Evo malo cu pomoci. Nisam dugo pratio ovu temu, ali po poslednjim porukama vidim da je u opticaju IR2153 ili IR2155, samooscilujuci MOSFET driver, MOSFET-i IRFP450 ili IRFP460, i jezgro iz PC napajanja. Prvo da odgovorim na pitanje oko gate otpornika: Njegova vrednost zavisi od Qg (total gate charge) i radne frekvencije. Za IRFP450 ili IRFP460 (koji imaju poprilican Qg) stavi direktno ka gate 27 ohma, a paralelno tom otporniku R-D clan, serijski spojenu diodu UF4007 i 15 ohma, tako da dioda ima smer provodjenja KA PINU driver kola IR2153(5). Tako napravi na oba MOSFET-a. Na taj nacin ces obezbediti dovoljan death-time, da ne moras da se plasis uzduznog provodjenja polumosta cak ni na 100KHz sa doticnim MOSFET-ima. Dobices malo manji napon na izlazu (za oko 5%), ali ces imati bezbedan rad. Posto PC napajanja u vecini slucajeva rade na oko 100KHz, jezgro iz njih zadovoljava za te ucestanosti. Snaga koju to jezgro moze preneti je ona koja pise na kutiji PC napajanja (osim na kineskim nove proizvodnje, gde od onog sto pise treba uzeti za ozbiljno 2/3 napisane vrednosti). Ta deklarisana snaga jezgra vazi iskljucivo za uslove FORSIRANOG HLADJENJA, a ako nema ventilatora racunajte opet 2/3 od deklarisane snage. Snaga koju mozete dobiti iz nekog jezgra zavisi od poprecnog preseka srednjeg stuba i najvise temperature trafoa (uglavnom je vise ogranicena temperaturom zice 130-tak^C max, nego dozvoljenom temperaturom jezgra, koja je tipicno oko 200^C). Broj navoja primara zavisi od napona na njemu, frekvencije, magnetne indukcije, i preseka srednjeg stuba. Posto ste napravili polumost sa ispravljenih 230VAC, dobicete oko 320VDC za napajanje polumosta. Velicina napona koju dobija primarni namotaj je Vdd/2, odnosno 160V. Dozvoljena magnetna indukcija tih jezgara je B=0,1T@100KHz, B=0,2T@50KHz i 0,35T@25KHz. Posto je u pitanju push-pull nacin rada dB je dvostruka vrednost od navedenih (npr B=0,1T@100KHz, posto se polaritet magnecenja simetricno menja sledi B=+-0,1T odnosno dB=0,2T). Preporucujem B=0,05T odnosno dB=0,1T@100KHz zbog manjeg zagrevanja jezgra. Evo zakonitosti oko toga: -------------------------------------------------------------------- Odnosi izmedju: B, f, N, U, Ae dB[T]= U[V]e6 / K x f[Hz] x N x Ae[mm-kvad] N = Ue6 / K x f x dB x Ae K=4 za pravougaoni talasni oblik K=4,4 za sinusni Napomena: dB je promena magn. indukcije za jedan polaritet magnetizacije. Kod obracuna snage za push-pull uzeti 2B kao dB. N je broj navoja, Ae je poprecni presek srednjeg stuba. Radi sigurnosti izracunat broj navoja uvecati za 10% ------------------------------------------------------------------------- Kada se obracuna primar, sasvim je jednostavno doci do broja navoja u sekundaru, prenosni odnos je kao kod obicnog transformatora. Npr. ako nam treba +-16V na sekundarima, prenosni odnos ce nam biti 10:1 tj. posto imamo +-160v na primaru, trebace nam 10 puta manje navoja na sekundaru, talasni oblik je pravuogaoni pa je dovoljno dobar tako jednostavan racun. Kod polumosta, struja primara je oko 2,2 puta veca od struje koju polumost uzima iz napajanja (iz Elko). Dakle ako ocekujemo snagu od npr. 300W sledi 300W/320V=0,94A*2,2=2,06A. Kod ovakvih pretvaraca ide se sa gustinom struje cak i do 7A/mm^2 ili vise, sa obavezom da zica bude H ili F klase izolacije, tj. za temperature od 180^C. Za audio pojacavace obicno nije pozeljno forsirano hladjenje zbog buke koju pravi ventilator, pa cemo onda pribeci sledecem nacinu za povecanje snage: Upotrebicemo 2 ISTA komada jezgra iz PC napajanja, namotati na svako po polovinu broja navoja i za primare i za sekundare, sekundare motati bifilarno i obeleziti pocetke svih namotaja, podrazumeva se isti smer motanja svih. Primare vezati serijski, polovine sekundara takodje. Tako dva jezgra bez problema koristimo kao jedan transformator. To je povoljnija opcija za home-made nego medjusobno lepljenje dva jezgra, zbog toga sto se dobija puno vise prostora za namotaje. Snaga koju moze preneti feritni transformator takodje veoma zavisi od kolicine bakra. To se u literaturi obicno zove fCu i najcesce se uzima kao ostvarljivo fCu=0,4 , sto znaci da zbog izolacija mozemo od ukupnog prostora za motanje bakrom popuniti oko 40%. Znacajno bolja popuna bakrom se postize kada transformator namotamo bakarnom folijom. Tako se moze dobiti fCu>0,6 i znacajno povecati snaga trafoa. Apsolutno najvecu snagu mogu preneti jezgra ETD tipa (spolja pravougaono a srednji stub okrugao) i to zbog najbolje popune BAKROM ! ETD jezgra se mogu naruciti u: ITC-Svilajnac, Retam-Cacak, Comet-Beograd. Obicno ih nemaju na lageru pa se mora malo sacekati... Evo spiska snaga koju mogu preneti neka ETD jezgra kod push-pull pogona koji koristite (navescu vrednosti za 100KHz i prirodno hladjenje), materijali jezgra su N87 (Epcos-TDK) ili K2008(Kaschke), dozvoljena upotreba do 500KHz: ETD34, kalkulacijom 680W, realno oko 400W, pri gustini struje u zici od 4,5A/mm^2. ETD39, kalkulacijom 1032W, realno oko 600W, pri gustini struje u zici od 3,9A/mm^2. ETD49, kalkulacijom 2673W, realno oko 1500W, pri gustini struje u zici od 4A/mm^2. ETD59, kalkulacijom 6759W, realno oko 3900W, pri gustini struje u zici od 4,4A/mm^2. Vazi sa vertikalan polozaj jezgra, gde nisu ostale visoke komponente natrpane oko njega, gde je omoguceno prirodno opstrujavanje vazduha oko njega. To su realne mogucnosti tih jezgara, pri 100Khz i bez forsiranog hladjenja. Ako je materijal jezgra N27 ili K2004, dobicete polovinu od navedenih snaga, sa N67 ili K2006 oko 2/3. Frekvencija od 100KHz za IR2153(5) se dobija sa Rt=7,5Kohm, Ct=1nF. (Dozvoljena minimalna vrednost Rt je cak svega 500 ohma sa CT=1nF, tako da ne vazi ne secam se cija primedba iz nekog od prethodnih postova, da se ne ide ispod 10K) Srazmerno snazi, mora biti i vece akumulaciono torusno jezgro na sekundaru, neki ga zovu i filtersko jezgro posto takodje ima i tu ulogu. Najjednostavnije cemo ga povecati tako sto cemo namotati polovinu broja navoja koji smo prethodno imali, kroz dva torusa tako sto cemo ih zalepiti medjusobno radi lakseg motanja. Na taj nacin se snaga akumulacionog jezgra udvostrucuje, ako treba trostruka snaga 1/3 broja navoja kroz tri jezgra.... Kako znati koji broj navoja treba? Bez ikakvog zamaranja racunima, izbrojte koliko navoja ima zica za +5V na PC napajanju, izracunajte koliko je to navoja po voltu pa namotajte za vas zeljeni napon sa istim koeficijentom. Tako cete odrzati dB u istim granicama u kojima je jezgro i radilo. Trudim se da pisem sto je moguce vise "prezvakano", najjednostavnije, primenljivo za amatersku upotrebu, sa ekstremno jednostavnim obrascima za proracun. Verujte mi, SMPS proracuni mogu biti izuzetno kompleksni, tako da nemam ideju sta bi se jos moglo pojednostaviti... Jednostavno, SMPS napajanja su VEOMA kompleksna oblast, i izvesno znanje je neophodno, takodje i iskustvo jer se i pored vrlo kompleksnih proracuna prilicno parametara dobija empirijski i iterativno. Morate napraviti koji komad i tako steci izvesna iskustva.... Mozete pefektno ispostovati semu konstrukcije, a da vam se sve pretvori u dim zbog nepravilnog rutovanja veza itd.... Pisao sam vec podosta o tome. Napravio sam ih ko zna koliko. Obicno su bili za razlicite primene pa sam svaki pojedinacno proracunavao. I pored strahovitog iskustva u toj oblasti, ponekad moram da izvrsim naknadne korekcije. Ne bih mogao da vam ponudim razradjen konkretan komad sa pripadajucom PCB i okolnim komponentama, dok ne napravim jedan konkretan komad za tu namenu i dodatno ga iskorigujem za najbolji KKD i najmanje smetnje koje generise... Za takav potez bas i nemam vremena jer sam besprekidno po nekim terenima. Prateci moje postove iz raznih tema, a uglavnom se zakacim za zahtevnije teme, mozete pazljivim i visestukim citanjem bez problema naci sustinu pravaca u kojima treba delovati radi poboljsanja sklopova. Kineska narodna poslovica: "Ako gladnom coveku poklonis upecanu ribu, nahranices ga tog dana. Ako ga