Problema em projeto de fonte Half Bridge!

[mroberto98]

Simulando um projeto tipico de fontes ATX, percebi um problema! A tensão no trafo desbalanceia muito, muito mesmo! Conforme a imagem:

tensão medida entre os dois capacitores de 1uF, estes capacitores fazem o papel de dividir os 300V, para que no trafo resulte em uma tensão simetrica...

porém, parece que o conjunto, capacitor e trafo, estão ressonando, e isso nao e bom porque provoca correntes de magnetizacao alta no trafo, fazendo o núcleo saturar!

[BCP]

Simulando um projeto tipico de fontes ATX, percebi um problema! A tensão no trafo desbalanceia muito, muito mesmo! Conforme a imagem:

tensão medida entre os dois capacitores de 1uF, estes capacitores fazem o papel de dividir os 300V, para que no trafo resulte em uma tensão simetrica...

porém, parece que o conjunto, capacitor e trafo, estão ressonando, e isso nao e bom porque provoca correntes de magnetizacao alta no trafo, fazendo o núcleo saturar!

Nunca usei programas de simulação! Mas não seria essa falha ai, uma falta de indicação de quais bobinas estariam ligadas ao mesmo núcleo?

[mroberto98]

Nesse simulador, escrevemos "K# L# L#..... %", K# é o numero do trafo, K1... k2.. Etc... Os "L" é as bobinas que sera acopladas magneticamente... E o % é o fator de acopalmento... No caso ai esta unitario, trafo ideal...

[BCP]

O terra "comum" do osciloscópio, ligado num ponto não comum ("flutuante").

Já vi isso, ligando o osciloscópio com o terra no secundário da fonte, ou testando o secundário ligando o terra no primário da fonte... 

PS: Mas realmente não conheço nada de simuladores!!!

[mroberto98]

Eu estava acessando o PC remotamente pelo celular, acho que deu pra perceber pelo print kkkkk

Agora nao da pra eu postar mais, mas amanha eu posto melhor...

Mas no caso do trafo, somente tem 3 bobinas acopladas, o primario, 5mH, e dois secundarios (retificacao completa com center tap)... As outras bobinas sao de outros trafos, como o trafo sensor de corrente... Trafo driver dos chaveadores etc...

[BCP]

Sem problemas!, Mesmo porque na imagem não mostra o circuito completo...

[mroberto98]

O terra "comum" do osciloscópio, ligado num ponto não comum ("flutuante").

Já vi isso, ligando o osciloscópio com o terra no secundário da fonte, ou testando o secundário ligando o terra no primário da fonte...

PS: Mas realmente não conheço nada de simuladores!!!

No caso do simulador, todo terra é comum, o terra do secundario e o mesmo do primario... É um simulador, nao tem problema... É so pra simplificar a simulacao...

A medida da imagem, é feita no meio dos capacitores de 1uF, do lado direito do primario do trafo, no lado esquerdo, é o lado em que os chaveadores vão por em 0V ou em 300V... Sendo assim o lado direito deve ter 150V, pra que no trafo fique um sinal alternado simetrico... E a medida da tensão nesse lado direito, é em referencia aos 0V...(emissor do chaveador inferior.... Negativo da fonte... Etc)

[BCP]

Ok! E a fonte de tensão contínua (V2) também é ideal né (sem possibilidades de ripple)?...

PS: Desculpe-me se a pergunta é infantil!!!

[mroberto98]

Sim, é ideal! Ela faz o papel da rede de 110V dobrada e retificada... O real seria simular um ripple ai, de 60 ou 120hz... Mas primeiro esse problema esta ocorrendo com as condicoes ideais...

O esquema é mais ou menos esse: http://www.electronica-pt.com/imagens/esquema-fonte-atx.gif

So que, a minha simulacao é com o CI SG3525, e com uma saida de 12V 100A... Desconsidera todo o resto das outras tensoes.. Circuitos necessarios na fonte de pc etc... O da simulacao esta mais rustico, o circuito pwm, o driver... Os chaveadores... O trafo... A protecao de corrente que é necessaria... E o secundario... So isso...

No esquema do link: observe o C5, em serie com o primario.. De 2.2uF... Eu so mudei a forma, coloquei dois de 1uF, um indo pros 300V, e outro indo pra 0V, dando 2uF tambem! Essa configuração é ainda melhor, pois se existir ripple na fonte V2, os capacitores sao irao dividir por 2, como se fossem dois resistores iguais em serie, garantindo 1/2vcc sempre! Diferente de usar como no esquema original, um capacitor em serie com o primario indo entre os capacitores de filtro de entrada, como dobrador de tensão, a retificacao positiva nao ocorre nos mesmo tempo que a negativa, fazendo que as cargas dos dois capacitores sejam diferentes, e que no meio nao tenha exatamente 1/2vcc... Fica variando 60 ou 120x por segundos... Mas no final, fazem os mesmo trabalho...

Ps: eu tinha simulado com o secundario aberto, a forma de onda da imagem era com a fonte com 0.12 ohms de carga, 105A em 12.5V...

