Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Oscyloskop cyfrowy Siglent SDS1104X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Pojemność kondensatorów a moc zasilacza

-XantiO- 14 Gru 2014 19:53 771 9
  • #1 14 Gru 2014 19:53
    -XantiO-
    Poziom 18  

    Witam

    Mam mały kłopot.
    Buduję zasilacz na sterowniku IR2153 do wzmacniacza i w tym celu nabyłem przez pomyłkę zbyt wysokie kondensatory... Mianowicie są to UCS2E221MHD czyli ich wysokość to ponad 30mm a mam do dyspozycji 28 maks...

    Teraz moje pytanie czy do tego typu przetwornicy pracującej przy f=330kHz wystarczy pojemność kondensatorów 100uF (moc w szczycie to około 100W a moc wzmacniacza w szczycie to około 90W dla 4Ω)?

    Czy jest jakaś zależność pojemności wejściowej do mocy zasilacza?
    Czy częstotliwość pracy przetwornicy wpływa na pojemność?


    Pozdrawiam
    Piotr G.

    Dodano po 1 [godziny] 10 [minuty]:

    Jeśli nie dostane odpowiedzi to będę zmuszony zamówić w ciemno kondensatory 100uF/200V
    Myślę też aby były one LowESR gdyż przy takiej częstotliwości pracy przetwornicy to może mieć znaczenie.

    0 9
  • Oscyloskop cyfrowy Siglent SDS1104X
  • #2 14 Gru 2014 20:24
    PPK
    Poziom 26  

    Rozumiem, że pojemność wejściowa to pojemność kondensatora filtrującego za prostownikiem ? Ja obliczam wychodząc ze składowej zmiennej. Uproszczony wzór dla prostownika 1 połówkowego : ΔU=I/(f*C); dla 2 połówkowego : ΔU=I/(2*f*C) gdzie ΔU - dopuszczalne napięcie składowej zmiennej.

    0
  • Oscyloskop cyfrowy Siglent SDS1104X
  • #3 14 Gru 2014 20:57
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Nie wiem jaki to wzmacniacz, ale klasa D raczej nie mogła by być zasilana z tak badziewnego zasilacza ,więc zakładam że to klasa AB - pętla sprzężenia zwrotnego poradzi sobie z tętnieniami.

    Sprawność wzmacniacza jak dobrze pójdzie osiągnie 2/3 czyli zasilacz musi dostarczyć 150W, przetwornica też ma swoją sprawność załóżmy że 3/4 wtedy całość pobierze 200W (to optymistyczne szacowanie) i na razie jeden kanał jęśli mają być dwa to sobie pomnóż gdzie trzeba.

    200W przy 320V (wyprostowane sieciowe) to 0.62A jak wstawisz kondensatory 100µF/200V dwa szeregowo to uzyskasz 50µF czyli tętnienia wyniosą ok 120V.

    To jest 39% diabelnie dużo, normalna przetwornica ma stabilizacje i zrobiła by z tego napiecie stałe na wyjściu. Ale ten badziew - IR2153 wszystko przeniesie na wyjście.

    Te ogromnie tentnienia to napiecie którego nie da się wykorzystać, trzeba je zmarnować przetwarzając na ciepło, przez to sprawność była by znacznie gorsza niż na początku zakładałem, więc trzeba by policzyć jescze raz.

    To takiego szmelcu jak IR2153 trzeba 2x1000µF/200V szeregowo albo 470u/400V.
    Wtedy jeśli mamy wzmacniacz dwukanałowy 2x100W to tętnień będzie ~8% - znośnie.


    330kHz? IR2153 ma dead-time 1,2µs na jeden okres, daje to 2,4µs kiedy tranzystory są wyłączone, a okres to 3µs :)
    czyli max 10% wypełnienia, tematu strat i innych problemów przy 330kHz juz nie będę poruszał.

    0
  • #4 14 Gru 2014 21:19
    -XantiO-
    Poziom 18  

    Wow...

    Od początku:
    -Wzmacniacz klasy D na kostce IRS2092 jeden kanał moc wyjściowa RMS około 60W czyli szczytowo liczę około 90W bo ma to być do małego subba

    -Jeśli ten IR2153 to taki szmelc to co powiesz na modernizację wszystkiego pod TL494?

