Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
PCIM Europe 2019
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy

k4be 17 Mar 2008 10:11 13569 26
  • #1 17 Mar 2008 10:11
    k4be
    Poziom 31  

    Na pomysł konstrukcji wpadłem, przeglądając parametry zdobycznego rdzenia ETD49 ze szczeliną 1.6mm
    Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy
    Oryginalne uzwojenie pierwotne miało indukcyjność 0.8mH przy 61 zwojach - $$A_L \approx 215$$. Nowe uzwojenie pierwotne zostałoby takie samo, przekładnia dla 40V - 4.8, częstotliwość 55kHz. Przetwornica dawałaby 9A przy 40V (minus moc potrzebna z uzwojeń pomocniczych) - do zasilacza regulowanego.
    Zestaw pytań:
    1. czy układ przy poprawnym wykonaniu ma szanse działać dobrze (szczególnie dla małego obciążenia)?
    2. jeśli dodałbym dodatkowe uzwojenie dla ujemnych napięć, to czy przy znacznym obciążeniu jednego z nich drugie pozostawałoby w jakimś sensownym zakresie napięć, żeby nadal mógł działać regulator w tym obwodzie?
    3. czy kontroler uc3843 i tranzystor buz90 to dobry wybór?
    4. jak powinien wyglądać układ po stronie kontrolera, przy zastosowaniu transoptora w sprzężeniu zwrotnym?

    0 26
  • #2 17 Mar 2008 12:00
    lechoo
    Poziom 39  

    Zrobiłem kiedyś taki podobny projekcik (40V/3A) dla jednego z kolegów:

    Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy

    Tranzystor zdecydowanie proponuję mocniejszy np. STP10NK60, w Twoim przypadku szczytowy prąd po stronie pierwotnej będzie rzędu 5A, a to oznacza spore straty na Rds(on), szczególnie że po nagrzaniu się tranzystora do 100*C parametr ten wzrasta 2-krotnie.

    2
  • #3 17 Mar 2008 17:12
    k4be
    Poziom 31  

    Najlepsze parametry Rds-on z tranzystorów które mam, ma MTP6N6 - 1.2Ω - chyba dość.
    Swoją drogą, znalazłem w zapasach ciekawy zasilacz z monitora VGA, który dodatkowo zasilał komputer PC (33V, sądząc po diodzie kilka amperów, napięcie nie wykorzystywane w monitorze):
    Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy
    Układ sterowania dość nietypowy na flybacka - UC3525 z wykorzystanym jednym wyjściem, zasilany z transformatora sieciowego (brązowy) i sterujący mosfetem przez transformator. Główne trafo na niskim rdzeniu ETD49, zasilacz chłodzony małym wentylatorkiem - do tego cała obudowa stanowiła radiator. Urządzenie wygląda na bardzo solidną konstrukcję.

    0
  • #4 18 Mar 2008 13:12
    trol.six
    Poziom 31  

    To na ile układ będzie poprawnie pracować w szerokim zakresie obciążeń, oraz podczas dynamicznych obciążeń, zależy od całego toru sprzężenia zwrotnego.

    Flybacki sa o tyle trudniejsze od np przepustowych, że mają sporawe prądy wyjściowe obciążające pojemności, stąd większe tętnienia.

    Kontroler UC3843 będzie dobry, a jeśli chodzi o drugie uzwojenie, oraz jak sie waha napięcie na nich, to jest to kwestia dwóch rzeczy, jak mocno na transformatorze są obwody sprzężone, czyli kwestie indukcyjności rozproszenia, oraz na pewno spadki na diodach. Przy dużych różnicach obciążeń może to być ok 5-20%, w krytycznych sytuacjach nawet więcej.

    0
  • #5 18 Mar 2008 22:32
    arch_x
    Poziom 20  

    Zrobiłem jakiś czas temu ten projekt powyżej, zasilacza na UC3845 i układ sprzężenia zwrotnego działał w nim fatalnie.
    Napięcie pływało od 16V bez obciążenia, po obciążeniu 0,5A spadało do 12-14V. Po zdjęciu obiążenia wzrastało do 21V aby po obciążeniu np. 2A znów spaść bardzo mocno do 10-12V.
    Po zmianie tego "kondensatora kompensacyjnego" 10nF na 1nF było już trochę lepiej.
    Całkowitą poprawę przyniosło podciągnięcie napięcia do nóżki 1 - wyjście wzmacniacza błędu, przez rezystor 3,7k do nóżki 8 Vref. Ostatecznie zastosowałem rozwiązanie pośrednie korzystając z noty aplikacyjnej U-100 (w tle zdjęcia) i sprzężenie zwrotne zrobiłem na rezystorze 100k + 100pF. Napięcie pociągnięte jest do Uref zamiast do Ucc (jak jest w nocie U-100).
    Po zmianie sprzężenia napięcie jest bardzo stabilne podczas pełnego zakresu obciążenia.

