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

Zmiana napięcia wyjściowego w zasilaczu impulsowym 12V na 5V

07 Maj 2015 14:37 2679 8
  • Poziom 21  
    Witam!
    Potrzebuję zasilacza 5V 6A. Posiadam kilka zasilaczy impulsowych 12V do LED i jeden postanowiłem zmodyfikować. Rozwinąłem transformator zapisując sobie ilość zwojów oraz wyprowadzenia. Uzwojenie 12V miało 6 zwojów i było nawinięte siedmioma cienkimi drucikami. Na początku 12V miałem nawinąć jednym drucikiem a 5V nawinąć osobno ale stwierdziłem że może lepiej je połączyć. Więc najpierw nawinąłem 3 zwoje (13 cienkich drucików na raz) i koniec wyprowadziłem na górze karkasu. Potem od tego wyprowadzenia dowinąłem dwoma drucikami cztery zwoje i koniec dałem na na tą nóżkę karkasa.
    Zasilacz włączyłem najpierw przez żarówkę potem bez i niby działa. Na wyjściu mam 12,2V a po dodaniu diody i kondensatora na drugie uzwojenie też miałem no 5,4V. Problem w tym że jak obciążę uzwojenie 5V rezystorem 2Ω to napięcie spada do 3V a 12V utrzymuje się stabilnie. A jak obciążę 12V to napięcie na drugim podnosi się...

    I co z tym można zrobić? Zrobić oddzielne uzwojenia czy może nawinąć jedynie 5V ale pobawić się sprzężeniem zwrotnym ?
    Zmiana napięcia wyjściowego w zasilaczu impulsowym 12V na 5V Zmiana napięcia wyjściowego w zasilaczu impulsowym 12V na 5V
    Ta dioda od transoptora na odwrót narysowałem

    Dodano po 4 [godziny] 58 [minuty]:

    A jak bym nawinął jedynie te uzwojenie 5V i dał diodę zenera na 5,1V ?
  • IGE-XAO
  • Pomocny post
    Poziom 39  
    Koniecznie dwa niezależne uzwojenia, będzie to bezpieczne dla odbiorników które zasilisz .
  • Poziom 21  
    SERVICE-AV napisał:
    Koniecznie dwa niezależne uzwojenia, będzie to bezpieczne dla odbiorników które zasilisz .

    A napięcie 5V będzie stabilne ? Minimum to około 4,5V..
  • IGE-XAO
  • Pomocny post
    Poziom 39  
    To czy będzie stabilne to zależy jakim drutem nawiniesz uzwojenie i czy przetwornica jest na tyle wydajna dla tego transformatorka .
  • Pomocny post
    Poziom 27  
    Na płytce widać układ KA3843 (UC3843), czyli jest to przetwornica typu Flyback Current Mode. W tego typu przetwornicy można dać kilka uzwojeń wtórnych i teoretycznie wszystkie napięcia (bez uwzględnienia spadków na diodach) powinny być stabilizowane jednocześnie, ale tylko pod warunkiem, że wszystkie uzwojenia wtórne są ze sobą idealnie sprzężone, a to już nie jest spełnione w praktyce. W rezultacie tylko to wyjście, które jest objęte pętlą sprzężenia zwrotnego, będzie trzymało napięcie, a napięcia na pozostałych będą się zmieniać w zależności od obciążenia. W takiej sytuacji pętlą sprzężenia zwrotnego zazwyczaj obejmuje się to wyjście, które jest na największą moc.

    Jeżeli zależy Ci przede wszystkim na 5V, to zmniejsz ilość zwoi w uzwojeniu wtórnym tak jak robiłeś ale nie wyprowadzaj go na zewnątrz karkasu tylko zakończ je w druku tak jak obecne 12V i tylko zmień oporniki przy TL431 tak, aby stabilizował 5V. Jeżeli chcesz dodać jeszcze pomocnicze wyjście na 12V o mniejszej mocy, to nie nawijaj oddzielnego uzwojenia, bo to niczego nie załatwia, tylko dowiń brakujące zwoje do uzwojenia 5V tak jak robiłeś na początku. W tej sytuacji jeżeli przy nierównomiernym obciążeniu obu wyjść pojawi się rozbieżność napięć, to będzie ona dotyczyć tylko części napięcia (7V) a nie całości (12V), a więc będzie mniejsza. Koniec tego dodatkowego uzwojenia wyprowadź na zewnątrz karkasu albo do wolnego pinu, jeśli jest.

