logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Obliczenia transformatora impulsowego. Czy prawidłowe?

harlejowiec 13 Mar 2009 20:07 6825 12
REKLAMA
  • #1 6277523
    harlejowiec
    Poziom 25  
    Posty: 682
    Pomógł: 53
    Ocena: 105
    Mam takie pytanko odnośnie przetwornicy przepustowej. Właściwie chodzi o obliczenia trafo impulsowego. Chciałbym zastosować rdzeń ETD34. Jego parametry to Ie=lśr=78.6mm, Ae=97,1 mm^2, co daje po przeliczeniu 0.0000971m^2. Al.=2500nH z materiału 3c96. Oczywiście stosując dwie częśći tego rdzenia to lśr=78.6*2=157.2mm.
    Na wyjściu chciałbym uzyskać Uwy=30V, Iwy=5A. Co daje moc:

    Pwy=150W

    Moc na wejściu zakładając sprawność 80%:

    Pwe=Pwy/0.8=187.5W

    Napięcie zasilające Uwe=325V, po prostowniku na kondensatorze. Obliczam Iwe

    Iwe=Pwe/Uwe=0.577A

    Indukcja nasycenia Bn=0.33T, do obliczeń przyjmuję BN=0.3T, a częstotliwość kluczowania f=62.5kHz.
    Wyznaczam liczbę zwojów n1:

    n1=Uwemax/4.44*f*Bn*Ae=44zwoje, gdzie Uwemax=358V

    Indukcyjność:

    L1=n1^2*Al.=4.84mH

    Wyznaczam maksymalny prąd Iwemax:

    Iwemax=H*lśr/n1=0.893A

    Maksymalny czas włączenia tranzystora:

    ton=Iwemax*L1/Uwemax=12us

    Przyjmuję czas ton=11us, co daje współczynnik wypełnienia równy 69%.

    Energia:

    E=Uwe^2*ton^2/2*L1=1.32mJ

    Po przekształceniu wzoru i podstawieniu Uwy wyznaczam wartość L2:

    L2=Uwy^2*ton^2/2*E=41.3uH

    Teraz mogę wyznaczyć n2:

    n2=sqrt(L2/Al)=4zwoje

    Przekładnia:
    n1/n2=11

    Czy taki układ będzie działał? Co muszę poprawić, żeby było dobrze. Nie chciał, bym, aby pierwsze uruchomienie okazało się ostatnim. Chcę się przekonać, że obliczenia są słuszne. Jeżeli nie to proszę o pomoc. Chciałbym regulować napięcie wyjściowe wykorzystując PWM i układ Atmega8, który będzie poprzez transoptor, sterował bramką tranzystora klucza. Pozdrawiam.
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #2 6278270
    -RoMan-
    Poziom 42  
    Posty: 8778
    Pomógł: 766
    Ocena: 405
    Powoli i spokojnie. Po pierwsze wzór:

    n1=Uwemax/4.44*f*Bn*Ae

    jest poprawny dla napięcia sinusoidalnego i stosowany przy transformatorach na blachach a nie ferrytowych. Dla ferrytów i przebiegu prostokątnego przyjmuje się wzór:

    n1=Uwemax/2*f*Bpp*Ae

    gdzie Bpp to wartość amplitudy indukcji a nie indukcji szczytowej jak we wzorze poprzednim. Dla materiału 3C96, rdzenia ETD34 i częstotliwości pracy do ok. 90 kHz (dla push-pull) dopuszczalna wartość Bpp wynosi 380 mT (źródło: Ferroxcube Soft Ferrite Design Tool 2002). Dla forward jest trochę gorzej, bo zaledwie 320 mT przy 60 kHz.

    Podstaw sobie odpowiednie wartości do odpowiednich wzorów i wyjdzie Ci poprawniej.

