Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
TermopastyTermopasty
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Impulsowy zasilacz warsztatowy 14,5V, 30A

23 Sie 2008 17:24 24918 56
  • Poziom 33  
    Witam ;)

    Ostatnio uciążliwe stało się dla mnie testowanie przetwornic CarAudio zasilając je z akumulatora. Wiązało się to ze spadkami napięcia po kilku minutach pracy oraz kilkugodzinnym ładowaniem akumulatora po takiej kilkuminótowej próbie.
    W związku z tym chciałbym teraz zbudować jakiś prosty zasilacz o wydajności prądowej 30A, myślę że na początek wystarczy. Zasilacz ma utrzymywać napięcie zbliżone do napięcia instalacji samochodowej, przy znamionowym obciążeniu ewentualne spadki do 13V, nawet 12V są dopuszczalne. Warunkiem jest osiągnięcie 30A w trybie ciągłym oraz około 50A w kilkusekundowym impulsie.

    Wybrałem czeski schemat przetwornicy opartej na IR2153. Przerobiłem troszkę schemat i mam kilka pytań.
    Impulsowy zasilacz warsztatowy 14,5V, 30A

    Zasilacz osiąga 350W, czyli aby uzyskać 30A przy 14,5V trzeba trochę pozmieniać stronę pierwotną.
    Po pierwsze i co najczęściej pierwsze idzie z dymem - tranzystory. Na schemacie są podane IRF840, ale ja chciałbym wykorzystać silniejsze IRF740. Napięcie przebicia niższe, ale teoretycznie powinno wytrzymać. Mniejsza rezystancja, mniej ciepła, mniejsze ryzyko spalenia.
    Po drugie - kondensatory. Widzę na schemacie dwa kondy 1000uF/200V zalecane dla 350W. W takim razie dla 450W warto by zastosować te 1500uF. Z drugiej strony zauważyłem że w zasilaczach ATX stosuje się 470uF dla mocy powyżej 300W... Mogę zostawić 1000uF? Jeszcze kondensator 2,2uF/250Vdc. Wiem że potrzebny jest tutaj specjalny kondensator polipropylenowy przystosowany do dużych prądów i pracy impulsowej w wysokich częstotliwościach, ale czy dla mocy 450W 2,2uF wystarczy? Może powinienem dać większy? Może być poliestrowy 3,3uF?
    Jako mostek boję się zastosować KBPC, wiem że ma beznadziejne parametry, wysokie napięcie przewodzenia itd. Dlatego zdecydowałem się użyć diód na 5A w obudowach DO27 lub podobnych, na przykład BY500.

    Po stronie wtórnej ze względu na niskie napięcie i duże prądy zastosuję prostownik półmostkowy. Chciałbym zastosować po 5 diód SR540 na jedną gałąź, ale rozważam też opcję zastosowania dwóch MBR3045PT, po jednej na gałąź. Co będzie lepszym rozwiązaniem?
    Dławiki wyjściowe obliczyłem oba po 7 zwojów na rdzeniach proszkowych z ATX średnicy 23mm. To są obliczenia z liczby amperozwojów, nie wiem jaką indukcyjność mają te dławiki ani jaką powinny mieć.
    Zastanawiam się też nad kondensatorem wyjściowym. Domyślam się, że przy tak niskim napięciu powinien mieć dużą pojemność, ale nie wiem jaką konkretnie. Wpisałem 10mF, ale zastanawiam się czy nie dać 22mF...

    Z góry dziękuję za odpowiedzi ;)
  • TermopastyTermopasty
  • Poziom 39  
    A co ze stabilizacją napięcia wyjściowego i zabezpieczeniem przeciwzwarciowym? Do zasilania wzmacniacza audio nie jest to potrzebne, ale to ma być zasilacz warsztatowy przecież...
  • Poziom 33  
    Zasilacz ma "przypominać" instalację samochodową, więc wahania 12-15V są dopuszczalne.

    Właśnie też się zastanawiam. Najprościej byłoby zastosować na wyjściu jakiś szybki bezpiecznik 50A. Problem w tym że po przypadkowym zwarciu trzeba zakładać nowy, a bezpieczniki nie leżą na ulicy...
    Dodanie zabezpieczenia przeciwzwarciowego wiąże się z zastosowaniem innego sterownika i znacznego skomplikowania układu, a tego bym nie chciał.

