Projekt Flyback 12V - 240V DC (40W) - prośba o werfikację.

Witam.
Jako, że zapragnąłem zbudować sobie przetwornicę podwyższającą napięcie zacząłem rozeznawać się troszeczkę w temacie. Po przeczytaniu artykułów z elektroniki praktycznej oraz przejrzeniu dziesiątek artykułów na elektrodzie, sprawa zasilania obwodów magnetycznych nabrała już dla mnie jakiegoś kształtu i mniej więcej złapałem ogólne zasady i podstawy.

Założenia projektowe:

- napięcie wejściowe 10-14V DC (bateria żelowa)
- napięcie wyjściowe 240V
- moc wyjściowa 40W (wydajność prądowa 0.15A)
- sterowanie UC3842
- częstotliwość pracy 30kHz
- zabezpieczenie prądowe
- regulacja napięcia wyjściowego (tylko do ustawienia żądanej wartości na początku)
- topologia Flyback
- rdzeń ETD29 - 3C90

Po krótkiej konsultacji z użytkownikiem Qwet wiedziałem już jaki rdzeń powinienem użyć oraz w jakiej topologii powinna pracować moja przetwornica.

Wymagana moc nie jest duża ponieważ przetwornica będzie miała za zadanie zasilać maksymalnie do 4 lamp (7W każda) ledowych oryginalnie podłączanych bezpośrednio do sieci energetycznej. Po pierwszych testach lamp dowiedziałem się już że napięcie stałe doprowadzone do nich pozwala na uruchomienie lamp więc podejrzewam, iż w środku siedzi jakiś LED driver lub off line switcher do którego i tak jest dostarczane napięcie stałe uprzednio wyprostowane. Dla tego też założyłem budowę przetwornicy na napięcie stałe o wartości 240V.

Zwracam się do bardziej doświadczonych użytkowników forum o wskazówki praktyczne oraz teoretyczne.

Obliczenia uzwojeń transformatora oraz jego indukcyjności dokonałem na stronie http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/spw_smps_e.html , z których wynikło:

Uzwojenie pierwotne 12zw
Uzwojenie wtórne 241zw
Indukcyjność 17uH

W pierwszej kolejności chciałbym się zapytać o poniższy schemat ideowy który w tej chwili jest tylko moim szkicem opartym na nocie aplikacyjnej układu UC3842.

Rozważam zmianę układu na UC3843 oraz zastosowanie regulatora napięcia ponieważ dane z noty katalogowej układu UC3842 wskazują że napięcia zasilania (start-up) są zbyt wysokie min. 15 max 17.5 więc przy podłączeniu baterii max 14 układ nie rozpocząłby pracy.

Oczywiście po ukończeniu projektu wszystkie materiały , takie jak schemat ideowy, detale transformatora oraz mozaika ścieżek zostaną zamieszczone na elektrodzie. Mam nadzieję że ten projekt będzie nie tylko dla mnie ale również dla innych raczkujących dobrym źródłem edukacyjnym.

Schemat ideowy:
(bez układu kontroli napięcia)


Wartości rezystora Rt oraz kondensatora Ct dobrałem z poniższych wykresów. Rozumiem, że czas martwy nie jest tutaj wymagany ponieważ jest tylko jeden tranzystor w układzie. Nie wiem również jaką diodę na wyjściu zastosować. Na schemacie widnieje dodatkowe uzwojenie które posłuży mi jako kontrola napięcia wyjściowego do pinu Voltage Feedback.











Pozdrawiam,

Michał Świć.

Czy naprawdę tak trudno zajrzeć najpierw do spisu treści? https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic556770.html

Co tam robi ten wzmacniacz operacyjny?

Dzięki za linka, nie znalazłem tego posta wcześnie, więc teraz go przestudiuję. Wzmacniacz operacyjny w zasadzie miałby służyć jako wzmacniacz napięcia odłożonego na rezystorze od pomiaru prądu. Jako, że przy pełnym obciążeniu napięcie które się odłoży na rezystorze nie będzie wystarczające żeby aktywować końcówkę Current Sense to wzmacniacz operacyjny ma za zadanie je wzmocnić. jest to rozwiązanie które proponuje Texas Instrument w swojej nocie katalogowej dotyczącej tego scalaka.