naucis da peca, nahranices ga dozivotno!" Kako da strpam 30+ godina intezivnog rada na samo nekoliko desetina strana kucanog teksta? To je jednostavno nemoguce... Jos jednom svima preporucujem veoma "pitko" napisanu knjigu o linearnim i SMPS napajanjima: PowerSupplyCookbook, koju je napisao Marty Brown, vrhunski konstruktor napajanja. Moze se besplatno skinuti sa net-a. Ima jos puno dobre literature, ali ova nije preterano opterecena slozenom matematikom i dosta je bazirana na prakticnom izvodjenju (zgodna je za amatere koji uce). Vazne stvari: To je popuna bakrom kod trafoa, sa boljom popunom znacajno raste moguca snaga. Temperatura trafoa, sto je niza snaga je veca. Motanje trakom, najmanji skin efekat, ako je traka dovoljno tanka, skoro da ga nema. Kondenzatori za SMPS aplikacije; Svi (tj. bar vecina) znamo da kroz kondenzatore ne tece jednosmerna struja. Prilicno cesto dolazi do zabune, pogotovo kod neiskusnijih elektronicara, o pojmu jednosmerne struje. Taj pojam mozemo rasclaniti na dve vrste: Na "cistu" jednosmernu struju, odnosno struju nepromenljivog inteziteta u vremenu i struju koja tece u JEDNOM smeru a promenljivog je inteziteta. Ova druga, koja je promenljivog inteziteta, radi jasnijeg shvatanja, se cesce (a i ispravnije) naziva pulsirajucom jednosmernom strujom. Prakticno, pulsirajuca jednosmerna struja je vid zbira jednosmerne i naizmenicne komponente struje, pri cemu naizmenicna komponenta nema dovoljan intezitet da promeni smer kretanja struje. Svaka pulsirajuca struja, ma koliko male bile promene u njenom intenzitetu, tece kroz kondenzatore puneci i prazneci iste. Kondenzatori (realni) nisu savrseno napravljeni. Osim kondenzatora, u njemu samom se nalazi i vise parazitnih, nezeljenih, elemenata. Najbitniji su ekvivalentna serijska otpornost (ESR), ekvivalentna serijska induktivnost (ESL), i sopstvena rezonantna ucestanost (f0)... Ekvivalentna serijska otpornost ili ESR je skup svih tipova termogenih gubitaka (gubici u izolacijama i u otpornostima samih provodnih elemenata od kojih je doticni kondenzator gradjen) u kondenzatoru i predstavljena je kao otpornik serijski vezan sa kondenzatorom (najcesce tako, mada moze i kao paralelna optpornost), radi jednostavnije analize sklopa. Ekvivalentna serijska induktivnost ili ESL je skup svih induktivnosti u kondenzatoru, predstavljen jednom zbirnom, radi jednostavnije analize. Sopstvena rezonantna ucestanost ili f0 je ona pri kojoj kondenzator (idealni) sa sopstvenom serijskom induktivnoscu stupa u serijsku rezonansu, tj. to je ona ucestanost pri kojoj su reaktivni otpori idealnog konndenzatora i njegovog parazitnog induktiviteta jednaki. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - ESR, ESL i f0, nisu od znacaja ako struja ne tece kroz kondenzator, tj. ako je napon na njegovim krajevima konstantan. Spoljno kolo (ono za koje je spojen kondenzator) ga "vidi" kao idealan kondenzator. Medjutim, kada kroz kondenzator pocne teci struja, njegova "idealnost" opada srazmerno toj struji i srazmerno njenoj frekvenciji, sve dok se ne priblizi frekvenciji serijske rezonanse f0. Na frekvenciji f0, kondenzator je upravo najbolji u svojoj ulozi, jer se reaktansa samog kondenzatora i njegove parazitne ESL ponistavaju zato sto su suprotnog karaktera. Jedina preostala, ometajuca komponenta je ESR, koju ne mozemo izbeci. Presudjujuci faktor koji odredjuje granicu upotrebe jednog kondenzatora je njegova temperatura, koja zavisi od termogenih gubitaka u kondenzatoru, a koji rastu nelinearno sa prirastom frekvencije struje kroz njega i kvadratno sa prirastom velicine struje kroz njega. Sama konstrukcija (gradja) odredjenih vrsta kondenzatora je obicno podredjena uslovima brze serijske proizvodnje. Zato im se razlikuje cena i oblast namene... Ne postoji kondenzator koji moze "pokriti" sve oblasti namene. Zato ih mozemo podeliti upravo po gradji i oblastima namene za koje su predisponirani u proizvodnji: - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Elektrolitski (aluminijumski i tantal, ima ih jos vrsta, ali ovo su najcese korisceni): Po nameni: - kao pomocna napajanja malene potrosnje, za podrsku memorija kod nestanka glavnog napajanja. Predstavnici su "Gold cap.", Super cap." i sl.., a osobine su im da imaju jako veliki kapacitet i nisu sposobni za protok vecih struja kroz njih, pogotovo ne za vise frekvencije (vrlo veliki ESR i ESL). - multinamenski Al i Tantal Elko, kratkog radnog veka 1000-3000h, namenjeni za odredjivanje vremenskih konstanti, kao sprezni kondenzatori i "lakse" filterske aplikacije, osrednji ESR i ESL, za niske ili audiofrekventne opsege, jevtini i za niskozahtevne aplikacije, i to su oni koje NAJCESCE nalazimo po prodavnicama elektronskog materijala. - Elko za "teze" filterske aplikacije ili kao sprezni za vece struje, mali ESL i ESR, dugacak radni vek >5000h, sposobni za vece struje i radne temperature, poznati kao low-ESR, znatno skuplji i teze nabavljivi... - Elko za udarna praznjenja ili rezonantno-komutacione aplikacije, ultra niski ESR i ESL, veoma skupi, specijalna izvedba sa mnogo uvodnih i prikljucnih mesta UNUTAR njega, veoma dugacak radni vek pri visokim radnim temperaturama i enormnim strujama, ne retko sa elementima za forsirano hladjenje (voda, vazduh ili siroke nalegajuce povrsine), namenjeni za industrijske flash lampe, pogon lasera, udarnih generatora, CD punktovanje i sl. , tesko nabavljivi, orijentisani za industrijsku, vojnu ili aerokosmicku upotrebu.... - Elko za dobru imitaciju kvaliteta, namenjeni za lep izgled u gepeku automobila, veoma skupi sa osrednjim ESR i ESL prema deklarisanom kapacitetu, sposobni za osrednje struje i temperature, osnovna namena je impresioniranje posmatraca i lako uzimanje novca kvazi audiofilima :-) priblizno pripadaju grupi low-ESR, osim sa kategorijom cene.., najcesce se zapazaju na tuning-stiling predstavama... - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Blok kondenzatori (folijski, keramicki i jos puno toga, ne poseduju provodljive tecnosti u sebi) Po nameni: - multinamenski za sprezne i filterske namene manjih zahteva, predstavnici su papirni, uljno-papirni, poliester-film(KT,MKS) i sl., pristojno mali ESR i ESL (ali za par redova velicina bolji od bilo kog Elko), jevtini i lako nabavljivi. - za vece struje pri nizim frekvencijama, polipropilen-film (KP) ili polipropilen-metalized-film(MKP) kondenzatori, konstrukcije od namotanih folija, namenjeni za korekciju cos-fi, start motora ili pomeraj faze kod istih, za radne ucestanosti reda neku stotinu Hz, mali ESR i los (veliki) ESL, vrlo prihvatljiva cena, laka nabavka. - ovi isti iz prethodne kategorije, prestampani zlatnim kaligrafskim slovima i bombasticnim imenima (sito- stampa je mocna pojava :-), nahvaljeni po audiofilskim casopisima, sa istaknutim dobrim osobinama koje uopste nisu od posebnog znacaja za audio, a nepomenutim osobinama koje su jesu od znacaja, veoma skupi, namenjeni za lako premestanje novca iz dzepa audiofila u dzep proizvodjaca, najinteresantnija osobina im je da izvorni proizvodjac (posto se konacni bavi samo sito-stampom) PRISTAJE da ustupi konacnom proizvodjacu, nestampanu (blanko) seriju uz pristojnu novcanu nadoknadu (ponekad se moze otkriti logo izvornog proizvodjaca UNUTAR kondenzatora kada ga rasturimo, a ja ih iz pristojnosti necu pominjati :-), inace je pozeljno da fizicki budu sto veci ... - kondenzatori za vece struje i industrijsko-profesionalne namene (KP,MKP), oblast srednjih frekvencija (<1MHz), povelikih struja reda par do nekoliko ampera/uF@100KHz, povelike cene i ozbiljnog kvaliteta (ovi bi vec trebalo da pripadaju prethodnoj kategoriji), viseslojna konstrukcija sa paralelnim spajanjem listica unutar, maleni ESR i ESL. - kondenzatori za velike impulsne struje, SMPS, snubber i rezonantne aplikacije, poznati kao power- capacitors, cesto imaju po nekoliko izvoda (nozica) ili su trakasti i siroki, za srednje ucestanosti (<1MHz), sposobni za struje reda 10 ili vise