    Dodano po 6 [minuty]:

    Sprawdziłem w TME.PL, bezpieczniki samochodowe nie są takie drogie. Bezpiecznik 40A kosztuje 24 grosze, mógłbym kupić 10 takich na zapas i po prostu być ostrożnym przy używaniu zasilacza.

    Zresztą akumulator z którego zasilałem przetwornice też nie miał wbudowanego zabezpieczenia :)
  • Poziom 17  
    Witam,
    -odradzam równoległe łączenie diod na stronie wtórnej (potrzebne byłyby rezystory szeregowo łączone z diodami, SR540 przy tych założeniach min. 15 szt x 2),
    przy 50 A wyjściowych prąd szczytowy wyniesie ok. 100 A,
    więc MBR3045 może być za mała,
    -nie radzę stosować pojedynczego kondensatora na wyjściu tylko baterię mniejszych równolegle (impedancja!!!) i to specjalnych kondensatorów,
    -IRF740 ma za małe napięcie - to praca impulsowa,
    -jak się zachowuje ta przetwornica przy zmiennym obciążeniu (0 A - 50 A)
    -czy ma miękki start
    -nie widzę sprzężenia zwrotnego napięcia wyjściowego - więc nie ma stabilizacji
    -no i nie tanie 1000uF/200 x 2 (chyba aku ładowany buforowo byłby zdecydowanie tańszy i bezpieczniejszy)
    pozdro Piotr
  • TermopastyTermopasty
  • Poziom 33  
    W takim razie może prostownik na mosfetach i uzwojeniach bramkowych?

    Na wyjściu 5 sztuk 10mF/16V/105*C może być?

    IRF740 za mały? Przecież ma jeszcze 75V rezerwy... Chyba że chodzi o jakieś szpilki napięcia?

    Miękkiego startu nie ma. Przetwornice będą włączane dopiero po uruchomieniu zasilacza.

    Nie ma stabilizacji ponieważ nie jest potrzebna. Napięcie sieci prawie wogóle się nie zmienia, a napięcie w instalacji samochodowej również spada. Jak pisałem wcześniej, wahania 12-15V są dopuszczalne ;)

    Kondensatory z ATX, po trzy-cztery 470uF/200V na gałąź.
  • Poziom 39  
    Zgadza się, tranzystory na 400V spokojnie wystarczą. Ale pamiętaj - żaden bezpiecznik topikowy, nawet szybki, nie zdąży zadziałać odpowiednio szybko i uchronić tranzystory przed spaleniem, zwykle wtedy ulega uszkodzeniu także kontroler. A kondensatory wcale nie muszą być 2 połączone szeregowo, może być jeden na 400V - wtedy lewą okładkę kondensatora 2,2uF należy połączyć z masą lub + po stronie pierwotnej.
  • Poziom 31  
    Qwet napisał:
    Jeszcze kondensator 2,2uF/250Vdc.

    Może być poliestrowy 3,3uF?

    Nie bardzo widzę poliestrowego, tylko MKP, polipropylenowe, i to nie każdy rodzaj na dodatek. Zwykle producenci pod te potrzeby robią wykonania specjalnie dedykowane.

    Przy tranzystorach IRF740 uważaj na szybkość. To są szybkie tranzystory, a zbyt szybkie zamykanie spowoduje szpilki, które już mogą uwalić co nie co. A gasików RC to na schemacie nie widać.

    Tętnienia też sporo będą zależeć od pojemności wejściowej.

    Nie wiem tylko jednej rzeczy, jak sobie z tętnieniami radzą radia. Bo to że im zakres napięcia nie przeszkadza to nie jest nic strasznego.
  • Poziom 33  
    Jeśli dobrze zrozumiałem, czas martwy sterownika jest niezależny od częstotliwości i wynosi około 1,2µs, minimum 0,75µs. Ładunek bramki jednego mosfeta to 63nC. W najgorszym przypadku trzeba liczyć czas przeładowania dla 750ns, czyli wychodzi prąd przeładowania 84mA. Napięcie ładowania, jeśli dobrze zrozumiałem wynosi minimum 10V, czyli rezystor bramkowy to 119Ω, w szeregu E12 najbliższy opornik to 120Ω. Wydaje się strasznie duży... Czy dobrze wykonałem obliczenia?

