Como projetar uma fonte chaveada?

Marcio Relvas · 28 de agosto de 2015

E quanto a uma fonte tipo half bridge eu vi o ci SG3525 parece ser muito bom, ou tem algum melhor?

E uma fonte full bridge qual ci pwm vocês recomendam?

albert_emule · 28 de agosto de 2015

E quanto a uma fonte tipo half bridge eu vi o ci SG3525 parece ser muito bom, ou tem algum melhor?

E uma fonte full bridge qual ci pwm vocês recomendam?

Realmente é muito bom.

Numa half bridge, use um sg3525 mais um IR2110.

Numa full bridge, use um SG3525 mais dois IR2110.

Marcio Relvas · 28 de agosto de 2015

@albert_emule

Como como costuma fazer para dimensionar o transformador usa apenas aquela formula que você usou na sua fonte auto-oscilante ou faz aquele esquema das curva Hanna do Mor_AL?

E o gap e os fios?

albert_emule · 28 de agosto de 2015

@albert_emule

Como como costuma fazer para dimensionar o transformador usa apenas aquela formula que você usou na sua fonte auto-oscilante ou faz aquele esquema das curva Hanna do Mor_AL?

E o gap e os fios?

Eu já adquiri meus próprios métodos práticos.

Eu dou mais importância a indutância de magnetização, que num trafo destes deve ser baixa, dou importância também as perdas de potência nos condutores por resistência e efeito pelicular.

Daí dou uma olhada da reatância e tal... Para determinar a corrente de magnetização.

Dou uma olhada nos parâmetros do núcleo, para ver com quantos gauss ele satura.

Desenvolvo algumas regras de três para determinar as tensões secundárias e no final basta ver se os condutores irão caber no núcleo. Se não couberem, parto para núcleo maior.

Mas o Mor_ao me passou umas formulas. Porém não sou fã de fórmulas.

Veja na postagem 92:

http://forum.clubedohardware.com.br/forums/topic/1083398-tutorial-fontes-chaveadas/page-5

Eu guardei como material para estudos.

Trafos como este funcionam da mesma forma que os de 60Hz de rede elétrica. Só muda a freqüência e logicamente o material que responde à esta freqüência.

Já não trabalha com corrente, como no caso dos trafos de Flyback.

Não transfere energia inversa.

Eles trabalham com a energia instantânea:

Esta discussão aqui foi proveitosa.

Como saber a corrente máxima de um trafo:

http://forum.clubedohardware.com.br/forums/topic/1126307-tem-como-saber-a-corrente-m%C3%A1xima-que-um-transformador-suporta/page-2

MOR_AL · 28 de agosto de 2015

Diferente de um indutor, em que a maior parte da energia se encontra no ar do gap, em um transformador não há gap. O gap aumenta a corrente de magnetização. Em um transformador costuma-se reduzir a corrente de magnetização a uma pequena percentagem da corrente máxima que é transferida ao secundário durante o semi-ciclo. Chuto em algo entre 2% a 10%, dependendo do valor dessa corrente.

Lembrando que a energia de magnetização acumulada no trafo é a que se usa em fontes flyback. Nessas fontes com trafo (não flyback) essa energia tem que ser absorvida pelo circuito snubber, podendo até ter uma parte devolvida ao Vcc. Essa energia é que vai contribuir com maiores aquecimentos, e maiores picos de tensão nas chaves eletrônicas (transistores, mosfets, etc).

Complementando.

É interessante incluir-se um ínfimo gap (contraditório, não?). A explicação é a de que, com a inclusão de um ínfimo gap, vai gerar uma indutância de dispersão, em série com o trafo, mas que não faz parte do trafo (vide circuito equivalente de um trafo). Sua função é a de evitar que correntes de partida da fonte elevem seus valores a níveis excessivos. Um indutor de pequeno valor em série com o trafo, impede que a corrente suba instantaneamente. Às vezes este gap nem é realmente introduzido, deixando esta função para a junção das peças que constituem o núcleo. Estamos nos referindo a gap com algo em torno de 25um (25 micro metros, ou 1/40 do milímetro). No livro do Colonel, que você baixou, há menção a este detalhe em seus capítulos iniciais.

