Fonte Flyback para bateria de lâmpada.

[MOR_AL]

Olá!

Hoje tirei o dia para limpar a minha bancada de eletrônica.

Deixei lá um circuito de um carregador de bateria de um aparelho que acende a lâmpada fluorescente quando falta luz.

A bateria tinha pifado e o custo de uma nova era maior que o aparelho todo.

Decidi levantar o diagrama esquemático e um detalhe me chamou atenção. O circuito de realimentação, que provoca a oscilação.

Queria entender como as tensões e correntes variam naquela realimentação.

 

Abri o meu simulador (Simetrix) e montei o diagrama.

Aí começaram os problemas.

O transistor de potência era um 13003 e eu não tinha o modelo do Spice para simular.

Depois de muito pesquisar na internet, consegui o modelo 13005 e coloquei ele em substituição ao modelo 13003.

Bom!

Para encurtar a história, o circuito não oscilava de jeito nenhum.

 

Os valores dos três indutores não eram conhecidos.

Olhando o resistor de emissor, com 12 ohms, concluí que o valor da indutância de coletor seria de 30mH com uma alimentação de 150Vcc.

Acho que este modelo do spice (13005) deve ter algum problema ou não pode ser substituído pelo 13003.

Quando trocava o transistor por um BU208, a oscilação começava a aparecer. Mesmo assim, a forma de onda da corrente de coletor não era lá essas coisas, apesar de quase certa.

Aí tentei usar o LTspice, mas no meu aplicativo nem tinha o tal transistor 13003. Aliás, tinha muito poucos modelos.

 

O valor do zener não deu para ler. Nem sei mesmo se é um zener pois estava apagado e parece um grão de arroz.

Os números 8 e 1,6 que se encontram nos primários do trafo, são valores resistivos. Tive que identificar os pinos das bobinas do trafo, daí os valores.

Os diodos ou são 1N4007 para a retificação, ou são 1N4148 para a parte de comutação.

Coloquei a interação dos indutores com M = 0,99, M = 0,98, M = 0,995 e M = 1,0; Parece que o valor aproximado ou é M = 0,99, ou M = 0,995.

Vou deixar o circuito que eu levantei aqui. Talvez algum de vocês consigam simular com o transistor 13003.

 

MOR_AL

[albert_emule]

Pois aqui no simulador achei o exato MJE003.

Parece uma fonte regulada pelo primário.

 

A princípio o diodo zener seria a referência de estilização, mas este está conectado na base do chaveador 13003, o que é muito estranho.

 

Ele deveria estar conectado na base do transistor que corta o chaveador 13003, desta forma quando a tensão inversa da bobina primária atingisse o valor necessário, o zener entraria em condução, fazendo aquele transistor cortar o chaveador 13003.

[MOR_AL]

Pois aqui no simulador achei o exato MJE003.

Você deve estar falando do LTspice, né? O meu LTspice só possui 31 transistores e quase todos para pequenos sinais, apenas um que vai até 150V. Como se obtém mais componentes para este aplicativo?

Parece uma fonte regulada pelo primário.

Essa fonte não possui regulação. A carga é a bateria que pifou. A bateria é que limitaria a tensão.

 

A princípio o diodo zener seria a referência de estilização, mas este está conectado na base do chaveador 13003, o que é muito estranho.

Caso seja mesmo um zener, acho que ele limita o consumo da fonte, quando a bateria carregar, ou quando a bateria pifar, ou quando não houver a carga na saída. A tensão no secundário tende a aumentar, o capacitor de 47uF se carrega mais negativamente e a tensão de base do 13003 tende a cortar o mesmo. Aí a tensão do capacitor vai aumentando (de negativo para o zero, mas sem chegar a zero) e a oscilação deve reinicializar.

É só um palpite. Este funcionamento é que eu queria observar.

 

Ele deveria estar conectado na base do transistor que corta o chaveador 13003, desta forma quando a tensão inversa da bobina primária atingisse o valor necessário, o zener entraria em condução, fazendo aquele transistor cortar o chaveador 13003.

Parece ser isso, mas queria observar na simulação.