    Drugi problem tego projektu to rezystor 4,7oma w gałęzi zasilania pomocniczego zamiast dodatkowej diody buforującej zasilanie. Przy dość dużych obciążeniach (rzędu 5-10A) padł mi UC 3845 i zaraz poszedł dym z elektrolitów w gałęzi zasilania pomocniczego. Po zmierzeniu padła także dioda 1N4148. Wersję końcową zrobiłem już tak jak w nocie - od uzwojenia Nc do wyprowadzenia 7. Dioda pomiędzy 1N4148 a nogą 7 powinna być na 400V.
    Po tych dwu zmianach zasilacz chodzi rewelacyjnie.

    schemat :
    Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy

    Fotki całości :
    Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy

    Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy
    Wersja końcowa ma kilka elementów sprzężenia zwrotnego zamontowanych od strony druku - głównie sprzężenia zwrotnego.
    przetwornica 16V/10A zbudowana jest na UC3844, tranzystor IRF BC30, transformator ETD34, indukcyjność pierwotnego 1,25mH, Ilość zwoi pierwotnego 91 zwoi DNE0,3. Wtórne 13 zwoi taśmą 16mm x 0,1mm, pomocnicze 11 zwoi DNE0,3.
    Przetwornica pracuje bezgłośnie w całym zakresie obciążeń, radiator na tranzystorze jest trochę na wyrost. Lekko grzeją się uzwojenia przy pełnym obciążeniu. Układ gasikowy na pierwotnym to 2 x 68k/2W + 3,3nF/400V + transil 1,5KE200 (drugi stał się zbędny).
    Proponuję k4be zamiast przerabiać istniejący - zrobić sobie od podstaw nowy. Z rdzenia ETD49 można wycisnąć dużo więcej. Jeżeli ktoś chciałby projekt płytki to proszę napisać, wrzucę w ten wątek. Mam to w eaglu.
    Pozdrawiam :-)

    1
  • #6 19 Mar 2008 21:17
    k4be
    Poziom 31  

    Nie mówię o zostawieniu starego transformatora, a jedynie parametrów uzwojenia pierwotnego. Zresztą ze zdjęć widać, że z oryginalnych uzwojeń zostało niewiele :)
    Znalazłem schemat fabrycznego zasilacza z monitora - tutaj obwód sprzężenia zwrotnego jest zrobiony zupełnie inaczej. I jak dla mnie bardziej logicznie - transoptor steruje przeznaczonym do sprzężenia wejściem FB zamiast COMP.
    Ciekawy układ zabezpieczenia nadnapięciowego - pewnie zadziała przy mocnym przeciążeniu któregoś z obwodów wyjściowych.
    Tylko po co są dwie diody prostownicze w obwodzie zasilania kontrolera?
    Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy

    -1
  • #7 19 Mar 2008 22:02
    Quarz
    Poziom 43  

    Witam,

    k4be napisał:
    [ ... ]
    Tylko po co są dwie diody prostownicze w obwodzie zasilania kontrolera?
    Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy
    dobre pytanie, zamieściłem fragment tego schematu by było łatwiej zrozumieć:

    Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy

    Wystarczy uświadomić sobie, że tranzystory 7616 i 7617, wraz z otoczeniem, są substytutem tyrystora (mocno zabezpieczonego przez przypadkowym załączeniem - kondensatory 2600 i 2660) i sterowanego przez diodę Zenera 6600 napięciem z kondensatora 2116 ładowanego poprzez diodę 6115 z uzwojenia pomocniczego transformatora przetwornicy.
    Jest to zabezpieczenie przez nadmiernym wzrostem napięcia wyjściowego przetwornicy.
    Natomiast dioda 6610 odcina możliwość wysterowania owego tyrystora w przypadku zasilania kontrolera ze źródła napięcia stałego, poprzez rezystor 3645 (niewidoczny na wycinku) i dalej, a co ma miejsce po włączeniu zasilania kiedy przetwornica jeszcze nie wystartuje.

    A co stanie się po zadziałaniu rzeczonego tyrystora i jak go odblokować, to proponuję by na to pytanie odpowiedział sobie sam autor cytowanego postu.