ampera/uF@100KHz, visoka cena, visok kvalitet, izuzetno mali ESR i ESL. - kondenzatori za visoke frekvencije >1MHz, polistirol (stirofleks) i cela paleta keramickih kondenzatora. Po strujnoj sposobnosti ima ih u sirokom rasponu. Njima se u ovoj temi necemo posebno baviti, osim kod nekih decoupling mera. - High-power kondenzatori, sposobni za veoma velike struje reda stotina ampera/uF, ima ih za razne opsege frekvencija, obicno imaju forsirano hladjenje (vazduh, voda, ulje, isparavanje inertnih gasova u tecnom stanju i sl.), ne doticu ovu temu, pa cemo samo navesti njihovo postojanje i osnovne osobine, ekstremno mali ESR, ESL prema frekventom opsegu, izuzetno skupi i kvalitetni, gradja orijentisana ka uspesnom odvodjenju toplote iz njih... Sleepwalkerbg:Za početnike ili one koji nisu puno radili sa ovom vrstom napajanja dodaću neke bitne detalje koje sam otkrio radeći sa SMPS: ------------------------------------------------------- -Na prvom mestu - TRAFO je srce SMPS i pri motanju mora biti pedanto i uniformno namotan, bez žurbe. Korisno je voditi računa o DOBROJ izolaciji (teflon traka se pokazala super rešenjem). Ukoliko se želi postići što manje "curenje" EMI (smetnji) može se koristiti tehnika koju je neko već pomenuo - Mota se pola navojaka primara , pa se preko njega posle izolovanja postavi izolovana bakarna traka koja se spaja na "hladni" kraj primara (half-bridge), pa sekundar, pa izolacija, pa druga polovina primara! Iole ozbiljniji transformatori , pogotovo za rad na većim učestanostima i za srednje i veće snage motaju se isključivo VF pletenicom (ili Litz-Wire) - sa više paralelnih CuL provodnika, a ukoliko se u sekundaru traže veće struje - ne bi bilo loše koristiti pomenute bakarne trake! Nije loša ideja premazati lak po svakom sloju namotaja posebno, čime ste postigli i osigurali dodatnu mehaničku čvrstoću namotaja i izbegli pojavu bilo kakvih čujnih šumova iz trafoa. Posle motanja i testiranja, te eventualne empirijske korekcije - OBAVEZNO SMPS trafo dobro mehanički učvrstiti (ako je EI-profil, onemogućiti razdvajanje jezgra) jer ukoliko se jezgro razdvoji u radu - teško vama i vašem napajanju :). Transformator koji je je dobro namotan, dimenzionisan te proračunat se ne greje preterano mnogo ali ukoliko napajanje poseduje prisilno hladjenje - nije na odmet staviti ga na "promaju"! :) Ukoliko motate trafo i nemate dovoljno mesta za namotaje, ili radite na vršnoj ivici snage trafoa (većina koristi one iz ATX napajanja) - UVEK je bolje spojiti dva jezgra i koristiti ih kao jedno (ukoliko se površina srednjeg stuba poveća 2 puta ,iskoristiva snaga trafoa za datu učestanost raste do 4 puta). Činjenica je da trafo postaje glomazniji i maltretiranje je praviti posebno kalemsko telo, ali se trud jako isplati jer motate manje namotaja, trafo je hladniji i ima rezervu snage! Voditi računa da jezgra budu ista!! Snage od preko 300W sa ATX trafoima možda jesu moguće "na silu" ali iz datasheetova za njih se vidi da su dozvoljene snage za njih do 250W MAX (mislim da staro EI-33 ima 120W a na napajanju je pisalo 250 W hehe) na oko 100 Khz kako bi temperatura i zasićenje jezgra bili u okvirima normale ! Zato je bolje sastaviti jezgro od dva ili više "kineza" i biti siguran , nego posle rizikovati celo napajanje.. Ako nečeg ima - to su onda kineska napajanja za rashod :) ------------------------------------------------------ PREKIDAČKI ELEMENTI u sklopu primara i sekundara moraju da budu što brži - kako bi gubitci bili što manji. Šotki diode u sekundaru moraju da imaju što manji pad napona i MORAJU da izdrže sve eventualne pikove kako ne bi došlo do proboja. Ako je potrebno mnogo snage je bolje ići na varijantu H mosta nego juriti snažne (skupe) tranzistore za half-bridge! Snubber kola (kola za "upijanje" pikova i "ringinga") moraju biti što kvalitetnije dizajnirana (posebnu pažnju treba obratiti na kondenzatore)! Ne dozvolite da zbog kodenzatora jeftinijeg za 15 din izgubite Mosfet ili IGBT koji košta mnogo više!! Pazite se samooscilovanja! Položaj i debljina vodova je bitna! Ukoliko se samooscilovanje i pojavi, probajte prvo da na nožice tranzistora navučete feritne perlice! Postoji i fora sa protivfaznim namotajem koji se mota na pobudni transformator (ukoliko ga napajanje poseduje).Naime, u seriju sa glavnim primarom se doda kalem koji ima svega 1-3 navojka preko pobudnog trafoa i to tako da je ostvarena negativna povratna sprega. Ako napajanje "propišti" zamenite krajeve protivfaznog namotaja. To je primenjeno u ATX napajanjima za računar. Kontrolerska kola i elektroniku često volim oklopiti ili staviti u metalnu kutijicu od starih modula iz rashodovanih TV prijemnika. ------------------------------------------------------------------------------ SIGURNOST po Vas i po delove - ja uvek na seriju sa napajanjem koje popravljam ili pravim postavljam jak potrošač na fazni provodnik (pegla ili grejač od bojlera) kako biste izbegli eventualno pregorevanje komponentni ukoliko postoji greška pri prvom puštanju u rad. Isto tako , u primaru pri testiranju uređaja valja koristiti kondenzatore (posle greca) koji su manjeg kapaciteta kako biste izbegli eksploziju ako neki MOS, IGBT ili bipolarac "zakuca" ! Ova dva pomenuta trika su mi spasla MNOGO tranzistora (ne baš uvek jeftinih)! Izbegavajte provere temperatura "na prst" jer su naponi koji se javljaju opasni po život! Izbegavajte čeprkanje po napajanju dok je isto pod naponom naročito sa obe ruke u isto vreme (mogućnost blokade mišića)! ------------------------------ Izvinjavam se kolegama na opširnosti , ali ovo je moj mali nesebični doprinos temi... A sad malko Off-Topic, dakle ne samo da napajanje radi kao napajanje , već je PWM ušao i u HI-FI blok pojačala i to jako uspešno. Znam da audiofili tvrde da je nemoguće ali evo:http://www.yamaha-hifi.com/products.php?lang=e&idcat1=2&idcat2=10&idcat3=10&idprod=1091&archivset=&newsset= BoroPromaja:Kojom Cul zicom formiramo pletenicu, da li je sam lak kojim je lakirana Cul dovoljna izolacija (mislim na medjusobne licne) i koliko sam shvatio one (pojedinacne licne) se jedva malo upredaju ? emiSar:Ako zice dobro upredes nepotrebno im povecavas duzinu i debljinu a prostor gdje se mota tjesan. Lak sam spominjao kao pomocno sredstvo ucvrscenja, jer u SMPS-u sve mora biti cvrsto i kompaktno.Ako preko sloja motas teflonsku traku lak ti ne treba. Prava VF licna nije uopste upredena, nego oko snopa CuL zica ima sloj svile koji zice drzi na okupu. Potrazi u ranijim postovima link sa kalkulatorom i u zavisnosti od radne frekvencije skontat ces koje zice upotrijebiti. Sad malo oko ciscenja krajeva za letovanje: jedno od najboljih sredstava koje postoji je najobicniji aspirin, acisal ili acetisal kako ga neko zove. Lakirane zice ugrijanim lemilom, nekim starim ili starim vrhom, pritisnuti u aspirin, salacilna kiselina iz aspirina razjede lak i kalaj se primi za bakar, poslije dovoljno tako kalajsine krajeve alkoholom ocistiti i letovati gdje treba. macola:Vf pletenice je veoma lako napraviti home-made: jednostavno zategnemo onoliko lakiranih zica koliko nam treba, jedan kraj zavezemo za nogu od stola :-), drugi kraj u futer od busilice, i vozi... Izolacija izmedju pojedinacnih zica je i vise nego dovoljna (medjusobno), veci je problem gde ce zavrsiti pocetak i kraj zbog velike razlike napona :-). Postoji takozvani "smaknuti" nacin motanja, gde se nekoliko navoja namota, pa se vrati nazad, preko njih ponovo namota, i tako u segmentima dok nam drugi kraj primara izadje na DRUGU stranu tela... Takav nacin zauzima isti prostor kao namotaj sa medjuslojnom izolacijom, ali zato znatno manji parazitni kapacitet (sto je od posebne vaznosti kod vecih frekvencija >50KHz) i izuzetan naponski korak izmedju krajeva primara (jedino je primar i kritican kod SMPS koje ovde zelite). Sve u svemu, to je bolji nacin motanja. Posetite sajtove firmi koje proizvode SMPS cipove i prekopajte po njihovim aplikacionim-note, sve sto vam treba mozete