Parece que o pessoal nem se importou em custos, tentaram colocar componentes que eles tinham.

O resistor de 1M é de 1% e tem um diodo na retificação, que poderia sair. O fusível também, já que tem um filete bem fino na PCB em paralelo com ele.

MOR_AL

[.if]

Eu sempre gosto de trazer histórias (as vezes estorias) do mundo real pra este espaço... E isso me fez lembrar...

 

moris há alguns anos ganhei algumas lâmpadas de emergencia que devolveram pra loja dum amigo

O motivo comercial: todas abriam o bico depois de algum tempo de uso.

O técnico: a carga era apenas uma ponte e um capacitor em serie com o ac. Sem controle de tensão. O terminal [+] da bateria pb simplesmente desaparecia por corrosão ou ago assim.

O real: origem china. tradicional redução de custo

[MOR_AL]

Produto chinês tem que avaliar os fatores Custo e Benefício.

Inegavelmente são baratos....e problemáticos.

Se o que você deseja é algo baseado apenas em curiosidade, usou, achou legal e deixou de lado, não é tão importante, é barato, espera vida útil não longa ou não tem pressa, então vale a pena, caso contrário não compre.

Mas continuo aguardando respostas sobre o tópico.

MOR_AL

[albert_emule]

Este grupo possui muitos modelos de transistores:

https://groups.yahoo.com/neo/groups/LTspice/info

Para ver os arquivos, tem que participar.

[mroberto98]

Olá!

Hoje tirei o dia para limpar a minha bancada de eletrônica.

Deixei lá um circuito de um carregador de bateria de um aparelho que acende a lâmpada fluorescente quando falta luz.

A bateria tinha pifado e o custo de uma nova era maior que o aparelho todo.

Decidi levantar o diagrama esquemático e um detalhe me chamou atenção. O circuito de realimentação, que provoca a oscilação.

Queria entender como as tensões e correntes variam naquela realimentação.

Abri o meu simulador (Simetrix) e montei o diagrama.

Aí começaram os problemas.

O transistor de potência era um 13003 e eu não tinha o modelo do Spice para simular.

Depois de muito pesquisar na internet, consegui o modelo 13005 e coloquei ele em substituição ao modelo 13003.

Bom!

Para encurtar a história, o circuito não oscilava de jeito nenhum.

Os valores dos três indutores não eram conhecidos.

Olhando o resistor de emissor, com 12 ohms, concluí que o valor da indutância de coletor seria de 30mH com uma alimentação de 150Vcc.

Acho que este modelo do spice (13005) deve ter algum problema ou não pode ser substituído pelo 13003.

Quando trocava o transistor por um BU208, a oscilação começava a aparecer. Mesmo assim, a forma de onda da corrente de coletor não era lá essas coisas, apesar de quase certa.

Aí tentei usar o LTspice, mas no meu aplicativo nem tinha o tal transistor 13003. Aliás, tinha muito poucos modelos.

O valor do zener não deu para ler. Nem sei mesmo se é um zener pois estava apagado e parece um grão de arroz.

Os números 8 e 1,6 que se encontram nos primários do trafo, são valores resistivos. Tive que identificar os pinos das bobinas do trafo, daí os valores.

Os diodos ou são 1N4007 para a retificação, ou são 1N4148 para a parte de comutação.

Coloquei a interação dos indutores com M = 0,99, M = 0,98, M = 0,995 e M = 1,0; Parece que o valor aproximado ou é M = 0,99, ou M = 0,995.

Vou deixar o circuito que eu levantei aqui. Talvez algum de vocês consigam simular com o transistor 13003.

MOR_AL

Acho que é um zener... Pra ter certeza, polarize ele com um resistor e veja a queda de tensão sobre este componente!

Este circuito é parecido com as minhas fontes... E é estabilizado sim!

Inicialmente o resistor de 1M polariza o transistor, bem de leve....

Gera uma tensão na bobina auxiliar que vai realimentar positivamente na base do transistor atraces de 10n e 100, mantendo a saturacao do chaveador...

Quando a corrente chegar num limite, o resistor de 12 produzira uma tensão suficiente para polarizar o transistor de baixo e estr cortar o chaveador...