MOR_AL

albert_emule · 28 de agosto de 2015

Diferente de um indutor, em que a maior parte da energia se encontra no ar do gap, em um transformador não há gap. O gap aumenta a corrente de magnetização. Em um transformador costuma-se reduzir a corrente de magnetização a uma pequena percentagem da corrente máxima que é transferida ao secundário durante o semi-ciclo. Chuto em algo entre 2% a 10%, dependendo do valor dessa corrente.

Lembrando que a energia de magnetização acumulada no trafo é a que se usa em fontes flyback. Nessas fontes com trafo (não flyback) essa energia tem que ser absorvida pelo circuito snubber, podendo até ter uma parte devolvida ao Vcc. Essa energia é que vai contribuir com maiores aquecimentos, e maiores picos de tensão nas chaves eletrônicas (transistores, mosfets, etc).

Complementando.

É interessante incluir-se um ínfimo gap (contraditório, não?). A explicação é a de que, com a inclusão de um ínfimo gap, vai gerar uma indutância de dispersão, em série com o trafo, mas que não faz parte do trafo (vide circuito equivalente de um trafo). Sua função é a de evitar que correntes de partida da fonte elevem seus valores a níveis excessivos. Um indutor de pequeno valor em série com o trafo, impede que a corrente suba instantaneamente. Às vezes este gap nem é realmente introduzido, deixando esta função para a junção das peças que constituem o núcleo. Estamos nos referindo a gap com algo em torno de 25um (25 micro metros, ou 1/40 do milímetro). No livro do Colonel, que você baixou, há menção a este detalhe em seus capítulos iniciais.

MOR_AL

Na prática eu só achei um Gap num circuito Dual-Forward, pertencente a uma máquina de solda de 4000 watts.

A referida máquina é apenas uma fonte DC de 54V, com um controle de corrente, que quando em plena carga a tensão cai para 20V, drenando 200 amperes.

Cargas maiores fazem a tensão cair mais ainda, mas a corrente não aumenta.

Avaliei outra marca de máquina de solda eletrônica, de mesma potência e caracteristicas semelhantes, cujo circuito era full bridge.

O trafo não tinha Gap

Nem mesmo fonte ATX half-bridge. Nuca vi Gap nelas.

Nos dois equipamentos a freqüência de operação era 45Khz, variando um pouco dependendo da temperatura.

Marcio Relvas · 28 de agosto de 2015

Mais uma pergunta:

É possível fazer uma fonte half-bridge ou full-bridge de mais de 1000W e ainda torna-la 110V e 220V automático?

Estou perguntando isso porque geralmente fontes de computador tem aquela chave H-H 110 e 220 e utilizam um dobrador de tensão, mas esses dobradores não conseguem fornecer uma corrente muito elevada.

albert_emule · 28 de agosto de 2015

https://m.youtube.com/watch?v=3tZb1siUSjY

Veja você mesmo.

São todas half bridge

De onde você tirou que dobradores não conseguem corrente alta?

Marcio Relvas · 28 de agosto de 2015

Incrível essas fontes!

Uma fonte dessas da usina de 120A está custando 650 reais no mercado livre, pensei que fosse bem mais caro.

Perguntei isso porque onde eu trabalho tem uma maquina que funciona com um transformador com varios taps que são de 30V,35V,40V e 45V e dá mais ou menos 40A na saída e eu queria fazer uma fonte para substitui-lo.

Mas quando se deve optar por uma full-bridge? No livro que eu li o autor dizia que geralmente se usa full-bridge para fontes acima de 1000W.

albert_emule · 29 de agosto de 2015

A escolha da topologia se da em grande parte por critérios financeiros. Outra parte em critérios técnicos. Não confie muito nos livros nestas questões de escolha de topologia, pois geralmente os livros são antigos. A tecnologia muda com o tempo. Componentes que antes eram novidades caras, hoje já são de uso comum e bem baratos.
Caso saia mas barato fazer full bridge, faça full bridge.

Por exemplo:

Em muitos livros você deve encontrar a afirmação de que fontes Flybacks só são viáveis até a potência de uns 150 a 300 watts.

Porém eu já vi uma fonte flyback de 14Kw instalada em uma marca de amplificador de alta potência.

Marca Lab gruppen modelo FP14000.

Nas especificações do aparelho, tem escrito que o consumo é de 31 amperes em 220V.

