Przetwornica Impulsowa do CNC

Witam
Postanowiłem zbudować zasilacz impulsowy do swojej drukarki 3D .
Konwencjonalny zasilacz na toroidzie nie wchodzi w gre.
Zasilacz musi na wyjsciu dac 3 napięcia .
12V 2A
24V 8A
35V 8A
Będzie to mój pierwszy zasilacz impulsowy wiec prosze o wyrozumialość.
Ponizej schemat ktory nakreslilem w oparciu o informacje i schematy szanownych kolegow z forum .


Sterownik zbudowany bedzie na ukladzie TL494 i powinien pracowac na 30kHz.
Problem polega na tym ze niebardzo sie orientuje jak wyliczyc cewki L1,L2,L3 na wyjsciach zasilania . Transformator glowny planuje zbudowac na rdzeniu ETD39.
Transformator sterujacy i przekladnik pradowy na EE16.
Na wejsciu sieciowym stoi wlacznik na na BT136, czy takie rozwiazanie sie sprawdzi ? czy moze ten triak nieuciagnie takiej mocy ?
Pozatym na stronie wtornej glownego transformatora na kazde napiecie jest byc osobne uzwojenie czy moze lepiej wszystko na jednym uzwojeniu szeregowym ?
Chetnie przyjme wszelkie sugestie od bardziej doswiadczonych zanim go zbuduje i okaze sie ze polowa jest zle.

Wyrozumiale proponuję udać się do sklepu i dokonać operacji zakupu stosownych zasilaczy.
Jeśli to twoja pierwsza przetwornica to nie masz szans zrobić jej dobrze za pierwszym razem. Nawet gdybyś umiał i tak nie zrobisz tego taniej od zasilacza ze sklepu. Dodając względy bezpieczeństwa w ogóle nie opłaca się podnosić tematu.

Sprawdzanie poprawności schematu skończyłem na LC4, pierwszym poważnym błędzie.
Rozwiązanie na BT136 działać będzie zapewne pytanie jaki ma sens w zasilaczu 500W. Przetwornice wyłącza się zazwyczaj przy kontrolerze a nie obcinając napięcie wejściowe przy pomocy zewnętrznego zasilacza.

Heh nieno, niezla wpadka z tym LC4 , ale pominmy ten element wszyscy wiedza o co chodzi.
Jesli chodzi o kupno zasilacza to calkowicie odpada, nierobie tej przetwornicy tylko po to by miec przetwornice , jesli by tak bylo to faktycznie udal bym sie do sklepu.
Co do BT136 to podejrzewalem ze da sie to wykanac w czesci kontrolera jednakze niedoszukalem sie jeszcze w sieci zadnych schematow z takim rozwiazaniem.

BT136 będzie się grzał bez sensu podczas pracy.
Przetwornica wielowyjściowa 500W na początek zabawy z przetwornicami jest zadaniem karkołomnym.
Jak lubisz te maszyny do CNC to kup zasilacze i spokojnie sobie eksperymentuj na boku z zasilaczem np 36V 8A.
zrobienie zasilacza z trzema wyjściami i bez sprzężenia zwrotnego to też ciężka pomyłka moim zdaniem, no chyba że 24V może wzrosnąć do 50V...

Wzrost z 24V na 50V to nieco zawiele na linii 24V beda 2 grzalki i jeden silnik krokowy , natomiast na 35V dwa pozostale (silniejsze) silniki krokowe wiec odchyly napiec moga byc dosc spore ale oczywiscie bez przesady. Oczywiscie zdaje sobie sprawe ze zlozonosci zagadnienienia ktorego sie podejmuje bo poswiecilem dos duzo czasu na zbieranie informacji i opinii na temat tego typu przetwornic, jednakze pierwszy prototyp musze zbudowac sam i licze na jak najwiecej porad od bardziej doswadczonych w tej dziedzinie.

To pytanie kontrolne jak zamierzasz kontrolować napięcia na każdej z gałęzi? Nie masz żadnego sprzężenia zwrotnego.
Rozumiem, że uznałeś że silniki i grzałki jakoś sobie dadzą radę z wahaniami napięć, ale jak to wpłynie na jakość obróbki?