    -Muszę mieć wysoką częstotliwość gdyż z powodu ograniczonych wymiarów zastosowałem rdzeń EE20 więc aby osiągnąć moc około 100W dla zasilacza muszę mieć trochę więcej dla f kluczy.

    -Na wyjściu zasilacza będzie filtr pi podwójny to jest kondensator lowESR 470uF, dławik 22uH. kond lowESR 470uF, dławik 22uH i kondensator zwykły 105*C 2200uF

    -Napięcie symetryczne +-60V na wyjściu z zasilacza bez obciążenia.

    -Przez zamieszanie zapomniałem uwzględnić czasu martwego sterownika przy ustawianiu częstotliwości... Mój błąd.

    -Tranzystory są obliczone dla niskich strat o czym był wątek. (wyliczone straty statyczne i dynamiczne).

    -Transformator nawinięty licą 25x0.1mm więc naskórkowość została wyeliminowana.

    0
  • #5 14 Gru 2014 21:37
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Od początku:
    -Wzmacniacz klasy D na kostce IRS2092 jeden kanał moc wyjściowa RMS około 60W czyli szczytowo liczę około 90W bo ma to być do małego subba

    Wzmacniaczae klasy D miewają problemy z tłumieniem tętnień zasilania, ten w dokumentacji ma PSRR 60dB sama liczba wygląda ładnie, ale nie podali przy jakiej częstotliwości.

    Cytat:
    -Jeśli ten IR2153 to taki szmelc to co powiesz na modernizację wszystkiego pod TL494?
    IR2153 to nie jest kontroler przetwornicy a zwykły generator z driverem półmostka, dlatego nie potrafi większości rzeczy które potrafia prawdziwe przetwornice. TL494 zbyt stary i >300kHz nie da rady, trzeba szukać czegoś nowszego, jak zależy ci na dużej częstotliwości to może przetwornica rezonansowa?

    Cytat:
    -Muszę mieć wysoką częstotliwość gdyż z powodu ograniczonych wymiarów zastosowałem rdzeń EE20 więc aby osiągnąć moc około 100W dla zasilacza muszę mieć trochę więcej dla f kluczy.
    A izolację w tym EE20 zmieścisz?
    z jakiego materiału rdzeń?

    0
  • #6 14 Gru 2014 21:53
    -XantiO-
    Poziom 18  

    IRS2092 na klasycznym zasilaniu sprawdzał się bardzo dobrze. Kluczowe jest prowadzenie ścieżek do mosfetów i masowych (czym krótsze tym lepiej)

    Pod ręką posiadam TL494 i IR2153. Jest jeszcze możliwość zastosowania rozwiązania programowego na np. LPC2103. Taktowany na około 48MHz powinien nadążyć z generowaniem sterowania dla mosfetów. Problemem wtedy będzie natomiast konieczność zastosowania optoizolacji...

    Rdzeń to dwa E20/10/6-3C90 złączone razem. Izolacja to taśma "parciana" i udało mi się wszystko ładnie upchnąć. Wszystko nawijane według wyliczeń.

    Jako tranzystory przetwornicy pracują IRFI740G specjalnie wybrane gdyż posiadają izolowaną obudowę i mają całkiem fajne parametry do tego typu zastosowań.

    Budowa przetwornicy rezonansowej wiązała by się z ponownym nawijaniem transformatora a tego chciałbym uniknąć...

    0
  • #7 14 Gru 2014 21:54
    elektryku5
    Poziom 37  

    Robiłem niegdyś eksperymenty i IRS2092 potrafił pracować z IR2153, też jeden kanał, trafo większe i jakieś 70kHz na przetwornicy (głowy nie daję, bo robiłem różne kombinacje).

    Drugą opcja którą testowałem było nawinięcie trafa i wykorzystanie zasilacza ATX na TL494, nawet na tych MJE13007 dało się fajne moce uzyskać, ale tego nie podpiąłem do wzmacniacza i niestety poprzestałem na obciążaniu grzałkami (dużo razy przesadzałem i żegnałem się z tranzystorami - MJE13007).