    Nie poliestrowy? A może być kilka polipropylenowych 0,47uF/250V połączonych równolegle?

    I jeszcze nie wiem jak mam prostować prąd na wyjściu. Może zastosuję po 4 podwójne diody MBR3045PT, połączone po dwie na gałąź?

    Kondensatory wyjściowe to 5 x 10mF/16V. To duża pojemność, myślę że tyle wystarczy.
  • Poziom 31  
    Osobiście nie testowałem różnych typów kondensatorów. Możesz oczywiście łączyć równolegle, ale jak pisałem, zaleca się tylko te przeznaczone do pracy impulsowej. Jest to po prostu kwestia innej technologii wykonania.

    Prąd ładowania bramki, jeżeli już, to liczy się dla napięcia otwarcia bramki. Nie całkowitemu ładunkowi do 10V. W praktyce raczej będziesz miał 20-60om. Warto czasem dobrać doświadczalnie. Uruchamiając testowo całość na niższym napięciu.
  • Poziom 33  
    Dobierając rezystory bramkowe mogę sugerować się prądem spoczynkowym przetwornicy? Dobierając rezystory przetwornicę będę zasilał szeregowo z żarówką 220V/200W.

    Prąd wyprostuję przy pomocy dwóch diód MBR4045PT połączonych równolegle, nie mówcie mi że nie dadzą rady, 40A na gałąź przy prądzie ciągłym 30A chyba wystarczy?? No nawet te 50A w impulsie, kazda dioda pracuje przecież tylko połowę czasu, nie ma co się spalić.

    Dodano po 3 [minuty]:

    Każda z diód zespolona w ten sposób:
    Impulsowy zasilacz warsztatowy 14,5V, 30A

    z tym że MBR4045PT.
  • Poziom 39  
    A czemu wogóle zamierzasz w ten sposób dobierać rezystory bramkowe? Chyba chcesz aby przetwornica miała jak największą sprawność, więc po co niepotrzebnie tracić moc na komutację w tranzystorach?
    Z diodami masz rację, ale przy tak dużych prądach lepiej jest odbierać sumaryczny prąd z radiatora zamiast ze środkowej nóżki.
  • Poziom 33  
    Ja nic nie chcę dobierać, po prostu nie wiem czy te rezystory bramkowe są tam potrzebne czy nie :) Poza tym, jakie straty powodują rezystory bramkowe? W samych rezystorach straty rzędu miliwatów, a podobno rezystory bramkowe mają właśnie poprawiać sprawność przetwornicy...

    Racja, odbieranie prądu z dwóch nóżek naraz to mniejsze straty niż podczas odbierania z jednej nóżki naprzemian ;) Tak właśnie zrobię...
  • Poziom 12  
    Hej.
    Myślałem o czymś podobnym. Jednak czy nie prościej byłoby zrobić to tradycyjniej, tzn. transformator 50Hz + prostownik + kondensator? Nie jest to wyszukane rozwiązanie, ale prostsze, trafo 12V + kondensatory "zmiekczą" charakterystykę obciążenia, cenowo chyba też nie gorzej (trafo pewnie ~100, reszta drobiazg). Potrzebuję podobnego zasilacza, ale raczej mam za małe doświadczenie na zabawę z 230V, dlatego ja chyba zrobię to na zwykłym transformatorze.
  • Poziom 33  
    Trafo i mniejszy koszt? :D Najpierw trzeba znaleźć trafo o ciągłej obciążalności w szczytach = 30A. Mam rdzenie od ATX, chęci i zdolności, dlatego chciałbym zrobić coś innego niż ciągle tylko CarAudio :)
    Poza tym, chodzi też o sprawność. Sieciowe trafa małej mocy nie mają dużych sprawności...

    Jeszcze myślę czy da się tam wcisnąć dwie pary IRF740, chodzi o to czy sterownik da radę wysterować. Prąd przeładowania wcześniej policzyłem 84mA dla jednego tranzystora. 168mA wydaje się niedużo, kwestia tylko jaka jest maksymalna wydajność wyjść IR2153...

    Dodano po 7 [minuty]:

    Znalazłem w jednej z not katalogowych IR2153 wydajność 200/400mA. Czyli powinno być ok :) pozostaje tylko sprawdzić to w praktyce...
  • Poziom 12  
    Cytat:
    Trafo i mniejszy koszt? Najpierw trzeba znaleźć trafo o ciągłej obciążalności w szczytach = 30A.

    Na allegro widzę:
    Nowy transformator toroidalny o parametrach:
    moc : 400VA
    napięcie wyjściowe : 12V
    prąd wyjściowy : 33,33A
    zasilanie : 230V
    Koszt 73zł
    -----
    Nowe ok 100zł
    Cytat:
    Poza tym, chodzi też o sprawność. Sieciowe trafa małej mocy nie mają dużych sprawności...

    Tak, ale 350-400VA to nie jest trafo małej mocy (jak na sieciowe).
  • Poziom 39  
    Rezystory bramkowe przede wszystkim ograniczają prąd ładowania bramek tranzystorów do wartości bezpiecznych dla drivera, jeśli wydajność tego ostatniego jest wewnętrznie ograniczona to nie ma potrzeby stosowania tych rezystorów.
    Wcześniej pisałem o stratach w tranzystorach, a nie rezystorach bramkowych - czytaj proszę ze zrozumieniem...
  • Poziom 33  
    Mówiąc transformatory małej mocy miałem na myśli trafa sieciowe do zasilania małych urządzeń. Przyzwoite sprawności rzędu 99% osiągają dopiero transformatory sieci energetycznej, takie które siedzą przy słupach sieci, z rurami i olejem w środku. Tam masz na przykład 10 zwojów, dzięki czemu opór uzwojenia jest bardzo mały ;)

    Prostując prąd z trafa ścinasz w zasadzie tylko szczyty sinusa, są to impulsy dużych prądów które powodują duże straty w uzwojeniach transformatora. Myślę że nawet te 80% sprawności zasilacza impulsowego to i tak lepiej niż obciążone mocą znamionową trafo sieciowe.
  • Poziom 23  
    Proponuję zajrzeć do tematu https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic577776.html
    >Qwet> Jeśli nie masz dostępu do oscyloskopu to odradzam uruchamianie a tym bardziej projektowanie zasilacza prosto z sieci. Tu są naprawdę wysokie napięcia i niepożądane oscylacje są tu normą żeby je zlokalizować potrzeba oscyloskopu inaczej mosfety będą padać jak muchy, a jak już tak bardzo chcesz to dobrze odizoluj się od tych 350V
  • Poziom 33  
    W takim razie chyba będę musiał pozostać przy oryginalnym schemacie, zmieniając tylko stronę wtórną przetwornicy.

    "Izolacją" w czasie uruchamiania będzie żarówka 230V/200W. W razie jakiegoś zwarcia się zaświeci :) Gotowy zasilacz będzie miał bezpiecznik 6,3A zamocowany gdzieś na kablu zasilającym.
  • Poziom 33  
    Jestem w trakcie składania zasilacza i mam takie pytanko do was. Ponieważ po wtórnej stronie występują duże prądy, trzeba zastosować grube przekroje przewodów między diodami a transformatorem... Czy tutaj też ma znaczenie naskórkowość? Czy mogę prowadzić pojedyncze druty o średnicy 3mm, czy zespół drutów 0,6mm aby zapobiec naskórkowości?
  • Poziom 33  
    Dzisiaj próbowałem uruchomić tą przetwornicę, niestety próba zakończyła się niepowodzeniem. Żarówka na wejściu zaświeciła się pół sekundy i zgasła, kondensatory wejściowe naładowane, ale za transformatorem nie ma napięcia. Przeszukałem cały układ i znalazłem potworny błąd - wyjścia do bramek mosfetów były podłączone odwrotnie :( W mostku to nie miało znaczenia, już się przyzwyczaiłem na tyle że podłączyłem wyjścia tak jak było mi wygodnie ciągnąć wyprowadzenia ze sterownika... Poprawiłem ten błąd ale nadal jest jeden problem :( na nóżce 1 scalaka jest 8V, chociaż producent podaje Vclamp=15,6V. Bramki mosfetów nie ruszone, opór między bramkami a źródłem i drenem powyżej 2MΩ. Zmniejszyłem częstotliwość pracy do kilku kHz, sprawdziłem wykres bramek kartą dźwiękową i powiem wam że trochę się zdziwiłem... Wykres na jednej bramce to linia prosta, na drugiej bramce jest takie dziwadło:
    Impulsowy zasilacz warsztatowy 14,5V, 30A

