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

Sposób nawijania transformatora SMPS podwyższającego napięcie

09 Lip 2020 09:11 591 14
  • Poziom 12  
    Dzień dobry
    Mam pytanie o sposób nawinięcia transformatora SMPS jak w tytule - układ to flyback na UC3843 z jednym MOSFETem o mocy ok 250W - z grubsza zaprojektowałem zasilacz (przy wydatnej pomocy stronki PowerESim) zwoje policzone itp., problematyczne jest dla mnie jedno zagadnienie - a nie chce mi się rozbierać i przewijać już gotowego trafa po jego nieprawidłowym nawinięciu - zasilacz jedno z napięć wyjściowych ma dawać 500V (pozostałe 6V3, 12V, dodatkowo ok. -80V z multiplikatora napięcia 12V), planuję - tak na próbę - zasilić tym (tutaj być może zostanę uznany za heretyka) wzmacniacz lampowy.
    Wracając do tematu - jaki sposób ułożenia uzwojenia wtórnego w takim transformatorze jest prawidłowy (A lub B) na załączonym rysunku ?
    Osobiście stawiam na B ale z tego co szukałem w necie to opisy bywają różne - a głównie to brak opisów.
    Rysunek "mocno poglądowy" poniżej :
    Sposób nawijania transformatora SMPS podwyższającego napięcie
  • AM TechnologiesAM Technologies
  • Poziom 38  
    Oba są prawidłowe. Pierwszy (tzw. C-type) jest łatwiejszy do nawinięcia, drugi (tzw. Z-type) daje mniejszą pojemność pasożytniczą uzwojenia.
  • AM TechnologiesAM Technologies
  • Poziom 12  
    Dziękuję za pomoc i konkretną odpowiedź. Skłaniam się do ułożenia typ Z (na rys. B)
    Pozwolę sobie zadać jeszcze jedno pytanie - czy przy jednakowej ilości zwojów napięcie wyjściowe z obydwu sposobów będzie takie samo (ew. z jakąś małą tolerancją) będzie się różniło ?
  • Poziom 38  
    Jeśli sygnał sprzężenia zwrotnego przetwornicy jest brany z tego uzwojenia, to nie.
  • Poziom 12  
    Będzie brany dokładnie z tego uzwojenia więc układ się dostosuje - jednak nie o to chodziło mi w pytaniu - chciałem wiedzieć jak sposób nawijania jest w stanie wpłynąć bezpośrednio na napięcie na uzwojeniu pomijając sprzężenie zwrotne (być może przyda się w przyszłych projektach). Proszę zauważyć, że w projekcie są 3 uzwojenia wtórne - jak to wpłynie na napięcia na nich ? Czy nie będzie potrzebna korekta ilości zwojów na pozostałych ?
  • Poziom 43  
    kiddy napisał:
    chciałem wiedzieć jak sposób nawijania jest w stanie wpłynąć bezpośrednio na napięcie na uzwojeniu pomijając sprzężenie zwrotne

    Wg książkowej teorii nie ma znaczenia bo pomijamy pojemności pasożytnicze w analizie.
    W praktyce, jeśli pojemność pasożytnicza uzwojenia będzie duża, a dokładniej częstotliwość drgań własnych uzwojenia będzie niewiele większa od częstotliwości kluczowania, to zacznie wpływać i to w niezbyt oczywisty sposób, przebiegi na uzwojeniu będą zniekształcone, co może uniemożliwić pracę przy założonej częstotliwości, uniemożliwić osiągnięcie zakładanego napięcia, albo napięcie nie będzie proporcjonalne do liczby zwojów, więc względna stabilizacja pomiędzy uzwojeniami nie będzie dobrze działać, nie ma co gdybać, nawiń, uruchom, podłącz oscyloskop, zobaczysz czy jest dobrze.

    Zmniejszanie pojemności pasożytniczej jest korzystne, w uzwojeniach na wysokie napięcia, gdzie ona jest i tak duża, ale nie ma tu jakichś idealnych sposobów które eliminują problem całkowicie, jedne są trochę lepsze drugie trochę gorsze, przy napięciach liczonych w kV nawija się uzwojenie na sekcjonowanym karkasie - ta metoda jest dużo skuteczniejsza nie tylko w ograniczaniu pojemności ale i w zapewnianiu izolacji.

