Consequência de adicionar alta capacitância na saída de uma fonte chaveada

[alexandre.mbm]

O que vocês acham? Como dosar? O objetivo seria estabilizar, diminuir o ripple. Enfim, filtrar!

 

Um "caso de estudo" prático seria melhorar um carregador de celular mixuruca. Já encontro-me ciente de outras questões tais como proteções mais capengas e isolamento galvânico duvidoso.

[.if]

Obviamente há cálculos para tal mas como deve saber não me pertencem. Portanto permita-me uma tradicional visão prática...

5 horas atrás, alexandre.mbm disse:

melhorar um carregador de celular mixuruca

5 horas atrás, alexandre.mbm disse:

O objetivo seria estabilizar, diminuir o ripple. Enfim, filtrar!

... basta-lhe dobrar o capacitor ou melhor colocar + 1 de mesmo valor em paralelo. ... quesito espaço físico não está na pauta.

 

Tal capacitor para tal função em freq alta deve ser de baixa esr mas trocadilhamente com alta frequencia nos deparamos com ele estufado. Este de fato pode nem ter sido calculado ou o mais provável não é de baixa esr que tende a ser + caro.

[alexandre.mbm]

2 horas atrás, .if disse:

... basta-lhe dobrar o capacitor ou melhor colocar + 1 de mesmo valor em paralelo.

 

O que pode acontecer se acrescentarmos capacitância demais?

 

2 horas atrás, .if disse:

...mas trocadilhamente com alta frequência nos deparamos com ele estufado.

 

Não entendi a emenda.

[aphawk]

@alexandre.mbm ,

 

Com muita capacitância o circuito de proteção de curto pode funcionar erradamente e desligar a fonte.

 

O trocadilho é que quanto mais alta a frequência de chaveamento, maior é a frequência de nos depararmos com capacitores estufados .....

 

Enfim, existem capacitores eletrolíticos especiais para uso em alta frequência, mas custam mais caro, e também o pessoal costuma usar capacitores com tensões muito perto da utilizada na fonte..... eu sempre recomendo usar pelo menos uns 4 volts a mais, e ter a certeza de são modelos adequados.

 

Paulo

 

[.if]

23 minutos atrás, aphawk disse:

usar pelo menos uns 4 volts a mais

Só isso? E se a fonte for de 300Vdc? ...... você pesando 100kg se sentiria a vontade em fazer rapel numa corda que suporta no máximo 104kg?

[K.e.V. T.a.G]

10 horas atrás, .if disse:

Só isso? E se a fonte for de 300Vdc? ...... você pesando 100kg se sentiria a vontade em fazer rapel numa corda que suporta no máximo 104kg?

É sempre bom ter alguém de bom humor, mas acho que a tensão a mais tambem depende do circuito, tipo em fontes chaveadas na saída se costuma usar uma tensão proxima, mas no cap. depois da ponte retificadora costuma ser de 400v ou 350v (em 220vac), ou 250v (em 127vac).

Claro que colocando uma tensão a mais, o capacitor tende a durar mais tempo antes de ficar ruim, mas.... Temos que lembrar de custo, obsolescência programada, etc...

[aphawk]

23 horas atrás, .if disse:

Só isso? E se a fonte for de 300Vdc? ...... você pesando 100kg se sentiria a vontade em fazer rapel numa corda que suporta no máximo 104kg?

 

KKKKK po estou falando dessas fontes chaveadas baratinhas, tipo 5, 9, 12 Volts .......  Já ví fontes de 5 Volts com capacitores de 6V ...... aí mata né !

 

Aliás como comentário ... a maior fonte chaveada a que tenho acesso é a que alimenta meus 4 módulos classe D de potência em minha casa : +- 62V por 15A . já é um monstro ...

 

Paulo

 

 

[Marcelotronic]

1 hora atrás, aphawk disse:

Aliás como comentário ... a maior fonte chaveada a que tenho acesso é a que alimenta meus 4 módulos classe D de potência em minha casa : +- 62V por 15A . já é um monstro ...

@aphawk Fiquei curioso em ver fotos do seu sistema de som.

[aphawk]

15 minutos atrás, Marcelotronic disse:

@aphawk Fiquei curioso em ver fotos do seu sistema de som.

 

Como estou reformando a casa, no momento está tudo guardado em algum lugar kkkk mas tenho fotos da montagem, vou ver se acho e coloco aqui.