    Zakładam, że zanim dobrałeś się do uzwojenia wtórnego, musiałeś odwinąć zewnętrzną część pierwotnego i po zmianie wtórnego z powrotem ją nawinąć (uzwojenie pierwotne dzieli się na części żeby zwiększyć sprzężenie pomiędzy pierwotnym a wtórnym i obniżyć w ten sposób indukcyjności rozproszenia). Być może musiałeś jeszcze odwijać uzwojenie pomocnicze, które w typowej przetwornicy z układem UC3843 zasilanej z napięcia sieci służy do zasilania samego scalaka (czasami wykorzystuje się je też do stabilizacji napięcia wyjściowego zamiast TL431 i transoptora, ale z gorszymi wynikami). Zakładam też, że uzwojenie wtórne nawinięte było w pojedynczej warstwie ale kilkoma drutami jednocześnie, żeby wykorzystać całą szerokość karkasu.

    Jeśli mam rację to nawet bez znajomości szerokości karkasu można dokonać pewnych oszacowań. 6 zwoi 7 drutami nawinięte płasko daje 42 druty obok siebie lub trochę więcej, biorąc pod uwagę początek pierwszego i koniec ostatniego zwoju. Teraz trzeba nawinąć 3 zwoje dla 5V i 4 dalsze zwoje dla 12V, przy czym to ostatnie mniejszą ilością drutów. Używając drutu o tej samej średnicy można by dać na przykład 3 zwoje 11 drutami i 4 zwoje 2 drutami, razem 41 drutów na płasko obok siebie. Uzwojenie powinno wyglądać tak, że pomiędzy 4 "waskimi" zwojami leżą 3 zwoje "szerokie", oba uzwojenia powinny zaczynać się po wtórnej stronie karkasu i powracać do niej dopiero na wierzchu wszystkich uzwojeń po daniu przekładek izolacyjnych i nawinięciu zewnętrznej części pierwotnego (i pomocniczego, jeśli jest). Chodzi o to, żeby wtórne było jak najbardziej płaskie i oddzielone od wewnętrznej i zewnętrznej części pierwotnego jedynie cienkimi przekładkami. Oczywiście można też użyć drutu o innej średnicy, o ile jest do dyspozycji, bo nawijanie 13 drutami jednocześnie może być dość kłopotliwe nawet jeśli chodzi tylko o 3-4 zwoje.

    Przy takim stosunku ilości zwoi powinieneś dostać dodatkowe wyjście 12V, powiedzmy na 0.5-1.0A. Dla uzwojenia 5V, po doliczeniu napięcia przewodzenia diody Schottky takiej jak PBYR1045 około 0.4V przy niewielkim prądzie, wychodzi 5.4V/3=1.8V/zwój, dla 7 zwoi wychodzi 12.6V, czyli po odjęciu napięcia diody będzie akurat. Przy prądzie 6A napięcie przewodzenia wzrośnie do 0.55V, wtedy wychodzi 1.85V/zwój i odpowiednio 12.95V na uzwojeniu 12V, po diodzie będzie jakieś 12.5V, to wszystko oczywiście tylko szacunki i przy założeniu, że oba wyjścia są obciążone w miarę proporcjonalnie do ich maksymalnych prądów. Gdy tylko wyjście 5V będzie obciążone, a wyjście 12V nie, to napięcie na nim będzie wyższe i bardzo możliwe, że trzeba będzie dołożyć mu jakiś stabilizator Low-DropOut w rodzaju LM2940 albo układ obciążenia włączający się po przekroczeniu danego napięcia, coś w rodzaju diody Zenera mocy (przy okazji chroniącej elektrolit). Oczywiście przy pojedynczym wyjściu 5V/6A tych problemów w ogóle nie będzie, trzeba tylko wstawić diodę na większy prąd i ewentualnie zwiększyć pojemność elektrolitu.
  • Poziom 21  
    kspro
    Wielkie dzięki za te informację, jak nabędę drut nawojowy to zabieram się za zabawę.
  • Pomocny post
    Poziom 27  
    misterbociek - ZANIM NABĘDZIESZ DRUT NAWOJOWY zaplanuj sobie to uzwojenie i przemyśl wszystko starannie, żebyś potem nie obudził się z ręką w nocniku. Druty nawojowe do najtańszych nie należą, więc raczej nie kupisz kilku o różnych średnicach a tylko jeden i nie będzie marginesu na błąd. Starałem się udzielić Ci możliwie dokładnej i wyczerpującej odpowiedzi, ale zobacz, ile razy musiałem się zastrzegać pisząc: "zakładam", "być może", "jeśli mam rację", ale jak miało być inaczej skoro nic nie napisałeś o tym rdzeniu ani o uzwojeniach. Nawet mocy zasilacza nie podałeś, więc zmuszony byłem już na wstępie założyć, że skoro piszesz o zmianie na 5V/6A, to ma te minimum 30W (12V/2.5A) i przeróbka jest możliwa.

