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

Zasilacz impulsowy 2-transistor forward 230W

kekon 24 Mar 2009 20:02 16164 20
  • Zasilacz impulsowy 2-transistor forward 230W

    Jakiś czas temu padła mi fabryczna maszyna do metalizacji otworów - popaliło ścieżki na głównej płycie z elektroniką i za nic nie mogłem dojść co było przyczyną. Naprawa to koszt kilka tyś. zł więc postanowiłem wszystko zrobić od początku. Sterowanie (czyli procesor, LCD i kilka przycisków to banalna sprawa więc zostawiłem to "na deser" i jeszcze tego nie zrobiłem)
    W oryginale było duże toroidalne trafo 250W dające 2 napięcia a na głównej płycie i jeszcze jakaś przetwornica. Postanowiłem zastosować zasilacz impulsowy. Do tej pory robiłem proste przetwornice typu flyback.
    Moc potrzebna do zasilania urządzenia to ok. 230W (25V 6,5A - zasilanie grzałki; 15V 4A - do impulsowego źródła prądowego 15A pracującego na zwarciu przy kąpieli galwanizującej; 5V 0,5A - część cyfrowa; -12V 50mA - do wzmacniaczy operacyjnych).
    Stwierdziłem że najlepiej nadawać się będzie przetwornica w topologii 2-tranzystorowego forwarda ze starym poczciwym UC3844 (wiem, że są lepsze kontrolery ale akuram miałem kilka sztuk w zapasach). Zasilacz zawiera dodatkowo malutką pomocniczą przetwornicę flyback (slave) służącą do zasilania głównego wyłącznika na panelu czołowym maszyny (W oryginale panuje tam stale napięcie 24V - nawet gdy wszystko jest wyłączone. Włącznik ten zasilał przekaźnik podający 230V na główne trafo). W moim zasilaczu zasila ona dodatkowo układ UC3844.
    Przy uruchamianiu nie odbyło się bez "efektów pirotecznicznych" a to dlatego, że na wyjściu trafa sterującego bramkami mosfetów zastosowałem DC restoration circuit, który ma tą wadę (zupełnie o tym zapomniałem) że powoduje długie włączenie bramek tranzystorów gdy PWM nagle zaniknie lub zmniejszy się. Efekt był taki, że słychać było nieregularne głośne stukanie w rdzeniu głównego trafa (nasycał się). Gdy nagle podłączyłem większe obciążenie, sypnęło iskrami z UC3844 (dosłownie rozpadł się na 2 części), jeden z rezystorów dołownie stopił się (od palącego się łuku), w jendym miejsu lekko zwęglił się laminat. Po przeczytaniu pewnej noty aplikacyjnej usunąłem ten błąd. Na szczęście polegało to tylko na usunięciu zbędnych kondensatorów i zwarciu pozostałych zbędnych elementów. Teraz układ pracował w miarę poprawnie. "W miarę" bo jeszcze sporo czasu zajęło dobranie elemntów do kompensacji częstotliwościowej (to istny koszar). Kolejnym problemem był zbyt duży spadek napięcia na głównym wyjściu przy obciążeniu. Prąd 6,5A powodował spadek z 25V do 19V. Okazało się że winny jest zbyt czuły transoptor. Pomogło radykalne zmniejszenie rezystora dołączonego do diody nadawczej. Niestety przy pełnym obciążeniu nadal słychać pewien "szumek" w trafo i na razie nie mam pojęcia jak to zlikwidować (to nadal wina niezbyt dobrej kompensacji lub złego poprowadzenia ścieżek na PCB).
    Płytka zasilacza niestety nie wygląda najlepiej po tych wszystkich "przejściach" z ciągłym wymienianiem elementów podczas uruchamiania i regulacji.

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    kekon
    Poziom 17  
    Offline 
    P.S. Chętnie udzielam porad technicznych via e-mail/PW, pytaj nie tylko na forum ;)
    kekon napisał 357 postów o ocenie 14, pomógł 10 razy. Mieszka w mieście Białystok. Jest z nami od 2003 roku.
  • Relpol przekaźniki nadzorczeRelpol przekaźniki nadzorcze
  • #2
    Galareta
    Poziom 22  
    Na jakiej zasadzie działa takie urządzenie do metalizacji?
  • #3
    kekon
    Poziom 17  
    Cytat:
    Na jakiej zasadzie działa takie urządzenie do metalizacji?