    Pozdrawiam

    1
  • #8 19 Mar 2008 22:55
    ronwald
    Poziom 27  

    Jeśli można dołożyć swoje "pięć groszy", to druga funkcja diody 6610 jest taka, iż podczas startu (potrzebny minimalny prąd 1 mA z obwodu prostownika dla obsługi układu UC3842) uniemożliwia rozpływ prądu do rezystora 4k7 pełniącego funkcję wstępnego obciążenia w obwodzie ""turbodoładowania"". Co może zastępcze źródło ≈ 4,7V :(?!

    0
  • #9 20 Mar 2008 11:31
    lechoo
    Poziom 39  

    Wykonałem kilka zasilaczy wg przedstawionego przeze mnie schematu (o różnych napięciach wyjściowych) i nie sprawiały żadnych problemów, nie występowały żadne niepożądane zjawiska w postaci nadmiernego wzrostu napięcia zasilającego sterownik. Drogą do sukcesu jest prawidłowe wykonanie transformatora, tak aby uzyskać jak najlepsze sprzężenie między uzwojeniami oraz minimalną indukcyjność rozproszenia. Wtedy nawet wykonanie flybacka z kilkoma napięciami wyjściowymi jest możliwe.
    Sprzężenie zwrotne uprościłem maksymalnie wzorując się na jakiejś fabrycznej przetwornicy - u mnie działało stabilnie bez tendencji do wzbudzania się. Pomimo użycia diody zenera zamiast TL431 napięcie wyjściowe nie zmieniało się więcej niż 1V (przy 40V) przy zmianach temperatury, zmiany obciążenia praktycznie nie wpływały na pracę zasilacza.

    0
  • #10 20 Mar 2008 23:06
    arch_x
    Poziom 20  

    W moim przypadku, w tym projekcie zasilacza uruchomienie nie poszło tak gładko. Najpierw problem był z ograniczaniem prądu. Wyliczony prąd szczytowy według strony schmidt-walter miał wynosić 2,5A, co odpowiadałoby rezystorowi emiterowemu 0,35-0,4 oma. Przy tej wartości nie udało sie jej ustabilizować. Działanie ograniczania prądu i sprzężenie zwrotne w wersji oryginalnej powodowały duże skoki napięcia wyjściowego. Po jakimś czasie padł UC3845 i zaraz po tym zaczeły strzelać kondenstory 47uF/25V i 100nF, spaliła się też dioda 1N4148 w obwodzie uzwojenia pomocniczego i mocno podgrzał się rezystor zasilania startowego.
    Zamieniłem układ na UC3844, zastosowałem buforowanie dodatkową diodą + zmniejszenie rezystora emiterowego do 0,24oma dopiero ustabilizowało przetwornicę. Pozostało jeszcze to pływanie napięcia, ale rozwiązałem je w sposób jak powyżej. Inne są wartości Rt i Ct niż na schemacie. Przetwornica pracuje z częstotliwością około 62KHz i Ct=1nF, Rt=10k.
    Prawdopodobnie nawinięcie transformatora taśmą powoduje nieco gorsze wartości indukcyjności rozproszenia niż nawiniętego drutem, pomimo prostszego nawinięcia i to przekłada się na konieczność zbudowania bardziej wymagajacego otoczenia kontrolera.

    0
  • #11 30 Gru 2008 20:01
    k4be
    Poziom 31  

    Próbuję uruchomić zasilacz małej mocy, wzorując się na układach z tego tematu. Kontroler UC3843. Do testów używam transformatora z monitora komputerowego, wykorzystując uzwojenie wyjściowe 5V do wytwarzania napięcia 5V :)
    Układ zaproponowany przez lechoo działa zupełnie poprawnie, jednak nie wystarcza mi stabilizacja z zastosowaniem diody Zenera. Problemy zaczynają się po użyciu TL431. Po zastąpieniu diody układem TL431 połączonym klasycznie (z kondensatorami albo bez - brak różnicy) przetwornica zaczyna stukać bez obciążenia i piszczeć przy obciążeniu. Napięcie wyjściowe jest utrzymywane stabilnie. Przeróbka układu sprzężenia zwrotnego według schematu zaproponowanego przez arch_x niczego nie zmienia. Nie zastosowałem R17 z tego schematu, gdyż jego obecność powoduje obniżenie i brak stabilizacji napięcia wyjściowego.
    Idę szukać dalej, może w tym czasie ktoś na forum podpowie mi rozwiązanie...

    0
  • #12 30 Gru 2008 21:01
    Dar.El
    Poziom 40  

    Witam
    TL431 wzmacnia sygnał przez co wzbudza się układ. Musisz zmniejszyć wzmocnienie na UC3843 w sprzężeniu zwrotnym.