    O co tutaj chodzi? Może spaliłem kość przez odwrotne podłączenie do bramek mosfetów??
  • Poziom 23  
    Zapewne musisz zmniejszyć rezystor 27k na mniejszy albo scalak pobiera za dużo prądu, do testów dobrze użyć jakiegoś oddzielnego zasilacza do zasilania scalaka.
    Jeszcze lepiej jakbyś obniżył trafem całe napięcie zasilania bo jak jest prosto z gniazdka, wtedy różne rzeczy dzieją się przy pierwszym uruchomieniu nawet jak zabezpieczamy żarówką.
    Drivery ir są dość wrażliwe na błędy o czym już się przekonałem z IR2125.
    PS. Złożyłem ostatnio stabilizator impulsowy AVT2779 Układ bardzo sprawny gdyby pominąć dławik. Uzyskałem jak narazie max 25A bo trafo już siada. Kosz wykonania malutki.
  • Poziom 33  
    Porobiłem postępy w budowie przetwornicy, czas ożywić temat.
    Otóż zrezygnowałem z IR2153 na rzecz.. TL494 ;) Wykorzystałem elementy izolująco-sterujące z zasilacza ATX, zbudowałem własny sterownik i dałem mostek z kondensatorami na uzwojeniu wtórnym. Przetwornica ruszyła bez problemu, tranzystory bez radiatora chłodne, trochę kopią jeśli dotykam masy drugą ręką :D jedyne co się grzeje to rdzeń ferrytowy, jest ciepły ale nie gorący. Napięcie na wyjściu bez obciążenia to 12,5V, ale z obciążeniem 4A już tylko 8,5V. Dziwi mnie to, nie wiem z czego to wynika bo tranzystory i transformator są chłodne, nigdzie nie wydziela się ciepło, a jednak gdzieś występują spadki napięcia. Może to wynika z dużej indukcji rozproszenia transformatora?

    Na zdjęciu poniżej okroiłem czerwoną ramką część którą w całości wykorzystałem:
    Impulsowy zasilacz warsztatowy 14,5V, 30A
    (Poprawiłem mały błąd, na uzwojeniu wtórnym był źle zaznaczony kierunek nawinięcia jednego uzwojenia)

    Zaznaczyłem niebieskim kolorem obwód z dziwnym uzwojeniem, pierwszy raz się z takim czymś spotykam. Wydaje mi się że to uzwojenie kompensujące prąd baz tranzystorów mocy, ponieważ po stronie pierwotnej prąd uzwojeń jest ograniczony opornikiem R46=1k5. Chciałbym się dowiedzieć jaki to niebieskie uzwojenie ma wpływ na wydajność mocową przetwornicy, jaką ma indukcyjność w stosunku do transformatora głównego, jaki jest stosunek (mniej więcej) ilości jego zwojów do ilości zwojów pozostałych uzwojeń na tym transformatorze. Chciałbym też wiedzieć jak mogę obliczać stosunek tych uzwojeń przy budowaniu nowego zasilacza tzn. na czym mam się opierać licząc ten stosunek.
  • Poziom 27  
    qwet - moze wydac sie ze odbiegam od tematu , ale powiem ci ze jest juz taki zasilacz zaprojektowany na elektrodzie i przetestowany o takiej mocy , a nawet 3x wiekszej niz potrzebujesz
    wprawdzie wymairy plytki sa dosyc duze jednak jest ten plus ze jest to konstrukcja przetestowana - sam uzywam takiej przetwornicy do zasilania 2x HOLTON V400 i daje rade - mam na mysli przetwornice kociatka - poszukaj...
  • Poziom 36  
    Qwet napisał:

    Zaznaczyłem niebieskim kolorem obwód z dziwnym uzwojeniem, pierwszy raz się z takim czymś spotykam. Wydaje mi się że to uzwojenie kompensujące prąd baz tranzystorów mocy, ponieważ po stronie pierwotnej prąd uzwojeń jest ograniczony opornikiem R46=1k5. Chciałbym się dowiedzieć jaki to niebieskie uzwojenie ma wpływ na wydajność mocową przetwornicy, jaką ma indukcyjność w stosunku do transformatora głównego, jaki jest stosunek (mniej więcej) ilości jego zwojów do ilości zwojów pozostałych uzwojeń na tym transformatorze. Chciałbym też wiedzieć jak mogę obliczać stosunek tych uzwojeń przy budowaniu nowego zasilacza tzn. na czym mam się opierać licząc ten stosunek.

    Uzwojenie ma wpływ na prąd przełączania tranzystorów. Te tranzystory mocy w ATX-ach mają wzmocnienie rzędu 20, bez dodatkowego, niebieskiego uzwojenia, nawet nie ma co myśleć o dobrym ich wysterowaniu. Chyba, że naprawdę spory prąd wpompujesz w transformator sterujący. "Niebieskie" uzwojenie ma przeważnie 1 albo 2 zwoje, uzwojenia zasilające bazy coś koło 20 zwojów (albo kilkanaście).
    :arrow: gregor10
    Qwet to chyba ten sam rodzaj człowieka co ja, i do wszystkiego chce dojść samemu :D
  • Poziom 23  
    No właśnie grzeje się... proponuję wymienić tranzystory ma mosfety i sterować je tak jak w przetwornicy kociątka powinno to rozwiązać problem i poprawić sztywność napięć na wtórnym ale i tak pewnie będzie stabilizacja...
  • Poziom 27  
    ptolek - masz racje , kiedys tez tak myslalem i dochodzilem dowszystkiego po swojemu , jednak w efekcie koncowym dojdzie on tez do rozwiazan ktore ma przetwornica kociatka wiec na pewno bedzie odkrywa ameryke na nowo , moze to miec dla qweta pozytywny aspekt - na pewno da mu to wiecej wiedzy nic skopiowanie gotowego zasilacza, jednak minusem bedzie na pewno kilka zawodow ze nie chodzi tak jak trzeba no i wcale sie nie zdziwie jak kilka kompletow mosow pujdzie do wiecznosci ;] , ale za to wiedza zostanie.... i doswiadczenie i pusta kieszonka hehe
  • Poziom 33  
    No, już rozumiem trochę więcej. Tak jak myślałem, dodatkowe uzwojenie służy do kompensacji prądów baz, istnieje ponieważ strona pierwotna transformatora nie ma wystarczającej wydajności prądowej. Dodatkowo, uzwojenie to ustala stały stosunek prądów kolektora i bazy, czyli stałego wzmocnienia tranzystora. Stosunkiem ilości zwojów tego dodatkowego uzwojenia do ilości zwojów uzwojeń sterujących bazami można dokładnie ustalić wzmocnienie tranzystora, które ustala się względem jego danych technicznych ;)

    Ponieważ chciałbym uzyskać 450W a zasilacz miał moc 250W, chciałbym wprowadzić pewne zmiany. Wstawiłem już większe tranzystory bipolarne, ale obawiam się że to nie wystarczy. Spróbuję poprawić część sterującą bazami:
    Impulsowy zasilacz warsztatowy 14,5V, 30A
    Chcę zwiększyć kondensatory aby umożliwić ładowanie baz większymi prądami oraz zmniejszyć rezystory wyrównujące potencjał na kondensatorach. Powiedzmy 2,2uF w parze z rezystorami 22Ω. Czy nie ma żadnych teoretycznych wad takiej modyfikacji? Czy jest ona wogóle potrzebna?