Veja: Uma fonte em topologia Flyback, no mínimo mais potente que um chuveiro domestico.

mroberto98 · 29 de agosto de 2015

Full bridge x half bridge so difere no chaveamento, você deve ir para full bridge quando a corrente de chaveamento estiver alta demais para os componentes/trafo, dai se dobra a tensão e abaixa a corrente para a mesma potencia.... (Criterio tecnico)

Ou se for mais barato 4 transistor de corrente menor do que 2 de corrente maior...

Isso nao e regra pra estar escrito isso no livro, considere as frases que você le nesses livros que você nao chega a lugar algum! Projeto é uma coisa que alguem capacitado faz, muda ou faz solucoes conforme as circunstancias do projeto, e nao porque alguem falou que tinha que ser daquele jeito!

Sobre flyback ser uma topologia so para abaixo de 150W.....

O que é limitavel na flyback?

tensão reversa;

Corrente no chaveamento;

Residuo de potencia que nao é acoplada;

Como engenheiro, o que fazer para desviar desses problemas??

Usar IGBTs, suportam alta tensão e corrente...

Ja eliminou os 2 problemas....

Usar um circuito de controle sofisticado e assim, snubber reativo, que devolve a energia para a entrada, e alem disso, ainda fazer um trafo bem feito, mesmo com o núcleo tendo baixa permeabilidade, que o acoplamento seja ainda satisfatorio, o resto fica pro snubber...

A corrente de retificacao sera por volta de 4x maior do que a DC de saida, precisa também que o fio do trafo sejam adequados pra isso.... Capacitores de filtros....

É possivel uma flyback de alta potencia, porém o projeto fica mais sofisticado e caro.... Só mesmo se essa topologia for necessaria pro equipamento.

É o que a Labgruppen fez!

Marcio Relvas · 30 de agosto de 2015

Bom dia pessoal, eu queria saber em relação ao efeito pelicular, existe algum calculo para se obter o valor awg do fio?

E quanto a aquele procedimento de enrolar em paralelo como funciona?

Vamos supor que eu calculei uma certa indutância ao enrolamento primário e um certo numero de espiras necessário, eu for usar um fio bem fino e enrolar digamos 3 em paralelo, eu tenho que mudar o numero de voltas para não afetar o valor da indutância?

E quanto ao procedimento de enrolar metade do primário antes e depois os secundários e a outra metade do primário depois, tem que fazer isso com os 3 em paralelo?

mroberto98 · 30 de agosto de 2015

É assim que deve enrolar !

Marcio Relvas · 30 de agosto de 2015

Tá certo mroberto, mas eu quero fazer um transformador de fonte chaveada não uma bobina de Tesla kkkkk

mroberto98 · 30 de agosto de 2015

Tá certo mroberto, mas eu quero fazer um transformador de fonte chaveada não uma bobina de Tesla kkkkk

A foto era so para você ver que fio usar

Marcio Relvas · 30 de agosto de 2015

@mroberto

Kkkkk pára de brincadeira e me ajuda ae cara.

Esse fio tá parecendo que é de 2,5mm.

albert_emule · 30 de agosto de 2015

@mroberto

Kkkkk pára de brincadeira e me ajuda ae cara.

Esse fio tá parecendo que é de 2,5mm.

Não é brincadeira. Aquele fio já vem pronto.

Só usar.

Fio litz.

Nem precisa calcular o efeito pelicular, pois aquele fio já é feito para RF rsrsrs.

Existem deles para várias densidades de corrente.

Este fio é muito difícil achar aqui no brasil.

Siga a minha dica:

Usar sempre fio 30AWG, depois calcular as perdas em watts baseado na resistência por metro deste fio.

Logo após decidir quantas unidades serão necessárias pôr em paralelo para poder fornecer a corrente que se escolheu.

Antes que pergunte como medir resistência do fio, olhe no datasheet do fio, do fornecedor que você comprou.

MOR_AL · 31 de agosto de 2015

Bom dia pessoal, eu queria saber em relação ao efeito pelicular, existe algum calculo para se obter o valor awg do fio?

E quanto a aquele procedimento de enrolar em paralelo como funciona?

Vamos supor que eu calculei uma certa indutância ao enrolamento primário e um certo numero de espiras necessário, eu for usar um fio bem fino e enrolar digamos 3 em paralelo, eu tenho que mudar o numero de voltas para não afetar o valor da indutância?

E quanto ao procedimento de enrolar metade do primário antes e depois os secundários e a outra metade do primário depois, tem que fazer isso com os 3 em paralelo?