    0
  • #13 30 Gru 2008 21:08
    k4be
    Poziom 31  

    TL431 nie wzmacnia, ale włącza kiedy napięcie za duże :)
    Według schematu UC3843, za nogą 1 nie ma żadnego wzmacniacza, jest osłabiacz - dzielnik 1/3, więc nie ma za bardzo którego wzmocnienia ograniczać...

    0
  • #14 30 Gru 2008 21:22
    Dar.El
    Poziom 40  

    Narysuj schemat połączeń w sprzężeniu zwrotnym. Do TL431 można jeszcze podłączyć kondensator kompensacyjny.

    0
  • #15 30 Gru 2008 21:38
    k4be
    Poziom 31  

    Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy
    Pochodzenie:
    układ 1 - książka 'Marty Brown - Power Supply Cookbook'
    układ 2 - schemat arch_x

    0
  • #16 30 Gru 2008 23:00
    -RoMan-
    Poziom 42  

    Prosiłbym jednak o słuchanie bardziej doświadczonych kolegów.. Traktowanie TL431 jako "programowanej diody Zenera" jest zbytnim uproszczeniem. Tak naprawdę bardziej jest to wzmacniacz błędu z napięciem odniesienia 2.5V i wyjściem typu otwarty kolektor.
    Wzmocnienie układu TL431 i wbudowanego w UC3843 wzmacniacza błędu jest za duże - stąd niestabilna praca.

    -1
  • #17 30 Gru 2008 23:21
    k4be
    Poziom 31  

    Więc - jak to wzmocnienie zmniejszyć? Jeszcze raz zaznaczam, że nie wykorzystuję wzmacniacza błędu w UC - transoptor dołączam do jego wyjścia (noga 1).
    Widziałem również układy, które nie pomijały wzmacniacza błędu, i dość dawno próbowałem taki układ złożyć (korzystając ze schematu telewizora) - z tym samym skutkiem.

    0
  • #18 31 Gru 2008 00:13
    Dykus
    Poziom 26  

    Podłączenie transoptora do wyjścia COMP to - w mojej skromnej ocenie - mocno niekorzystne rozwiązanie (potwierdzają to moje pomiary). Wyjście wzmacniacza błędu w UC384x jest typu otwarty kolektor z źródłem prądowym 1mA podłączonym do (jakiegoś) dodatniego bieguna zasilania. Podłączając wprost transoptor do COMP łączymy dwa źródła prądowe szeregowo. Paskudna sytuacja do analizy. Ale jeśli ktoś lubi... I wzmocnienie wówczas wcale nie musi wyjść takie małe...

    Jeśli nie chcesz liczyć pętli (wskazane), to zrób tak, żeby mieć kontrolę nad układem, tzn. wzmacniacz błędu ma mieć (na początek) wzmocnienie -1, kolektor transoptora do Vref, emiter przez rezystor do masy, itd.

    PS A działanie sprzężenia zwrotnego na TL431 już kiedyś omawialiśmy na Elektrodzie. Ten układ pracuje liniowo, niczego nie włącza ani nie wyłącza...

    1
  • #19 31 Gru 2008 10:17
    Dar.El
    Poziom 40  

    Witam
    Zastosowany transoptor to jedna wielka porażka. Trzeba zastosować 6N136 lub coś podobnego.

    0
  • #20 31 Gru 2008 20:05
    arch_x
    Poziom 20  

    k4be napisał :

    Cytat:
    Próbuję uruchomić zasilacz małej mocy, wzorując się na układach z tego tematu. Kontroler UC3843

    Pamiętaj,że układy z tego tematu oparte są na UC3845 i UC3844, które to pracują z wypełnieniem 47-50% , natomiast twój UC3843 (czy też 3842 jak poniżej) z wypełnieniem 95-100%.
    Skoro wykorzystałeś transformator z monitora komputerowego to zobacz jak twój problem jest rozwiązany np w monitorach LG. Sterownik 3842. Obok schematów części pierwotnej i wtórnej zasilacza, masz ich opis działania :
    Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocyZasilacz - przetwornica flyback dużej mocy
    Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocyZasilacz - przetwornica flyback dużej mocyZasilacz - przetwornica flyback dużej mocy

    PS. Szczęśliwego Nowego Roku dla wszystkich forumowiczów i udanych konstrukcji :D

    0
  • #21 12 Sty 2009 12:24
    k4be
    Poziom 31  

    Zbudowałem ten układ według schematu, próbując różnych sensownych wartości elementów - bo na schemacie nie są podane. Efekt: nie uzyskałem niczego lepszego niż w poprzednich układach.
    Już chyba wiem, dlaczego tak często w zasilaczach na UC3842 spotyka się regulację według napięcia pomocniczego, a na wtórnej 78xx robiące poprawkę. Dotąd wydawało mi się, że to bezsensowna strata energii na stabilizatorach, ale jednak chodzi po prostu o sposób na stabilnie działającą przetwornicę.