    Do tej pory myślałem, że próby robiłeś nawijając tym samym drutem z odwiniętego wtórnego lub jakimś podobnym, który akurat był pod ręką, ale jak masz kupować to może lepiej będzie jeśli użyjesz grubszego drutu, dając na przykład 3 zwoje poczwórnym i 4 zwoje pojedynczym w jednej warstwie. Oczywiście można to zaplanować inaczej, ale i tak do wybrania drutu o właściwej średnicy potrzebna jest szerokość karkasu, a jak tam wyjdzie ze stabilizacją napięć to się dopiero na koniec okaże. Pamiętaj tylko o uwzględnieniu grubości emalii, bo można się na tym przekręcić, przykładowo drut DNE 0.5 ma średnicę większą od 0.5mm nawet o kilka setek. Tu jest jakaś tabela DRUTY NAWOJOWE, ale to tylko dla orientacji, bo to może jeszcze zależeć od rodzaju izolacji.

    Skoro nic nie napisałeś odnośnie moich domysłów co do sposobu nawinięcia transformatora, to zakładam (znów), że są poprawne, czyli uzwojenie wtórne jest w jednej warstwie, uzwojenie pierwotne jest podzielone na połowy i jest uzwojenie pomocnicze (być może na samym wierzchu). Nie wiem jak są wykorzystane piny karkasu i nie wiem, co oznacza ten glut z cyny na zdjęciu, ale gdybym ja projektował taką przetwornicę to podszedłbym do transformatora w następujący sposób. Skoro oba wtórne mieszczą się na jednej warstwie, to pierwotne musi składać się z dwóch warstw żeby jak najściślej otaczać wtórne (gdyby były 2 warstwy wtórnego to pierwotne powinno mieć 3 warstwy), uzwojenie pomocnicze jako mniej ważne, może być na wierzchu. Pierwotne i pomocnicze powinny być wyprowadzone do jednego rzędu pinów karkasu, wtórne do drugiego (bariera bezpieczeństwa). Przylutowałbym początek pierwotnego, nawinąłbym pierwszą warstwę i wypuścił resztę drutu przez szczelinę ścianki karkasu (należałoby odmierzyć potrzebną długość i nawinąć ją na jakąś pomocniczą szpulkę). Dałbym dwa zwoje taśmy izolacyjnej nieco szerszej od karkasu, tak żeby brzegi wywinęły się na ścianki karkasu (bariera). Przylutowałbym początki obu wtórnych (początek kontynuacji 12V tam gdzie koniec 5V) i nawinąłbym 3 zwoje układając 12V tuż przy ściance karkasu i potem jeszcze 1 zwój 12V, tak że znowu znalazłby się tuż przy ściance karkasu, i wypuściłbym końcówki drutów na zewnątrz przez szczelinę ścianki karkasu, zamotałbym je o nogi karkasu, żeby się nie rozwijały. Dwa zwoje taśmy. Odwinąłbym drut ze szpulki, nawinąłbym drugą warstwę pierwotnego i przylutowałbym do pinu. Dwa zwoje taśmy, nawinąłbym pomocnicze. Dwa zwoje taśmy i dopiero teraz wróciłbym drutami wtórnego na wtórną stronę karkasu, przylutowałbym druty 5V do pinu końca 5V i drut 12V tam do pinu końca 12V czy gdzie tam trzeba. Na koniec trzy zwoje taśmy. W ten sposób wszystkie uzwojenia ściśle przylegałyby do siebie, nie byłoby niepotrzebnego odstępu spowodowanego powrotem drutów wtórnego. Oczywiście trzeba przestrzegać kierunku nawijania, a ponieważ najlepiej jest nawijać w tym samym kierunku obrotów, to czasami wygodniej jest zaczynać nawijanie niektórych uzwojeń od końca. Mam nadzieję, że to jest jasne, bo chyba nie da się tego lepiej opisać słowami.