Jakość obróbki pozostaje bez zmian dopóty dopóki nieprzeskoczy silnik krokowy . To nie silniki liniowe i od napiecia niezalezy predkosc rotacji silnika lecz moment trzymajacy. Wychodzi na to ze musze to zbudowac zeby zobaczyc jak duze te wachania beda.
Pozatym zastanawiam sie czy jesli wywale BT136 i zamiast tego zrobie wylacznik odłanaczając zasilanie na nodze 12 ulkadu TL494 to czy sie to sprawdzi czy moze sa jakies lepsze rozwiazania .
Tak bedzie wygladal uklad

Skoro chcesz projektować to mam jeszcze parę pytań:
Jaka odległość musi być od strony pierwotnej (230V) do wtórnej (12V, 24V, 36V)?
Jak będziesz testował izolację transformatorów?

Odległości pomiędzy ścieżkami w zależności od napięcia
min ok 15 mils (0,4 mm) dla 230V 120-315 mils (3 – 8mm)



W moim przypadku w najblizszym miescu ok 11mm
Testowal bede izolacje transformatorow podłancząjąc do sieci i patrzac czy idzie ogien ;] To jedyne co moge zrobic poza podstawowym sprawdzeniem zwyklym miernikiem przebic miedzy uzwojeniami.

No to nie rób proszę nic albo poducz się trochę.
Takimi metodami możesz zrobić tylko coś co kiedyś kogoś porazi prądem. Albo nie. Nie wiadomo kiedy i jak bardzo.

Tabelka fajna ale nie przypomina żadnej normy którą widziałem. Proszę udaj się do biblioteki i poczytaj trochę. EN 61558-1 na przykład.

Transformatory nawijają firmy bo mają materiał, mają też urządzenia do pomiaru odporności izolacji przy np 2.5kV albo przy 5kV czy więcej.

Proszę nie kopiuj wzorców jakości z najtańszych chińskich podróbek.

Prototyp prawie gotowy .
Zastanawiam sie jeszcze jak obliczyc uzwojenia na trafie głównym .
Do transformatora sterujacego i przekladnika mialem rdzenie z kwadratowa kolumna srodkowa i obliczenie pola przekroju niestanowilo problemu .
Jak obliczyc pole przekroju rdzenia jesli kolumna srodkowa jest okragla o srednicy 12.5mm ?
Czyzby rowniez 1.25 * 1.25 ?

No wiec przetwornica gotowa , jednakze nie działa ;[
Oto zaktualizowany schemat .

A poniżej przebiegi na bramkach MOSFET-ow oraz wygląd płytki



Pomiar oscyloskopem byl robiony na wyciagnietych IRF840
Uruchamianie ukladu zaczalem od wylutowania dlawika LC4 i za nim podlaczylem zasilacz 20V oraz oczywiscie zasilanie sieciowe do w celu zasilania sterownika przetwornicy. Wówczas wszystko wygladalo dobrze , na wyjsciu przetwornicy pojawily mi sie napiecia 1V 1,4V oraz 2,2V ,takwiec przyszla pora na podlaczenie calosci ukladu do sieci , wlutowalem dlawik LC4 .
Po podlaczeniu do sieci i uplywie ok 1,5sec wybuch MOSFET-ow. Zrobilem ogolny przegląd w poszukiwaniu ewentualnych bledow , zimnych lutow i zwarc ale niestety nic nieznalazlem.
Jedyne co mi przychodzi do glowy to zle nawiniety glowny transformator.
Nawinalem go drutem 0.8mm , uzwojenie pierwotne 2x21zw
Wtórne podwójnym drutem tej samej srednicy kolejno 4zw dla 12V 7zw dla 24V
10zw dla 35V
Rdzen ETD39 o srednicy kolumny glownej 12.5mm
Przychodzi wam cos do glowy co tu moze byc problemem ?, juz brak mi pomyslow.

