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

Pomysł na nowy zasilacz laboratoryjny SMPS.

25 Mar 2020 14:17 258 11
  • Poziom 15  
    Część.

    Potrzebuję drobnej porady.
    Mianowicie planuje zabrać się za zaprojektowanie od zera zasilacza w oparciu o technikę impulsową.

    Planuję mieć cztery kanały z linią dodatnią oraz dwa z ujemną.
    Całość musi się zmieścić w płytkę o rozmiarach z płytki zasilacza ATX.
    Jeżeli chodzi o napięcia to było by fajnie mieć powiedzmy 0-35v@0-4A czyli ok 140W na kanał.
    Przy czym zasilacz w 99% będzie zasilał niskonapięciowe układy cyfrowe czyli od napięć powiedzmy 1.2v do 5v.

    Mam chyba z 20 przeróżnych zasilaczy ATX które mogą posłużyć jako dawcę organów.

    Pomysł nr 1:
    Przetwornica na tl494 która da 2x40v i takie natężenie aby była możliwość zasilenie pomniejszych przetwornic.
    Czyli każda mniejsza przetwornica miała by możliwość osobnej regulacji prądu i napięcia.

    Pomysł nr 2:
    Polega on na wykorzystaniu tylko części wspólnej strony pierwotnej, czyli układ greca + kondensatory i filtry wejściowe, a każdy kanał by miał swoją przetwornicę.

    Pomysł nr 3:
    Dołożenie przetwornic step up i możliwość pracy wyjść w trybach normalnym czyli do 35v oraz w trybach anodowych do 350v(malpa)0.5A ;)

    Pomysł nr 4:
    Dołożenie do wyjść przetwornic stabilizatorów LDO aby uzyskać lepsze parametry stabilizacji i regulacji prądu oraz napięcia np co 1mA/1mV

    Jak sądzicie którą drogą podążyć?
  • Computer ControlsComputer Controls
  • Poziom 43  
    4 jest niezależne od poprzednich punktów. Więc można je dać niezależnie i ja bym dał.

    Chcesz mieć 6 kanałów po 140W, czyli razem 840W. I to na wyjściu, więc moc wejściowa musiała by mieć z 1000W.
    To za dużo jak na klasyczny projekt przetwornicy mającej się zmieścić w obudowie po ATX-ie.
    Dało by się upchać, ale na GaN-ach i synchronicznych prostownikach. A to wymaga płytek co najmniej 4-warstwowych.
    Więc raczej celuj w o wiele większą obudowę.
  • Computer ControlsComputer Controls
  • Poziom 28  
    Proponowałbym olać stare beznadziejne TL494 i obejżeć co jest w dzisiejszych zasilaczach. Dla 1 kW zasilacza aktywne PFC jest konieczne. O ile przewronica LLC by spokojnie weszła do obudowy po ATXowym zasilaczu to regulowany zasilacz amatorski nie ma szans. @atom1477 ma rację. Może lepiej jednak to zmodularyzować po kanale?

    Ale serio proponowałbym jakiś współczeny kontroler pracujący w trybie prądowym bo TL494 ma tylko jeden sposób obrony przed zwarciem: eksplozja kluczy.
  • Poziom 15  
    Obudowę i front mam już zrobiony i nie planuje tego zmieniać.

    Co do TL494 i zabezpieczenia widziałem układy przetwornic, że bez problemu można było zrobić zwarcie na wyjściu i niczym to nie groziło, aczkolwiek nie upieram się przy tym rozwiązaniu.

    Co do układu przetwornicy to planuje aby filtry EMI, mostek i kondensatory były wspólne dla wszystkich przetwornic co pozwoli zaoszczędzić miejsca.

    Układ pracy poszczególnych przetwornic o jakim myślę póki co to full-bridge, aczkolwiek z tego co widzę to większość zasilaczy bazuje na half-bridge i dodatkowych trafach do pomiaru prądu i sterowania mosfetami, których ja u siebie chciałbym w miarę możliwości nie stosować.

    Generalnie to zamiast jednej dużej przetwornicy składam się do paru pomniejszych które pętlę sprzężenia miały by tak ustawione aby kroczyły o 1V więcej niż na wyjściu ustawionym na LDO, dzięki temu strata mocy będzie minimalna, a co za tym idzie mniejsze wydzielanie ciepła.

    Wiele aspektów jest jeszcze w fazie zastanawiania jak np czy można wywalić tranzystory kluczujące na tył obudowy na radiator oraz generalnie jak to wszystko porozmieszczać, jakiego rodzaju filtry zastosować czy w postaci ferytów toroidalnych czy też ferytów w kształcie E, w sensie czy jest jakaś wyższość jednych od drugich.

    Co do TL494 to się przy nich nie upieram i nadal szukam jakiejś podstawy układowej której mógłbym użyć we wstępnych testach.
  • Poziom 28  
    Chciałbym zobaczyć układ na TL494 który wytrzymuje hamaków zwarcie wyjścia i nie ma ekstra dodanych rzeczy. No i nie wymaga kalibracji. Bo na ograniczanie prądu w każdym cyklu nie ma co liczyć.
  • Poziom 15  
    CosteC napisał:
    Chciałbym zobaczyć układ na TL494 który wytrzymuje hamaków zwarcie wyjścia i nie ma ekstra dodanych rzeczy. No i nie wymaga kalibracji. Bo na ograniczanie prądu w każdym cyklu nie ma co liczyć.


    A nie twierdziłem nigdzie że nie ma nic dodane, bo przeważnie jakiś lm358 siedzi z boku.

    Generalnie z tego co sprawdziłem to tylko zasilacze DELL-a jakie posiadam mają układ o typie full-bridge, z dołączonym aktywnym PFC i rozbudowaną dość mocno elektroniką po obu stronach trafa.

    Tak jak to widzę to faktycznie może być problem aby sprostać pierwotnym założeniom zasilacza więc na pewno aby upchać całość w obudowie którą planuje wykorzystać będę musiał pójść na jakieś kompromisy odnośnie mocy i wysokości napięć.

    Znacie jakieś ciekawe układy przetwornic, którymi warto się zainteresować?
  • Poziom 43  
    Hetii napisał:
    Co do układu przetwornicy to planuje aby filtry EMI, mostek i kondensatory były wspólne dla wszystkich przetwornic co pozwoli zaoszczędzić miejsca.

    Niewiele zaoszczędzi bo wymiary i tak wynikną z sumarycznej mocy.

    Jak dla mnie sens ma pójście w dużą sprawność.
    To pozwala zupełnie dowolnie projektować PCB (czyli zgodnie z zasadami EMC zamiast zgodnie z wymaganiami rozpraszania ciepła) oraz umieścić np. kilka PCB w kanapkę.
    Żeby to osiągnąć potrzeba zrobić wysokosprawne przynajmniej prostowniki wyjściowe.
    Bo to one wydzielają 50% mocy w klasycznym zasilaczu ATX, a tutaj będą wydzielały podobne ciepło do którego dojdzie jednak dodatkowe ciepło z LDO.
    Na prostownikach na diodach przy 4A x 6 będzie to co najmniej 12W, a raczej ze 2...3 razy więcej.
    LDO przy spadkach napięcia 1V wydzielą porównywalnie dużo.
  • Poziom 15  
    Znalazłem tutaj świetny opis różnych typów przetwornic.

    Na ostatnim schemacie jest przedstawiony pomysł zastosowania mosfetów zamiast diod prostowniczy w celu mniejszego wydzielania ciepła.

    Im więcej czytam o smps tym bardziej widzę jak temat ten potrafi być skomplikowany i jak wiele pułapek czyha podczas realizacji takich układów.

    Chyba na początku zacznę od przetestowania wersji niskonapięciowych i LDO, zobaczę jak to będzie się grzało i przy jakich warunkach i najwyżej dobiorę parametry wyjściowe do możliwości układu, tak trochę na opak, ale zbyt wiele zmiennych tutaj widzę póki co.

    Zastanawia mnie też topologia SEPIC, i to jak bardzo można zwiększyć napięcie na wyjściu i jak ze sprawnością takiej przetwornicy.
  • Poziom 43  
    Hetii napisał:
    Na ostatnim schemacie jest przedstawiony pomysł zastosowania mosfetów zamiast diod prostowniczy w celu mniejszego wydzielania ciepła.

    To jest właśnie to o czym pisałem wcześniej:
    atom1477 napisał:
    Dało by się upchać, ale na GaN-ach i synchronicznych prostownikach.
  • Poziom 15  
    atom1477 napisał:
    Dało by się upchać, ale na GaN-ach i synchronicznych prostownikach.


    To jeszcze napisz co to są te GaNy oraz czy do tych prostowników synchronicznych muszą być dedykowane mosfety czy każdy się nadaje?
  • Poziom 43  
    Hetii napisał:
    To jeszcze napisz co to są te GaNy

    https://epc-co.com/epc/GalliumNitride/WhatisGaN.aspx
    https://www.infineon.com/cms/en/product/power...p-semiconductors-sic-gan/gallium-nitride-gan/
    https://www.digikey.pl/products/pl/discrete-s...cts/transistors-fets-mosfets-single/278?k=gan

    Hetii napisał:
    czy do tych prostowników synchronicznych muszą być dedykowane mosfety czy każdy się nadaje?

    Nie muszą być dedykowane do prostowników (takich pewnie nawet nie ma), ale oczywiście muszą mieć odpowiednie parametry a nie dowolne.
  • Poziom 15  
    Doszedłem do wniosku że wykorzystam jedno lub dwa większe trafa które będą napędzać mniejsze przetwornice.

    Prócz standardowych traf używanych przeważnie w topologi half-bridge mam dwa zasilacze della jak poniżej:
    Pomysł na nowy zasilacz laboratoryjny SMPS. Pomysł na nowy zasilacz laboratoryjny SMPS.

    Rozwiązania w nich są zgoła inne niż w pozostałych zasilaczach ATX jakie posiadam.
    Kontroler przetwornicy to NCP1396.
    Natomiast po stronie wtórnej są sterowniki mosfetów IR1166B

    Jak widać zasilacz składa się z 2 płytek głównych. Na tej z mniejszej oprócz mostka i kondensatora oraz filtrów EMI, podejrzewam że jest jeszcze aktywne PFC, które bym u siebie raczej wywalił.
    Do tego przekaźnik który zwiera termistor, aby zapewne zwiększyć moc.

    Zastanawia mnie natomiast wyjście z 12v bo niejako prócz IR1166B jest tam tylko mała stożkowa cewka obraz brak typowego dławika jaki jest spotykany za diodami w starszych ATXach.

    Czy to jest spowodowane brakiem konieczności stosowania takiego filtra przy pracy przetwornicy 500KHz?

    Zastanawia mnie także maksymalne napięcie jakie mógłbym uzyskać z tego trafa, bez konieczności jego przewijania.

    Jak widać od spodu, dwa połączone punkty strony wtórnej transformatora stanowią +12v, natomiast skrajne piny za pośrednictwem mosfetów stanowią gnd zasilacza.
    U mnie bym to raczej rozdzielił aby mieć symetryczne wyjście.
    Pomysł na nowy zasilacz laboratoryjny SMPS.