UC3843 rzeczywiście będzie lepiej zastosować.

Dławik na ETD29 będzie miał indukcyjność 17µH ale tylko wtedy, gdy będzie zawierał szczelinę powietrzną 1mm. Taką szczelinę można łatwo zrealizować - wystarczy, że pomiędzy połówki rdzenia włożysz przekładkę o grubości 0,5mm. Przekładka może być plastikowa albo tekturowa, może być z kilku warstw taśmy izolacyjnej, może być położona tylko na kolumnach bocznych rdzenia. Ważne jest żeby przekładka nie zawierała metalu.

Co do samego schematu, rozumiem że jest niedokończony bo nie widzę obwodu stabilizacji napięcia wyjściowego. Kondensator na wejściu może być na 16V. Równolegle z mosfetem, to jest od drenu do źródła powinien być umieszczony porządny układ gasikowy zabezpieczający przed przebiciem mosfeta indukcyjnością rozproszenia dławika. Najlepiej żeby to była dioda 1N4148 połączona szeregowo z kondensatorem ceramicznym 100n i diodą zenera na około 40, a nawet 45V.
Wzmacniacz operacyjny jest tam niepotrzebny. Podłącz Current Sense bezpośrednio do źródła IRFZ44N. Rezystor 0,1Ω zapewni ci prąd szczytowy 10A, który jeszcze nie nasyci dławika. Rezystor musi być absolutnie bezindukcyjny. Najlepiej żeby było to 5 sztuk rezystorów metalizowanych 0,47Ω / 0,6W połączonych równolegle (do nabycia w TME.PL).

Jeszcze jedna sprawa - skoro te diody LED były zasilane prostowanym napięciem sieciowym, to były zasilane napięciem ponad 300Vdc. Wyprostowanie sieci daje 230Vac * 1,41 = 324,3Vdc. Ale musisz się jeszcze upewnić.

Ok. Myślę, że we wtorek odpowiem na pytanie jak są zasilane te ledy, bo wtedy rozbebeszę jedną i się upewnię. Zakładam że nie powinno być problemu z podwyższeniem napięcie wyjściowego z 240 do 300 ? poprzez regulację układem kontroli napięcia wyjściowego ? Niestety jakiekolwiek praktyczne pracę nad przetwornicą będę mógł zacząć dopiero w poniedziałek albo wtorek bo wtedy zaopatrzę się w elementy. Póki co studiuję posta którego polecił RoMam i będę wprowadzał zmiany w schemacie ideowym.

Podniesienie napięcia wyjściowego to tylko zwiększenie liczby zwojów uzwojenia wtórnego. Obwód stabilizacji napięcia wyjściowego pozostanie nienaruszony, ponieważ prędkość rozmagnesowywania rdzenia ani liczba zwojów uzwojenia pomiaru napięcia się nie zmieni.

Dodano po 2 [minuty]:

Jeszcze jedna sprawa - będzie kłopot przy nawijaniu uzwojenia pierwotnego. Trzeba je podzielić na 2 części, co daje tylko 6 zwojów na część. Uzwojenie będzie się składało prawdopodobnie z 2 drutów, więc będziesz musiał się trochę postarać, żeby to równo nawinąć.

Ok dzięki, poczytam i usystematyzuje wszystkie informacje i po południu przedstawię finalny schemat ideowy.


Pozdrawiam.

Zamiast dzielić uzwojenie pierwotne można podzielić na pół uzwojenie wtórne - co tak samo poprawi sprzężenie między nimi. Szczelinę należy wykonać tylko na środkowej kolumnie szlifując rdzeń na pasku papieru ściernego. Szczelina na wszystkich kolumnach we flybacku jest niedopuszczalna, gdyż bardzo rośnie wtedy indukcyjność rozproszenia i spada sprzężenie między uzwojeniami.