Nie wiem od czego zacząć.
ŹLE:
- Topologia przetwornicy. To nie jest halfbridge. Stron wtórna jest źle.
- Zabezpieczenie nad prądowe nie będzie raczej działać
- okolice Q9, Q10 i sterowanie tranzystorami głównymi jest co najmniej eklektyczne
- Brak sprzężenia zwrotnego
- Sposób sterowania U6 dowodzi totalnego niezrozumienia bezpieczeństwa
- PCB wygląda że nie spełnia żadnych norm bezpieczeństwa

DOBRZE
- że żyjesz jeszcze
- mieszkanie nie płonie

Jeżeli chcesz kilka napięć wyjściowych to przetwornica musi pracować bez sprzężenia zwrotnego. Czyli na sztywno (napięcia wyjściowe wynikające tylko z przekładni transformatora głównego).
Nawet jako tako by to działało skoro nie wymagasz stabilności napięć wyjściowych (pływały by wraz z wahaniami napięcia w sieci).
Jeżeli jednak wstawiasz sprzężenie zwrotne to dławiki muszą być sprzężone (te L1, L2 i L3).
Przerabiałem już wiele zasilaczy ATX i jeszcze mi się nigdy nie udało zmienić któregoś napięcia wyjściowego choćby o kilka V bez całkowitego popsucia wspólnej stabilizacji napięć (przewijałem dławik sprzężony zachowując poprzednie proporcje ilości zwojów ale nic to nie dawało).
O samodzielnym obliczaniu i nawijaniu takiego dławika od zera nawet więc nie wspominam.
Jeżeli już koniecznie to proponuję zrobić osobne przetwornice na każde napięcie.
Ewentualnie szynę 12V zrobić za pomocą dodatkowej przetwornicy obniżającej z szyny 35V (przy zasilaniu 35V będzie wyższa sprawność niż przy 24V).
Oczywiście to tylko dodatkowe rady do tych podstawowych podanych przez kolegów wcześniej.

Dokladnie tak to myslalem rozwiazac jesli po probach okaze sie ze stabilizacja napiec i sprzezenie zwrotne bedzie potrzebne .
3 osobne(mniejsze) tranformatory glowne i 3 sterowniki TL494.
To po mojemu jedyne racjonalne rozwiazanie, ale narazie czekam na MOSFETY, niestety niemieszkam w polsce i na przesylke troche poczekam.

Jeśli chcesz zrobić to taniej to raczej przetwornica na 36V i z niej 24 i 12V zwykłymi step-down, o ile napięcia mogą być nie izolowane. To ma szanse działać.

Tak czy inaczej polecam poczytać jak się naprawdę projektuje a nie jak ktoś coś zrobił i nawet działa. Zwłaszcza jeśli to ma działać a nie być zabawką.

Po dosc dlugim oczekiwaniu na czesci udalo mi sie odpalic przetwornice.
Problem popelnilem przy robieniu footprinta do IRF840 pomylone byly bramka z drenem.
Musialem podmienic diody po stronie wtornej linii 35V na FR302 bo MBR4045 dostal przebicia.
I tutaj mile zaskoczenie bo :
Po podlaczeniu 2 silnikow na linii 35V, 2 silnikow na 12V (plyta glowna tez zasilana z 12V) spadki napiec przy zalaczeniu wszystkich to 1V na linii 35V 0,5V na linii 12V.
Po ok 40 min pracy tranzystory sterujace mocno cieple ale nie gorace tak zeby pazyly.
Rdzen transformatora w podobnej temperaturze , radiator na diodach - cieply ale nie goracy.
A wiec ok. Problemem natomiast jest linia 24V.
Maja na niej pracowac 2 male grzaleczki 24V 50W .
Tyle ze po podlaczeniu i zalaczeniu grzalki zabezpieczenie nadpradowe wylancza przetwornice, testy robilem z jedna grzalka i na zimnej grzalce jest ok ale na goracej wylancza mi przetwornice.
Grzalka jest wlanczana mosfetem IRFZ44. Mysle ze powodem jest za duzy skok poboru pradu w momencie jej zalaczenia, oczywicie to tylko domysly ale moze jesli dorobil bym cos w rodzaju (miekkiego startu) grzalki, sytuacja moglaby sie zmienic.
Czy ktos ma jakis pomysl jak rozwiazac ten problem?

Dziwi mnie że problem jest przy gorącej grzałce.
Powinien być przy zimnej (ma mniejszą rezystancje czyli będzie większy skok prądu).
Jesteś pewny że jest tak jak napisałeś?
I jak sprawiasz żeby grzałka była gorąca w momencie podłączenia?