    Współbieżność napięć wyjściowych zależy sprzężenia miedzy uzwojeniami zazwyczaj metody poprawiające sprzężenie pogarszają pojemności pasożytnicze i odwrotnie, trzeba mieć wstępnie pomierzony układ żeby wiedzieć który parametr można zaniedbać a który wymaga optymalizacji.
  • Pomocny post
    Poziom 38  
    250W na zasilaczu typu flyback to trochę nie bardzo.
    Będzie duży prąd klucza, żeby wyciągnąć taką moc.
    Lepiej rób półmostek bo przy tak dużej energii rdzenia mogą być problemy z indukcyjnością pasożytniczą.
    Albo forward, bo też generalnie jest stosowany dla wyższych mocy.

    Do tego chciałbym zauważyć, że UC3843 nie powinno stosować się do topologii flyback bo nie ma ograniczenia wypełnienia do 50%. Forward można na tym zrobić, flybacka już nie. Jeśli już to należy użyć UC3845 lub 3842.

    Może kolega obejrzeć mój wątek, gdzie robiłem małego flybacka do zasilania wzmacniacza lampowego.
    Mam też zrobiony, ale nie testowany we wzmacniaczu zasilacz półmostkowy na podstawie rdzenia z ATX-a.
    Nawinięte 45 zwojów na wtórnym, 40 zwojów pierwotnego (fabryka, odwinięta tylko zewnętrzna część 20zw żeby przewinąć wtórne) i 4 zwoje pod żarzenie. 45zw daje bez obciążenia jakieś 160V, przy podwajaczu będzie ponad 300V. Żarzenie 12V.
    Zasilacz testowany dla obciążenia żarówką samochodową (żarnik dla długich), napięcie wysokie mierzone właśnie dla obciążenia żarzenia żarówką.

    Półmostek daje generalnie możliwość stosowania powielaczy napięcia, więc nie trzeba nawijać nie wiadomo ile zwojów, żeby uzyskać te 500V.
  • Moderator Projektowanie
    Ogólnie warto dodać, że dzięki nawinięciu typu Z napięcia na izolacji są rozłożone równomiernie. Przy pierwszym przypadku, między warstwami napięcie się zmienia od 0 do napięcia między początkiem warstwy dolnej a końcem warstwy wyżej. Tak więc z punktu widzenia doboru izolacji lepiej jest zastosować Z.

    Dodatkowo im więcej warstw tym również mniejsza pojemność pasożytnicza.
  • Poziom 12  
    Dzięki wszystkim za porady i rozwianie pewnych wątpliwości na wstępie.
    Zgodnie z sugestią Kolegi
    pawelr98 napisał:
    250W na zasilaczu typu flyback to trochę nie bardzo.
    Będzie duży prąd klucza, żeby wyciągnąć taką moc.
    Lepiej rób półmostek

    biorę jednak w tym momencie półmostek pod uwagę, znalazłem w zasobach trochę przeze mnie zapomniane IR2153 - chyba doczekają się aplikacji, kiedyś już o takim zasilaczu myślałem ale zabawę zaczynałem od flybacków z lepszymi lub gorszymi skutkami.
    Przejrzałem w necie kilka gotowców (m.in 300W i 500W z soft startem), w których w sumie należy tylko przeliczyć uzwojenia.
    Spróbuję coś wydziergać, jeśli projekt ujrzy światło dzienne to być może tutaj trafi
  • Poziom 43  
    IR2153 nie da ci możliwości stabilizacji napięcia, nie będzie ograniczał tętnień 100Hz na wyjściu - co robią układy które stabilizują napięcie, nie da ci też odporności na zwarcie czy przeciążenie, od razu będzie BUM. IR2153 jest dobry do skrajnie tanio zbudowanych stateczników do świetlówek, które po pierwszym uszkodzeniu trafiają do kosza.

    Układy na IR2153 mają jedną wspólną cechę, każda używana PCB, którą miałem w rękach, miała jakieś zwęglone elementy.
  • Moderator Projektowanie
    Ogólnie do półmostków polecam dwa poradniki które napisałem (nic nie poradzę że to moja sfera zainteresowań i pisze o tym artykuły):
    projektowanie traformatora do takiej topologii:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3606304.html

    Oraz obliczenie wartości strat dynamicznych na mosfetach. Dla napięcia sieciowego, powyżej 50kHz w hard-switchingu będą to straty bardzo znaczące:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3474295.html

    Ogólnie dość łatwo zrobić na IR2153 sprzężenie zwrotne, ale tego nigdzie nie opisywałem, jedynie nagrałem jak to działa (jednak to była przetwornica rezonansowa):

    Link
  • Poziom 36  
    Witam

    pawelr98 napisał:
    Do tego chciałbym zauważyć, że UC3843 nie powinno stosować się do topologii flyback bo nie ma ograniczenia wypełnienia do 50%.