São 3 módulos estéreo classe D IRAUDIO de 250W RMS por canal  cada um, para graves/médios/agudos, e um de 500W RMS ( bridge ) para o sub-woofer.

Um pré-amplificador/equalizador para uso automotivo, um STX-2496, de qualidade muito boa, e um decoder dolby/dts para dois canais analógicos apenas, made in China, para usar com DVD / Laser Disk via cabo ótico.

Esse sistema é para curtir meu velho Pink Floyd, Triumvirate, Genesis, e musicas da era Disco dos anos 70.

Já para ver filmes, tenho um ONKYO 7.1 que quebra um bom galho como Surround.

 

Paulo

 

[Marcelotronic]

2 minutos atrás, aphawk disse:

ONKYO 7.1

@aphawk Coisa fina quebrando galho ai hein. Subwoofer industrializado ou comprou desde o sub automotivo, madeiras e montou? Tem que ser ninja para acertar um sub automotivo para tocar legal dentro de uma sala de tv.

[Ricardov]

Que legal, potência de sobra. Show.

[MOR_AL]

Parece que a função transferência da tensão de saída de fonte chaveada (pelo menos uma do tipo Flyback, as outras não sei), é um circuito passa baixas frequências. Como consequência, temos:

Aumentando-se o valor da capacitância de saída, a frequência o polo (frequência do passa baixa cuja atenuação vale -3db) reduz-se na mesma proporção que aumenta a capacitância. Por um lado isso é bom, pois tende a reduzir o ruído e a atenuação na frequência de chaveamento, desde que o capacitor possua baixo ESR. Por outro lado, a recuperação do valor correto da tensão de saída é mais lento. É uma fonte de corrente (pulsante e triangular decrescente) alimentando o capacitor. Quanto maior a capacitância, mais lentamente a tensão varia.

As fontes chaveadas do tipo flyback, principalmente as Xing-Ling, possuem um valor muito baixo de capacitância da retificação da fonte CA, aumentando a tensão de ripple em 60 ou 120Hz. Um benefício maior, seria aumentarmos o valor deste capacitor.

MOR_AL

[aphawk]

@Ricardov ,

 

Sempre gostei de ter potência de sobra para não usar… assim não compromete a qualidade .

 

A mesma coisa fiz no meu carro : tinha 5 módulos classe D, sendo 4 SD250.2D ligados em bridge, sendo um para cada porta do carro, mesmo sabendo que não podia passar de 90W rms , e um SD400.2D em bridge para o subwoofer.

 

O aparelho de som tinha surround e Dolby 5.1, ficava um som fantástico mas se bobear queimava falantes fácil ….

 

Paulo

[alexandre.mbm]

2 horas atrás, MOR disse:

Por outro lado, a recuperação do valor correto da tensão de saída é mais lento. É uma fonte de corrente (pulsante e triangular decrescente) alimentando o capacitor. Quanto maior a capacitância, mais lentamente a tensão varia.

 

Você está dizendo que a integral da tensão fica alterada para mais? Pensei nisso, inicialmente. Algo análogo ao RMS da AC. Talvez eu esteja confundindo com a lógica de onda quadrada da saída de um conversor DC-DC.

 

2 horas atrás, MOR disse:

As fontes chaveadas do tipo flyback, principalmente as Xing-Ling, possuem um valor muito baixo de capacitância da retificação da fonte CA, aumentando a tensão de ripple em 60 ou 120Hz. Um benefício maior, seria aumentarmos o valor deste capacitor.

 

E o exagero nesta capacitância da retificação, em que pode resultar?

[MOR_AL]

10 horas atrás, alexandre.mbm disse:

Você está dizendo que a integral da tensão fica alterada para mais? Pensei nisso, inicialmente. Algo análogo ao RMS da AC. Talvez eu esteja confundindo com a lógica de onda quadrada da saída de um conversor DC-DC.

Não entendi. Explique com mais detalhes.

10 horas atrás, alexandre.mbm disse:

E o exagero nesta capacitância da retificação, em que pode resultar?

... Em picos maiores de corrente retificada.

MOR_AL

[alexandre.mbm]

12 horas atrás, MOR disse:

Em picos maiores de corrente retificada

 

Algum malefício pra frente?

