Przetwornica dc/dc step up z aku 7,2v NI-MH na 8-24v 250W

Potrzebuje zbudować przetwornice napięcia z modelarskiego pakietu NI-MH 6cel (7,2V]) na regulowane napięcie w zakresie 8-24V. Moc potrzebna to najlepiej 250W(żeby był zapas), jednak max obciążona będzie tylko przez max 5min. Obciążenie tej przetwornicy będzie indukcyjne i impulsowe(silnik sterowany z PWM).Jako mosfet'ów kluczujących chciałbym wykorzystać IRL540N, a jako rdzenia najlepiej coś z starego zasilacza ATX

Jaki schemat będzie dla mnie odpowiedni?

Żadem. 250W/7.2V = prawie 35A, co oznacza prądy szczytowe w przetwornicy na poziomie 70A - daleko poza możliwościami IRL540 i modelarskich pakietów NiMH.

Przez prąd szczytowy rozumiesz moment przełączania kluczy?

Nie da się tego wygładzić dużym kondensatorem?

Ten aku ma prąd maksymalny na poziomie 56A, oznacza to, że mogę uzyskać max 200W (56A/2 * 7,2v)?

Jasne. Tylko, że przy takim prądzie napięcie na nim spada zapewne poniżej 5V.

Co do wygładzania - wejdź na strony producentów kondensatorów i poszukaj ile i jakiej wielkości kondensatorów trzeba użyć, żeby poradzić sobie z Iripple na poziomie 70A (to daje ok. 20A Irms tętnień). Step-up ze względu na Iripple odpada.

Pozostaje push-pull ale przy takich napięciach staje się on słabo realizowalny - odbijamy się o problem minimalnej ilości zwojów. Najlepiej byłoby najpierw trochę podnieść napięcie a dopiero potem przetwarzać ale to znów prowadzi do absurdalnej komplikacji układu.

Mógłbyś rozwinąć co to jest Iripple?

W takim schemacie też to występuje? https://obrazki.elektroda.pl/21_1211320987.gif


Ile mogę maksymalnie z tego akumulatora wycisnąć, żeby przetwornica była wykonalna?

Co mam rozwijać? To nie szkółka niedzielna. Iripple to prąd tętnień. Występuje w każdym układzie impulsowym. Przedstawiony układ to przetwornica push-pull - zmieniony układ przetwornicy car-audio Irka.
Raczej nie będzie działać - kontroler potrzebuje trochę wyższego napięcia do działania. A regulacja napięcia wymaga dławika wyjściowego, którego na tym schemacie nie ma.
Przy żądanej mocy pierwsze, co powinieneś zrobić, to zastosować dwa pakiety akumulatorów. A potem przetwornice push-pull, oczywiście z dławikiem wyjściowym.

-> -RoMan-
Na schemacie dławik wyjściowy jest.

A z ilością zwojów myślę że nie byłoby aż tak kiepsko - ze 3 zwoje jeszcze da się nawinąć Warunkiem osiągnięcia odpowiedniej mocy przy napięciu 7,2V jest duży przekrój okna rdzenia.

Jednak zgadzam się, że trzeba będzie zwiększyć ilość ogniw dwu-, a najlepiej trzykrotnie.

Cytat:

Raczej nie będzie działać - kontroler potrzebuje trochę wyższego napięcia do działania.

Zasilanie do kontrolera mogę wziąć z drugiego małego pakietu do zasilania elektroniki - to zasilanie mogło by być też do klucza MOSFET-ów.
Czy jeśli elektronikę sterującą zasilę z zewnątrz to układ będzie działać?

Cytat:

Warunkiem osiągnięcia odpowiedniej mocy przy napięciu 7,2V jest duży przekrój okna rdzenia.

A jaki rdzeń polecasz w takim wypadku? Taki ETD z ATX się nada? a może jakiś toroid?

No i trzeba wziąć pod uwagę, że napięcie siadzie pod obciążeniem Czyli trzeba liczyć tak dla bezpieczeństwa 5,5v.

Cytat:

Jednak zgadzam się, że trzeba będzie zwiększyć ilość ogniw dwu-, a najlepiej trzykrotnie.

Wtedy by się bez przetwornicy obeszło

Sterownik możesz zasilać oddzielnym napięciem i to będzie jak najbardziej wskazane, bo potrzebuje on napięcia zasilania przynajmniej 9-10V do prawidłowego działania i wysterowania mosfetów odpowiednio wysokim napięciem. Napięcie 7,2V podłącz tylko do uzwojenia pierwotnego.

Rdzeń jak najbardziej toroidalny. Nawinięcie 3 zwojów kilkudziesięcioma drutami na karkasie jest bardzo trudne. Oczywiście da się, ale nigdy nie wyjdzie tak równo jak na toroidzie.

Cytat:

Sterownik możesz zasilać oddzielnym napięciem i to będzie jak najbardziej wskazane, bo potrzebuje on napięcia zasilania przynajmniej 9-10V do prawidłowego działania i wysterowania mosfetów odpowiednio wysokim napięciem.