    Trochę odbiegałoby to od tematu gdybym dokładnie to opisał... Generalnie główny etap polega na umieszczeniu płytki z wywierconymi otworami do kadzi z roztworem siarczanu miedzi i kwasu siarkowego (plus jakieś dodatki). W kadzi są 2 elektrody w postaci grubych płyt miedzianych. Do elektrod podłącza się plus a do płytki minus. Otwory są wcześciej "nasmarowane" roztworem grafitu. Prąd to ok. 2A/dm².

    W wersji fabrycznej tak jak pisałem, był zwykły zasilacz z toroidalnym trafo. Prąd do elektrod pochodził z impulsowego źródła prądowego 15A zrobionego na układach z rodziny simple switcher i podejrzewam że to ono się uszkodziło. Teraz zrobiłem je na starych układach TL594. Cały zasilacz jest teraz na jednej płycie (poza źródłem prądowym) i wszystko zajmuje mniej miejsca niż w oryginalnej wersji. Dodatkowo będzie mały wentylator gdyż główne trafo nagrzewa się mocno przy dłuższej pracy i pełnym obciążeniu. Mierzyłem temp. uzwojeń termoparą miernikiem firmy Cole-Parmer (dokładność +/- 0,3C) i temperatura dochodzi do 87C. Rdzeń nagrzewa się do ok. 60C.

    Schemat zasilacza w załączniku.
  • #4
    stanislaw56
    Poziom 19  
    Witam.Jakich rdzeni użyłeś do tej przetwornicy?
  • Relpol przekaźniki nadzorczeRelpol przekaźniki nadzorcze
  • #5
    kekon
    Poziom 17  
    Obydwa rdzenie (trafo i dławik wyjściowy) to ETD39 materiał 3C90. Można w zasadzie użyć mniejszego rdzenia ale akurat taki miałem. Wszystko liczy się bardzo prosto. Korzystałem z poniższej noty aplikacyjnej.
    Załączniki:
  • #6
    skaktus
    Poziom 37  
    Czy przy takich obciążeniach zasilacz nie grzeje się za bardzo ?

    Myślę że wentylator by się przydał ;)
  • #7
    kekon
    Poziom 17  
    Trochę się grzeje. W temp. pokojowej (20C) temp. radiatora na którym są diody osiąga 80C (a nawet więcej) więc w skrzynce w której będzie umieszczony cały zasilacz zapewne mogłoby się to przegrzać. Drugi radiator (tam gdzie są tranzystory kluczujące) osiąga ok. 50C. Wentylatorek będzie nad głównym trafo co przy okazji podmucha jednocześnie w radiator z diodami obok więc myślę, że będzie skutecznie chłodzić. Zrobię powtórnie pomiary, gdy wszystko będzie już w obudowie.
  • #8
    skaktus
    Poziom 37  
    Zmniejsz nieco aktualne "blachy", załóż na nich radiatory z chipsetów czy czegokolwiek by zwiększyć ich powierzchnię, wszystko zamknij według własnego uznania w obudowę i daj wentylator z czujnikiem temperatury. A nawet 2 jeśli chcesz mieć wydajne i ciche chłodzenie.
  • #9
    kekon
    Poziom 17  
    Zmniejszenie byłoby kłopotliwe bo trzeba wszystko rozkręcać; mogę do nich co najwyżej dodać te radiatory od chipsetów. Nawet lekki ruch powietrza już dość dobrze poprawia chłodzenie. Ten wentylator co będzie zamontowany jest całkiem wydajny.
  • #10
    szczur889
    Poziom 11  
    ja mam pytanie trochę z innej beczki
    jak się nazywa izolacja która jest na trafach i gdzie ją kupiłeś?
  • #11
    kekon
    Poziom 17  
    Jest to taśma poliestrowa z warstwą kleju z jednej strony. Klej jest termoutwardzalny. Kupiłem ją w TME (oznaczenie produktu 3M-1350F-1-19). Normy bezpeczeństwa (np. IEC950) wymaga, aby pomiędzy uzwojeniem pod napięciem sieci a dowolnym wtórym były conajmniej 3 warstwy taśmy. Dodatkowo wymagane są marginesy bezpieczeństwa - odległość uzwojeń od brzegów karkasu musi być conajmniej 2,5mm. Wyprowadzenia uzwojeń do pinów na karkasie muszą być w koszulkach izolacyjnych o grubości ścianki conajmniej 0,4 mm. Jest to często niemożliwe do wykonania w przypadku małych trasformatorów gdzie po prostu nie ma miejsca na marginesy i koszulki. Wtedy trzeba użyć albo większy karkas albo nawijać drutem w potrójnej izolacji (wówczas nie trzeba nawet dawać żadnej przekładki pomiędzy uzwojeniem pierwotnym i wtórnych gdyż wytrzymałość izolacji takiego drutu to ok 6kV)
  • #12
    mckey18
    Poziom 11  
    Można też zastosować taśmę która jest do kupienia też w TME jej kod to SCAPA-8010-25. Tamtej jakoś nie mogę wyczytać grubości tej co podał "kekon" a przy tej jest powiedziane, że ma 23um grubości. Jeśli chciałby ktoś kupić taśmę scapa o szerokości 25mm albo 50mm to mogę skombinować je myślę że taniej niż w TME (pisać wiadomości na PW ). Mam pytanie przy okazji jeśli ktoś się orientuje, czy rdzeń musi być spinkami spięty czy może być np tą samą taśmą owinięty porządnie aby się nie rozszedł ?
  • #13
    -RoMan-
    Poziom 42  
    Lepiej spinkami. Spinki są taniutkie - nie ma sensu oszczędzać.
  • #14
    rpal
    Poziom 27  
    kolego Kekon, wiem że to nie na temat może admin tego nie wywali więc zapytam. W jaki sposób radzisz sobie z dostępem kąpieli do miedziowania w przypadku tak małych średnic otworów jak np. 0,6 mm. Nie powstają tam np. bąble gazów uniemozliwiające prawidłowa metalizację. Stosujesz moe jakieś zwilżacze ?
  • #15
    kekon
    Poziom 17  
    Cytat:
    Można też zastosować taśmę która jest do kupienia też w TME jej kod to SCAPA-8010-25