O livro que recomendei possui as respostas.

MOR_AL

Marcio Relvas · 1 de setembro de 2015

Pensei que o mroberto tava me zoando kkkk.

Eu vi no livro do colonel e tem até uma tabela lá que mostra os cálculos e uma tabela muito util que mostra o maior fio que deve ser usado para uma determinada frequência.

Como por exemplo lá mostra que para 100Khz o fio maximo deve ser o 26AWG e para 25Khz o maximo deve ser 20AWG.

albert_emule · 1 de setembro de 2015

Pensei que o mroberto tava me zoando kkkk.

Eu vi no livro do colonel e tem até uma tabela lá que mostra os cálculos e uma tabela muito util que mostra o maior fio que deve ser usado para uma determinada frequência.

Como por exemplo lá mostra que para 100Khz o fio maximo deve ser o 26AWG e para 25Khz o maximo deve ser 20AWG.

Por isso recomendei usar sempre 30AWG rsrsrs.

Vai estar sempre dentro da faixa. Sacou?

Até porque se você for comprar várias bitolas de fio esmaltado, vai ter um gasto de dinheiro desnecessário.

Apenas uma bobina de fio 30AWG, já resolve.

Marcio Relvas · 4 de setembro de 2015

Mais uma duvida pessoal:

Usando como exemplo o ci UC3843, pelo que eu entendi quando a tensão do secundário alcança a tensão do zener ou tl 431 a realimentação pelo acoplador ótico deveria alterar a tensão da entrada inversora do amplificador operacional do ci fazendo o pwm ir para 0 desligando o mosfet.

Mas se o diodo do secundário só conduz a tensão quando o mosfet desliga já que está em oposição de fase em relação ao primário com o intuito de desmagnetizar o núcleo então como realmente o diodo zener ou tl431 atuam?

Levando em conta esse circuito:

albert_emule · 4 de setembro de 2015

Em função da tensão do capacitor de saída. O zener só enxerga este capacitor.

Marcio Relvas · 6 de setembro de 2015

@albert_emule

Sim eu entendo que o zener vai enxergar o capacitor de saída mas como ele vai atuar no pwm se só tem tensão quando o mosfet tá cortado?

Por exemplo no ci UC3843, o duty cycle vai até 100% então se a realimentação não cortar ele (desconsiderando o current sense) o núcleo vai saturar e queimar o mosfet.

A proposito tem também o UC3844 e 45 que tem um flip flop T que garante duty cycle máximo de 50%, o problema é que ele é o dobro mais caro que o UC3843, será que vale a pena ou com um circuito bem dimensionado com o UC3843, considerando as variações de tensão de entrada e corrente da saída evitar que ele alcance 100%?

xyko-2020 · 6 de setembro de 2015

Estou acompanhado este tópico há tempos.

@mroberto98

Baixa este programa e me diz se é bom.

http://ac-dc.power.com/design-support/pi-expert/pi-expert-suite-download/

Tem que se registrar, mas é de graça.

mroberto98 · 6 de setembro de 2015

Estou acompanhado este tópico há tempos.

@mroberto98

Baixa este programa e me diz se é bom.

http://ac-dc.power.com/design-support/pi-expert/pi-expert-suite-download/

Tem que se registrar, mas é de graça.

Sim, é bom!

@albert_emule

Sim eu entendo que o zener vai enxergar o capacitor de saída mas como ele vai atuar no pwm se só tem tensão quando o mosfet tá cortado?

Por exemplo no ci UC3843, o duty cycle vai até 100% então se a realimentação não cortar ele (desconsiderando o current sense) o núcleo vai saturar e queimar o mosfet.

A proposito tem também o UC3844 e 45 que tem um flip flop T que garante duty cycle máximo de 50%, o problema é que ele é o dobro mais caro que o UC3843, será que vale a pena ou com um circuito bem dimensionado com o UC3843, considerando as variações de tensão de entrada e corrente da saída evitar que ele alcance 100%?

Pelo jeito você nem sabe o fator que faz precisar que o pwm vá mais que 50%! Nao tem essa de valer a pena ou nao, é necessidade...

Por exemplo, numa flyback que eu projetei com esse ci, pela definicao de projeto, o pwm pode ir ate 70%...

Isso depende das proporcoes do trafo....

Cade o livro que ja te passaram? Tem isso la