    Pomysł użycia Atmega8 jako kontrolera uważam za kuriozalny. Ale takie są rozkosze, gdy w szkołach elektronicznych uczy się programowania a nie elektroniki :(
  • #3 6281351
    harlejowiec
    Poziom 25  
    Posty: 682
    Pomógł: 53
    Ocena: 105
    Dzięki -RoMan-. Faktycznie wzór zastosowałem dla wartości sinusoidalnych. Korzystając z prawidłowego wzoru liczba zwojów n1:
    n1=98

    Natomiast indukcyjność L1:

    L1=24mH

    Maksymalny prąd Iwemax:
    Iwe max=0.4A co daje maksymalny czas otwarcia tranzystora:
    ton=29µs

    ja przyjmę 12µs co da współczynnik wypełnienia 75%

    Energia:

    E=317µJ

    indukcyjność L2:

    L2=204µH

    co daje liczbę zwojów n2=9

    Jeszcze jedno mam pytanie. Czy energie dobrze liczę. No bo w przetwornicy przepustowej uzwojenia pierwotne i wtórne są nawinięte zgodnie tak że energia jest przekazywana do odbiornika w momencie załączenia tranzystora, a część energii podczas wyłączenia. I jeszcze znalazłem m.in. na elektrodzie że w uzwojeniu pierwotnym do prądu dochodzi dodatkowa składowa. Jak się ją uwzględnia i czy można ją pominąć? Pozdrawiam.
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #4 6281624
    -RoMan-
    Poziom 42  
    Posty: 8778
    Pomógł: 766
    Ocena: 405
    W przetwornicy forward nie obchodzi Cię energia gromadzona w polu magnetycznym. Natomiast nie zapominaj o uzwojeniu rozmagnesowującym dla forwarda z jednym tranzystorem. Swoją drogą: http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/edw_smps_e.html
  • #5 6296669
    harlejowiec
    Poziom 25  
    Posty: 682
    Pomógł: 53
    Ocena: 105
    To teraz mnie rozjaśniło. Transformator w tego typu przetwornicy działa jak normalny transformator sygnałów zmiennych. Czy transoptor CNY64 wystarczy mi do przeniesienia tej częstotliwości (62.5kHz), czy jakiś szybszy zastosować. W nocie dla tego co podałem pisze że częstotliwość odcięcia wynosi fc=110kHz. Natomiast czasy są rzędu mikrosekund, to chyba trochę za wolny.
  • #6 6296685
    -RoMan-
    Poziom 42  
    Posty: 8778
    Pomógł: 766
    Ocena: 405
    Ale po co Ci ten transoptor taki szybki? Przestań cudować z mikrokontrolerami, zastosuj normalny UC3845 i będziesz miał w nosie czas reakcji transoptora.
  • REKLAMA
  • #7 6309249
    harlejowiec
    Poziom 25  
    Posty: 682
    Pomógł: 53
    Ocena: 105
    No właśnie chciałbym za pomocą mikrokontrolera dokonywać pomiaru napięcia i prądu. Dodatkowo dokonywać regulacji napięcia i ograniczenia prądowego. A wszystko to wyświetlać na LCD. Stąd mój pomysł na mikrokontroler.
  • #8 6309783
    trol.six
    Poziom 31  
    Posty: 1650
    Pomógł: 151
    Ocena: 381
    Pomijając to że kontrolery atmega8 mają badziewne te przetworniki, to mało prawdopodobne że uda ci się osiągnąć cokolwiek stabilnego i bezpiecznego.

    Jeśli prąd będzie narastał zbyt szybko, to czas jaki jest potrzebny na to by układ wyłączył tranzystor jest rzędu 200ns. Nie wiem czy ta atmega zdąży.

