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

Dobranie częstotliwości do przetwornicy Push-Pull

Overclocker 27 Cze 2009 12:52 4380 15
  • #1 27 Cze 2009 12:52
    Overclocker
    Poziom 13  

    Witam,
    Problemem, który chciałem wam przedstawić jest dobór częstotliwości do przetwornicy push-pull. mianowicie, nie mam zielonego pojęcia, na jakiej zasadzie dobiera się częstotliwość, do układu :|
    Zbudowałem już w prawdzie 1 przetwornicę, ale było to raczej bezmyślne kopiowanie tego co ktoś napisał, tym razem zastanowiło mnie, dlaczego miałbym pracować na 60kHz a nie na np 30 ??
    Zbudowałem sobie wersje testową przetwornicy (pająk) kupiłem rdzeń E55/28/21 F-867 nawinąłem na karkas uzw. pierwotne 2x5 zw, lico 25 szt drucików d=0,5mm, wtórnego jeszcze nie ma, jest jedynie 3 zw przewodu w celach testów.
    Podczas zmiany częstotliwości, jedynie to co się zmieniało był prąd spoczynkowy, i wąchał się od 70mA (40kHz) do 130mA (20kHz i w górę powyżej 50kHz), a także napięcie wyjściowe.
    Nie sprawdzałem sprawności tej przetwornicy, ale mam zbyt mało wydajny transformatorek - max 1,5A
    Więc moje pytanie to:
    Na jakiej zasadzie dobieramy częstotliwość pracy przetwornicy?

    0 15
  • #2 27 Cze 2009 13:29
    Qwet
    Poziom 33  

    Częstotliwość pracy wybiera projektujący według własnego widzimisię.

    Zalety zmniejszenia częstotliwości:
    - mniejsze straty energii na przełączaniu mosfetów
    - mniejsze straty w diodach prostowniczych (ze względu na czas przełączania)
    - mniejsze straty energii w rdzeniu - wyższa dopuszczalna indukcja
    - łatwiejsza kontrola przetwornicy, opanowanie oscylacji

    Zalety zwiększania częstotliwości:
    - mniejsza minimalna ilość zwojów na transformatorze
    - większa moc z tego samego rdzenia, lub ta sama moc z mniejszego rdzenia
    - mniejszy dławik/dławiki wyjściowe

    Prąd spoczynkowy 70-130mA to bardzo duży prąd jak na przetwornicę sieciową i niewielki jak na przetwornicę CarAudio.

    0
  • #3 27 Cze 2009 13:59
    Overclocker
    Poziom 13  

    Dzięki za odpowiedź, to ma być przetwornica Car-audio,
    nasuwają mi się jeszcze 2 pytania, czy moje 2x5 zw pierwotnego jest dobre dla f=40kHz? czy jest jakaś ważna zależność?
    A drugie pytanie:
    Jaki dławik wyjściowy zastosować ? wystarczy taki rdzeń od atx'a ? ta przetwornica ma mieć moc ok 270 W (2 x TDA 7294 z możliwością rozbudowy, ale to w odległej przyszłości :) )
    I ile tych zwojów ma być nawiniętych? jest na to jakiś wzór ?

    I jeszcze jedno: czy ten rdzen - E55/28/21 F867 nie jest odrobinę za mocny na 270 W ?

    0
  • #4 27 Cze 2009 14:33
    Qwet
    Poziom 33  

    Ważna zależność jest tutaj:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic492683.html
    Drugi zwór, ale zamiast 4,44 wstaw po prostu 4. Indukcja nasycenia ferrytu to 3500Gs, ale lepiej przyjąć mniejszą indukcję w rdzeniu.

    Do 2xTDA7294 wystarczy rdzeń proszkowy od ATX. Nawet nie trzeba specjalnie liczyć - nawiń na nim 2 x 15..20 zwojów i będzie dobrze ;) Tylko pamiętaj, że strumienie indukcji magnetycznej obu uzwojeń dławika muszą się sumować, nie znosić! To bardzo ważne, dlatego zwracaj szczególną uwagę na podłączenie wyprowadzeń do przetwornicy. Oba uzwojenia dławika nawijaj bifilarnie.

    Ten E55 jest do mocy ~1kW, o wiele za duży dla twoich zastosowań. Oczywiście będzie działał, ale ciężko będzie zapełnić całe okno uzwojeniami. Do 270W wystarczy ETD34.

    0
  • Pomocny post
    #5 27 Cze 2009 14:49
    lechoo
    Poziom 39  

    Przy tym rdzeniu optymalne będzie 2x4zw. na pierwotnym i częstotliwość 22..25kHz.