Niestety jako oddzielne zasilanie mam do dyspozycji 7-8v :/ Choć wyczytałem w nocie, że TL494 pracuje od 7v. Może by zastosować osobno małą przetwornice 5-12v 500mA?

Cytat:

Rdzeń jak najbardziej toroidalny. Nawinięcie 3 zwojów kilkudziesięcioma drutami na karkasie jest bardzo trudne. Oczywiście da się, ale nigdy nie wyjdzie tak równo jak na toroidzie.

A jaki konkretnie rdzeń zastosować i jakimi drutami nawijać, bo niestety, ale nigdy przetwornicy nie robiłem i nie jestem zbyt zorientowany w temacie

Witam
Jedynym wyjściem jest zrobić wielofazową przetwornicę STEP-UP. Trzeba policzyć ile max można z jednej uzyskać i odpowiednio ją pomnożyć, problem z tętniącym prądem zniknie i nie potrzeba dużych kondensatorów. Ale czy akumulator to wytrzyma to inna historia.

Szacować należy ,że przy sprawności tego rozwiązania rzedu 50% trzeba mieć
drugie tyle mocy na straty ok. 250 Watów .
Do tego tu się mówi o mocy czynnej a silniki to również moc bierna . Chyba to nie taka przetwornica będzie -nie taki prosty układ.
Są jakieś gotowe przetwornice przy pompach w węzłach cieplnych -trzeba popatrzeć jak tam to jest rozwiązane .

KaW: Mówisz o propozycji Dar.El? Bo projekt z linka, który podałem wyżej, ma sprawność powyżej 90%.

-> KaW

Jesteś pewien, że piszesz na temat? Tu mowa o przetwornicy DC/DC i silniku DC...

Sprawność przetwornicy raczej nie będzie 90% ze względu na bardzo niskie napięcie zasilania, ale na pewno będzie większa od 50%. Moc bierna przy prądzie stałym nie istnieje. A jeśli chodzi o zwracanie energii do kondensatorów wyjściowych przetwornicy to tu problemu raczej nie ma.

Mogli by mi koledzy powiedzieć jaki rdzeń zastosować i jak go nawinąć?

Czy to dobry pomysł żeby zastosować małą przetwornice 5-12v 0,5A do zasilania kluczy i sterownika?

Proponuję TX42.

Nawijałem na takim rdzeniu transformator CarAudio o mocy 600W. Uzwojenie pierwotne nawinąłem tak:



Nawinąłem 4 zwoje taśmą 2x11 drutów:

Spory ten rdzeń. A jakie ilości zwojów ja bym musiał nawinąć i czym?

Przy tak niskim napięciu zasilania na TX42 możesz spokojnie nawijać 3 zwoje dla częstotliwości 25kHz. Choć teoretycznie dla 25kHz można nawijać i 2 zwoje, ale 2 zwojów nie dasz rady równo nawinąć. 3 zwoje to raczej minimum.
Czym nawijać? Drutem nawojowym:
http://allegro.pl/search.php?sg=0&string=nawojowy

Cytat:

Czym nawijać? Drutem nawojowym

Miałem na myśli grubość i ilość drutów w taśmie, oraz ile zwojów na wtórne dać

Myślisz, że dam rade wyciągnąć 250W?

No i co z tą małą przetwornicą do zasilania sterownika i kluczy? Jeśli ma sens, to co tutaj się nada?

Dodano po 4 [minuty]:

Mógłbyś podać rozmiary tego rdzenia i jego koszt?

Ilość i grubość drutów policz sobie sam. Dopuszczalna gęstość prądu w uzwojeniach transformatora impulsowego przyjmuje się 5A na jeden milimetr kwadratowy przekroju drutu (5A/mm^2). Prąd pobierany przez przetwornicę to moc przetwornicy przez napięcie zasilające. Przyjmij że przez każde z kluczy płynie połowa prądu pobieranego przez przetwornicę. Przy częstotliwości z jaką będzie pracowała przetwornica staraj się nie przekraczać 1mm średnicy jednego drutu.

Do zasilania sterownika możesz użyć dowolnej przetwornicy o wydajności pojedynczych watów. Może być nawet pompa ładunku podwajająca napięcie na NE555.

Dane rdzenia TX42:
http://www.ferroxcube.com/prod/assets/tx422613.pdf

-> daniel93

Jedziesz po bandzie - zero własnego wkładu a punkt 16 regulaminu obowiązuje! Na dokładkę uparcie błędnie piszesz niektóre jednostki i nie poprawiasz zaznaczonych błędów w postach.

Co do rdzenia, to nie wiem gdzie go dostać, w TME jest tylko TX42/26-3E25 - nadaje się ten materiał?

Mam pytanie jeszcze co do elementów końcowych przetwornicy - mam nawinąć jedno uzwojenie(bez odczepu) , potem to na diody, z diód minus bezpośrednio, a plus przez dławik? Tylko jaki ten dławik powinien być?

Roman: Sorki, po prostu nie znam się na tym, bo nigdy nie robiłem przetwornicy. Jednostki poprawiłem(myślałem, że zmienia to jakiś automat ). Swoją drogą aku to jest powszechnie używany w Internecie skrót a nie błąd.