Czy poprzez pojęcie dzielenie uzwojeń macie na myśli nawinięcie uzwojenia na dwóch warstwach ? Bo nie bardzo mogę sobie to zobrazować sorki za pytanie na takim poziomie ale chciałbym się upewnić.

ps. czy może chodzi o nawinięcie połowy pierwotnego , wtórne i następnie drugiej połowy pierwotnego ?

Pozdrawiam.

Tak, ale rzeczywiście lepiej byłoby nawinąć tak:
pierwsza połowa wtórnego - całe pierwotne - całe pomocnicze/pomiarowe - druga połowa wtórnego.

Witam, ponownie. Przeanalizowałem poprzednie posty i zmodyfikowałem schemat ideowy.

Na schemacie dodałem układ gasika na uzwojeniu pierwotnym tak jak w nocie katalogowej Ti oraz z wartościami zastosowanymi w poprzednich postach dotyczących UC3843. Układ soft startu również jest z noty katalogowej Ti. Zastanawiam się czy układ kontroli(regulacji) napięcia wyjściowego jest poprawnie zaprojektowany? Uzwojenie wtórne na schemacie jest podzielone celowo na dwie sekcje ponieważ chciałem zobrazować jego podział, ale w rzeczywistości jest to oczywiście jedno uzwojenie tak jak pisał Lechoo oraz Qwet.rezystor w układzie limitu prądu jest wstawiony aby zredukować szpilkę napięcia (z noty katalogowej).



Pozdrawiam,

Niepotrzebne kombinacje - przetwornica pracująca w trybie prądowym nie wymaga układu soft-start - sama z siebie startuje wystarczająco miękko.
W układzie gasika nie możesz zastosować diody 1N4005 - jest za wolna. Drugi gasik (D2, C1, D3) równolegle do tranzystora jest absurdalnym i niepotrzebnym układem.
Na nóżce CS brak kondensatora - bez niego przetwornica nie będzie działać.

Ok dzięki za poprawki.

Usunąłem soft start oraz układ gasika równoległego do tranzystora.

Dioda 1N4934 - fast recovery (D"8") w układzie gasika uzwojenia wtórnego będzie odpowiednia ?

Na wyprowadzenie CS 100nf ceramiczny ?

Dodam zmieniony schemat ideowy jak już uporządkuję wszystko raz porządnie.

Dostałeś linka do _działającego_ projektu - zobacz co, jak i dlaczego zostało tam zrobione. Trochę samodzielności.

Układ gasikowy 1N4148 - ceramik - zenera został niewłaściwie połączony. Po prostu źle mnie zrozumiałeś.
Zresztą skoro już wykonałeś układ gasikowy D8 - C9 - R6, to nie ma sensu robić drugiego, jeden całkowicie wystarczy.

Nie wiem o jakim gasiku uzwojenia wtórnego mówisz w swoim ostatnim poście, ale tam żaden nie jest potrzebny.

Kondensator filtra RC na nóżce CS układu nie musi być taki duży. Im większy zastosujesz tym wolniej sterownik będzie reagował na zmiany prądu dławika.

Witam, oczywiście miałem na myśli układ gasika po stronie pierwotnej, pomyliło mi się, sorki.

Teraz wiem co miał na myśli RoMan odnośnie samodzielności prawie wszystko co potrzebne jest zawarte w postach (czytanie ze zrozumieniem) ale powracając do projektu który realizuje:

poprawiłem schemat ideowy, wywaliłem gasik równolegle do mosfeta zostawiłem tylko ten na uzwojeniu pierwotnym. Po uruchomieniu przetwornicy wciąż będę próbował modyfikować wartości C4 w układzie pomiaru prądu oraz rezystora R6 w układzie gasika tak jak była mowa w opisywanym projekcie wcześniej.



Mam prośbę aby zweryfikować schemat ideowy czy jest narysowany poprawnie, to będę mógł przystąpić do wykonania transformatora oraz płytki drukowanej.

RV2 w praktyce jest niepotrzebny - nigdy nie będziesz go używał.

C5 i C10 są niepotrzebnie przerośnięte. Jeśli będziesz zasilał układ z akumulatora, spokojnie możesz dać 2x470uF.

Diody D3 i D4 są według mnie niepotrzebne.