    B = (U × 10^6)/(2 × f × n × Ae)
    gdzie:
    B - indukcja w mT
    U - napięcie zasilania w V
    f - częstotliwość w kHz
    n - ilość zwojów uzwojenia pierwotnego
    Ae - przekrój środkowej kolumny rdzenia w mm²

    0
  • #6 27 Cze 2009 15:10
    Overclocker
    Poziom 13  

    Mam nawinięte tak : (sory za rysunek :) )
    https://obrazki.elektroda.pl/66_1246108031.jpg


    A to jest zdjęci mojego rdzenia z uzw. pierwotnym:
    https://obrazki.elektroda.pl/20_1246107928.jpg

    Ten rdzeń był wyciągnięty z jakiegoś ATX'a dawno temu:
    https://obrazki.elektroda.pl/10_1246107804.jpg

    czyli można by było użyć tego ostatniego do tej przetwornicy ? jeśli tak, to jakie f pracy, i 2x18zw na pierwotne ? i ile tych drucików ? mam taki o d = 0,5mm
    jeszcze dodam 2 linki odnosnie tego pierwszego rdzenia ( nota ):
    http://www.aet.com.pl/Katalog/tabid/932/Type/...1/CategoryName/Rdzenie-E55-28-21/Default.aspx
    http://www.aet.com.pl/Portals/0/ZelNet_HermesNet/ProductFiles/e55_28_21.pdf


    Nie doczytałem twojego posta Qwet :) myślałem, ze chodziło ci o transformator :) ale i tak dalej zostaje to pytanie, czy rdzeń z atx'a wystarczy jako transformator :)

    0
  • #7 27 Cze 2009 15:39
    Qwet
    Poziom 33  

    Powinien wystarczyć. Musisz tylko policzyć czy odpowiednie druty zmieszczą się w uzwojeniach ;)

    Najpierw policz ilość zwojów na uzwojeniu pierwotnym rdzenia wykorzystując wzór z podanego przeze mnie artykułu, lub przekształć wzór podany przez lechoo tak, żeby dało się liczyć liczbę zwojów. Podstaw zmierzony wcześniej Ae i podstaw do wzoru. Indukcję przyjmij 3000Gs (300mT) i częstotliwość pracy 40-50kHz, bo rdzeń jest dość mały.

    0
  • #8 27 Cze 2009 16:38
    Overclocker
    Poziom 13  

    W twoim artykule jest taki wzór :

    Wzór na obliczanie ilości zwojów:
    n = 53 / Qr,
    gdzie n to liczba zwojów uzwojenia pierwotnego, a Qr to pole przekroju poprzecznego kolumny głównej rdzenia podane w cm^2.

    czyli wychodzić mi z tego, że n = 53/1,2 n= 44,1 zw

    to nie jest przypadkiem za dużo jak na uzw. pierwotne ? a do tego jeszcze dochodzi druga połówka czyli kolejne 44zw. jeżeli będę chciał mieć <5A/mm2 to nawet części pierwotnego nie wcisnę do tego rdzenia...
    Prosiłbym o uświadomienie mnie, gdzie robię błąd :)

    co do drugiego wzoru:
    B = (U × 10^6)/(2 × f × n × Ae)
    gdzie:
    B - indukcja w mT
    U - napięcie zasilania w V
    f - częstotliwość w kHz
    n - ilość zwojów uzwojenia pierwotnego
    Ae - przekrój środkowej kolumny rdzenia w mm²

    n = (Ux10^6)/(2 x f x B x Ae)
    n = (14x 10^6)/(2 x 60000 x 300 x 120)
    n = 14 000 000 / 4 320 000 000
    n = 0,003240 zw
    tu znowu wydaje mi się, ze jest coś za mało :D

    0
  • #9 27 Cze 2009 16:54
    lechoo
    Poziom 39  

    Błąd: f ma być w kHz i wtedy wyjdzie 3,24zw. - zaokrąglamy w górę do 4.

    1
  • #10 27 Cze 2009 17:05
    Qwet
    Poziom 33  

    Miałem na myśli ten artykuł:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic492683.html
    Drugi wzór, gdzie 4,44 zastępujesz 4.

    A wzór n = 53 / Qr jest prawdziwy przy obliczaniu pojedynczego uzwojenia półmostkowej przetwornicy push-pull, zasilanej z 320Vdc, pracującej z częstotliwością 30kHz, przy założeniu że indukcja w rdzeniu będzie 2500Gs. W twoim przypadku topologia i wszystkie parametry są zupełnie inne, więc wzór nie jest prawdziwy :)

    Wzór jest prawidłowy, ale polecam ci zmniejszyć częstotliwość do 50kHz i nawinąć na pierwotne 2 x 4 zwoje. Liczbę zwojów uzwojenia wtórnego liczysz z przekładni, tak żeby na wyjściu uzyskać żądane napięcie.