    Jeśli już, to kontrolera używasz tylko do generowana sygnałów wzorcowych, a cały zasilacz opracowywujesz jak należy na układach analogowych specjalnie to tego celu przeznaczonych, a nie brakuje ich różnych i są naprawde tanie.
  • REKLAMA
  • #9 6328555
    harlejowiec
    Poziom 25  
    Posty: 682
    Pomógł: 53
    Ocena: 105
    W takim razie wyszukałem układu serii TOPSwitch. A konkretnie TOP204. Czy macie jakieś doświadczenia z pracą tego sterownika w przetwornicy forward?
  • #10 6328789
    -RoMan-
    Poziom 42  
    Posty: 8778
    Pomógł: 766
    Ocena: 405
    Układy TOPSwitch są układami flyback.
  • #11 6328982
    WojtasJD
    Poziom 43  
    Posty: 13764
    Pomógł: 2908
    Ocena: 1573
    http://www.powerint.com/sites/default/files/product-docs/top200-204214.pdf

    PowerInt napisał:
    Highly Versatile
    • Implements Buck, Boost, Flyback or Forward topology
    • Easily interfaces with both opto and primary feedback
    • Supports continuous or discontinuous mode of operation


    http://www.powerint.com/en/design-support/reference-designs/design-examples
  • #12 6329548
    lechoo
    Poziom 39  
    Posty: 5160
    Pomógł: 377
    Ocena: 544
    To, że producent sobie tak napisał wcale nie znaczy, że się do tego nadają... W układzie forward istotne są następujące kryteria:
    - wypełnienie max. 50%
    - mosfet min. 800V
    Nie spełnia tego żaden układ z rodziny TOP.

    Wcześniej Kolega RoMan zaproponował UC3845 i tego radzę się trzymać.
  • #13 6333580
    WojtasJD
    Poziom 43  
    Posty: 13764
    Pomógł: 2908
    Ocena: 1573
    Fakt Vdss - max 700V, dlatego zastosowali tam (wcześniejszy link do przykładów) złożony 'clamping', co do max wypełnienia - jest ograniczone - noga Line-sense/Voltage-monitor/Multi-function jest podpięta przez rezystor do + Uwe.

Podsumowanie tematu

✨ Dyskusja dotyczy obliczeń transformatora impulsowego dla przetwornicy przepustowej z rdzeniem ETD34 i materiałem ferrytowym 3C96. Wskazano, że wzór na liczbę zwojów n1 użyty w obliczeniach (n1=Uwemax/4.44*f*Bn*Ae) jest poprawny dla napięcia sinusoidalnego i transformatorów na blachach, natomiast dla ferrytów i przebiegu prostokątnego należy stosować wzór n1=Uwemax/2*f*Bpp*Ae, gdzie Bpp to amplituda indukcji. Dopuszczalna indukcja Bpp dla 3C96 i ETD34 przy 60-90 kHz wynosi około 320-380 mT. Po korekcie wzoru liczba zwojów n1 wzrosła do 98, a indukcyjność L1 do 24 mH. Omówiono również maksymalny prąd Iwemax i czas włączenia tranzystora ton, a także energię magnetyczną w układzie. Poruszono kwestię dodatkowej składowej prądu w uzwojeniu pierwotnym i jej wpływu na obliczenia. W kontekście sterowania przetwornicą pojawiła się dyskusja o zastosowaniu mikrokontrolera Atmega8, który został oceniony jako mało odpowiedni ze względu na ograniczenia czasowe i stabilność działania. Zamiast tego rekomendowano użycie dedykowanego kontrolera UC3845, który lepiej radzi sobie z czasami reakcji i stabilnością. Poruszono też temat transoptora CNY64, którego częstotliwość odcięcia 110 kHz może być niewystarczająca dla pracy przy 62,5 kHz. Autor rozważał także układ TOPSwitch TOP204, jednak wskazano, że jest to układ flyback, a nie forward, i nie spełnia wymagań dotyczących maksymalnego wypełnienia (do 50%) oraz napięcia MOSFET (min. 800 V) dla przetwornicy forward. Podsumowując, zalecane jest stosowanie UC3845 do sterowania przetwornicą forward z rdzeniem ETD34 i materiałem 3C96, z uwzględnieniem poprawnych wzorów na liczbę zwojów i parametry magnetyczne.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA