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

Przetwornica impulsowa 12V->90V z tym, że na wyjściu musi mieć prąd przemienn

21 Paź 2019 16:33 360 16
  • Poziom 29  
    Witam.

    Mam pewne nietypowe zadanie do wykonania. Potrzebuję zrobić przetwornicę, a dokładniej bardzo nietypową przetwornicę.

    Potrzebuję zrobić przetwornicę impulsową (aby nie była wielkości średniego UPS) z 12V na 90V, z tym, że na wyjściu musi być napięcie przemienne. Częstotliwość pracy nie jest istotna. Przetwornica ma zasilać jarznik rtęciowy w celu uzyskania mobilnego dostępu do promieniowania UV-C. Wymagany prąd pracy to około 1A.

    Próbowałem do tego celu zaadaptować przetwornicę push-pull, jednak wyniknęły z tego dwa problemy:
    -brak filtracji wyjścia powodował bardzo wysoki prąd spoczynkowy przetwornicy (nawet pod 1A) i obciążenie wyjścia prądem 50mA powodowało wręcz lawinowy wzrost prądu strony pierwotnej. Przetwornica wydawała wręcz przeraźliwe piski. Gdy tylko zastosowałem układ prostowniczo-filtrujący (diody szybkie, dławik wyjściowy, kondensator filtracyjny) przetwornica działała wręcz wzorcowo (prąd jałowy mniej niż 0.1A, idealna cisza). Wykonywałem nie jedną przetwornicę push-pull stąd wiem, że była wykonana poprawnie, jednak nie dała się zastosować w tym wypadku-bez układu filtracyjnego nie dało się jej sensownie użyć.
    Schemat przetwornicy był taki sam, jak ten z układu dla TDA7294, tylko nawój transformatora inny (dla uzyskania innych parametrów)
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3537217.html

    Jako drugą próbowałem zrobić przetwornicę flyback, jednak jej sprawność była koszmarnie niska, w prawdzie uzyskałem co chciałem, jednak sprawność wychodziła mniej niż 50%. Bardziej to przypominało grzałkę niż przetwornicę, do tego walory akustyczne... Próbowałem modyfikować parametry przetwornicy rozmiarem szczeliny (podkładki z papieru, czym mogłem uzyskać szczelinę do 2mm) jak i kondensatorem rezonansowym. Zmiany następowały, jednak wciąz sprawność była bardzo niska (30-50% i potężne grzanie mosfetów). Nie wiedziałem jedynie jaka powinna być indukcyjność cewki na zasilaniu tej przetwornicy, nawijałem od 20uH do 500uH i różnicy nie było żadnej, nawet jak zastapiłem cewkę zworą)
    Montowana przetwornica z tego filmu:
    https://www.youtube.com/watch?v=8qThSbyX7B0&t=75s
    Na początku filmu jest schemat. Transformator też nawinięty idealnie wg instrukcji. Próba na rdzeniu bezszczelinowym (ustawianie szczeliny podkładkami papierowymi) jak i szczelinowym (brak podkładek+podkładki) dawały wyżej opisany efekt.

    Teraz nastaje pytanie. Czy da się zrobić przetwornicę w stylu push-pull, która będzie w stanie pracować poprawnie, gdy do wyjścia będzie podłączony powielacz napięcia (mający za zadanie zapalić łuk w lampie rtęciowej) i sama lampa rtęciowa? Nie ma możliwości użycia napięcia stałego do zasilania jarznika, gdyż uległby on bardzo szybkiemu zużyciu. Stabilizacja prądowa jarznika nie jest konieczna. transformator jest nawinięty w taki sposób, aby jego napięcie wyjściowe było lekko niższe, niż napięcie pracy rozgrzanego jarznika. To załatwia problem konieczności stabilizacji prądu. Na czas rozgrzewania jarznika przewidziane jest obniżenie napięcia zasilania układu kluczującego o połowę. (ukłąd sterujący stabilizowane 12V, gdyby tu spadło napięcie mosfety ulegną uszkodzeniu)

    Czy może powinienem wykonać przetwornice w innej topologii? Jeżeli tak to w jakiej?

    Mam możliwości nawijania transformatorów impulsowych, mam rdzenie bezszczelinowe jak i takie z różnymi szczelinami. Różne przekroje drutów nawojowych. Dysponuję oscyloskopem i miernikiem indukcyjności.

    W ostateczności będę musiał zrobić przetwornicę na 50Hz, jednak tego chciałem uniknąć. Transformator na taką moc będzie duży i ciężki, podobnie elektronika będzie bardziej rozbudowana.
    Dziękuję z góry za odpowiedź
    Pozdrawiam.
  • Pomocny post
    Moderator - Na Wesoło HydePark
    alikatek napisał:
    Wymagany prąd pracy to około 1A.

    Na stronie wtórnej? Palnik UV z lampy rtęciowej potrzebuje ograniczenia prądu, a to niezależnie od częstotliwości załatwia odpowiedni dławik włączony szeregowo z lampą.
  • Poziom 29  
    Wiem o tym, najmniejszym problemem tutaj jest prąd strony wtórnej. Do ograniczenia po stronie wtórnej można też użyć kondensatora.

    Problemem który usiłuje rozwiązać jest niechęć przetwornicy do pracy z napięciem przemiennym na wyjściu, a właściwie niechęć do pracy bez filtra na wyjściu.

    Jeżeli nie będzie się dało tego łatwo zrobić zawsze mogę zrobić przetwornicę na 50Hz i tam sobie użyć już odpowiedniego osprzętu do palnika. Tyle że przetwornica do palnika będzie wtedy bardzo ciężka, a chciałbym aby była możliwie najlżejsza.
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    Przetwornica symetryczna (2 tranzystory włączające się na zmianę); pewnie lepiej wykorzysta się uzwojenie, jeśli będą w układzie single-ended push-pull, i wyjście poprzez kondensator do uzwojenia, ale przy tak niskim napięciu chyba lepsze będzie uzwojenie z odczepem ze środka, kolektory tranzystorów (oba takie same) do jego końców, a zasilanie podane na środek. Sam transformator bez szczeliny, ale może miałaby sens konstrukcja z rdzeniem 2-kolumnowym, uzwojeniem pierwotnym na jednej, wtórnym na drugiej kolumnie, i zworą magnetyczną z regulowaną szczeliną między kolumnami (pole jednego uzwojenia ma móc się zamykać poprzez zworę z pominięciem drugiego uzwojenia) - taka zwora powoduje, że transformator zachowuje się, jakby miał dołączony na uzwojeniu wtórnym dławik ze szczeliną. Po wstępnym rozgrzaniu lampy zwiększyć szczelinę. Trzeba pomyśleć, jak podłączyć diody, żeby ograniczyć napięcie przy wyłączaniu tranzystorów.
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    alikatek napisał:
    Próbowałem do tego celu zaadaptować przetwornicę push-pull, jednak wyniknęły z tego dwa problemy:
    -brak filtracji wyjścia powodował bardzo wysoki prąd spoczynkowy przetwornicy (nawet pod 1A) i obciążenie wyjścia prądem 50mA powodowało wręcz lawinowy wzrost prądu strony pierwotnej. Przetwornica wydawała wręcz przeraźliwe piski. Gdy tylko zastosowałem układ prostowniczo-filtrujący (diody szybkie, dławik wyjściowy, kondensator filtracyjny) przetwornica działała wręcz wzorcowo (prąd jałowy mniej niż 0.1A, idealna cisza). Wykonywałem nie jedną przetwornicę push-pull stąd wiem, że była wykonana poprawnie, jednak nie dała się zastosować w tym wypadku-bez układu filtracyjnego nie dało się jej sensownie użyć.
    W poprawnie wykonanej przetwornicy takie cuda się nie zdarzają, piski świadczą o tym że częstotliwość spadła do w zakres słyszalny, czyli TL494 przestaje normalnie pracować, albo zanika zasilanie (niektóre tandetniejsze zasilacze dają się zakłócić impulsowym obciązeniem)
    Zasil kontroler z innego źródła, niż układ wyjściowy (odczep transformatora), zobacz jak zachowuje się układ wyjściowy przy powolnym zwiększaniu napięcia od zera.
    Oscyloskop powinien pomóc w ustaleniu dlaczego piszczy (jakim cudem częstotliwość się zmienia, czy napięcie zasilania jest stabilne) Można by też sprawdzić kształt prądu transformatora (czy sie nie nasyca).


    alikatek napisał:
    Jako drugą próbowałem zrobić przetwornicę flyback,
    Flyback nie daje AC, a jeśli nie dasz prostownika to już nie będzie flyback, przetwornica z filmu flyback-iem nie jest.
  • Poziom 29  
    Przetwornicę jako całość zasilałem z ATX, możliwe że przez to właśnie działy się cuda. Jednak po dołożeniu do przetwornicy układu prostowniczo-filtrującego wszystko wracało do normy, zachowywała się normalnie jak sprawna przetwornica push-pull. Obciążona na prąd 1A nie wydawała z siebie żadnych dźwięków, pobór po pierwotnej 8.5A. (opór rezystancyjny)

    Spróbuje zdjąć układ prostowniczo-filtrujący i zasilić ją z innego źródła-z zasilacza transformatorowego. O efektach napiszę.


    Czym jest więc przetwornica z filmu i dlaczego na filmie działa dobrze? Prawdę mówiąc u mnie też działała jak należy tylko sprawność jej wołała o pomstę do nieba. Gdybym chciał jej używać to miałbym generator pisków i farelkę w jednym.
  • Pomocny post
    Moderator - Na Wesoło HydePark
    alikatek napisał:
    Czym jest więc przetwornica z filmu

    To przetwornica samowzbudna przeciwsobna typu forward.
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    alikatek napisał:
    Przetwornicę jako całość zasilałem z ATX, możliwe że przez to właśnie działy się cuda.
    Masz oscyloskop to sprawdzaj z samego gdybania nic się nie nie dowiesz.

    alikatek napisał:
    Spróbuje zdjąć układ prostowniczo-filtrujący i zasilić ją z innego źródła-z zasilacza transformatorowego. O efektach napiszę.
    Zasil sterownik z innego źródła niż układ wyjściowy, oczywiście nie zapomnij połączyć mas.

    Nieobciążony transformator nie powinien zwiększać poboru prądu i w normalnych warunkach nic takiego się nie dzieje, u ciebie trzeba znaleźć przyczynę, a żeby znaleźć trzeba szukać :)

    alikatek napisał:
    Czym jest więc przetwornica z filmu i dlaczego na filmie działa dobrze? Prawdę mówiąc u mnie też działała jak należy tylko sprawność jej wołała o pomstę do nieba. Gdybym chciał jej używać to miałbym generator pisków i farelkę w jednym.
    Nie pomyliłeś początków/końców uzwojeń?
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    A jak zrobiłeś przetwornicę (jaki układ)? Jak ją obliczałeś? Przypomniałeś sobie szkolne wzory z fizyki?
  • Poziom 29  
    Tu był pies pogrzebany. Zasilenie przetwornicy z zasilacza transformatorowego sprawiło, że działała ona normalnie. Możliwe że zasilacz ATX z którego zasilałem przetwornicę miał jakieś zakłócenia przez nią i stąd problem.

    Obecnie przetwornica działa dokładnie tak jak chcę. Odpala lampę, pozwala jej się rozgrzać do niepełnej mocy (będzie użyty jarznik LRF o mocy 250W docelowo zasilony na 40-70W. UV z takiej mocy jest w zupełności wystarczające do mojego zastosowania)
    Prąd lampy od strony wtórnej ograniczony kondensatorem 15nF (dobrany doświadczalnie tak, aby uzyskać pożądane parametry)

    Nawój transformatora:
    2x4zw uzwojenia pierwotnego (nawijane potrójnym drutem 0.4mm)
    2x60zw uzwojenie wtórne (nawijane jednym drutem 0.4mm) Uzwojenie sobie podzieliłem na odczepy, dokładnie są to 4 odczepy po 30zw. Zrobiłem to w sumie niepotrzebnie, ale jakbym chciał kiedyś zastosować transformator do innych celów to w sumie może zostać.
    Rdzeń bez szczeliny z zasilacza ATX, trudno dokładnie określić jaki materiał i jaka jego nazwa kodowa (nic na nim napisane nie było), obliczenia mogłyby być bardzo niedokładne.


    Sam zrobiłem sobie pod górkę swoją głupotą, a właściwie zasilaczem nie nadającym się do niczego prócz zasilania lampek halogenowych (broń boże nie wkładać codegenów do komputerów stacjonarnych!)
  • Poziom 43  
    alikatek napisał:
    Możliwe że zasilacz ATX z którego zasilałem przetwornicę miał jakieś zakłócenia przez nią i stąd problem.
    W niektórych zasilaczach pętla sprzężenia zwrotnego zostaje zakłócona, a wtedy napięcie zmienia się niekontrolowanie, mogło np 2x rosnąć, a za chwile spadać do zera.

    alikatek napisał:
    Prąd lampy od strony wtórnej ograniczony kondensatorem 15nF (dobrany doświadczalnie tak, aby uzyskać pożądane parametry)
    Nie jest do do końca prawidłowe przy przetwornicy dającej przebieg prostokątny, Nawet najtańsze lampy CFL miały dławik do ograniczania prądu, gdybyś miał przetwornicę dającą sinus to ograniczanie prądu kondensatorem było by poprawne, a tak masz ograniczanie ładunku który przepłynie przez lampe ale wartość szczytowa prądu jest niekontrolowana.

    alikatek napisał:
    Rdzeń bez szczeliny z zasilacza ATX, trudno dokładnie określić jaki materiał i jaka jego nazwa kodowa (nic na nim napisane nie było), obliczenia mogłyby być bardzo niedokładne.
    Rdzeń ma być bez szczeliny, materiał nie jest aż tak istotny, materiały nadające się do tego celu - przeznaczone na transformatory mocy, maja niewiele różniące się indukcje nasycenia, straty i ich zależność od częstotliwości będą inne.


    alikatek napisał:
    Sam zrobiłem sobie pod górkę swoją głupotą, a właściwie zasilaczem nie nadającym się do niczego prócz zasilania lampek halogenowych (broń boże nie wkładać codegenów do komputerów stacjonarnych!)
    Robisz coś, ale nie sprawdzasz dlaczego nie działa, nie zadajesz sobie pytań, to nie uzyskujesz odpowiedzi, przez to konstruując nie zdobywasz doświadczenia - więc potrzebujesz pytać na forum.
    Wprowadzanie sztywnych reguł typu "nie używać codegena" nic ci nie pomoże, nie zastąpi myślenia, mi się udawało zakłócić różne zasilacze liniowe jak i impulsowe.
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Dyskutujemy tu o konstruowaniu więc bardziej niż zdjęcie na którym nic nie widać interesuje mnie którą wersję uruchomiłeś i z jakimi parametrami pracuje.
  • Poziom 29  
    Jest to przetwornica Push-Pull na TL494. Jej schemat jest dokładnie taki sam jak w moim artykule:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3537217.html
    Częstotliwość pracy 30kHz
    Zastosowane tranzystory- IRF3205
    Prąd jałowy przetwornicy- 140mA
    Prąd pracy obciążonej przetwornicy- 7A


    Nawój transformatora:
    Rdzeń bez szczeliny pozyskany z zasilacza ATX (trudno określić materiał, przed demontażem nie miał na sobie żadnych napisów ani naklejek)
    Pierwotne uzwojenie 2x4zw (3 druty 0.4mm)
    Wtórne uzwojenie 120zw z odczepami co 30zw, drut pojedynczy 0.4mm (przetwornica pracuje na 3 odczepie (90zw)

    Układ zapłonowy to pięciosekcyjny powielacz napięcia.
    Diody UF4007
    Kondensator limitujący prąd- 15nF (dobór doświadczalny)
    Kondensatory powielacza- 1nF/1kV (ostatnia sekcja ma 2kV)
    Rezystory ograniczające z powielacza 2x 4.7M.
    Zastosowana lampa- lampa sodowa wysokoprężna o mocy 70W.
    Schemat:
    Przetwornica impulsowa 12V->90V z tym, że na wyjściu musi mieć prąd przemienn

    Całość wyląduje w dziale DIY, tam zrobię dokładniejszy opis włącznie z procedurą uruchomienia. Czekam tylko na zamówioną obudowę aby móc układ skończyć.
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    W tym układzie C11 musi być na napięcie, do jakiego może go naładować powielacz - a to pewnie ładnych parę kilowoltów. Na kondensatorach powielacza może powstać najwyżej napięcie równe V_PP napięcia zasilającego powielacz; na powielaczu 5x większe.
  • Poziom 29  
    Urządzenie zostało obudowane:

    Przetwornica impulsowa 12V->90V z tym, że na wyjściu musi mieć prąd przemienn

    Przetwornica impulsowa 12V->90V z tym, że na wyjściu musi mieć prąd przemienn

    Tak zostało umieszczone wewnątrz obudowy:

    Przetwornica impulsowa 12V->90V z tym, że na wyjściu musi mieć prąd przemienn

    Twardy papier na radiatorze służy kierowaniu strumienia powietrza po radiatorze i transformatorze.

    Przetwornica impulsowa 12V->90V z tym, że na wyjściu musi mieć prąd przemienn

    Wentylatora mógłbym nie dawać w sumie, przetwornica chłodznona "wolnym powietrzem" jakoś bardzo się nie nagrzewała, ale z racji że to obudowa zamknięta a jedynym zabezpieczeniem jest bezpiecznik (10A, szybki) wolałem dać i dmuchać na zimne. Wydmuch powietrza znajduje się pod spodem.

    Przetwornicy można używać do lamp wyładowczych o mocy 70W. Współpraca z lampą sodową WLS jak i LRF jest wzorowa.


    Przetwornica natomiast NIE WSPÓŁPRACUJE z lampami metalohalogenkowymi. Dochodzi do zapłonu lampy, jednak łuk w lampie zaczyna "tańczyć" (jest niestabilny, lampa migocze) po rozgrzaniu lampa gaśnie lub mocno migocze (testowane na kilku jarznikach MH 70W)
    Dzieje się tak ponieważ lampy metalohalogenkowe nie lubią być zasilane napięciem o wysokiej częstotliwości.

    Dodano po 12 [minuty]:


    Przetwornica impulsowa 12V->90V z tym, że na wyjściu musi mieć prąd przemienn

    Niewątpliwą zaletą statecznika elektronicznego o wyszokiej częstotliwości jest brak migotania w rytm częstotliwości sieci. Dzięki temu można bez specjalnych filtrów i ustawień aparatu zrobić zdjęcie z bliska pracującego jarznika. Podobnie obiekty oświetlone światłem tak zasilanej lampy są łatwiejsze do fotografowania bez filtrów.