 

12 horas atrás, MOR disse:

Explique com mais detalhes.

 

Meu entendimento do valor eficaz de tensão: ele é o cálculo de área no gráfico tensão (Y) vs. tempo (X). Ou seja, o cálculo de uma integral. Mas um multímetro RMS é limitado a suas contagens (amostras) de tensão no tempo.

 

Ouvimos falar em RMS mais quando trata-se de AC. Uma aula básica versará exatamente sobre a área dentro da senóide. Mas algo me diz que o mesmo conceito de valor eficaz (e área) pode ser aplicado a DC pulsante. Acontece que calcular área de onda quadrada é muito mais fácil.

 

Já um multímetro RMS faz capturas (amostras, contagens), algo como uma tentativa de chegar ao valor da tal área por força bruta.

 

Ou então eu entendi tudo errado.

 

[MOR_AL]

@alexandre.mbm

Me referi ao valor da tensão de saída da fonte.

Minimamente (...me lembrei do .if), este valor pode ser entendido como uma fonte de corrente (fonte de tensão em série com um valor grande de resistência) alimentando um capacitor. 

É um circuito RC, que forma um filtro passa-baixas (frequências). 

Aumentando o valor da capacitância, a tensão leva mais tempo para alcançar o seu valor final, fornecido pela fonte de corrente.

Isso filtra mais as altas frequências, mas a recuperação da tensão de saída leva mais tempo.

MOR_AL

[alexandre.mbm]

@MOR, se no projeto de fonte chaveada considerado por você há essa etapa "fonte de corrente", eu vou entender que desequilibrar nesta fonte, para mais, a capacitância do RC após a tal etapa, resultaria em momento de acúmulo de energia (tensão e potencial) no capacitor de saída, fornecendo risco de sobretensão no instante de início da conexão com a carga.

 

Eu também vou entender que, no caso da sobretensão inicial não ter prejudicado a carga (com "choque" de corrente), o resto do relacionamento entre fonte e carga tenderá a estar inalterado, a depender da pontência da carga, já que o resistor do RC segue inalterado.

[Sérgio Lembo]

A fonte de flyback entrega pacotes de energia a cada ciclo de descarga. Se o capacitor é baixo recupera rápido e vice-versa. Temos que olhar o outro lado da equação: se o capacitor é baixo maior a queda de tensão em cada ciclo de carga do flyback durante o qual o capacitor não está recebendo energia. Então menor será a queda quanto maior for o capacitor de saída. Como o sistema é realimentado e vai a um integrador dentro do controlador as variações de demanda são corrigidas no duty do flyback. O duty final sempre será o mesmo para a mesma demanda da carga independente do grau de filtragem. Na aplicação de recarga de bateria o riplle não tem importância mas se for utilizar essa fonte em outra coisa vale a pena bombar o capacitor de saída. Como dito antes, compre um capacitor de qualidade, considere como sendo de 60kHz a frequência da sua fonte.

Boa sorte.

[MOR_AL]

@alexandre.mbm

Estou me referindo a um sistema em que alteramos apenas o valor do capacitor de saída da fonte, como consta no título do tópico. Os outros parâmetros permanecem inalterados.

A fonte de corrente mencionada é um fator inerente das fontes com a topologia flyback.

Como uma fonte de corrente pode ser representada por uma fonte de tensão em série com um valor alto de resistência, fica formado um circuito fonte de tensão, um resistor de valor alto e o dito capacitor da saída da fonte.

MOR_AL

[alexandre.mbm]

@MOR , o resistor alto pode ser em parte uma carga pequena. Vou assumir que você apenas quis encontrar palavras explicativas, mas acabou saindo da descrição do projeto intencional concreto de um fonte chaveada.

[aphawk]

@alexandre.mbm ,

 

Vou exemplificar melhor :

 

Tenho uma fonte chaveada dessas compradas no Mercado Livre, com 20A de capacidade, com 12 Volts na saída.

Liguei o meu rotor de antenas ( um motor DC ), que tem chaveamento por Mosfet .

E também liguei o meu rádio VHF nela.

Ao mover o rotor, aparece um pequeno zumbido no alto falante do VHF.

Coloquei um capacitor de 1.000 uF para diminuir o ruido, e diminuiu, mas não sumiu.

Aí troquei por um de 4.700 uF, para ver se o ruido sumia de vez, e ao invés disso a fonte não ligava mais, e acendia o Led de indicação de curto-circuito !