naci. (Fairchild ima, bar sa mog aspekta, mozda i najlakse razumljive App-note, ST, Power integration, Texas, National Semiconductors, linear Tehnology, i jos ko zna koliko, izvinjavam se nepomenutim firmama :-) Kineski trafo iz PC napajanja glatko moze da radi sa vise od 100KHz, ali sa magnetnom indukcijom od 50-100mT (za razliku od deltaB od 350-400mT u ATX), pri cemu moze bez frke preneti dvostruku snagu od one sa kojom je radio. E tu vec na red dolaze minimalni parazitni kapaciteti i skin efekat. Kako se racuna deltaB, to sam vec napisao u prethodnim postovima... Tvrdim da ce ATX-ov trafo preneti >400W sa LLC ZVS, u istim temperaturnim uslovima kao u ATX, i to pri 100Khz. Sa "Epcos-ovog" sajta mozete besplatno skinuti "Ferrite tools", naravno da su obradjena samo Epcos-TDK jezgra, ali verujte mi, jezgra ostalih proizvodjaca se ne razlikuju bitno. Snaga koju jedan SMPS trafo moze preneti zavisi ISKLJUCIVO od njegove temperature! Kiri temperatura jezgara za SMPS je obicno iznad 200^C, zica je kriticniji faktor. Trafo motan zicom sa teflonskom izolacijom umesto laka moze "komotno" raditi na 180^C, i pri tom prenositi blagi uzas od snage za svoje gabarite (pri tom ne zaboravite da oslobadjanje toplote prema okolini raste KVADRATNO sa prirastom temperature). Planarni trafoi se upotrebljavaju u SMPS aparatima za zavarivanje, smeste se u sendvic izmedju dva aluminijumska hladnjaka, i prenose skoro dvostruku snagu od one koju bi mogli sa prirodnim hladjenjem, primer su apratici firme "REHM" 150A pravih sa 2,3Kg tezine i velicine dve cigle. Naravno da su LLC ZVS na 100KHz sa planarnim trafoom od 4KW. Pogledajte .JPG, gde se pored kutije cigareta, koju sam stavio radi orijentacije u gabaritima, vidi planarni trafo (ono crno na cemu pise "4000W usa patent....). Kada bi se ATX trafo potopio u dejonizovanu destilisanu vodu koja cirkulise ili u neko od trafo ulja koje takodje cirkulise i naravno rashladna tecnost kroz neki eksterni hladnjak, mogao bi preneti 2KW. Kada bi se na istom ATX transformatoru vrsilo besprekidno isparavanje destilisane vode na unutrasnjim i spoljnim povrsinama, i zici takodje, prenesena snaga bi se merila desetinama KW! Isparavanje jednog kilograma vode oduzima 2,26MWs energije iz predmeta koji je isparava. BLDC motori vrlo malih gabarita (tipicnih za obicne motore od nekoliko KW), mogu imati vise stotina KW ako se hlade tecnim azotom ili sl.. I oni imaju jezgra... Kod indukcionih zagrevanja bakar opterecujem sa 50A/mm^2, ali kroz provodnike tece voda. LLC trafo od 7,6KW, ciju je sliku postavio mikikg, je velicine tripleta ATX jezgra i radi sa 180^C. Eto malo svacega o temi.... Moram sada da navalim na neki projekat indukcionog zagrevanja od 500KW, toliko sam preopterecen da se cesem pola metra od glave, pa kada nesto ovde napisem, to mi dodje kao odmor u pauzi.. :-( Nesto oko transformatora za rezonantne LLC pretvarace: Rezonantni LLC pretvaraci su SMPS pretvaraci kod kojih (obicno, mada ne mora biti tako) primarna strana transformatora formira sa serijskim kondenzatorom oscilatorno kolo (titrajni krug). Dele se na dve vrste: Naponske (LLC) i strujne (CCL). U ovom postu cemo razmotriti naponske tj. LLC. Sastoje se od naponskog izvora, simetricnog (duty-cycle=50%) pravougaonog signala, cija je unutrasnja impendansa sto manja (klasican polumost ili H most, cije je napajanje prikljuceno na NISKOIMPENDANSNI bulk kondenzator), gde je na izlaz polumosta ili mosta prikljuceno serijsko rezonantno kolo. Teoretsko serijsko oscilatorno kolo ima takve osobine da mu se kod serijske rezonanse reaktivni otpori induktivnosti i kondenzatora potpuno ponistavaju zbog suprotnih faznih stavova napona u odnosu na struju u pojedinacnim L i C komponentama. Prakticno, rezonantna ucestanost je ona na kojoj L i C imaju JEDNAKE reaktivne otpore (xL=xC). Na toj ucestanosti idealno oscilatorno kolo je KRATAK SPOJ, tj. impendansa mu je jednaka nuli. Zbog toga sto istu rezonantnu ucestanost mozemo dobiti sa bezbroj razlicitih kombinacija L i C , bez obzira sto su u tacki rezonanse xC i Xl medjusobno jednaki, mozemo videti da ce pri razlicitim kombinacijama L i C, pojedinacne reaktanse imati odredjene vrednosti koje zavise od izbora velicine L i C. Preporucujem da procitate lepo i jednostavno objasnjenje relacija u oscilatornom kolu u knjizi "Radio prirucnik za amatere i tehnicare" ciji je autor pocivsi Dr. Bozo Metzger (YU2BR). Knjigu preporucujem srdacno uz duboko postovanje autora. Mozete je besplatno "skinuti" sa neta. Ako se sami ne pozabavite tim bojim se da ce ovo pisanje postati preobimno za forum. Realno serijsko rezonantno kolo nema idealne osobine, ali pri rezonantnoj ucestanosti ce mu impendansa opasti na vrednost serijske otpornosti koja je na neki nacin umetnuta u kolo. Serijska otpornost koja postoji u realnom oscilatornom kolu je ekvivalentna otpornost svih gubitaka u kolu. Prakticno, jedan deo serijske otpornosti potice od termogene otpornosti zice u L, jedan deo od skin efekta u istoj zici, jedan deo od dielektricnih gubitaka u kondenzatoru, od gubitaka emitovanjem elektromagnetnih talasa u prostor, ili od kolicine energije koju oduzme neka dodatna zavojnica koja deli magnetno polje sa L kola. Ovo poslednje je nama najvaznije jer ta zavojnica koja deli magnetno polje sa L od oscilatornog kola je u stvari sekundarni namotaj naseg transformatora. Struja koja moze poteci kroz rezonantno kolo (nas primar transformatora) u slucaju rezonanse, zavisi samo od otpora opterecenja (serijske preslikane otpornosti, ubuduce Rs), i sposobnosti generatora pravougaonih impulsa. Sto je opterecenje sekundara vece, preslikani Rs u primaru je veci, a struja primara je manja. Zvuci nelogicno! valjda nam treba obrnuto od toga? Tacno. Izgleda jako nelogicno. No zamislimo da nam je pretvarac na rezonantnoj ucestanosti, i da nemamo opterecenja na sekundaru: preslikani Rs ce da bude veoma mali, odnosno da tezi nuli, a on se jedini (u rezonansi) suprostavlja protoku struje kroz oscilatorno kolo (ciji L je nas primar), sto znaci da ce struja naseg primara da tezi beskonacnoj, a naponi na pojedinacnim L i C takodje beskonacno velikim naponima, samo sto su im faze suprotne pa na krajevima oscilatornog kola napon tezi nuli. Kod prakticnog LLC konvertora, ako se nadje u rezonansi, a pri tom je sekundar neopterecen, struja i napon primara mogu dostici tako velike vrednosti da ce se jezgro transformatora raspasti u komadice, a i izlazni tranzistori. Da ne pomislite da je to mana LLC konvertora, reci cu vam da bilo koja vrsta SMPS, pa caki oni neregulisani no-feedback, mogu u odredjenim situacijama "sruciti" enormnu kolicinu energije u primar, tako da se prica oko pouzdanosti svodi na slicnu... Da budem precizan, pouzdanost raste sa smanjenjem broja komponenti i smanjenjem temperature sklopa, tako da ipak LLC sa iskoriscenjem >92% ima prednosti. Potrosnja u sekundaru je najveci deo serijske otpornosti koja se preslika na L naseg kola tj. primar transformatora, ostali gubici su relativno mali reda nekoliko % zavisno od KKD pretvaraca i kvaliteta komponenata. Princip regulacije je takav, da kada je opterecenje malo, kontrolni IC poveca frekvenciju daleko IZNAD rezonantne frekvencije primar-kondenzator. pri tako visokim frekvencijama xC je malo a xL je veliko, tj. dominantno je induktivno opterecenje generatora. Zbog toga tece relativno mala struja primara (U~/xL), posledicno i mala struja sekundara. Sa povecanjem opterecenja, opada nam induktivnost primara ka rasipnoj induktivnosti trafoa Ls (ili eksternoj Ls), takodje i kontrolni IC "povlaci" ucestanost ka nizoj. Oba efekta povecavaju struju primara, posledicno i struju sekundara, odrzavajuci na taj nacin napon na izlazu stabilnim. Kriva regulacije se krece u zavisnosti od opterecenja po DESNOM boku rezonantne krive, ni u kom slucaju ne stizuci do same rezonantne ucestanosti, vec samo blizu nje. Sama rezonantna ucestanost se izbegava zbog toga sto oscilatorno kolo moze da