Uklad po wlaczeniu ma ok 3-4sec na naladowanie kondensatorow i ustabilizowanie napiec , po tym czasie zalacza sie grzalka na 2sec i wylancza sie na 2 sec i tak w kolko.
Jesli uklad wlacze a grzalka jest zima to wszystko dziala, przytrzymalem uklad wlaczony przez ok 2 min i jest ok.
Natomiast jesli wylacze wszystko i wlacze jeszcze raz to grzalka jest juz goraca i po tych 4sec od wlaczeniu zasilana wylancza mi przetwornice.

To dość dziwne zachowanie. Proponował bym sprawdzić pobór prądu przez grzałkę oscyloskopem (na jakimś boczniku).
Może zwoje się zwierają jak się nagrzeje.
A w ogóle to co to za grzałka? Może ma jakąś dziwną charakterystykę? I rezystancja spada przy nagrzaniu?

A moze zapiac w szereg z grzalka jakis dlawik albo na bramce tranzystora wlaczajacego grzlake np100nF , lub jakis kondensator rownolegle z grzlaka.
Cos z tych rzeczy moze pomoc ?

Może, ale trzeba dojść co powoduje problem a nie na ślepo szukać rozwiązania.

EDIT. Nie odzywasz się więc napiszę. Zmierz i zamieść tutaj przebieg prądu z grzałki. Np. podłącz jakiś mały rezystor (1R) na masie i z niego zmierz napięcie.
Będzie widać co się dzieje. Może np. będą jakieś skoki prądu co będzie świadczyło o robieniu się zwarć międzyzwojowych po nagrzaniu (bardzo możliwe jeżeli zwoje są słabo zamocowane mechanicznie).
Najlepiej przebieg prądu (ze dwa okresy) z początku grzania, i drugi tak z około 3 minut później (też ze dwa okresy).

Takwiec zaczalem od wymiany grzalki na nowa i to samo.
Okazalo sie dodatkowo ze grzalka zalaczala sie 1sec po wlaczeniu zasilania a nie 3-4 tak jak pisalem i za bardzo obciazala przetwornice w raz z kondensatorami podczas staru , gdy przeprogramowalem sterownik grzalki na czas 5sec przetwornica sie juz niewylancza ale gdy zostawilem ja na 10 min tranzystory sterujace rozgrzaly radiator dosc mocno, a przeciez to tylko jedna grzalka 24V 50W pobierajaca 2A. a tu ma pracowac jeszcze 2 grzalka i reszta silnikow.
Takwiec zaczalem pomiary od podlaczenia oscyloskopu (przed przeprogramowaniem czasu) miedzy rezystor R150 i okazuje sie ze przy normalnej pracy najwyzsze szpilki napiecia siegaja max 4V, natomiast zaraz po wlaczeniu sa duzo wyzsze dochodzace do 12V co powodowalo wylanczanie sterownika przetwornicy. Wymienilem tranzystory sterujace na IRFP450LC jednakze temperatura radiatora nieulegla zmianie. Sprawdzalem przebiegi na grzalce ale wszystko wyglada ok zadnych szpilek, niestety niezrobilem fotki bo moja wyniosla mi gdzies aparat.
Jutro porobie oscylogramy z bramek tranzystorow IRF840 pod obciazeniem, moze uklad gasikowy ma wade i jakies szpilki tam znajde.

Ustalilem dzis ze nagrzewa mi sie jedynie jeden z tranzystorow sterujacych TR1, a wydaje mi sie ze obydwa powinny sie grzac rownomiernie, przychodzi mi do glowy ze winna moze byc strona wtorna ( w koncu to polmostek). Ponadto udalo mi sie wykonac tylko oscylogram z bramki tylko niegrzejacego sie tranzystora pod obciazeniem i widze tam jakas szpilke w dol, czy taka szpilka to normalne czy raczej nie ?

Gdy tylko proboje podlaczyc oscyloskop pod bramke tego grzejacego sie tranzystora --> BUUM .
Dodam tylko ze mase oscyloskopu podlanczam pod źródło tranzystora TR2.

Bo powinieneś to mierzyć sondą różnicową (ale takiej to raczej nie masz). Albo dwoma sondami i użyć funkcji odejmowania przebiegów w oscyloskopie. Tyle że masy oscyloskopu i tak nie mógł byś wtedy nigdzie podłączać do układu.

Tak wiec w koncu udalo sie uruchomic przetwornice , dzialajaca tak jak powinna.
Okazalo sie ze zla topologia przetwornicy po stronie wtórnej powodowala nadmierne sie rozgrzewanie półprzewodników, po przeróbce strony wtornej na full-bridge tranzystory sterujace pod pelnym obciazeniem grzeja sie bardzo delikatnie (lekko cieple)
-rdzen transformatora (prawie ze goracy ale da sie trzymac palec).
-radiator na diodach prostowniczych po stronie wtornej (prawie goracy ale da sie trzymac palec)
-Diody 1N5822 na linii 24V -cieple
Ponizej zamieszczam poprawiony schemat,oraz kilka fotek moze sie komus przyda.




Dodam tylko ze transformator nawinąłem na karkasie i rdzeniu ETD39 podwujnym drutem 0.8mm , zarowno uzwojenie pierwotne jak i wtorne co pozwolilo mi wypelnic w calosci okno rdzenia a spadki napiec na uzwojeniach nieprzekraczaja 0.8V co jest dla mnie wyjatkowym zaskoczeniem . Jedyne co przekombinowane to diody po stronie wtornej bo na jeden mostek uzylem 3 podwójnych diod z oznaczeniami jak na schemacie dla napiec 12V i 35V, zastanawia mnie czy dostepne sa takie diody tylko zeby te diody byly inaczej polaczone tak zebym zamiast dwoch ukladow mogl uzyc jeden wykozystujac obie diody , wtedy zaoszczedzil bym na miejscu na plytce jak i finansowo na diodach. Wykozystalem te diody z uwagi na to ze zalezalo mi na tym aby te uklady byly chlodzone radiatorem.

Coś mi sie nie zgadza... gapię się w ten schemat i próbuję zrozumieć - jeśli w obwodzie drivera przewodzą Q13 i Q22, to po stronie wtórnej T2 w miejsce kropek pojawia sie potencjał 'dodatni' więc Q9 i Q10 przewodzą jednocześnie??... Przynajmniej tak wynika z oznaczeń początków uzwojeń T2... Chyba że coś mi sie mocno przywidziało...

Bylo by tak gdydy uzwojenia wtorne transformatora sterujacego byly nawiniete w ta sama strone , Uzwojenia wtorne transformatora sterujacego T2 musza byc nawiniete w przeciwnym kierunku w celu wyindukowania sie przeciwnych potencjalow.

unnamed wrote:

Uzwojenia wtorne transformatora sterujacego T2 musza byc nawiniete w przeciwnym kierunku w celu wyindukowania sie przeciwnych potencjalow.

To oczywiste, ale trochę dziwne. Nie lepiej nawinąc wtórne bifilarnie, i w drugim uzwojeniu zamienić koniec z początkiem, lub jeszcze lepiej, całe trafo trifilarnie, i zrobic to samo? Nie wiem czy praktyka nawijania uzwojeń 'w przeciwną stronę' jest własciwa...

Najlepszym rozwiazaniem jest nawijać trifilarnie, ze względu na lepsze sprzężenie uzwojeń, a więc i mniejszą indukcyjność rozproszenia...

Nie ze sie czepiam (a wręcz gratuluję uruchomienia przetwornicy), ale to co masz na schemacie to prowadzenie na manowce. Ktoś wzorujący się na tym schemacie nawinie to trafo tak jak narysowałeś a więc nawinie źle. Nie ma nawijania w przeciwne strony, jest tylko wlasciwe podłączanie początków i końców uzwojeń...

Quote:

Najlepszym rozwiazaniem jest nawijać trifilarnie, ze względu na lepsze sprzężenie uzwojeń, a więc i mniejszą indukcyjność rozproszenia...

Transformator sterujacy to nie glowny tutaj indukcyjnosci rozproszenia niemaja zadnego znaczenia , ten transformatorek jak by sie ktos uparl to i na gwozdziu by nawinac mozna. ;] Tutaj chodzi o prawidlowe podanie napiec sterujacych a ich prady sa bardzo niskie.

Quote:

Nie ma nawijania w przeciwne strony, jest tylko wlasciwe podłączanie początków i końców uzwojeń...

Zwal jak zwal .