 

Gozado que o rádio consome 12A , o rotor consome 6A, e nunca tive nenhum problema. Mas com o capacitor de 4.700 uF na saída, a fonte não ligava mais !

 

Paulo

[Sérgio Lembo]

7 minutos atrás, aphawk disse:

Gozado que o rádio consome 12A , o rotor consome 6A, e nunca tive nenhum problema. Mas com o capacitor de 4.700 uF na saída, a fonte não ligava mais !

Que rádio bravo é esse? Melhorando a pergunta: que secretária brava é essa?

O rádio consome quando você modula, o motor quando é ligado. Ambos são usados depois que a fonte foi ligada. O capacitor gordo consome horrores quando vai de zero até a tensão nominal. Num gerenciamento ciclo a ciclo de sobrecorrente certamente não irá rolar. Uma forma manual de controlar isso requer um resistor de 1R e um comutador de 10A. Ligue o capacitor com a resistência em série na fonte. Após breve momento (o capacitor já estará carregado) use o comutador para fechar curto sobre o resistor.

[aphawk]

@Sérgio Lembo ,

 

Rádio bravo ????  Que nada ! E não é secretária, não sou Px kkkkkk, eu tenho uma linear de HF Collins 30-L1 valvulada  que é uma maravilha … 50 anos de idade e ainda fornece 600W com as válvulas originais. Não gosto de usar lineares com vários Mosfets na saída alimentados por 12V… o áudio sempre sai distorcido, talvez com essa nova geração de Mosfets alimentados com 48V o áudio saia melhor, mas eles queimam muito fácil se a potência aplicada na entrada passe de 5 a 8 watts, o que exige circuitos de proteção na entrada e podem complicar também o áudio. Volto a dizer : amplificadores de RF valvulado ainda são a melhor escolha para nós , radioamadores …

Um simples rádio Vhf/Uhf com 70W de saída precisa de fontes de 15A , as de 10A desligam na transmissão.

 

Meu outro rádio HF chega a 100W e consome 17A e uso nele outra fonte chaveada do mesmo tipo, porém de 30A de capacidade.

 

E sim, o rádio pode estar transmitindo e o rotor girando ao mesmo tempo para atingir a direção desejada, e ambos somam as correntes e a fonte nem sente isso ! Mas o capacitor grande aciona sim a proteção de curto…

 

Eu resolvi com um simples relé temporizado e colocando um resistor de 2,2 ohms em série com o capacitor, e após 3 segundos o relé aciona, colocando o resistor em curto, o que liga o capacitor direto na saída da fonte novamente e ele resolveu o problema do ruído do PWM do Mosfet do rotor.

Tenho esse circuito nas duas fontes.

 

Não mencionei antes isso porque o tópico mencionava apenas sobre a colocação de um capacitor na saída da fonte, e eu já passei por várias situações com fontes chaveadas onde o capacitor alto na saída prejudica o funcionamento normal, e achei oportuno deixar estas experiências registradas para os

novatos.

 

Como curiosidade, ainda hoje nos manuais da ARLL tem projetos de fontes de alimentação de 13,8 V por 30A usando vários transistores NPN na saída, em modo linear, dissipando à toa centenas de watts… e nas feirinhas de equipamentos de PX sempre tem gente procurando fontes desse tipo, eu tenho um amigo que procurou durante muito tempo uma fonte dessas que usava o velho e bom regulador 723, e pagou mais de 700 reais quando achou, dava para comprar umas 7 fontes chaveadas

modernas de 30A, e ele dizia que não confia nessa tecnologia ….

 

Paulo

[K.e.V. T.a.G]

Só para complementar o tópico, em inversores de frequencia e servo drives, de 1cv ou acima de potencia, eles sempre tem um circuito de bypass, que é exatamente o circuito que o @aphawk mencionou, mas na entrada do circuito, tem a entrada mono ou trifasica de 220v ou 380v, e tem a ponte retificadora com capacitores, mas antes da tensão retificada chegar nos capacitores tem um resistor para não puxar muita corrente de uma vez (se não tivesse as soldas e trilhas da placa iam se deteriorar muito rápido), e assim que os caps tem a tensão para a fonte startar, ela aciona um rele em paralelo com esse resistor para então poder ficar ligado direto.