    Dobierając średnicę drutu nie przejmuj się za bardzo gęstością prądu, w przypadku przetwornic, gdzie ilość zwoi jest bardzo mała w porównaniu do transformatorów sieciowych, gęstość prądu może być dużo wyższa (2-3 razy, do jakichś 5A/mm², o ile dobrze pamiętam). Może być problem z nabyciem odpowiedniej taśmy izolacyjnej, więc jeśli nie uda się wykorzystać taśmy z tego transformatora to myślę, że od biedy możesz użyć zwykłej taśmy takiej jakiej się używa do oklejania paczek (białej, szarej, burej), grunt żeby cienka była (0.05mm max). Taśmy do tego i do tego zazwyczaj produkowane są przez te same koncerny chemiczne, więc przypuszczalnie niczym się nie różnią.

    Na koniec dodam jeszcze, że w przetwornicach wielowyjściowych jest problem z ograniczaniem mocy na poszczególnych wyjściach i FlyBack nie jest tu wyjątkiem. Po prostu stronie pierwotnej przetwornicy jest obojętne, którym uzwojeniem wtórnym jest odbierana moc, jeżeli wyjścia są obciążone nominalnie to w porządku, ale jeżeli jedno z wyjść zostanie przeciążone to popłynie nim nadmierny prąd. Jeżeli mamy wyjścia 5V/6A (30W) i 12V/0.5A (6W) to strona pierwotna musi być zaprojektowana tak, żeby po uwzględnieniu wszystkich strat dostarczać na wyjście łącznie 36W mocy, dopiero powyżej tej mocy może zadziałać ograniczenie po stronie pierwotnej. Jeżeli przeciążenie będzie na wyjściu 5V to napięcie zacznie przysiadać przy prądzie większym niż 7.2A, natomiast w przypadku wyjścia 12V nastąpi to dopiero przy prądzie 3A, a więc 6 razy większym niż zakładany (dlatego przydałby się tu stabilizator liniowy z własnym ograniczeniem). W przypadku przetwornicy na UC3843 zasilanym z uzwojenia pomocniczego można wykorzystać to uzwojenie do przerwania pracy w przypadku przeciążenia: kiedy po osiągnięciu maksymalnej mocy napięcie na wtórnym przysiądzie, przysiądzie też na pomocniczym i kiedy spadnie poniżej minimalnego napięcia pracy UC3843, układ wyłączy się i będzie się tak włączał i wyłączał dopóki przyczyna przeciążenia nie zostanie usunięta. Tak więc jeśli jest tylko jedno wyjście, to dobierając odpowiednią ilość zwojów uzwojenia pomocniczego można w ten sposób zrobić ograniczenie prądowe, mało dokładne, bo zależne od napięcia sieci, ale chroniące przetwornicę przed uszkodzeniem, jednak w przypadku dwóch i więcej różnych wyjść już nie można na tym całkiem polegać.
  • Poziom 21  
    kspro napisał:

    Skoro oba wtórne mieszczą się na jednej warstwie, to pierwotne musi składać się z dwóch warstw żeby jak najściślej otaczać wtórne (gdyby były 2 warstwy wtórnego to pierwotne powinno mieć 3 warstwy), uzwojenie pomocnicze jako mniej ważne, może być na wierzchu. Pierwotne i pomocnicze powinny być wyprowadzone do jednego rzędu pinów karkasu, wtórne do drugiego (bariera bezpieczeństwa).

    Było tak jak piszesz. Dwa uzwojenia pierwotne po dwie warstwy nawijane dwoma drutami na raz. Pomocnicze jest przylutowane do osobnych pinów ale masa jest połączona.

    kspro napisał:
    i nie wiem, co oznacza ten glut z cyny na zdjęciu

    Ten glut to odczep uzwojenia 5V 12V

    kspro napisał:
    Nawet mocy zasilacza nie podałeś, więc zmuszony byłem już na wstępie założyć, że skoro piszesz o zmianie na 5V/6A, to ma te minimum 30W (12V/2.5A) i przeróbka jest możliwa.

    Miał 12V 4,2A.

