensão bem alta, por mais que a proporcao de espiras seja bem alta, se a tensão de overswing for maior que os 70v, ja ajudaria ainda mais kkkk

No caso dele, 52%, nem esta igualado! 75.83 pra cima e 70v pra baixo!

[MOR_AL]

Aahh sim! Kkkkk

No caso dele, como a tensão e baixa, 70V, e na saisa ele precisa de uma tensão bem alta, por mais que a proporcao de espiras seja bem alta, se a tensão de overswing for maior que os 70v, ja ajudaria ainda mais kkkk

No caso dele, 52%, nem esta igualado! 75.83 pra cima e 70v pra baixo!

 

No caso dele, como não é uma fonte com a topologia flyback, não haverá o tal overwing.

O secundário conduz junto com o primário. Ao final do ciclo positivo do primário (Ton), a energia armazenada no primário seria 0,5 * L * Imag².

Onde:

L é a indutância de dispersão do enrolamento primário.

Imag é a corrente de magnetização do primário ao final de Ton.

Então, o circuito dele pode ter o período Ton variando amplamente, de acordo com o ritmo da música.

MOR_AL

[mroberto98]

Discordo em partes... Mas me corrija se estiver errado:

Para exemplo, vamos supor que seja uma forward, um trafo com núcleo de alta permeabilidade, alta indutancia no primario.... Enfim, nao e uma flyback.

Alimentacao de 100vdc;

Periodo de 10us (100khz);

Pwm em 70%, (7us);

Indutancia de primario de 1mH;

Supondo que o secundario consuma 1A do primario no Ton, então a corrente no primario sera de 1,35Arms (corrente de consumo + corrente de magnetizacao, 0.7Ap).

Em Toff, que e de apenas 3us, devera atingir quantos volts para descarregar esses 0.7A que foi carregado em Toff?

Em 3us devera ter 233.333V de overswing!! Isso seria então 333.333V no dreno!

Se eu estiver esquecendo de alguma coisa, pode corrigir!

Sem contar que, no caso dele, deve ser as duas coisas, flyback e forward, pois nao tem nenhuma retificacao no secundário, então o consumo sera nos dois sentidos!

Se for apenas uma forward com um primario de alta indutancia, a corrente armazenada sera muito baixa, e se a resistencia do ar for baixa o suficiente para consumir alguma coisa do primario antes mesmo dele atingir os 233V que e necessario, ira haver a saturacao do núcleo no proximo ciclo... Talvez no terceiro.... Enfim, vira avalanche se o primario nao atingir a tensão que tem para descarregar completamente a energia que foi armazenada em Ton!

[MOR_AL]

Discordo em partes... Mas me corrija se estiver errado:

Para exemplo, vamos supor que seja uma forward, um trafo com núcleo de alta permeabilidade, alta indutancia no primario.... Enfim, nao e uma flyback.

Alimentacao de 100vdc;

Periodo de 10us (100khz);

Pwm em 70%, (7us);

Indutancia de primario de 1mH;

Supondo que o secundario consuma 1A do primario no Ton, então a corrente no primario sera de 1,35Arms (corrente de consumo + corrente de magnetizacao, 0.7Ap).

 

Supondo que o circuito seja o que foi postado. Um secundário e uma carga (o plasma). Não é um forward.

Corrente de primário devido à corrente de secundário (sua suposição) = 1A. Onda quadrada durante Ton.

Corrente de primário devido à magnetização do núcleo: Ip(ao final de Ton) = Ip(Ton) = Vcc * Ton / L = 100V * 10us / 0,001H = 1A. Onda em forma de rampa. desde 0A (em Ton = 0s) até 1A (em Ton = 10us).

O valor rms da corrente de primário é calculado pela fórmula tradicional da integral (não vou calcular).

Corrente total de primário = Forma trapezoidal. 1A em T = 0s e 2A em t = Ton.

Em Toff, que e de apenas 3us, devera atingir quantos volts para descarregar esses 0.7A que foi carregado em Toff?

 

Em Toff. A energia existente no enrolamento primário, ao final de Ton, devido a corrente de magnetização vale 0,5 * Lprim * Ip(mag)² = 0,5 * 0,001H * 1²A² = 0,005J

A tensão de overswing (Vos) seria: Supondo que o enrolamento primário tivesse Np espiras, o secundário Ns espiras e a tensão da centelha valesse (Vsec).

Vos = Vcc + * Vsec * Np / Ns

 

Em 3us devera ter 233.333V de overswing!! Isso seria então 333.333V no dreno!

Se eu estiver esquecendo de alguma coisa, pode corrigir!

Sem contar que, no caso dele, deve ser as duas coisas, flyback e forward, pois nao tem nenhuma retificacao no secundário, então o consumo sera nos dois sentidos!

Se for apenas uma forward com um primario de alta indutancia, a corrente armazenada sera muito baixa, e se a resistencia do ar for baixa o suficiente para consumir alguma coisa do primario antes mesmo dele atingir os 233V que e necessario, ira haver a saturacao do núcleo no proximo ciclo... Talvez no terceiro.... Enfim, vira avalanche se o primario nao atingir a tensão que tem para descarregar completamente a energia que foi armazenada em Ton!

MOR_AL

[cooler98]

Pessoal, li todos os posts e fico bem agradecido de tirarem as dúvidas e ainda complementar com mais coisas!! Hoje eu desmontei um CRT e fui analisar o circuito de saída horizontal novamente... Observem na primeira imagem um fio vermelho que vai ao flyback e forma meia espira no ferrite, vejam também as nomenclaturas de onde ele está conectado (se for possível) "H+ e H-"

 

 

Essas conexões saem da fonte e vão ao flyback...

 

Agora, vejam uma parte que retirei do esquema deste mesmo monitor (parte da fonte de alimentação), as conexões aparecem lá... Não seria isso a referência ou feedback que estávamos comentando?
 

 

Creio que este seja o controle de potência sobre o flyback talvez....

[albert_emule]

Como o circuito não é um flyback, então não precisa inverter o sinal do pino 3 do CI 555.

MOR_AL

Deve ter em mente que estes transformadores flyback de TV possuem diodos retificadores internos, retificando a alta tensão.

 

 

Sendo assim quem decide se vai operar no modo Flyback ou no modo transformador é o autor do circuito.

 

 

Eu sugiro que faça funcionar no modo transformador, de preferência no modo Dual-forward, pois assim se livra dos problemas da energia armazenada no núcleo, já que a retificação da tensão na saída, se dará no mesmo momento que ocorrer o pulso na entrada.

Dual-forward

 

[mroberto98]

De qualquer modo, retificando ou nao, o trafo e um flyback! Nao da pra operar como um trafo mesmo que o autor queira, a permeabilidade do trafo que ele esta usando e baixa.

Do jeito aue ele esta usando, nao e nem uma flyback e nem uma forward!