    W sumie można zastosować ten układ do przetwornicy flyback zasilanej wyprostowanym napięciem sieciowym jak zastosuje się tranzystor kluczujący na napięcie rzędu 800-1000V jeśli współczynnik wypełnienia ma przekroczyć 50%.

    jarek_lnx napisał:
    IR2153 nie da ci możliwości stabilizacji napięcia, nie będzie ograniczał tętnień 100Hz na wyjściu - co robią układy które stabilizują napięcie, nie da ci też odporności na zwarcie czy przeciążenie, od razu będzie BUM. IR2153 jest dobry do skrajnie tanio zbudowanych stateczników do świetlówek, które po pierwszym uszkodzeniu trafiają do kosza.


    Najlepiej zastosować dedykowany modulator PWM SG3525 lub UC3846. Układ można oprzeć na zasilaczach DIY dla wzmacniaczy tranzystorowych mocy.
  • Poziom 38  
    Jak ma być ze sprzężeniem zwrotnym to można i TL494.
    Klasyk w półmostkach.

    Warto załatwić driver z bootstrapem żeby oszczędzić sobie kombinowania ze sterowaniem bramkami.

    Z tego powodu u siebie wybrałem IR2153.
    Przy odpowiedniej filtracji brumu i tak się generalnie nie usłyszy bo w typowych wzmacniaczach lampowych końcówki są na pentodach gdzie napięcie drugiej siatki jest porządnie filtrowane. Przy 500V anodowego strzelam że stopień push-pull czyli jeszcze mniejszy wpływ tętnień sieciowych.

    Jest jeszcze układ "pośredni" czyli IR2161. Nie ma sprzężenia zwrotnego ale ma ograniczenie prądu.
    Do samego IR2153 zabezpieczenie też można zrobić.

    Co do strat przy komutowaniu twardym.
    U mnie dla tych 50-60W obciążenia (żarówka samochodowa bezpośrednio na uzwojenie żarzenia, bez prostownika) tranzystory nie są nawet ciepłe.
    2x IRF830, rezystory bramkowe o ile pamiętam jakieś 12Ω albo 15Ω.
    Trafo z ATX-a chińczyka na jakieś 400W.
    Snubber uzwojenia pierwotnego przelutowany z tego samego zasilacza z którego był transformator.
    1nF 100Ω. Rezystor mocno ciepły.
    Zasilanie podczas testu nominalne 230Vac (stabilizowane), na kondensatorach łącznie ok.295V (szeregowy NTC).
  • Poziom 12  
    Poszperałem trochę w necie i moje wnioski są mniej więcej takie :
    - IR2153 odpadł - widziałem kilka projektów i próby wykonania w nich sprzężenia zwrotnego na wejściu Shutdown - po analizie okazywało się, że jest to rozwiązanie powodujące niestabilność całego układu więc z tym driverem dałem sobie spokój jak na razie.
    - TL494 mógłby być (mam sporo "dawców") ale układ trochę się komplikuje patrząc na aplikacje
    - UC384x na razie odpuszczam.
    Szukałem możliwości zaaplikowania SG3525 - chyba najlepszy driver z wymienionych tutaj - ale w związku z tym, że brak na hurtowni poszukałem "za wielkim murem" i znalazłem gotowe moduły drivera z regulacją częstotliwości na PR - na płytce jest dodatkowo transoptor, LM358 i tranzystory wyjściowe - zamówiłem kilka sztuk i poćwiczę na tym. Moduł ten wychodzi u nich taniej niż u nas sam scalak.
    Trochę jest o tym module na YT - sporo po rosyjsku.
    Przyjdzie paczka - dam znać co dalej.
    Pozdrawiam
  • Poziom 38  
    Jak robić na IR2153 to bez sprzężenia zwrotnego.

    "Piękno" tego układu to właśnie prostota wykonania działającego zasilacza.
    Tętnienia 100Hz odfiltrowuje się tak samo jak dla zasilania klasycznym transformatorem.
    Ot można użyć członów RC.

    W przypadku TL494 należy go użyć tylko jako modulator PWM.
    Tj. powinien kooperować z jakimś sensownym osobnym driverem bramek z bootstrapem np. IR2113
    Żadnego sterowania przez transformatory albo inne kombinacje.
    No i TL494 ma dwa wejścia do sterowania modulacją PWM, można jednocześnie kontrolować prąd i napięcie.

    SG3525 jest o tyle lepszy, że ma od razu wyjścia komplementarne, szkoda że bez bootstrapa.