    W mieście jest jakaś mała firma która przewija silniki ale wątpię aby mili taki cienki drut. Najlepiej szerokość karkasu podzielę przez 10(jedna warstwa) i jeszcze na pół bo dwa druty.
    Najlepiej by było mi nawinąć tylko te 5V. I właśnie, zamiast TL mógłbym użyć diody zenera 5,1V?
    I właśnie jakoś nie mogę się doszukać zasady działania sprzężenia zwrotnego. Jak włączę zasilacz to napięcie idzie w górę dopóki dioda zenera nie zadziała i uruchomi transoptor. I ten transoptor działa liniowo czy tak jakby włącza się i wyłącza?

    karkas
    średnica 1,4cm
    wysokość 0,9cm

    rdzeń
    średnica 1,2cm
    wysokość 2cm
    szerkość 2,7cm
    szczelina około 1mm

    pomocnicze 6 zwoi
    12V 7 zwoi
    pierwotne dwa razy po 20zwoi
    Zmiana napięcia wyjściowego w zasilaczu impulsowym 12V na 5V Zmiana napięcia wyjściowego w zasilaczu impulsowym 12V na 5V Zmiana napięcia wyjściowego w zasilaczu impulsowym 12V na 5V Zmiana napięcia wyjściowego w zasilaczu impulsowym 12V na 5V
  • Pomocny post
    Poziom 27  
    Sądząc po wyglądzie i po wymiarach ten rdzeń to PQ26/20, znalazłem go w katalogu Philipsa z 1998 roku, obecnie YAGEO/Ferroxcube, być może produkują go też inne firmy. Skoro moc zasilacza wynosi 50W (12V, 4.16A), to po przerobieniu na 5V teoretycznie można by z niego wyciągnąć do 10A, a więc sporo więcej niż 6A zanim strona pierwotna wykryłaby przeciążenie i wyłączyłaby się tak jak to opisywałem. W tej sytuacji kusiło mnie żeby przeliczyć ten transformator od nowa, ale dałem spokój bo mam za mało danych. Co prawda podałeś ilości zwojów ale parametry rdzenia nie są dokładnie znane (rodzaj ferrytu, szczelina, AL), do tego nie wiadomo jaka jest częstotliwość pracy ani jak wygląda układ do pomiaru prądu tranzystora, więc nie będę się gubił w domysłach. Zaznaczę tylko, że pomimo zastosowania grubszego drutu i odpowiedniej diody po stronie wtórnej, przy ponaddwukrotnie większym prądzie może być problem z elektrolitami, które mogą okazać się po prostu za małe, co źle wpłynie na ich żywotność.

    Nie ma sensu stosować diody Zenera skoro jest dużo dokładniej działający TL431, wystarczy zmienić mu dzielnik oporowy na wejściu. W zasilaczach układ sprzężenia zwrotnego z TL431 zazwyczaj wygląda mniej więcej tak:
    Zmiana napięcia wyjściowego w zasilaczu impulsowym 12V na 5V
    Ten schemat narysowałem tylko tak dla ilustracji, Twój układ może być nieco inny, na przykład zamiast pojedynczego kondensatora C1 zapewniającego stabilność może być użyte szeregowe połączenie pojemności i oporności lub inne, jeszcze bardziej skomplikowane połączenie, wartości elementów też pewnie są inne. Najważniejszy jest dzielnik R1/R2 bo to on decyduje o stabilizowanym napięciu U=VREF•(R1+R2)/R2, dla TL431 typowo VREF=2.495V, więc wartości R1 i R2 na moim schemacie dobrane są dla 12V na wyjściu. Dla uzyskania 5V musisz odnaleźć i odpowiednio zmienić ten dzielnik. Ze względu na to, że wskutek zmniejszenia podziału dzielnika wzrośnie wzmocnienie w pętli sprzężenia zwrotnego, powinieneś też dla wyrównania kompensacji częstotliwościowej tyle samo razy zwiększyć C1, chociaż być może nie jest to konieczne gdyż zazwyczaj w seryjnej produkcji takie rzeczy projektuje się z pewnym zapasem.

    Oczywiście transoptor jak i cała pętla sprzężenia zwrotnego, której jest elementem, powinny działać liniowo niezależnie od tego czy są zbudowane na bazie TL431 czy diody Zenera, nie powinno być żadnych wzbudzeń. Z tego właśnie powodu stosowana jest kompensacja częstotliwościowa, podobnie jak we wzmacniaczach. W przypadku użycia TL431 wyjście transoptora (fototranzystor) najczęściej jest dołączone z pominięciem wzmacniacza wprost do wejścia komparatora układu UC3843 wyznaczającego szerokość generowanych impulsów.