Koniecznie posadź na bramce mosfeta rezystor, jakieś 22Ω.

Dioda UF5408 na wyjściu jest niepotrzebnie przerośnięta. Oczywiście to w niczym nie przeszkadza, ale troszkę szkoda miejsca na płytce - tam wystarczyłaby diódka na 1A

Nie zrobiłeś kompensacji sprzężenia zwrotnego - trafo może skwierczeć.

Nie nadałeś wartości rezystorowi R3.

Więcej grzechów nie znalazłem.

D3 i D4 przydają się, gdy rezystor czujnika prądu ma za dużą indukcyjność i za mocno dzwoni. Jak na przykład ten rzekomo bezindukcyjny 0R01 LVR-5 DALE

No tak, nie pomyślałem o tym. Faktycznie, duża indukcyjność rezystora mogłaby nieźle nabałaganić...
Rezystory gdzieś powyżej poleciłem metalizowane 0,47ohm/0,6W i takie pojawiły się na schemacie. Teoretycznie nic nie powinno dzwonić

Dzięki, co do diod D4 oraz D3 sugerowałem się postem którego link jest wyżej oraz notami katalogowymi.

Dodam rezystor w szereg bramki, co do wartości rezystora R3 to nadam mu wartość wkrótce .

Odnośnie kompensacji sprzężenia zwrotnego, jest to końcówka Comp ?
(zastosować połączenie z not katalogowych równolegle połączony kondensator oraz rezystor z wyjścia comp do pinu Voltage feedback ?, czy może inne sugestie.?

Jutro rozeznam się w możliwościach zakupu elementów i tym samym dobiorę optymalnie wartości Diody po stronie wtórnej oraz kondensatorów C5 oraz C10 tak jak napisałeś żeby nie były "przerośnięte".

Dziękuję serdecznie za pomoc, oczywiście będę na bieżąco przedstawiał postępy budowy. I zapewne problemy które napotkam.

Suchy napisał:

Odnośnie kompensacji sprzężenia zwrotnego, jest to końcówka Comp ?
(zastosować połączenie z not katalogowych równolegle połączony kondensator oraz rezystor z wyjścia comp do pinu Voltage feedback ?, czy może inne sugestie.?

Coś tam wypada dać Aczkolwiek kompensacja to czasem drażliwy temat Ja osobiście dałbym jakiś rezystor, może jakaś niewielka pojemność, rzędu 200pF, a w praktyce to się dopiero okaże. Dając rezystor, pogarszasz stabilizację, ale poprawiasz stabilność pracy przetwornicy.

Witam, dzięki za poradę, dzisiaj uruchamiam więc podzielę się spostrzeżeniami wieczorem.

Pozdrawiam.

Witam, dzisiejszy sobotni poranek okazał się sukcesywny . Mianowicie uruchomiłem przetwornicę, miałem to zrobić wczoraj ale obowiązki wzywały. Przetwornica pracuje bez zarzutu, po paru "dostrojeniach" udało mi się uzyskać zadowalające wyniki.

Użyłem tymczasowo rezystora "bezindukcyjnego" LVR-3 0.1Ohm DALE
zmienię to w najbliższym czasie na 5 równolegle połączonych tak jak było sugerowane w poprzednich postach.

Wartości C1 oraz R1 dobrałem eksperymentalnie, więc poproszę również o jakąś sugestię oraz weryfikację.

W najbliższym czasie będę próbował zwiększyć wartość rezystora R5 w gasiku aby zmniejszyć straty, ponieważ jest na prawdę gorący. Oraz dokładnie określę wartość rezystora R4 aby przy większym obciążeniu nie włączało się zabezpieczenie prądowe. Poprzednio wstawiłem przez pomyłkę 220Ohm i siedziałem i dumałem przez godzinę dla czego przy obciążeniu 20W siada napięcie wyjściowe.


Tranzystor IRFZ44N na radiatorze poniżej nie grzeje się za bardzo, po około 2 godzinach ciągłej pracy z obciążeniem w postaci żarówki energooszczędnej (sieciowej) 25 Watowej radiator może mieć około 50st. celcjusza - mogę go dotknąć palcem jest dość ciepły ale nie parzy więc tak wnioskuję. Jak zbuduje termometr to zamieszczę konkretne wyniki.