    Taką też używam, jest bardzo dobra.

    Cytat:
    Mam pytanie przy okazji jeśli ktoś się orientuje, czy rdzeń musi być spinkami spięty czy może być np tą samą taśmą owinięty porządnie aby się nie rozszedł ?


    Bardzo ryzykowne ponieważ rdzeń nagrzewa się i taśma może się lekko rozciągnąć co spowoduje powstanie szczeliny w rdzeniu, która w przypadku przetwornicy typu forward jest bardzo szkodliwa.
    Zamiast spinek można to zrobić w inny sposób. Na etapie prototypu rdzeń można zacisnąć zwykłą opaską zaciskową do kabli (przydałoby się jednak zmierzyć po zaciśnięciu indukcyjność żeby upewnić się że rdzeń został dobrze złożony i zaciśnięty). Jeśli transformator i przetwornica pracuje poprawnie to trzeba go wylutować z układu i skleić rdzeń. Trzeba jednak postarać się żeby klej w miarę możliwości nie dostał się na powierzchnię środkowej kolumy.
    Wnętrze karkasu oraz powierzchnie środkowej kolumny obydwu połówek rdzenia posmarować grubą warstwą kleju (najlepiej Epidian 52, 53) Potem wkładamy rdzeń i ponownie zaciska się opaską na czas schnięcia. W miejscu gdzie stykają się boczne kolumny trzeba położyć też kropelki kleju. Do wnętrza karkasu (gdzie jest środkowa kolumna) dodatkowo wpuścić jeszcze klej jeśli się da.
    Po 24h rdzeń jest dobrze sklejony. Niestety ma to swoją wadę bo rozklejenie tak spreparowanego transformatora jest praktycznie niemożliwe bez połamania rdzenia. Nie polecam kleju Poxipol gdyż mięknie on pod wpływem temperatury nawet po wyschnięciu.

    Cytat:
    W jaki sposób radzisz sobie z dostępem kąpieli do miedziowania w przypadku tak małych średnic otworów jak np. 0,6 mm. Nie powstają tam np. bąble gazów uniemozliwiające prawidłowa metalizację. Stosujesz moe jakieś zwilżacze ?


