ETD39 12V, 30A i nawijanie.

Witam. Kolejny raz spotyka mnie ten problem - nawijanie trafa impulsowego.
Mam za zadanie zrobić przetwornicę 12/ 300-400V 0,6A. W posiadaniu mam ETD39 (3C90). Po wstępnych rachunkach okazał się wystarczający. Konfiguracja push-pull z odczepem. Strona pierwotna 2 x 4zw, wtórna 160. Sterowane PWM z SG3525 lub TL474 - ok 40kHz. Prąd strony pierwotnej będzie dochodził do prawie 30A. W związku z tym uzwojenie pierwotne wykonałęm z 2 wiązek (bifilarnie) 12 drutów o śr 0,8 splecionych w hmm. "warkocz" (mocno ściśnięte) . O ile z szybkich wyliczeń jakos powinno się to upchac w jednej warstwie, to w rzeczywistośći jest inaczej ;/
Płaską wiązką nawijanie bifilarne odpada, bo 2 takie wiązki zajmują szerokość karkasu. Może jednak darować sobie nawijanie bifilarne?
Jest możliwość nawinięcia tego drutem 0,8? Czy może jednak potrzebny będzie większy rdzeń?

Nie rozumiem tego "warkocza". Licę tworzy się przy pomocy klamki, wkrętarki i haczyka umocowanego w uchwycie wkrętarki. Zamiast klamki możesz użyć drugiego haczyka wkręconego w ścianę. Bierzesz pomocnika, każesz mu trzymać wkrętarkę a sam biegasz w tę i we w tę rozciągając drut tyle razy, ile potrzebujesz. Potem na chwilę włączasz wkrętarkę i lica gotowa.
Moim zdanie tak skręcona lica bez problemów powinna się zmieścić w jednej warstwie bifilarnie na ETD39.

Co do pytania o rdzeń - paradoksalnie, w warunkach amatorskich łatwiej nawinąć uzwojenie pierwotne niskonapięciowe na rdzeniu toroidalnym. Gdybyś chciał tak zrobić, to użyj rdzenia TX42-3C90 a ETD39 zostaw sobie na dławik wyjściowy.

bonias85 wrote:

Mam za zadanie zrobić przetwornicę 12/ 300-400V 0,6A.

bonias85 wrote:

Prąd strony pierwotnej będzie dochodził do prawie 30A.

Moc po stronie wtórnej to 180-240W, po stronie pierwotnej to 360W, sprawność wychodzi mi 50-65%. Myślę że takie przetwornice mają znacznie większą sprawność

Uzwojenie pierwotne można nawijać drutem 0,8mm, naskórkowość jeszcze dużej krzywdy nie wyrządzi. Dla 30A po stronie pierwotnej trzeba nawijać conajmniej 2*6 drutów 0,8mm bifilarnie.

Dla mocy 360W po stronie pierwotnej potrzeba użyć dwóch par IRFZ44N, jedna para długo nie wytrzyma. Można też próbować z jedną parą IRF3205 lub IRF1404, też będzie dobrze.

Prądy szczytowe będą rzędu 30A i to się zgadza.

Co do ilości drutów - w przypadku rdzeni kształtkowych nie opłaca się "oszczędność" i zmniejszanie ilości drutów w skrętce - naprawdę indukcyjność rozproszenia jest kosztowna. 2*12*0.8 ładnie wypełni połowę głębokości karkasu i zapewni dobrze sprzężenie z uzwojeniem wtórnym. 2*6*0.8 wypełni za słabo karkas.

Co do ilości tranzystorów - po prostu zgoda. Choć przy zapewnieniu dobrego chłodzenia można się pokusić o użycie IRFZ48N zamiast 44N - poradzą sobie.
Wszystko zależy od trybu pracy i ewentualnie żądanej przeciążalności. Gdyby wybrano kontroler pracujący w trybie prądowym - nie wahałbym się i użyłbym IRFZ48N.

Dzięki za odp.
Postaram się ciaśniej zwinąć druty, ale i tak zostanie 6,3mm na taką podójną wiązkę. Trochę trzeba będzie sie nagimnastykować.

Quote:

Gdybyś chciał tak zrobić, to użyj rdzenia TX42-3C90 a ETD39 zostaw sobie na dławik wyjściowy.

Gorzej ze stroną wtórną - długaśny kawałek drutu. Albo kilometr chodzenia w poprzek mieszkania z rdzeniem, albo zaplątany drut .

Jako tranzystory sterujące zastosuję pary 50N06L.

bonias85 wrote:

[ ... ]
Gorzej ze stroną wtórną - długaśny kawałek drutu. Albo kilometr chodzenia w poprzek mieszkania z rdzeniem, ale zaplątany drut .

Na wtórnym uzwojeniu nie potrzebujesz już licy... ... wystarczy jeden drut o średnicy 0,45mm ...

Quarz wrote:

bonias85 wrote:

[ ... ]
Gorzej ze stroną wtórną - długaśny kawałek drutu. Albo kilometr chodzenia w poprzek mieszkania z rdzeniem, ale zaplątany drut .

Na wtórnym uzwojeniu nie potrzebujesz już licy... ... wystarczy jeden drut o średnicy 0,45mm ...

Oczywiście, ale wyjdzie ponad 150zw. Niewesoła robota.

bonias85 wrote:

[ ... ]
Oczywiście, ale wyjdzie ponad 150zw. Niewesoła robota.

Ale co to jest owe 150 zwoi i tak grubym drutem... ...pryszcz, przy 10 000 zwoi i drutem 0,1mm...

Do nawijania większej ilości zwojów używa się takich podwójnych widełek (zapomniałem nazwy - używa się tego przy naprawie sieci), na które nawija się drut i potem przekłada przez otwór stopniowo rozwijając.
150 zwojów to jakieś niecałe 8 metrów drutu - to niegroźne.

Miałem niemiłe doświadczenia z tranzystorami 50N06L. Teoretycznie są prawie jak IRFZ44N, w praktyce okazały się dużo gorsze. W konfiguracjach gdzie IRFZ44N działały bez problemu, 50N06L paliły się po minucie pracy. Oczywiście radiator, sterownik i trafo takie samo. Gdzieś już o tym na forum pisałem...
Kupiłem 12 takich tranzystorów i żadna para nie służy w przetwornicy, 10 z nich poszło do specjalnego wiaderka, a dwa ostatnie czekają aż zachce mi się eksperymentować, bo do przetwornicy ich już nie zastosuję

To jest moje zdanie, jeśli chcesz to je zastosuj, ja w każdym razie ostrzegałem
Jeśli nie kupiłeś jeszcze tych tranzystorów to możesz od razu kupić IRFZ44N, są w podobnej cenie

Qwet - no właśnie już je mam. Zobaczymy, jak będzie coś nie tak to wymienię.

Dalej walczę z nawinięciem trafo. Użyłęm wiertarki, ale uzyskana lica dalej jest za gruba za zmieszczenie 2x4 uzwojenia w karkasie etd39. Podwója wiązka ma ok 8mm, a szerokosc karkasu to ok 26mm
Tak to wygląda:





Może spróbować zostawić 3zw? schmidt-walter.eit.h-da.de przy 40kHz i 13V twierdzi, że będzie 360mT. Soft Ferrite Defign Tools 195mT, więc teoretycznie przy 40kHz nie powinno się wszystko stopić.

Dla ETD39, częstotliwości 40kHz i napięcia wejściowego 14,5V (włączony silnik) 3 zwoje zaindukują około 240mT. Możesz zostawić 3 zwoje. Ja dodatkowo zwiększyłbym częstotliwość do okolic 50kHz.

Dodano po 7 [minuty]:

Nawinięta lica ładnie wygląda, ale szpary które powstają między zwojami spowodują większe rozproszenie. Osobiście nawijałbym taśmami z drutów żeby dokładniej wypchać karkas.

Lica za mocno skręcona - dlatego "spuchła".

taka taśma miałaby szerokość ok 10mm. Bifilarnie - ponad 20, więc wyszłoby, że z jednej strony nawinięte jest jedna część uzw. a obok druga. To juz chyba tylko pogorszy sprawę.

Jeszcze do tranzystorów. Sg3525 na prąd max 400mA. Dla 2 IRFZ44 (Qg = 63nC) czas załączenia wyjdzie ponad 300ns - nie za dużo dla 40-50kHz? Może zastosować jakieś drivery np. TC2xx, TC4xx (nigdy nie stosowałem).

Pan RoMan mi kiedyś policzył czasy przełączania i potrzebne rezystory bramkowe. Sterowanie bezpośrednio z 11 i 14 pinu SG3525, rezystor "deadtime" 100R przy Ct=1nF co daje czas martwy 750ns, częstotliwość kluczowania 50kHz, 3 pary IRFZ44N. Wyszło na to że SG bez problemu poradzi sobie z przełączaniem bramek trzech par mosów przy użyciu rezystorów 22R na bramce każdego mosfeta, razem 6 rezystorów.

Z tego wynika że możesz śmiało sterować bezpośrednio z SG, montując 22R na każdą bramkę mosfetów.

Dodano po 6 [minuty]:

Jeszcze co do taśm - ja nawijam tak że np. w pierwszej warstwie wejdzie 2,5 taśmy, tj. 2*8 drutów i 4 druty z pierwszej taśmy następnego zwoju, reszta leci na następną warstwę. Trzeba to zrobić sprytnie, ja nawijam w ten sposób każdy transformator nietoroidalny i jak na razie wszystkie mają wypełnienie miedzią okna ponad 50%, mimo obecności karkasu. Sekret polega na maksymalnym wykorzystaniu przestrzeni karkasu poprzez odpowiednie prowadzenie drutów. Nie jest to łatwe, ale myślę że warto, w imię mniejszego rozproszenia i mniejszych strat przez możliwość użycia większych przekrojów uzwojeń

Mam oscyloskop, więc będę mógł sprawdzić napięcia na bramkach i wtedy będzie można myśleć.
Zostawiłem 2x3zw, wygląda to tak:




Uzwojenia trochę pościskałęm z zewnątrz i zostało dosyć sporo miejsca na część wtórną.
Obecnie każda część na indukcyjność ok 19uH.
Podłącze pod sterownik 40-50 kHz i spróbuje przetestować to w stanie takim jak teraz - będzie jakby tryb jałowy (straty w rdzeniu powinny być największe). Zobaczę jaki będzie prąd itd.

Dokładnie tak się robi, trafo się bada bez uzwojenia wtórnego Prąd spoczynkowy powinien być coś poniżej 200mA, myślę że nawet w 150mA powinieneś się zmieścić. Potem pomierz napięcia na bramkach, prądy drenów i wrzuć zdjęcia oscylogramu.

Lipa. 450mA przy 12V, 330mA przy 10V.
Napięcia na bramce (ch1) i napięcie na drenie(ch2):

Szybkość narastania zbocza - 200-300ns.
70V p-p przepięcie - po dowinięciu uzwojenia wtórnego zmniejszy się?

Myślałęm że troche lepiej to wyjdzie.

Dobrze ścisnąłeś połówki rdzenia? Nie ma żadnych śmieci między nimi?

lechoo wrote:

Dobrze ścisnąłeś połówki rdzenia? Nie ma żadnych śmieci między nimi?

Tak, sprawdziłem. Po zapięciu klamrami, mocne ścisnięcie palcami połówek trochę zmniejsza prąd o ok 20-30mA, ale to pewnie bez znaczenia.

Jeden z mierników zawyżał pomiary. W tej chwili jest 0,37A przy 12V i 0,33A przy 10V, wszystko przy 45kHz. Trochę lepiej, ale chyba i tak za dużo

Nie podoba mi się narastanie i opadanie sygnału na bramce - namaluj nam lepiej schemat układu, którym to testujesz.

zasilanie z jednego źródła
bez gasika (dobieram)

Szczegóły zbocza:
ch1 - bramka, ch2 - dren

Narastanie:


Opadania:



Dodałem testowo gasik 4,7om i 22nF na tranzystor. Prąd zmniejszył się z tych 370mA na 230mA, a oscylacje wyglądają tak:



Chyba już nie tak źle?

Autentycznie masz BC547/557? To już lepiej wstaw 327/337... Rezystory bramkowe 47 om to za dużo - zmniejsz do 22 om choć.

Jak na tak marne sterowanie zaskakujące dobre czasy narastania i opadania. Na opadaniu doskonale widać lawinowe przebicie na drenie przy ok. 65V i efekt Millera na bramce - niemal poziomy 300 ns odcinek przy ok. 2V na bramce. To jest poważne źródło strat - nie rdzeń. Wyłączanie klucza trwa łącznie 600 ns - za długo.

R5 i R6 - 47R to czasem nie za dużo przy 45kHz??

Dodano po 3 [minuty]:

Przepraszam, nie przeczytałem odpowiedzi powyżej. Co za niekompetencja...

Są BC547/557. Myślałem ze wybór tych tranzystorków jest dość dowolny . Dlaczego podane przez Ciebie są lepsze?

Quote:

Na opadaniu doskonale widać lawinowe przebicie na drenie przy ok. 65V i efekt Millera na bramce - niemal poziomy 300 ns odcinek przy ok. 2V na bramce. To jest poważne źródło strat - nie rdzeń.

Faktycznie, tranzystory dość mocno się rozgrzewały (jak na tak mały prąd).
Więc dołożenie gasików chyba jest rozwiązaniem problemu.
Fajnie, że coś tam się wyjaśniło, łatwiej zasnę . Jutro czas na część wtórną.

Dlaczego są lepsze? Wystarczy spojrzeć na parametry.

Gasiki stłumią trochę energię z indukcyjności rozproszenia. Ale strat ze zbyt powolnego opadania nie poprawią. Spróbuj na początek zmniejszyć rezystory bramkowe.

Swoją drogą - na Twoim miejscu stanąłbym na głowie, żeby wcisnąć na ten rdzeń 2*4 zwoje - martwi mnie stosunek indukcyjności uzwojenia do indukcyjności rozproszenia. Gdybyś miał miernik małych indukcyjności można byłoby zmierzyć...

Miernik ma rozdzielczość 1uH (UT50D).
Ledwo udało mi się cisnąć 2x3, tak aby zostało miejsce w oknie na wtórne . Spróbować zrobić lepszą lice? Nawinięta obecnie jest tak jak pisałeś, mocno skręcona. Może źle ją zrobiłem (40cm druty, jedna strona złapana w wiertarkę, druga ściśnięta kombinerkami i trzymana). Szkoda trochę tych kilkunastu m, ale mogę kombinować dalej, jeśli warto, tylko jak...


Nawinąłem uz. wtórne (drut 0,55, 110zw w 4 warstwach). Pod obciążeniem nawet gasiki nie pomagają (22nF/4,7om), przepięcia ponad 70V, tragiczna sprawność itd. Jednak będę musiał stanąć na głowie, albo nawijać toroid

A zmniejszyłeś rezystory bramkowe? To będzie główna przyczyna długiego czasu przełączania mosfetów.
Coś mi się nie wydaje żeby to była wina za małej liczby zwojów. Może bardziej złego wykonania płytki?

Zmniejszyłem na 22omy, ale winowajcą są przepięcia. Zwiększę gęstość prądu zmniejszając ilość drutów z 12 na 9 w wiązce i postaram się zmieścić 2x4 uzw.

Ponownie nawinięte trafo - lica 9x0,8mm, 2x4zw bifilarnie w 1 warstwie, wtórne 150zw w 5 warstwach. Efekt? Niedobrze. Juz nie wiem co robię źle Koledzy jakoś robią przetwornice car-audio (uzwojenie pierwotne identyczne), też na rdzeniach kształtkowych i jakoś działa (jakoś?).
Oscylogram bez obciążenia (trafo rozwarte):


Z obciążeniem (na wyjściu mostek z szybkich diod, dławik ok 3mH, kondensator 180uF/350V i żarówka 230V/40W)

-bez gasików, ustawiony mały wsp. wypełnienia, ch1-bramka, ch2-dren.
Proszę o jakieś rady.