Jak już wspomniałem najbardziej grzejącymi się elementami są R5 oraz R6.


Poniżej przedstawiam schemat ideowy:




oraz przebiegi kolejno pomiędzy:

Gnd - Drenem :


Gnd - Rezystor pomiarowy (bezpośrednio z rezystora)


Gnd - Wyprowadzenie Isense z UC3843:


W tej chwili sprawność przetwornicy wynosi około 75%.

Zastanawiam się tylko czy szpilek które się pojawiają na rezystorze pomiarowym nie powinna gasić dioda schottkyego D2.

Jak tylko poprawię projekt płytki to zamieszczę mozaikę ścieżek oraz konstrukcję transformatora.

Ps. Przekładki w rdzeniu transformatora to 2x0.6mm, dzisiaj będę szlifował środkową kolumnę na 1,2mm.

Pozdrawiam.

Usuń diodę D2 - wtedy dopiero zobaczysz, co to szpilki...
Na razie przebiegi masz wzorcowe. Trochę mnie martwi, że nie skorzystałeś z metody zmniejszenia strat na rezystorze kontroli prądu użytej w układzie, do którego linka dostałeś (chodzi o podciągnięcie poziomu napięcia na CS poprzez rezystor podłączony między CS a Vref)...

Pokaż jeszcze zdjęcia przetwornicy i wzór płytki

Ja zajmuję się prawie tylko push-pull, dlatego wielkość i ilość oscylacji jest dla mnie tragiczna Ale flybakci tak mają, tam oscylacje to norma. Jednak szpila na drenie tranzystora podczas jego zamykania dochodzi do 50V, a to już jest blisko granicy przebicia IRFZ44N...

Sprawność 75% wbrew pozorom nie jest taka zła, zasilacze ATX mają niższą Ale myślę że to dałoby się jeszcze poprawić.

Oscylacje widoczne na pierwszym oscylogramie są normalnym zjawiskiem gdy przetwornica pracuje w trybie nieciągłym (ang. discontinuous) - absolutnie nie należy się nimi przejmować.
Przepięcia z indukcyjności rozproszenia na pewno się zmniejszą po zeszlifowaniu środkowej kolumny.

Oscylacje na drenie to norma w DCM. Ale oscylacje na Rsc to tragedia. A ja nie mogę zrozumieć, jak tak znamienita forma jak DALE (d. Vishay) może tak oszukiwać klientów nazywając swoje LVR bezindukcyjnymi

Jeśli autorowi będzie się chciało to może jeszcze pokombinować z pomiarem prądu za pośrednictwem przekładnika prądowego...
-> http://focus.ti.com/lit/ml/slup114/slup114.pdf

Nie uznaję pomiaru prądu w układach niesymetrycznych przekładnikiem - są zbyt zafałszowane

Dzięki za wszelkie porady,

-RoMan-

Masz rację, zastosuję rozwiązanie z posta którego link jest powyżej, prawdę mówiąc dopiero kiedy zacząłem uruchamiać układ zrozumiałem niektóre funkcje wyprowadzeń UC3843 i oczywiście marnotractwem
jest stosować 0,1 ohma skoro można odłożyć na nim dużo mniejsze napięcie i zastosować podciągnięcie napięcia na CS. To po weekendzie bo teraz nie mam elementów.

Qwet

Zdjęcie przetwornicy z góry oraz z boku. Latający rezystor z lewej to dzielnik na nóżce CS, później będzie inny rezystor pomiarowy oraz podciąganie poprzez dzielnik. Teraz myślę, że radiator jest trochę blisko transformatora ale to też będzie pewnie do zmiany.







Oczywiście zamieszę wzór płytki jak tylko uporam się z błędem który
popełniłem, nie prowadząc ścieżki łączącej masy pierwotnej oraz wtórnej części.

lechoo
Dziś albo jutro będę szlifował kolumnę środkową.
Poczytam PDF-a roważę możliwości.