Com o secundario aberto, so sobra o primario, sendo um simples indutor de 5mH... Nada de desbalanco! Perfeito...

Aguarde que vou postar mais detalhes da simulacao, é que agora nao dá...

[BCP]

Ok! Parece que você confia muito nesses simuladores né?

Já pensou na possibilidade deles não serem tão precisos quanto aos circuitos físicos montados para testes? Sei lá!!! Na minha época não existia isso!... 

[MOR_AL]

@mroberto98

Dei uma rápida olhada em seu "meio esquema"

1 - Tem uma oscilação em torno de 1200Hz. Parece que esta oscilação é devido, principalmente, à ressonância de C11 e C12 com L6.

 

O capacitor C5 do outro diagrama tem a finalidade de evitar componentes cc no primário do trafo e seu valor deve ser calculado. Há uma fórmula apropriada para ele. No momento não a disponho. Mas, para simulação, continue com os 2,2uF conforme C5.

Os dois capacitores C3 e C4 do diagrama apresentado TEM que existir. Sua finalidade é a de assegurar que a tensão entre eles seja aproximadamente Vcc/2. Como a corrente que passa por eles em cada semi-ciclo é alta, eles tem que garantir pouca variação de tensão sobre eles. Seus valores são bem mais altos. Compare com o circuito da fonte ATX.

 

Procure incluir em sua simulação os capacitores C3 e C4 (aumente C11 e C12. No diagrama do atx não identifiquei L6, L10 e R2.

MOR_AL

[mroberto98]

@mroberto98

Dei uma rápida olhada em seu "meio esquema"

1 - Tem uma oscilação em torno de 1200Hz. Parece que esta oscilação é devido, principalmente, à ressonância de C11 e C12 com L6.

O capacitor C5 do outro diagrama tem a finalidade de evitar componentes cc no primário do trafo e seu valor deve ser calculado. Há uma fórmula apropriada para ele. No momento não a disponho. Mas, para simulação, continue com os 2,2uF conforme C5.

Os dois capacitores C3 e C4 do diagrama apresentado TEM que existir. Sua finalidade é a de assegurar que a tensão entre eles seja aproximadamente Vcc/2. Como a corrente que passa por eles em cada semi-ciclo é alta, eles tem que garantir pouca variação de tensão sobre eles. Seus valores são bem mais altos. Compare com o circuito da fonte ATX.

Procure incluir em sua simulação os capacitores C3 e C4 (aumente C11 e C12. No diagrama do atx não identifiquei L6, L10 e R2.

MOR_AL

Certo, vou fazer isso, e vou colocar o esquema completo da simulacao!

Ok! Parece que você confia muito nesses simuladores né?

Já pensou na possibilidade deles não serem tão precisos quanto aos circuitos físicos montados para testes? Sei lá!!! Na minha época não existia isso!...

Na verdade uso os simuladores so pra analises...

Acredito no resultado deles ate certo ponto... No caso em questao, eu ja previa que esse pepino pudesse ocorrer (nao em condicoes normais, mas uma configuração LC serie ressona!)

No funcionamento normal, seria que o capacitor garantisse 1/2VCC PRO TRAFO, e com um chaveamento simetrico, a tensão media é 0? No caso, chaveando entre 0 e 300V com larguras simetricas a media é 150V, o capacitor ja tem 150vdc, pro trafo sobra 0V... Nao ha ressonancia.. Essa é o funcionamento normal....

Mas se o capacitor estiver descarregado, com 0V por exemplo, quando ligar o pwm, seria como ligar essa ponta do indutor a 150V (tensão media devido o chaveamento)... Ligar um LC em 150V com o capacitor sem carga e com o outro lado ligado a outro nivel de tensão, vai gerar correntes iniciais pra carga dele, porém vai ressonar...

então e bom analisar isso, ja que a simulacao nao e do circuito real da ATX...

[mroberto98]

Em anexo esta o esquema completo, e resultados...

Na ordem:

Corrente no primario X tensão nos capacitores de 1uF...

tensão nos capacitores de 1uF em escala maior, pra verificar alguma oscilacao...

Forma de onda da tensão da saida X corrente no indutor de filtro do secundario (22uH)..

Alguns valores de componentes chave foram apagados, (chave, projetado e calculado por mim, que nao tem ou e diferente na atx)... Fonte de 100A é um prato cheio pros "copiadores" que fazem fontes automotivas kkkk se for bom, vão saber calcular.

Eu resolvi, o problema, aparentemente, ainda nao testei vom ripple nos 350Vdc... O problema era que a protecao de corrente estava prejudicando a simetria do pwm... Tive que elaborar uma protecao diferente...

Ps: este projeto nao funciona na pratica do jeito que esta... Nao da pra conseguir 1365W com MJE13009 (transistor que tem nas atx de 250..300W)

No simulador nao vai explodir, então posso usar o MJE13009... Posso usar MBR2545CT mesmo que a corrente seja superior a 100A....