nadsinhronizuje ostatak sklopa i onemoguci regulaciju, u slucajevima veceg Q faktora kola. Zasto desni bok krive? Zato sto je u tom regionu dominantno induktivno opterecenje, koje je pogodno za naponske izvore (struja narasta sporo u vremenu). Na levom boku rezonanse je takodje moguca regulacija, ali dominantno opterecenje je kapacitativno, sto u izlaznim tranzistorima izaziva velike udarne struje. Na levom boku rezonanse se upravljaju strujni CCL pretvaraci , kojima odgovara takvo opterecenje. Na zalost obe krive regulacije su veoma nelinearne, i to sto su blize rezonansi imaju sve strmiji nagib. Zato se za takve tipove konvertora koriste specijalizovani IC, kod kojih je to u neku ruku kompenzovano. Polazne osnove za racunanje trafoa su ocekivani raspon napona napajanja i ocekivani raspon opterecenja. Za mali raspon promene napajanja mozemo dobiti veci raspon opterecenja i obrnuto. Sve u sustini savisi od prenosnog odnosa i sprege primar sekundar, cim se odredjuje Q faktor i kriva regulacije. Pri kratkom spoju sekundara, na primarnoj strani nam preostaje induktivnost Ls (eksterna ili integrisana u trafo integrated-magnetic tipa). Tranzistori rade sa nesto vecom strujom nego pri maksimalnom opterecenju (zavisno od Ls). Zato su jedino kod ovakvih pretvaraca dopustivi totalni kratki spojevi, po sekundu ili vise bez razaranja izlaznih tranzistora. O tome cemo u narednom postu, vec sam se umorio.... :-) emiSar: ima o dupliranju i montazi vise jezgara ali samo ako su EI, ETD srednji stub je okruglog presjeka pa mozes radi povecanja snage i prozora za motanje "nasaditi" dva jezgra jedno na drugo sto je u nekim napajanjima i ucinjeno. @macolakg je u jednom od svojih postova dao i skraceni proracun trafoa, ali nije na odmet i ponoviti ga: Indukovana Ems u jednom zavojku jednaka je proizvodu: K x F x dB x S, gdje je K konstanta, zavisi od oblika signala i iznosi 4,44 za sinusni signal i 4,04 za pravougaoni-kvadratni signal, F je frekvencija u Hz, dB je promjena indukcije u T (Tesla) i S je povrsina jezgra u metrima kvadratnim. Kod rasturanja ATX napajanja iz RC konstante upotrijebljenog kola vidis frekvenciju na kojoj trafo radi , pa reverznim injzenjeringom, povratnim racunom mozes, brojeci namotaje naci i koliko je dB racunajuci da je na primaru u half bridge konfiguraciji koja je u ATX napajanjima na primaru 160V , a skoro uvijek je u primaru 40 navojaka pa uvrstavajuci te vrijednosti i izmjerenu vrijednost povrsine jezgra mozes naci dB. Jezgra se mogu vezati i kaskadno, serijski dva komada, na svakom polovina primara i polovina sekundara.- @zoksy , od nacina motanja zavisi indukovana Ems u sekundaru, tzv magnetnim obuhvatanje je cvrsce i gubici su manji. Klasicnim motanjem, primar pa sekundar gubici iznose oko 12% i smanjuju se ucesljavanjem primara i sekundara, PedjaZ:@macolakg "Takve SMPS UVEK treba motati sendvic metodom: pola primara do jezgra, dobra izolacija, sekundar bifilarno, dobra izolacija, pa druga polovina primara. Posto je neparan broj navoja primara, misli se na 2 x 11 nav paralelno (spoljna i unutrasnja sekcija)." Mozda ja nisam dobro razumeo ali zar onda nece druga polovina zica primara imati vecu otpornost od prve? Ili to mozda nema velikog uticaja. macolakg:@PedjaZ Tacno. Spoljasnji sektor primara ce imati vecu TERMOGENU otpornost, medjutim: 1) Ono sto dominantno odredjuje velicinu struje je reaktansa namotaja koja je nekoliko desetina ohm-a u odnosu na termogenu otpornost koja je (zajedno sa skin i proximity efektom) reda delova ohm-a, i neznatno utice na razlike struja u sekcijama. 2) Unutrasnja sekcija je lose hladjena zato sto je "poklopljena" ostalim namotajima, ali zato ima bitno manje gubitke zbog krace zice, dok spoljna sekcija koja ima vece gubitke, se nalazi spolja, i odlicno je ohladjena. 3) Da li ce se primar izdeliti na vise rednih ili paralelnih sekcija, najvise zavisi od boljeg rezultata u fizickom smestanju sto vece kolicine bakra u trafo. Pozdrav Smerovi motanja se odredjuju prema potrebnim smerovima struja za jedan polutalas. Upotrebicemo jednostavno pravilo desne ruke: obelezimo jednu stranu TELA za motanje necim (npr. selotejpom ili sl.), neka nam palac pokazuje u smeru obelezene strane tela za motanje, usvojicemo npr. smer prstiju kao smer motanja, SVE namotaje cemo zapocinjati motanjem u tom smeru, pocetak SVAKOG namotaja cemo obeleziti necim (flomaster, selotejp, cvor...). Kada zavrsimo trafo, imamo obelezene sve pocetke svakog namotaja, merenjem otpora cemo lako utvrditi koji kraj pripada kom pocetku (za jedan namotaj), i povezacemo ih na potreban nacin. Posmatracemo primar kao referentni namotaj. Kljucno pravilo 1): Ako se struja u primaru krece od (obelezenog) pocetka prema kraju, za vreme dok u njemu NARASTA struja SVI sekundari ce imati SUPROTAN smer struje i obrnut polaritet napona, posmatrano od obelezenih tacaka. Onog trenutka kada struja primara pocne da OPADA, i sve vreme dok opada, polariteti struja i napona u SVIM sekundarnim namotajima imace ISTI smer kao u primarnom namotaju. Kljucno pravilo 2): Ako je struja primara u smeru prstiju desne ruke, palac ce nam pokazivati smer severnog pola magnetnog polja u stubu jezgra koji se nalazi unutar posmatranog namotaja. Ova pravila ne zavise od topologije i vrste transformatora i opsta su pravila za SVE transformatore. ------------------------------------------------------------------------------ Bifilarni ili multifilarni namotaj je takav namotaj, gde se dve ili vise zica motaju zajedno kao jedna. Cilj je da pojedinacni namotaji imaju sto bliskije karakteristike i sto cvrscu spregu. Za potrebe punotalasnog ispravljanja sa dve diode, na sekundarnoj strani cemo upotrebiti bifilarni namotaj, gde ce srednji kraj biti pocetak jednog i kraj drugog namotaja (kada su oba motana u istom smeru). Moze se bilo koji namotaj bez problema podeliti na dve ili vise od dve sekcije. Kada se namotaj podeli na PARALELNO spojene sekcije, ukupan broj navoja je jednak broju navoja jedne sekcije, sve sekcije MORAJU imati ISTI broj navoja, i sve sekcije moraju biti namotane u istom smeru. Da biste to lakse shvatili, pokusajte da zamislite da ste jednu zicu uspeli da uzduzno iscepate na vise tanjih. (prakticno, i namotaj motan sa vise upredenih tankih izolovanih zica (VF pletenica) je namotaj podeljen na paralelne sekcije, i istovremeno multifilarni namotaj) Kada se namotaj podeli na SERIJSKI povezane sekcije, ukupan broj navoja je jednak zbiru navoja pojedinacnih sekcija, sekcije NE moraju imati isti broj navoja. Radi lakseg shvatanja, zamislite da ste jedan namotaj prekinuli na vise mesta, pa kasnije nastavili prekide. Pozdrav macolakg:Veliko hvala EmiSar-u na pomoci oko odgovora, jer bas dugo nisam posecivao ovu temu. ------------------------------------------------- @taurus22 Velika je greska paralelovati silicijumske diode. Mogu se paralelovati jedino Sic diode (silicium karbid sotki) jer imaju pozitivan temperaturni koeficijent, ali su prilicno skupe, i povoljne su za koriscenje pri znatno visim naponima. Mislim da ce uz dobro hladjenje MUR860 biti sasvim dovoljne. Imaju jako kratko recoverry vreme, pa nece previse grejati. -------------------------------------------------------------------------- @ taurus22 i ostali Dakle, ako treba vise struje, NE PARALELOVATI diode, vec izabrati snaznije. A ako imate na raspolaganju puno slabijih dioda koje zelite nekako da potrosite, onda pletenicu kojom je motan sekundar razdelite na vise grupa, od kojih ce svaka napajati svoju grupu dioda, pa onda izlaze svih tih dioda udruziti. Na ovaj nacin se dobija vise istih sekundara sa tanjom zicom, pa njihove induktivnosti i otpornosti izvrse simetrisanje dioda. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- Silicijumske diode imaju negativan temperaturni koeficijent, gde se pad napona smanjuje sa porastom temperature, pa stoga prva dioda koja se vise zagreje preuzima veci deo struje, zato se jos vise zagreje, preuzme jos struje, i tako dok ne bude preuzela svu struju i pregori... Takodje imaju veliko rasipanje karakteristika oko vremena uspostavljenja forvard provodnog stanja (to itekako postoji !!!), rasipanje recoverry struja i vremena, i znacajne razlike parazitnog kapaciteta. http://www.ee.washington.edu/research/pemodels/papers/simpforeverse.pdf Kada se moraju paralelovati, svaka mora imati predotpor, dovoljno veliki da termicke devijacije ne dovode do vecih razlika struja medju diodama, i obicno su na tim predotporima gubici veci nego na samim diodama. (taj otpornik ima prakticno veoma slicnu ulogu kao emiterski otpornik kod BJT) Kod brzih aplikacija kao sto su SMPS je slucaj jos gori, jer se svakoj moraju dodati moraju dodati i paralelni kapaciteti (nekoliko puta veci nego kod najlosije diode u grupi) i serijske induktivnosti, da bi se simetrisala tranzijentna stanja. To nudi uvek znacajno losiji KKD, i radi se kada se nema izbora za jacu diodu, a to su situacije gde se koriste struje od vise KA, i opet se (ako je ikako moguce) radije bira simetrisanje pomocu vise sekundara. To pravilo vazi za sve diode (zener, LED, Ge, sotki...), jedino ne vazi za Sic diode. -------------------------------------------------------------------------------- Nesto o SIC diodama (Silicon Carbide Schottky Diodes): Sic diode su izum relativno novijeg datuma (cini mi se 2002.) . Izumitelj je Dr. Ilija Zverev, inzenjer Siemensa. Te diode prakticno imaju nemerljivo recoverry vreme, i inverzna tranziciona struja se svodi jedino na struju kroz njen parazitni kapacitet. Mogu se praviti i za vise od 3KV zapornog napona, imaju pozitivan temperaturni koeficijent pa se zato savrseno paraleluju. Jedina mana im je sto imaju poveliki pad napona u direktnom smeru (>1,5V), pa su zato povoljne kod visih naipona i manjih struja. Kod PFC i slicnih visokonaponskih aplikacija njihova primena daje znacajno poboljsanje KKD, jer se na obicnim ultrafast i sotki diodama znacajni gubici kriju u recoverry gubicima (iako su se proizvodjaci potrudili da ih smanje na najmanju mogucu meru). Pozdrav svima macolakg:Serijska veza kondenzatora u filtru za 330VDC je inace nepovoljna varijanta: -Zauzima veliki prostor -Efektivni kapacitet je jednak polovini jednog Elko Jedini razlog sto je postavljena takva veza u ATX je mogucnost rada na 115VAC i 230VAC, stavljanjem i skidanjem jednog jumpera. SMPS sa IR2153(55) nema nikakvu povratnu vezu, tako da se ripple od 100Hz pojavljuje u izlaznom naponu, i velicina tog ripple zavisi iskljucivo od kapaciteta Elko na 330VDC. Zato treba staviti jedan od 400V, jer koristi pun kapacitet. Jedino opravdanje stavljanja dva Elko na red, a za primenu u ovoj zemlji gde se koristi 230VAC, je koriscenje polovnih Elko iz ATX, zbog ustede novca, a i to ne opravdavam jer polovni Elko mogu imati smanjen kapacitet i razlicit, sto ubrzo dovodi do pucanja onog sa manjim kapacitetom i havarije celog SMPS. Pozdrav emiSar:@aleksandara 93 pozdrav. Jesi li radio pcb koji je dao @Miodrag-ba, ili si sklepao nesto na svoju ruku? Koju snagu ( napon i struja )hoces da postignes? To sto si koristio trafo iz 200W napajanja i koji je veci od nekih os 350W razlog je radna frekvencija. Iz istog jezgra na visoj frekvenciji izvuce se i vise snage (pod uslovom da jezgro dopusta rad na visoj frekvenciji) Kod trafoa koji nije premotan, ne smijemo povecavati radnu frekvenciju zbog vec gotovih namotaja koji su racunati za tu frekvenciju (skin efekat). Sa tim jezgrom i upotrijebljenim tranzistorima i nemozes postici vise od 200W na sekundarnoj strani. I za tu snagu mrezni elektroliti (2x220uF) serijski vezani su nedovoljni. Paralelno njima dodati jedan 400V 220uF bit ce dovoljno. Upotrijebljeni fetovi su za stalno opterecenje od 8A. Kod ovih konfiguracija, bez ikakve regulacije i sa manjkom zastita od prenaponskih spiceva prilikom komutacije, moramo koristiti tranzistore-fetove koji mogu podnijeti najmanje tri puta jacu struju od struje koju crpemo iz mreze. Ako racunamo 8:3=2,6666 A i podijelimo to jos sa korijenom iz 2 dobijemo 1,89A koje crpemo iz mreze, pomnozimo to sa 165 (napon na kojem radi nas pretvarac) i dobijemo 312 VA koje crpemo iz mreze. Efikasnost ovakvih pretvaraca je oko 70% kada je sve valjano uradjeno i pomnozimo li 312 x 0,7=218 VA sto je priblizno snaga koju pretvarac moze isporuciti. Ne bih preporucio ukljucivanje sprave bez akumulacijskih zavojnica poslije ispravljackih dioda, a ista treba biti tacno izracunata sto imas u ranijim postovima od @macolakg. Lijepljenje ferita ne dolazi u obzir (promjena magnetnih karakteristika-povecanje gubitaka).- pOz aleksandara93:Napon oko +/-50V a snaga sada trenutno ne znam, što više to bolje. Možda će mi trebati 250-300 a možda i 500-600W, ali jedan ovakav je sa jačim tranzistorima oko 250W tako ako zatreba idu 2 i gotovo, naravno ne paralelno nego svaki za svoj kanal... Za tranzistore ok išao sam skroz na low cost varijantu i koristio šta imam tako da je ovo samo probna varijanta, mene zanima da li mogu da paralelno stavim još jedan trafo na iste tranzistore samo zbog povećanja napona, znači 200W +/-50V? emiSar:Zavojnicu iz PC napajanja treba premotati, za napon od 50V (jedan trafo za jednu granu napajanja) treba namotati sa ravno 100 navojaka, kako to ne moze stati treba uzeti dva jezgra i motati 50 navojaka bifilarno. Jezgra zalijepiti i i posmatrati ih kao jedno.Semu sa dva trafoa imas na cetvrtoj stranici teme. Za dva ista trafoa snaga je duplo veca pa moras obezbjediti odgovarajuce tranzistore-fetove IRFP 460 ce biti ok.- pOz macolakg:Pozdrav svima! Pokusacu da dodam nesto izvrsnim komentarima cenjenog emiSAr: EmiSAr vam je lepo rekao najveci deo toga oko vezivanja vise trafoa na isti polumost. Posto vam je najinteresantniji sklop bez povratne veze, tj. razne kombinacije sa samooscilujucim driver kolom IR2153(5) sa Mosfet-ima u izlaznom polumostu, "razgazicu" neke pojmove o takvim pretvaracima: Izlazni polumost, koji je upravljan ovakvim kolom, ima konstantan PWM koji je priblizno u granicama od 2 x po 45-48% (respektivno za gornji i donji tranzistor). Polumost se ponasa kao naponski izvor sa nepromenljivim talasnim oblikom. Sam izraz "naponski izvor" znaci da takvom polumostu izlazna otpornost (impendansa) teoretski tezi nuli, ili jos jednostavnije, kod kratkog spoja na izlazu, takav polumost bi trebalo da "da" teoretski beskonacno veliku struju. Realno, izlazna impendansa takvog polumosta je reda velicine Rds-on samih Mosfet-a, a struja koju moze "dati" je onolika kolika je dozvoljena za pojedinacni Mosfet. Preciznije, dozvoljena struja jednog polutalasa moze biti onolika koliko moze podneti jedan Mosfet. E, sada tu postoji jedna interesantna "kvaka": posmatrano u vremenu, iz visokonaponskog kondenzatora (filtra za 325VDC), samo gornji Mosfet uzima energiju i to za vreme koje je malo krace od polovine perioda oscilovanja pretvaraca. Posto je zakon odrzanja energije neumoljiv, sledi da struja gornjeg Mosfet-a mora "pokriti" energetske potrebe celog perioda za dvostruko krace vreme, a pak iz toga sledi da struja gornjeg Mosfet-a mora biti vise od dvostruko veca od srednje struje koja se "konzumira" iz Elko na 325VDC. Posto je talasni oblik simetrican, struja donjeg Mosfeta mora biti jednaka stuji gornjeg. Iz toga sledi jos jedan zakljucak: sto je trajanje provodjenja pojedinacnog Mosfet-a procentualno krace u odnosu na jedan ceo period, struja kroz njega mora biti veca da bi pokrila energetske potrebe perioda. Dakle, polazna osnova za proracun potrebnih struja pojedinacnog Mosfet-a je (tipicno za ovakve pretvarace) Ipk_mosfet[A]=Pout[W]/325[V] x 2,75 (uzet je u obzir i KKD, tj. stepen iskoriscenja od tipicnih 0,8 za ovakve pretvarace) . Iz prakticnih razloga kao sto su: nedostatak soft-start, smanjenje discipacije Mosfet-a, bezbedonosna rezerva itd., prethodno izracunatu vrednost treba pomnoziti bar tri puta. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Prakticni obrazac bi glasio ovako: Ipk_mosfet[A] = Pout[W] / 325V x 8,25 , i to bi bila minimalna struja kojom Mosfet-i MORAJU raspolagati. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Posto nema povratnu vezu, izlazni polumost nema nikakvu "svest" o broju prikljucenih potrosaca (trafoa). Broj prikljucenih trafoa na njegov izlaz nije ogranicen. Jedino ogranicenje je maksimalna struja Mosfet-a. ----------------------------------------------------- Izlazni kondenzator: je nuzan zbog razdvajanja DC od AC komponente, moze biti jedan zajednicki za sve trafoe (pod uslovom da je svaki od njih potpuno simetricno opterecen, sa aspekta pojedinacnih polutalasa). Posto takav uslov nije lako ostvariti, daleko je povoljnije staviti svakom trafou svoj serijski kondenzator. To pouzdano sprecava DC bias svakog jezgra pojedinacno, koji bi mogao poticati od asimetrije talasnog oblika, ujedno je bolje sa aspekta hladjenja kondenzatora, jer kada ima vise kondenzatora raste im ukupna povrsina hladjenja. Kako odabrati velicinu serijskog kondenzatora? Na sledeci nacin: reaktansa (Xc) serijskog kondenzatora mora biti mnogo manja nego sto je preslikani otpor primara (da bi na samom kondenzatoru bio manji pad napona). Treba ici bar na faktor Xc = Rac/30(ili vise). Prakticno, pozeljno je da serijski kondenzator ima sto vecu vrednost, ali iz prakticnih razloga (cena i gabariti), nema potebe za preterivanjem. Preslikani otpor primara (Rac) se pronalazi na sledeci nacin (najjednostavnija varijanta za ovu svrhu upotrebe): Razmatracemo pojedinacni trafo i njegov kondenzator postavljen serijski sa primarom, kao i ocekivanu snagu koja ce se crpsti iz doticnog trafoa. Iprim[A] = Pout[W] / 160V, Rac[ohm] = 160V / Iprim, Xc = Rac/30, Xc = 1/(2 x Pi x f0[Hz] x C[F]) Pisao sam ovako linearno i postupno (namerno bez koriscenja jednog kompleksnijeg obrasca) radi boljeg razumevanja medjusobnih relacija. ----------------------------------------------------------------------- Toliko za sada. U sledecem postu cemo nastaviti o mogucim nuspojavama i dodatnim mogucnostima vezanim za odabir serijskog kondenzatora. Pozdrav Razmatracemo i dalje ove SMPS koji su najzastupljeniji na ovoj temi, SMPS bez povratne veze (naponski generator pravougaonog signala). Dakle, u prethodnom postu smo zakljucili da su takvi SMPS naponski izvori i da imaju veoma nisku izlaznu impendansu. Zbog veoma niske izlazne impendanse, takav generator ce beznacajno promeniti izlazni napon u zavisnosti od opterecenja. Njegov izlazni napon je pretezno diktiran naponom napajanja, i srazmeran je istom. Takodje se talasnost ulaznog ispravljaca (325VDC) direktno prenosi na izlaz, srazmerno transformacionom odnosu (ali procentualno ista). ------------------------------------------------------------------------------------ Nastavak o kondenzatoru koji je serijski povezan sa primarom transformatora u SMPS... Nuspojave koje se mogu dogoditi kod izbora ovog kondenzatora: Za razliku od rezonantnih LLC ili CCL konvertora, kod naseg SMPS (bez povratne veze), se serijski kondenzator bira tako da rezonantna ucestanost magnetizacione induktivnost primara u interakciji sa njim ima mnogo nizu rezonantnu ucestanost od radne ucestanosti SMPS. Sama nasa teznja da nam Xc bude sto nizi, da bi smo smanjili pad napona na kondenzatoru, "smesta" rezonantnu ucestanost naseg kondenzatora i primara trafoa bukvalno u audio opseg (izmerite, izracunajte, pa cete videti :-). Retko se dogodi, ali se moze dogoditi, da nam izlazna akumulaciona zavojnica sa izlaznim Elko ima istu ili blisku rezonantnu ucestanost sa rezonansom primar-njegov kondenzator. Takav splet okolnosti moze lako dovesti do nevolje. Naime, u izlaznom naponu ce nam se pojaviti snazna talasnost u audio opsegu, cesto propracena neprijatnim zvukom iz trafoa, i pregorevanjem SMPS za nekoliko desetina sekundi. Ako se nesto takvo dogodi, onda se mora povecati ili kondenzator serijski sa primarom ili izlazni filterski Elko. Krivac moze biti slucajno poklopljena rezonansa ova dva kola, i na prvi pogled neobjasnjivo pregorevanje potpuno ispravno sklopljeng SMPS. Pojava spregnute rezonanse ova dva kola moze biti toliko snazna da "povuce" radnu frekvenciju IR2153(5) kroz parazitne kapacitete Mosfet-a ili zbog nezeljene povratne veze zbog pada napona na PCB koji izazovu enormne struje, svakako sa fatalnim posledicama. Posebno je osetljiva veza kroz koju se puni boost kondenzator za gornji gejt i veza Vss IC kola sa donjim sorsom, i ako su te veze korektno izvedene, onda je veoma mala verovatnoca nadsinhronizacije kola. Kako se ta veza najkorektnije izvodi moze se naci u IR aplikacionim notama oko charge-pump drivera. Bitno je da rezonantne ucestanosti primar-kondenzator i akumulaciona zavojnica-Elko nisu iste ili bliske, i da se razlikuju bar za red velicine. Kod SMPS sa povratnom vezom je situacija daleko neprijatnija. Frekventna kompenzacija povratne veze upravo ima najvecu odgovornost za potiskivanje ove dve pomenute rezonantne ucestanosti, a SMPS sa povratnom vezom ima jaku "sklonost" ka sub-oscilacijama na jednoj od njih :-). To cini lanac povratne veze puno slozenijim kod neprijatnog "pogotka" gde nam se ove dve rezonanse priblizavaju. Uvek je jednostavnije potruditi se da ih "razmaknemo" i to povecanjem kondenzatora, cim istovremeno dobijamo nizi Xc ili bolju filtraciju, zavisno od toga koji povecamo. ------------------------------------------------------------------------------------------- Mogucnosti koje se mogu dobiti namernim dovodjenjem rezonantne ucestanosti primara i serijskog kondenzatora, blizu radne frekvencije SMPS: Serijska veza kondenzatora induktivnosti i otpora je kompleksna stvar (to je u stvari slika naseg transformatora, tj. tako ga "vidi" sam polumost). Necemo ulaziti u dublju vektorsku analizu takvog kola, jer koga to zanima on ce se pozabaviti literaturom koja obradjuje takvu oblast. Napisacu nekoliko smernica koje ukazuju na neke medjusobne relacije, da bih plasticno opisao dogadjaje. Cilj mi je da vam stvorim intuitivni obrazac u nacinu razmisljanja koji ce vam omoguciti predvidjanje dogadjaja kod izmena velicina odredjenih komponenti. Primar naseg trafoa se moze posmatrati i kao cista magnetizaciona induktivnost primara, kojoj je paralelno spojen Rac (preslikan otpor potrosaca na sekundaru). Takvo kolo ima reaktansu gde je znacajan udeo induktivnost, radi boljeg shvatanja reci cu i da se osim otpora potrosaca na primar preslikava i induktivitet akumulacione zavojnice (onog naseg mnogopotezanog toroida u izlaznom filteru). Upravo zahvaljujuci prisustvu induktiviteta izmedju ispravljackih dioda i izlaznog Elko, mi na primarnoj strani dobijamo dominantno induktivno opterecenje, zahvaljujuci kom struja primara lagano narasta u vremenu. Kada nemamo akumulacionu zavojnicu, na primar se preslikava kapacitet izlaznih Elko, opterecenje Mosfet-a je dominantno kapacitativnog tipa i oni su ugrozeni veoma velikim udarnim strujama na pocetku svakog polutalasa SMPS, tome se pridruzuju i ogromne udarne struje izlaznih dioda koje naravno teku, a kuda ce nego kroz izlazne Elko, rapidno im degradirajuci vek i jako smanjujuci kvalitet filtracije zbog velikog pada napona na njihovom ESR i ESL. To su naravno veoma nepovoljne pojave za jedan SMPS koje izbegavamo stavljajuci akumulacionu zavojnicu izmedju dioda i izlaznog Elko. Zavojnicu takodje nazivamo i prigusnicom. To je izvrstan izraz, jer na pravi nacin opisuje jednu od njenih vaznih osobina. Ona upravo prigusuje nagle promene jacine struje i tezi da ih ucini monotonim. Kod ovde najvise obradjivanih SMPS bez povratne veze, akumulaciona zavojnica ne moze uticati na lanac povratne veze, jer povratna veza ne postoji, i sto je veca njena induktivnost, raste kvalitet filtracije, vek Elko, i sve je "mekse" opterecenje Mosfet-a. Gde je granica njenog povecavanja? Granica se nalazi tamo gde postanu preveliki termogeni gubici namotaja, gde se priblizimo njenom zasicenju zbog DC bias, i gde postane neprakticna njena fizicka velicina. Kod