    0
  • #8 14 Gru 2014 22:04
    -XantiO-
    Poziom 18  

    Tranzystory akurat to nie kłopot. Posiadam na stanie z 20 sztuk IRF840, z 8 sztuk IRFI740G oraz kilka STP12N50. Zastanawia mnie natomiast ta krytyka IR2153...
    Do klasycznego wzmacniacza tj. w klasie AB budowałem zasilacz na tym sterowniku o mocy 250W i wszystko grało przy mocach 2x60W czyli zakładając sprawność wzmacniacza 50% to moc pobierana to około 240W i brumu nie było aż tak słychać. Co prawda w zasilaniu było 2x330uF. Oczywiście przetwornica pracowała na około 40kHz.

    Tu natomiast mamy moc zasilacza około 100W więc myślę, że zastosowanie filtracji wejściowej 2x100uF nie powinno zaszkodzić zbytnio. Docelowo miało być 2x220uF lecz okazały się zbyt wysokie do obudowy... Przetwornicy jeszcze nie uruchamiałem. W razie czego mam 4 sztuki IR2153 i 5sztuk TL494 więc będę się bawił. Postaram się zmniejszyć częstotliwość ile się da. Jestem ciekaw jaką moc uda się wyciągnąć z tego rdzenia.

    Na start spróbuję z częstotliwością około 100kHz

    0
  • #9 14 Gru 2014 23:29
    elektryku5
    Poziom 37  

    Mi tam działało, ale prototyp trafił na półkę, bo miałem fabryczne konstrukcje. W tej parze miewałem większe moce niżeli żądane 60W, przy 70V dławik z nieodpowiedniego materiału (wyjście wzmacniacza) grzeje nieziemsko i DNE zmienia kolor (40V i obciążenie z okolic 4Ohm już się lepiej spisywało).
    Tylko rdzeń miałem wielkości takiego z ATX i kondensator wejściowy chyba 1x220uF, napięcie ładnie potrafiło przysiadać, ale z dźwiękiem nic się nie działo (co najwyżej zadziałały zabezpieczenia IRS2092, ale to było ponad 100W i to na IRF640N, również nie przeznaczonych do tego zastosowania, na zasilaczu były IRF840).

    No i raczej nie ma sensu żyłować jakoś specjalnie wzmacniacza (w tym zasilacza), ze względu na rozmiary obudowy.

    0
  • #10 15 Gru 2014 00:18
    -XantiO-
    Poziom 18  

    Moc strat łączną na wszystko w obudowie tj. na zasilacz, wzmacniacz, komplet filtrów aktywnych na ne5534 i potencjometr cyfrowy szacuję na około 10W-20W Czyli tyle ile obudowa (profil aluminiowy od firmy Fisher) powinna oddawać bez przekroczenia temperatury 60*C.

    Hi-End to nie ma być. Ma to być po prostu mały tani wzmacniacz do subba. I o dziwo cenowo póki co wychodzi ok.

    Jutro ma przyjść do mnie nowy-stary oscyloskop więc będę mógł wszystko pomierzyć co potrzebne.

    Rdzeń na dławik wyjściowy na próbę zakupiłem z Nanopermu. A w razie czego mam kilkanaście różnych rdzeni z zasilaczy ATX oraz rdzenie UI oraz EE z 3C90 więc z dławikiem wyjściowym na pewno będę eksperymentował.


    -----------------

    Podsumowanie po testach:
    -Dławik wyjściowy z Nanopermu jest fajnym rozwiązaniem.
    -Przy takich mocach i dużej filtracji bezpośrednio przy tranzystorach wykonawczych wzmacniacza (po 1000uF na gałąź zasilania przy mosfetach) możliwe było wykorzystanie wejściowej filtracji w postaci 2x 100uF/250V
    -Rdzeń EE20 daje radę lecz f przetwornicy to około 90kHz
    -Jako driver przetwornicy pracuje jednak skrytykowany IR2153 i daję radę póki co
    -Mocy wyjściowej oraz całkowitej sprawności jeszcze nie zdążyłem zmierzyć lecz to niedługo zrobię.
    -Obudowa przy głośniejszym słuchaniu przez 3 godziny nagrzewa się do około 45°C co jest dobrym wynikiem.


    Po całkowitym zakończeniu przedstawie wszystko na DIY.

    Pozdrawiam i dziękuję za pomoc wszystkim.

    0