Jest bardzo wiele słów powszechnie używanych a niedozwolonych na forum. Zdecydowanie zalecam odświeżenie sobie: https://www.elektroda.pl/rtvforum/faq.php

Nadal naruszasz punkt 16 regulaminu.

Mostka graetza nie opłaca się budować. Zrób prostownik na dwóch diodach i nawiń na transformatorze dwa symetryczne uzwojenia wtórne. Napięcie wyjściowe jest niskie a prąd duży, więc liczy się każdy ułamek wolta spadku napięcia. Możesz zastosować diody schottky'ego, co dodatkowo zmniejszy zrzut napięcia.


Zamiast R0 wstaw baterię kondensatorów filtrujących.

Qwet: No nie wiem czy to dobry pomysł, bo zakres regulacji napięcia jaki chce uzyskać (8-24v) powoduje, że muszę nawinąć 13 zwojów 8 drutami, więc 2 takie uzwojenia może być problem zmieścić. A może wtedy uzwojenia mogą być nawinięte 2x4 drutami?

Jaką rolę pełni tutaj dioda D1? To też powinna być dioda na duży prąd?

Nie bardzo (a właściwie w ogóle) wiem jaki ten dławik powinien być :/

-RoMan-: Indukcyjność to dla mnie czarna magia - na prawdę sam do tego nie dojde.

Właśnie chodzi o to, że dwa uzwojenia do prostownika dwudiodowego mają mieć w sumie tyle samo drutów co jedno uzwojenie do mostka graetza, czyli zamiast 8 drutów daj 2x4. Oczywiście jeśli masz miejsce w oknie rdzenia to możesz dać dwukrotnie więcej drutów na oba wtórne, czyli 2x8 W przypadku TX42 i mocy 250W miejsca w oknie będzie wystarczająco dużo

Dioda D1 jest potrzebna, aby w czasie martwym przekierować całą energię dławika do kondensatorów wyjściowych. Chodzi o to żeby nie zwracać energii do kondensatorów wejściowych przez transformator. Dioda D1 też musi być na dość duże prądy.

Przy budowaniu dławika możesz pójść na łatwiznę. Wygrzeb ze śmietnika elektronicznego ze 3 zasilacze ATX i wyciągnij z nich dławiki wyjściowe. Na każdym z rdzeni zidentyfikuj uzwojenia do linii +5V i połącz dławiki szeregowo tymi uzwojeniami - otrzymasz jeden duży dławik o sporym prądzie nasycenia. Indukcyjność możesz regulować ilością takich dławików w szeregu, a prąd nasycenia pozostaje bez zmian. 3 dławiki szeregowo raczej powinny wystarczyć Tylko pamiętaj żeby nie przesadzać z częstotliwością, 30-40kHz to maksimum.

P.S. daj na wtórnym 2x14 zwojów.

Dioda D1 nie jest potrzebna. Jej użycie powoduje, że transformator w czasie martwym nie jest tłumiony małą impedancją i dość mocno "dzwoni". zdecydowanie należy pozwolić przewodzić w czasie martwym głównym diodom.

Co do uzwojeń - patrząc na prąd RMS - połówki uzwojeń powinny mieć po 6 zwojów (w zaokrągleniu) a nie po 4. One przekazują połowę _mocy_ a nie prądu. Prąd RMS w każdej połówce jest sqrt(2) razy mniejszy od prądu sumarycznego.
Ponieważ grzanie uzwojeń jest zależne wprost od prądu skutecznego, to należy brać pod uwagę prąd skuteczny a nie średni licząc przekroje drutów.

-> daniel93

W przyklejonych na samej górze wątkach znajdziesz wątek o literaturze na temat przetwornic. Chcesz się nauczyć - skorzystaj z tego. Twoje pytania nadal stoją w niezgodzie z punktem 16 regulaminu - pytasz o podstawy. A moja cierpliwość jest skończona.

-RoMan-: Ale ja już chyba wszystko wiem. Trochę wyrozumiałości by się przydało nie każdy jest dobry ze wszystkiego, a ja indukcyjność poprostu mam problem zrozumieć.

Dziękuje wszystkim za pomoc, zaraz poklikam "pomógł". Odezwę się jak będę pracował nad projektem tej przetwornicy w razie jakichś wątpliwości.

Mam propozycję "w drugą stronę":
- nie upierać się przy akumulatorach NiMH - jeśli ten "pakiet modelarski" to NOSRAM Sport Pack 7,2V NiMH 5000 mAh, to osobiście uważam że 50A to prąd zwarcia, wówczas napięcie na akumulatorze jest zero, przy takich prądach pojemność akumulatora spada "na łeb, na szyję" ...
- zamiast tego zastosować 2 akumulatory 12V i regulację "step-down", układ bez porównania prostszy i o wyższej sprawności, nie ma transformatora - jest tylko 1 dławik i 1 dioda Shottky'ego na większy prąd. A 250W przy 24V to tylko 10A!