SMPS bez povratne veze se moze filtracija izuzeno poboljsati spajanjem dva toroidna jezgra lepljenjem da bismo dobili jedan toroid sa dvostrukim poprecnim presekom jezgra i motajuci takav par istim brojem navoja kojim bismo motali jedno jezgro. Takvim potezom necemo zasititi ni jedno jezgro, a filtracija ce nam biti bolja oko 4 puta nego sa jednim jezgrom. Nego da nastavimo o kondenzatoru... Xc kondenzatora je suprotna reaktansa od induktiviteta primara (nema ovde dovoljno prostora, koga vise zanima neka pretrazi literaturu), i zbog toga se njegova vrednost ODUZIMA od reaktanse primara. Kroz primar naseg transformatora ce teci VECA struja sa prisustvom serijskog kondenzatora, nego kada njega ne bi bilo! Trend delovanja je takav da kada Xc raste, raste i struja kroz magnetizacionu induktivnost primara. Dakle, SMANJIVANJEM kapaciteta serijskog kondenzatora mozemo POVECATI struju primara. Promene postaju dramaticne kada se rezonantna ucestanost primar-kondenzator priblizi ucestanosti naseg pretvaraca. Ako Xc postane jednak Xl magnetizacione induktivnosti primara, naci cemo se u rezonansi, i ta dva reaktivna otpora ce se medjusobno ponistiti. Preostace nam samo termogena otpornost primara, i struja primara moze doseci enormnu vrednost. Istovremeno nam naponi na pojedinacnim elementima (primar, kondenzator) takodje dostizu enormne vrednosti. Na krajevima kola taj napon se ne pojavljuje jer na pojedinacnim elementima ima suprotan fazni stav. Dakle, novi i kompletniji zakljucak: SMANJIVANJEM vrednosti kondenzatora serijski vezanog sa primarom, mozemo POVECATI i STRUJU i NAPON primara, povecavajuci pri tom snagu primara kao UMNOZAK ove dve velicine, i to sve do tacke kada Xc pocinje da bude veci od Xl, tada struja ponovo opada (levi bok rezonanse). Pitacete se cemu to moze posluziti? Primeri: -Kada imamo vec namotan transformator gde nam izlazni napon nije "za malo" dovoljan, smanjenjem vrednosti serijskog kondenzatora ga mozemo povecati. -To se moze uraditi i sa najobicnijim mreznim transformatorom. Puno puta sam obicne male mrezne transformatore "nabildovao" za par nedostajucih volti na sekundaru, da bi stabilizator iza imao ispravnu funkciju, dodajuci mu kondenzator serijski sa primarom. Tako mu se poveca opterecenje, ali ako to uradimo u razumnim granicama (10-20%), godinama ce to ispunjavati funkciju bez problema (jer posto mu je bio nizi napon, i nije bio maksimalno opterecen). -Imamo mrezni transformator sa primarom za 380 (sada 400) VAC, a odgovara nam njegov sekundar. Serijskim kondenzatorom koji je pravilno izabran mozemo "glatko" dobiti tih 400VAC na njegovom primaru (moze i mnogo veci napon, ako se vise priblizimo rezonansi :-), sa napajanjem od "obicnih" 230VAC. Itd... Smer delovanja ste shvatili. Vazi kako za mrezne, tako i za SMPS transformatore. Takvom metodom se moze korigovati napon vec namotanog transformatora (ka visem naponu), a bez njegovog premotavanja. --------------------------------------------------------------- Eto, to je to. Pozdrav svima ----------------------------------------------------------------------------- Kod polumosta, razdvajanje primara nekakvim kondenzatorom je nuzno. Upravo taj ili par kondenzatora, formiraju Udc/2. Serijski blok kondenzator se u principu moze izbeci kod verzija SMPS koje imaju dva serijski spojena Elko na DC bus (kao na ATX), spajanjem jednog izvoda primara na njihovu srednju tacku. U praksi se to izbegava, jer zahteva veoma precizno upravljacko kolo, koje ima perfektnu simetriju oba polutalasa. Lakse je jednostavno staviti serijski blok kondenzator, kojim ce se izbeci problem moguce nesimetrije. Iz tog razloga, i u samom ATX se koristi serijski blok kondenzator od tipicno 1uF. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Objasnjenjem uticaja serijskog kondenzatora, uvodim vas u buduci svet LLC rezonantnih konvertora. U slucaju ovde obradjivanih SMPS bez povratne veze, dolazi u obzir korekcija napona kondenzatorom u granicama ne vecim od 20% tog napona, zbog opasnosti zasicenja jezgra. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Na izlazni napon se moze uticati komponentama na gejtovima Mosfeta. Takvom kombinacijom je moguce SMANJITI napon na izlazu SMPS. Za to je potrebno imati razlicita vremena punjenja i praznjenja samog gejta (mora uvek simetricno na oba Mosfeta). To se radi tako sto se paralelno otporniku gejta postavlja otpornik na red sa diodom, gde je diodi katoda okrenuta ka driveru. Tako se dobija punjenje gejta samo kroz Rg, a praznjenje kroz sva tri elementa. Takvom metodom dobijamo smanjenje PWM (povecanjem death-time), i posledicno smanjenje izlaznog napona. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Oko napona na izlazu SMPS: Pretpostavimo da nam primar naseg SMPS ima npr. 20 navoja, dok sekundar ima 5 navoja. Sledi: +-160V/20nav = 8V/nav, iz toga dalje sledi za sekundar 5nav x 8V/nav = +-40V. To ce nam biti AMPLITUDA napona na sekundaru. Izlazni napon se integrali (osrednjava) izlaznim filtrom formiranim od akumulacione zavojnice i izlaznog Elko. Posto je kod SMPS bez povratne veze PWM faktor tipicnih 2 x 45% ili 2 x 0,45, sledi da je ukupan PWM 90% ili 0,9. Kada dobijenu amplitudu od +-40V na sekundaru naseg hipotetickog trafoa pomnozimo sa PWM faktorom dobicemo: 40 x 0,9 = +-36V. Od tog napona cemo odbiti i pad napona na ispravljackim dodama (oko 1V), pa sledi da mozemo sa ovakvim trafoom dobiti izlazni DC napon od +-35VDC. SMPS SA POVRATNOM VEZOM (poput ATX) se dimenzionisu za PWM od 2 x 0,25, tipicnih pri nominalnoj snazi. Dakle sa istim ovakvim trafoom cemo u napajanjima sa povratnom vezom dobiti +-40V x 0,5 = +-20VDC, kada oduzmemo i pad na diodama, onda +-19VDC. Otud potice veci napon na izlazu SMPS bez povratne veze. Svako drugacije povecanje napona zahteva premotavanje trafoa. Posto sam primetio da vrlo povrsno citate tekstove, napominjem opet da se u ovom primeru radi o hipotetickom broju navoja na trafou, radi primera. -------------------------------------------------------------------- Vremena nemam. Raspolozen za pisanje jesam. Te dve stvari je nemoguce pomiriti. Nisam pristalica prezentacija slicicama, jer smatram da se tim oslabljuje moc rasudjivanja i imaginacije stvari. Prezentacija kombinovanog (multimedijalnog) karaktera samo povecava brzinu primanja informacija sa povrsnim razumevanjem. Znanje nije baratanje gomilom podataka, vec razvijanje kombinatorike sa stecenim podacima. To se ne dobija eksternom prezentacijom slicicama, vec razvijanjem sopstvene prezentacije u glavi. Samo tada cete stvarno razumeti dogadjaje u putpunosti. Zakleti sam neprijatelj multimedijalne prezentacije, i od mene tako nesto necete dobiti. Bicu veoma zadovoljan sobom ako makar samo par ljudi sa foruma "povucem" ka stvaranju simulacija sklopova u glavi. Smatracu da je pisanje ovih mojih "romana" vredelo truda. Ucenje neceg iz tekstova zahteva visestruko vracanje na isti tekst sa pokusajem razumevanja istog, i na taj nacin se formira "sazrelo" i primenljivo znanje. Postavljeni tekstovi nece pobeci... Tu su, i samo cekaju da ih procitate opet. Svakim ponovnim citanjem se produbljuje razumevanje materije, jer je aspekt posmatranja vec promenjen prethodnim citanjem. ---------------------------------------------------------------------------------------------------- Vecina vas nije primetila da vam u tekstovima dajem elemente za probe u simulatorima (a i protiv njh sam, jedino ih koristim kada mi trebaju precizno obracunati podaci, jer masine jedino to bolje i brze rade od nas), izrazi kao: "naponski generator", "generator pravougaonog talasnog oblika", pa "manetizaciona induktivnost paralelovana sa Rac" itd... Postavljajuci sklop u simulator, mozete videti trendove dogadjaja kod promena velicine nekih komponenti. To ce vam donekle skratiti put ka razumevanju. Znanju je neophodno vreme da "sazri". -------------------------------------------------------------------------------------------- Pozdrav svima