    1
  • #11 27 Cze 2009 17:19
    Overclocker
    Poziom 13  

    po podstawieniu do tego wzoru:
    n = (U * 10^8)/(4.44*f*Bm*Qr)
    n = 1400 000 000 / 4 * 50000 * 3000 * 1,2
    n = 1,94 ~ 2 zw.
    wiec to już będzie coś koło tego, czyli jeżeli dam 4 zw będzie lepszy efekt tak ? Ta liczba (2) to jest minimalna ilość zwojów?

    Ja wtórne nawijam tak, ze na początek liczba zw, która mi wyszła z przekładni + 2 a następnie odwijam, aż do otrzymania odpowiedniego napięcia. No ale to i tak na jedno wychodzi :)

    lechoo napisał:
    Błąd: f ma być w kHz i wtedy wyjdzie 3,24zw. - zaokrąglamy w górę do 4.

    a rzeczywiście :) nie doczytałem :)

    0
  • #12 27 Cze 2009 18:25
    lechoo
    Poziom 39  

    Mój wzór jest poprawny, oczywiście na maksymalnego wypełnienia 50%. Dla sprawdzenia możesz policzyć następująco:
    - najpierw szczytową wartość prądu magnesującego: I=U*t/L, gdzie L=AL*n^2, t=1/(2*f)
    - następnie liczymy indukcję ze wzoru: B = µe*µ0*I*z/le
    Postaw sobie - powinno się zgadzać.

    0
  • Pomocny post
    #13 27 Cze 2009 18:54
    Qwet
    Poziom 33  

    Wypełnienie w niestabilizowanych przetwornicach CarAudio to 85-90%, zależnie od sterownika. Te 2 zwoje przy 50kHz powinny wystarczyć, ale tego na pewno równo nie nawiniesz. Zdecydowanie polecam obniżenie częstotliwości do 25kHz i nawinięcie 2 x 4 zwojów ;)

    Pamiętaj że podczas pracy wzmacniacza na wyłączonym silniku napięcie zasilania spadnie do 11V i dojdą spadki napięcia na mosfetach. Musisz to uwzględnić przy obliczaniu napięcia wyjściowego.

    0
  • #14 27 Cze 2009 19:44
    Overclocker
    Poziom 13  

    Wiec na początek postaram się nawinąć i sprawdzić ten rdzeń od ATX'a zacznę od 4x2 zw pierwotne, na wtórnym jedno grubsze uzwojenie, żeby było ok 40V. Podłączę do akumulatora i zobaczę jaka mi moc wyjściowa wyjdzie, jeżeli będzie potrzeba, to zwiększę częstotliwość :)

    I jeszcze mam jedno pytanko czy jeden IRFZ44N wystarczy na gałąź przy takiej mocy ?

    Jeżeli w ekstremalnym przypadku przetwornica będzie pobierać 23,6A ( przy 11V 260W ) Domyślam się, że to nigdy nie nastąpi, ale lepiej się zabezpieczyć :) Czy wystarczy na pierwotnym lico 15 drucików 0,19mm2 (suma 2,85mm2) co daje natężenie na 1mm2 rzędu 8A ? Jak na mój gust jest to wystarczająca ilość :)

    Wypełnienie całego okna jest potrzebne ? chodzi mi o to, jeśli mi zostanie miejsce, czy mam od nowa nawijać rdzeń, czy sobie darować i zostawić natężenie szczytowe 8A/mm2 na wtórnym będzie płynął prąd szczytowy ~3,2A dlatego wystarczy 5 drucików co daje 3A/mm2.
    Ze wstępnych obliczeń miejsca w oknie zostanie mi jeszcze 47mm2 oczywiście zakładając "sprawność" wypełnienia 50% :)

    0
  • #15 27 Cze 2009 19:47
    -RoMan-
    Poziom 42  

    Panowie - nie kłócić mi się tu, proszę. Obaj macie rację ale...

    Ogólny wzór na transformator przyjmuje indukcję szczytową, wzór lechoo - amplitudę indukcji - czyli wartość p-p.
    Przy 30 kHz można ze spokojnym sumieniem przyjąć we wzorze lechoo 360 mT a we wzorze ogólnym - 180 mT (1800 Gs).

    1
  • #16 27 Cze 2009 20:03
    lechoo
    Poziom 39  

    OK, a odnośnie wypełnienia - podajemy je w odniesieniu do pełnego okresu:
    Dobranie częstotliwości do przetwornicy Push-Pull
    Gdyby wypełnienie przekroczyło 50% to występowałby tzw. overlapping objawiający się jednoczesnym przewodzeniem obu tranzystorów, a powszechnie wiadomo czym to grozi...

    0