    Urządzenie umożliwia metalizację otworów 0,3mm. Zanim płytka znajdzie się w ostatniej kąpieli jest poddawana odtłuszczaniu -> płukanie -> deaktywacja wody użytej do płukania -> uczulanie otworów (roztwór grafitowy) -> miedziowanie. W każdej kąpieli płytka jest poruszana w dwie strony co pomaga usnąć pęcherze powietrza z otworów.
    Po włożeniu płytki do ostatniej kąpieli zalecane jest wyjęcie jej po kilku sekundach i sprawdzenie czy nie ma powietrza w otworach jednak nigdy nie zauważyłem aby to się zdarzało.
    Ostatnia kąpiel zawiera oprócz kwasi i siarczanu miedzi dodatek organiczny (dolewa się go przed każdym miedziowaniem w ilości 1ml/L - w sumie 9ml bo objętość komory ma 9L). Powoduje on że miedź na płytce "wybłyszcza się" i jest idealnie lśniąca niemal jak lustro. Ten dodatek to prawdopodobnie jakiś zwilżacz jednak nie jest podany dokładny skład chemiczny tego preparatu.
    Opisane urządzenie (MiniContac) jest sprzedawane przez firmę LPKF (www.lpkf.de)
  • #16
    Dar.El
    Poziom 40  
    Witam
    Cytat:
    "W miarę" bo jeszcze sporo czasu zajęło dobranie elemntów do kompensacji częstotliwościowej (to istny koszar).

    Zmiana transoptora na 6N136 powinna pomóc w opanowaniu kompensacji częstotliwościowej.
  • #17
    lechoo
    Poziom 39  
    Witam,
    Na schemacie zauważyłem odwrotnie podłączone diody w tłumikach RCD - D108 i D109.
    Przy tak rozwiązanym sterowaniu transformatora sterującego (masło maślane, ale wiadomo o co chodzi) faktycznie powinny być obwody odtwarzania składowej stałej przed bramkami mosfetów. Jedno z lepszych rozwiązań drivera do forwarda 2T przedstawiam na poniższym rysunku, sprawdza się bardzo dobrze nawet w przetwornicach o mocy rzędu kilku kW:
    Zasilacz impulsowy 2-transistor forward 230W
    Pozdrawiam.
  • #18
    kekon
    Poziom 17  
    Cytat:
    Na schemacie zauważyłem odwrotnie podłączone diody w tłumikach RCD - D108 i D109.


    Fakt - błąd na schemacie, którego nie poprawiłem; w płytce są jednak wlutowane prawidłowo.

    Cytat:
    faktycznie powinny być obwody odtwarzania składowej stałej przed bramkami mosfetów.


    Nie powinny byc gdyż stwarza to problem, który już opisałem na początku tematu. Dokładne wyjaśnienie tego zjawiska znajdziesz tu (str. 16, "DC-Restorer Circuit – Watch Out!")

    http://www.powersystemsdesign.com/design_tips_dec06.pdf

    Cytat:
    jedno z lepszych rozwiązań drivera do forwarda 2T przedstawiam na poniższym rysunku, sprawdza się bardzo dobrze nawet w przetwornicach o mocy rzędu kilku kW:


    Do takich mocy raczej nie stosuje sie forwarda tylko przetwornice półmostkowe albo z pełnym mostkiem.
    Dodatkowe tranzystory przyspieszające wyłączanie bramek nie są konieczne w przypadku mojego układu. Na początku były w układzie ale nie stwierdziłem żadnej różnicy.
  • #19
    lechoo
    Poziom 39  
    Faktycznie, wypełnienie w forwardzie przecież nie przekracza 50%, więc ten kłopotliwy obwód odtwarzania składowej stałej można pominąć. Dzięki za link, poczytam sobie wolną chwilą.
    Forwarda 2T bardzo często można spotkać w spawarkach, i o dziwo lepiej się tam sprawdza (łatwiej się spawa) niż np. pełny mostek...
  • #20
    rpal
    Poziom 27  
    Dzieki kolego za informacje o procesie metalizacji chociaż mam jeszcze kilka innych pytań ale nie chcąc zaśmiecać forum może (o ile się zgodzisz) wysłać je na PW ?
    Ten dodatek nabłyszczający to może być najzwyklejszy w świecie klej "kostny" kiedyś robiło się takie kąpiele z klejem aby właśnie osiągnąć drobne ziarno przy miedziowaniu.
  • #21
    kekon
    Poziom 17  
    Cytat:
    Zmiana transoptora na 6N136 powinna pomóc w opanowaniu kompensacji częstotliwościowej.


    Właśnie to zrobiłem i jest faktycznie lepiej. Przy max. obciążeniu słychać pewien "szumek" w rdzeniu ale jest on mniej wyraźny niż z transoptorem CNY17. Nie ma natomiast już niestabilnej pracy przy mniejszych obciążeniach.