Quando o chaveador comecar a cortar, a tensão na bobina audiliar começa a inverter, despolarizando totalmente o chaveador...

Com ele cortado, tera uma trnsao reversa no primario, e na audiliar ira farregar o capacitor de 47uF...

A medida que a tensão reversa vai aumentando, o anodo do zener fica mais negativo... Ate chegar num valor que ele nao deixa mais que o transistor chaveador se polarize...

Ex. Se o zener for de 4.7V, basta que tenha -4.2V no anodo, assim o catodo nao poderá passar de 0.5V, a fonte nao vai oscilar mais...

A osvilacao reinicia quando o resistor de 1M carregar a diferenca no capacitor de 47uF e permitir a polarizacao do transistor...

O corte do chaveador nao sera só pelo transistor de baixo, quando a tensão de saida estiver ja estabilizada, a tensão de zener estara ja estabelecida com a tensão negativa no 47uF, ele nao deixara que a base do chaveador va para 1.2V (Vbe + Vre)... assim e o zener que ira despilarizar o chaveador!

.

Depois eu simulo... Falta valores... Tenho que clacular os componentes que estão sem valores..

[.if]

[offtopic]

Falando em "valores". Desculpe moris. Esqueci de colocar os tags [off topic]. De fato nem pensei nisso. Não sabia que você queria uma explicação funcional de um circuito analógico. Aliás, esta seria uma das últimas coisas que desconfiaria. Mas enfim...

Boa sorte

[/offtopic]

[MOR_AL]

@albert_emule

 

Entrei no sítio, mas não encontrei o que queria.

Pensei até que deve existir um sítio que apresente os parâmetros das famílias dos modelos spice. Por exemplo BJT Spice models ou Transistors Spice Models. e por aí vai.

 

@mroberto98

 

Olá Roberto.

Sobre o funcionamento estou ciente. O problema é na simulação mesmo.

 

1 - Não encontrei o modelo do transistor 13003, só do 13005 e a simulação não funcionou.

 

2 - Também meu aplicativo LTspice esá como baixei. Com o mínimo de modelos de componentes. Como encontrar e introduzir novos modelos no LTspice?

 

3 - Quanto ao componente que pode ser um zenner. Ele se encontra difícil de retirar. É como um capim em uma densa floresta de componentes, todos juntos. Para complicar ainda mais, o material das soldas não é o padrão de mistura chumbo e estanho. Só vira um creme com muito mais alta temperatura, mesmo com breu, que "molha" bem a solda.

 

4 - Só faltam quatro valores de componentes.

• O tal zenner, mas ainda não oscilou direito para ele marcar presença no circuito.
• O valor da indutância de secundário, mas qualquer valor acima de 5mH deve servir, até que a simulação apresente oscilação.
• O valor da indutância de realimentação, mas deve estar próximo de 3mH. A de primário deve estar próxima de 30mH.
• O valor da carga, mas deve ser algo como 5V @ 50mA a 100mA, ou R = 100 a 50 Ohms.

O problema maior é conseguir o modelo spice do transistor 13003.

@Isadora Ferraz

 

Não quero explicação, pois você está certa. Quero o modelo spice do transistor 13003.

MOR_AL

[mroberto98]

Precisa ser exatamente esse transistor? Pra mim tudo é transistor! Desde que tenha as mesmas caracteristicas de tensão e corrente...

[albert_emule]

@albert_emule

 

Entrei no sítio, mas não encontrei o que queria.

Pensei até que deve existir um sítio que apresente os parâmetros das famílias dos modelos spice. Por exemplo BJT Spice models ou Transistors Spice Models. e por aí vai.

 

@mroberto98

 

Olá Roberto.

Sobre o funcionamento estou ciente. O problema é na simulação mesmo.

 

1 - Não encontrei o modelo do transistor 13003, só do 13005 e a simulação não funcionou.

 

2 - Também meu aplicativo LTspice esá como baixei. Com o mínimo de modelos de componentes. Como encontrar e introduzir novos modelos no LTspice?

 

 

É preciso que o senhor se cadastre no grupo e espere que o moderador te aceite.

 

Só então conseguirá ver os arquivos.

Lá tem uns aquivos com muitos modelos de transistores. 

Basta adicionar os modelos na pasta Lib, numa subpasta específica, junto com outros componentes.

@albert_emule

Quero o modelo spice do transistor 13003.

MOR_AL

 

Baixe o arquivo do anexo;

Renomeie a extensão para ".asc";

Abra com o LTspice. 

MJE13003.txt

[mroberto98]

@MOR

Aqui no meu usei o transistor de 150V... Assim usei 75V na entrada...

Reprojetei o circuito, acho que nao usei nenhum valor passado por voce... E funcionou perfeitamente!

Carga de 50mA 5V...

Carga de 100mA 5V...

tensão no coletor:

Obs: usei fator de acoplamento igual a 1 pois nao usei snubber!

Bom, transistor é transistor, pra esse caso, só diferem na tensão e corrente suportada!

[MOR_AL]

Este grupo possui muitos modelos de transistores:

https://groups.yahoo.com/neo/groups/LTspice/info

Para ver os arquivos, tem que participar.

Parece que eu pude entrar no grupo, pois li as mensagens.

Talvez seja porque eu tenho dois emails no yahoo.

 

Quanto ao arquivo  MJE13003.txt .

Infelizmente ele não possui nenhum parâmetro além de ser um transistor NPN.

Com a extensão TXT, pude abrir o arquivo.

Descobri como adicionar os modelos no LTspice e fiz isso com o que continha o arquivo. Apareceu o seguinte para o transistor:

Version 4

SHEET 1 880 680

SYMBOL npn 144 112 R0

SYMATTR InstName Q1

SYMATTR Value MJE13003

Isso não contém parâmetros do transistor. Apenas informa ao LTspice (quando com a extensão asc), que é um transistor NPN e que o seu código é MJE13003.

 

 

 

Precisa ser exatamente esse transistor? Pra mim tudo é transistor! Desde que tenha as mesmas caracteristicas de tensão e corrente...

 

Precisa sim.

Infelizmente os transistores possuem parâmetros diferentes.

Alterei meu circuito no aplicativo (Simetrix, pois já estou acostumado com ele e ele possui muitas funções a mais que o LTspice).

O circuito é o mesmo, apenas alterei os valores dos componentes com sua simulação. Claro que obtive os mesmos resultados que a sua simulação.

Aí é que fiz o gato pular.

Alterei APENAS O TRANSISTOR, de 2N5550 para MJE13005, que é o que eu tenho como modelo spice.

Aí o circuito nem oscilou.

Tenho uma teoria de que este transistor, por ser tão barato, tem péssimos parâmetros internos, daí toda esta dificuldade. Além disso, o circuito que copiei usa o 13003. Por isso é que a simulação é importante. Quero simular de acordo com o que consta na placa.

Mais uma vez, é importante obter o modelo spice do transistor 13003.

 

MOR_AL

[mroberto98]

Espere, voce simulou o meu circuito com os meus valores no LTspice, obvio que deve funcionar igual, ai voce só trocou pelo 13005 e nao funcionou mais? Hehehe nao que o transistor seja ruim, deve ter explicacao...

Agora que fui ver no datasheet dele, ele é um transistor de potencia! O problema é que os transistores de potencia tem ganhos menores... Menor velocidade... Maior capacitancias... Deve ser isso a causa...

Eu havia pensado que o MJE13005 tambem era desses de baixa corrente do tamanho de um BC como o 2N5550...

Meu carregador chines de 5V usa o MJE13001... É de 600V 200mA, do tamanho de um BC...

[albert_emule]

Gostei desta estabilização no primário hehehe.

Eu estava justamente precisando de uma fonte simples assim. Vou tentar montar uma versão para 40W.

@mroberto98

 

Esta que você simulou, trabalha com interrupções ou é contínua? 

[mroberto98]

O zener faz com que o corte do transistor aconteca antes de atingir a tensão VBE sobre o resistor de 12 ohms, assim varia a quantidade de energia carregada no primario...

Como pode ver na simulacao, 50% para 100% de carga, ela trabalhou continua nos dois casos...

Mas ainda nao é um PWM... Nao pense que ela é melhor que a outra hehehe

[xyko-2020]

O zener faz com que o corte do transistor aconteca antes de atingir a tensão VBE sobre o resistor de 12 ohms, assim varia a quantidade de energia carregada no primario...

Como pode ver na simulacao, 50% para 100% de carga, ela trabalhou continua nos dois casos...

Mas ainda nao é um PWM... Nao pense que ela é melhor que a outra hehehe

 

Você confia nisto?

[mroberto98]

Você confia nisto?

Sim! Por que nao confiaria? Hehe

[xyko-2020]

Eu já confiei. Vai fundo garoto!

[mroberto98]

Eu já confiei. Vai fundo garoto!

Nao entendo o que voce quer dizer....

[MOR_AL]

Espere, voce simulou o meu circuito com os meus valores no LTspice, obvio que deve funcionar igual, ai voce só trocou pelo 13005 e nao funcionou mais? Hehehe nao que o transistor seja ruim, deve ter explicacao...

É preciso que você leia minhas postagens com um pouco de atenção. Releia e entenderás que não simulei no LTspice e sim no Simetrix.

Além disso o circuito que você simulou é o mesmo que eu mostrei na figura do diagrama, apenas com alguns valores diferentes.

Agora que fui ver no datasheet dele, ele é um transistor de potencia! O problema é que os transistores de potencia tem ganhos menores... Menor velocidade... Maior capacitancias... Deve ser isso a causa...

Sim, deve ter sido isso mesmo, mas vale o ditado; "quem não tem cão cassa com gato", hehehe. A boa notícia é que finalmente consegui encontrar o bendito modelo spice do MJE13003. Parece que existem algumas diferenças nos modelos spice. tem o spice 2 e 3. Penei, até que consegui transformar o modelo para o spice original.

Já consegui que com o modelo do MJE13003 o circuito oscilasse com maior facilidade. Até já quase cheguei ao ótimo. O detalhe estava no capacitor de snubber de 10nF, que vi na placa.

Hoje tive que ir a outra cidade e não tive tempo de mexer na simulação, mas amanhã eu mexo e se tiver bons resultados eu posto aqui..

Eu havia pensado que o MJE13005 tambem era desses de baixa corrente do tamanho de um BC como o 2N5550...

Meu carregador chines de 5V usa o MJE13001... É de 600V 200mA, do tamanho de um BC...

É! Eu comprei um pacote XingLing dos MJE13001 e MJE13007. São muito usados nas fontes chaveadas.

 

 

Bom. Também tive que ler um pouco sobre o LTspice, pois meu aplicativo não tinha quase transistores.

Descobri como se acrescenta os modelos no LTspice. Amanhã eu posto como fazer.

 

 

 

Gostei desta estabilização no primário hehehe.

Eu estava justamente precisando de uma fonte simples assim. Vou tentar montar uma versão para 40W.

@mroberto98

 

Esta que você simulou, trabalha com interrupções ou é contínua? 

 

É uma boa fonte, mas acrescenta um problema. Deixa de ter isolamento galvânico entre o primário e o secundário. Aí é que entra ou um acoplamento ótico, ou um acoplamento via trafinho, mas hoje já não se usa esta segunda opção.

 

Por enquanto estou fugindo de MOSFET para fontes flyback, pois é difícil achar para altas tensões e quando encontrei era caro.

Até fiz um desenvolvimento para calcular fontes flyback com foco na tensão de overshoot, que é a tensão que ocorre no coletor ou no dreno, quando o transistor estiver cortado e com energia no primário. Não estou falando do pico de tensão no instante do corte. Esse é reduzido com o snubber.

 

Uma pergunta sobre o LTspice.

Nas curvas verde e azul, consta V(N001) e V(N009). Só olhando o diagrama e as curvas, como se identifica V(N001) e V(N009) no circuito. MAS ATENÇÃO! Não estou perguntando quais pontos foram simulados e mostrados nos gráficos. Apenas quero saber se no diagrama aparecem os pontos de identificação. A relação entre os V(Nxxx) e o circuito.

 

 

 

MOR_AL

[mroberto98]

Bom. Também tive que ler um pouco sobre o LTspice, pois meu aplicativo não tinha quase transistores.

Descobri como se acrescenta os modelos no LTspice. Amanhã eu posto como fazer.

É uma boa fonte, mas acrescenta um problema. Deixa de ter isolamento galvânico entre o primário e o secundário. Aí é que entra ou um acoplamento ótico, ou um acoplamento via trafinho, mas hoje já não se usa esta segunda opção.

Por enquanto estou fugindo de MOSFET para fontes flyback, pois é difícil achar para altas tensões e quando encontrei era caro.

Até fiz um desenvolvimento para calcular fontes flyback com foco na tensão de overshoot, que é a tensão que ocorre no coletor ou no dreno, quando o transistor estiver cortado e com energia no primário. Não estou falando do pico de tensão no instante do corte. Esse é reduzido com o snubber.

MOR_AL

Eu sabia como adicionar diodo, nos datasheets tem os parametros para simulacao spice! É otimo, nao precisa baixar nada, era so copiar aqueles parametros e fazer um arquivo de texto numa extensao que o simulador entendesse... Mas ja esqueci como faz exatamente...

[albert_emule]

@_xyko_Também não te entendi. Confiar em que sentido?

 

Se for a simulação.... Posso te afirmar que as simulações do LTspice são quase iguais aos circuitos da vida real hehehe.

 

Os circuitos que eu simulo e monto, funcionam da mesma forma que na simulação, com leves variações, claro... Mesmo na vida real um componente não é igual ao outro.

É uma boa fonte, mas acrescenta um problema. Deixa de ter isolamento galvânico entre o primário e o secundário. Aí é que entra ou um acoplamento ótico, ou um acoplamento via trafinho, mas hoje já não se usa esta segunda opção.

 

 

 

 

MOR_AL

 

Esta da minha simulação, eu eliminei o foto-acoplador para estudar aquelas interrupções, pois elas causam um barulho audível. Eu acreditava serem causadas pelo delay do foto-acoplador. Mas não era o delay. Veja que mesmo sem o foto, as interrupções ocorrem.

 

Na montagem real o resultado foi idêntico.

 

 

Mas a fonte da sua lanterna, tem sim isolamento galvânico.

Eu gostei muito. Porém encontrei um problema para implementar a estabilização em fontes com mosfets. 

Observação:

Na simulação da fonte de sua lanterna, os GNDs de entrada e saída só são interligados para a simulação poder rodar. 

[MOR_AL]

Eu sabia como adicionar diodo, nos datasheets tem os parametros para simulacao spice! É otimo, nao precisa baixar nada, era so copiar aqueles parametros e fazer um arquivo de texto numa extensao que o simulador entendesse... Mas ja esqueci como faz exatamente...

 

Mas parece que os modelos agora possuem endereço. Explico melhor.

Alguns fabricantes informam que aquele modelo é para o spice, ou spice2, ou spice3.

Quando fui colocar o modelo do transistor MJE13003 no LTspice, ele não identificou o transistor.

Aí eu observei como aparecia nos outros modelos de transistores e vi que haviam acrescentado uma ou duas linhas.

Só depois que eu editei para ficar idêntico ao formato dos outros transistores é que o LTspice conseguiu identificar.

 

É simples acrescentar um componente.

 

O LTspice tem uma pasta onde tem diversos arquivos dos modelos. Transistores, diodos, MOSFETs etc.

Se você instalou no modo padrão, esta pasta se encontra em ...

 

C:\Program Files\LTC\LTspiceIV\lib\cmp\ 

 

ou

 

C:\Arquivos de programas\LTC\LTspiceIV\lib\cmp

 

Ex.:

Incluir transistor.

Nesta pasta tem o arquivo standard.bjt

 

Dê duplo clique neste arquivo. Ele abre e basta incluir o modelo do transistor.

Salve-o e abra o LTspice, que deve aparecer o modelo no npn ou pnp.

MOR_AL

[mroberto98]

O problema é achar os parametros spice desses componentes... Eu tenho visto que geralmente em diodos os proprios fabricantes dao esses parametros... Pra transistores nunca vi!