    Dodano po 18 [minuty]:

    Przeprowadziłem próbę z usunięciem izolacji pomiędzy stroną pierwotną a wtórną i bezpośrednim sprzężeniem. Z tym układem musi coś być kompletnie nie tak, bo dalej pracuje źle...
    Czemu różne firmy produkują setki tysięcy urządzeń i wszystko im pracuje poprawnie, kiedy ja mam problemy z co drugim projektem dotyczącym przetwornic impulsowych? Nie ma znaczenia nawet, czy używam jakichś rozklejanych rdzeni z odzysku, nowych rdzeni dobrej jakości czy gotowych transformatorów z demontażu urządzeń, w których działały właściwie... Więc jeszcze raz: coś musi tu być nie tak, tylko kto mi powie, co? (komunikat o tym, że nie słucham innych, ktory już kilka razy tu widziałem, nie poprawia stanu mojej wiedzy ani trochę.)
    Załączam schemat płytki, której używam do testów, mam nadzieję że będzie czytelny:
    Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy
    Uwaga - błędy które znalazłem: odwrócone podłączenie diody transoptora, brak kondensatora przy TL431.

    0
  • #22 12 Sty 2009 18:33
    Dar.El
    Poziom 40  

    Witam
    Jaki transoptor stosujesz?
    Przy projektowaniu przetwornic trzeba myśleć jak o układach w.cz, jak najkrótsze i jak najgrubsze połączenia. Każdy element ma pasożytniczą pojemność i indukcyjność. Właściwie to przy przetwornicach wychodzą wszystkie niedoskonałości elementów.

    0
  • #23 12 Sty 2009 19:11
    k4be
    Poziom 31  

    Jak pisałem, w ostatniej próbie nie było żadnego transoptora, sprzężenie bezpośrednie - i dalej skrzypi.

    0
  • #24 13 Sty 2009 13:17
    trol.six
    Poziom 31  

    Problem przetwornic jest rozległy.

    Podstawa to dobrze nawinięte trafo. Nie tylko kwestia szczeliny ale także jakieś sensowności, czyli np. symetrii. Czasem ekranowania.

    Druga to jakość elementów. Flybacki maja spore prądy impulsowe na wyjściu. Już sam fakt tychże tętnień źle wpływa na cały układ.

    Płytka. Szczególnie ważne są tory prądów impulsowych.

    Projekt. Szybkie narastania napięcia i zmiany prądów są przyczyną zakłóceń. Częściowo eliminuje się poprzez płytkę oraz gasiki RC(D), niezbyt mocne sterowanie tranzystorami.

    No i tor sprzężenia, jeśli zbyt mocno brzęczy, jedyna rada to zmniejszenie wpływu sprzężenia. Jednak przy małych obciążeniach i tak może brzęczeć, składa się na to praca przy prawie zerowych czasach włączenia, np. kluczuje co drugi albo trzeci. W sprzęcie użytkowym tego nie słychać bo zasilacz zawsze pracuje tam z jakimś obciążeniem.

    0
  • #25 30 Sty 2009 22:41
    k4be
    Poziom 31  

    Przejrzałem jeszcze raz materiały, zaprojektowałem nową płytkę - i działa :) Jedyny problem, to zbyt cienki drut na uzwojenia (zastosowany z chwilowego braku odpowiedniego). Chyba problem polegał na tym, żeby pętle prądowe nie miały wewnątrz elementów sterownika.
    Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy Zasilacz - przetwornica flyback dużej mocy

    0
  • #26 31 Sty 2009 00:16
    WojtasJD
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Przeczytaj święte słowa w ostatnim poście kolegi Dar.El.
    Twoim problemem dalej jest layout.
    Oszczędzasz na miedzi, ta szerokość ścieżek nie pasuje do tematu tego wątku; transoptor za bardzo na wtórną poleciał.

    Wykonaj sobie jakiś mocny step-up z niskich napięć np. przy 0,5MHz - wtedy nauczysz się robić w miare dobre płytki albo spasujesz :D

    0
  • #27 31 Sty 2009 00:21
    k4be
    Poziom 31  

    Do tematu nie pasuje - teraz robię małą moc :) Niestety tematu się nie da poprawić, bo

    Cytat:
    wiadomość jest zbyt stara aby można ją było edytować
    Dobrze wiem, co się dzieje z taką ścieżką przy kilkunastu amperach :)

    0