Przetowrnica. Wybór topologi. Wstępne obliczenia

[Mosfet]

Witam ponownie

Między okresem realizacji praktycznej jednego projektu, kolega podsunął mi zapotrzebowanie na nowy. Potrzebuje uzyskać na napięciu 13,5V wydajność prądową około 7A. Pierwsze co mi przyszło na myśl to przetwornica. Temat nie jest zbyt prosty, dlatego chciałbym go przemaglować razem z wami, jeśli pomożecie.
Wybór padł na przetwornicę przepustową. Wydaje mi się najprostsza i taka, która spełni wymagania. Chciałbym zacząć przede wszystkim od teoretycznego dobrania cewki.

Pierwszy punktem projektu jest dobór zasilania. Tutaj myślę, że trafo 220V/48V spełni oczekiwaną rolę, wtedy czas ton będzie zależny od
Uzas - Uobc = Uład
48V - 13,5V = 34,5V
Do przetwornicy wybrałem el.indukcyjny
SH-302
L = 7µH
Ip = 3A

Obliczyłem fmin ze wzoru

f min = Uzas / (4•Ip•L)

co dało:

f min = 48 / 0,000672
f min = 57 1428 Hz

Przenoszona moc przy f min wynosi.
P = 0,5
P = 0,5•34•3
P = 51W
Co daje mi przy oczekiwanym napięciu 13,5 prąd na wyjściu 3,77A.
To miej niż potrzebuję. Zatem zwiększamy częstotliwość o 10x. Tak, że cewka będzie posiadać 90% energii przekazywanej obciążenia w rdzeniu.
I mamy
P = 0,95•Uład•Ip
P = 0,95•34,5•2,4
P= 98W

Prąd wtedy wyniesie około 7,28A, Warunki prądowe są spełnione. Jednak czy rdzeń tej cewki może pracować z częstotliwością prawie 500kHz ?
Druga sprawa to moc na cewce równa.
P = 0,026Ω • 7,28^2 = 1,3 W
Zakładam, że 7,28 jest prądem skutecznym, max jest pewnie większy. Doo dochodzą straty w rdzeniu, których nie potrafię obliczyć.
Jakie wasze uwagi do tych wstępnych obliczeń ?

[Jony130]

Nie bardzo ogarniam co chcesz zrobić.
Ale wybrałeś cewkę na prąd 3A a chcesz pobierać max 7A. Na dodatek jak dobrze widzę, jest to cewka (w sumie to nawet dwie) do filtru EMI.
https://forum.elportal.pl/viewtopic.php?p=69233#69233
I tu masz kalkulator online.
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_ ... e.html#Aww

[Mosfet]

Cewka faktycznie nie zauważyłem, że jest podwójna :/

Wybrałem cewkę na prąd 3A ponieważ, łatwiej dostać trafo 220V/48V/3A niż np trafo na wartość różnicy (Uzas - Uład) = Tx z równania poniżej z cewką na prąd np 0,3A (DTP-5,1/0,005/0,3)
98 = 0,95 * Tx * 0,3
98 = 0,285Tx
Tx = 343 V

Czyli najpierw trzeba zrobić trafo podwyższające, żeby później z niego móc wydusić te 100W. Chyba, że tak to się realizuje, albo w ogóle zła topologia.

[Jony130]

A co ty tu w ogóle obliczasz? No i jakim cudem dławik na 0.3A pozwoli na przepływ średniego pędu na poziome 7A?
Bo ja już nic nie rozumiem.

[Mosfet]

Gubię się, zapominając, że cewka też ma swoją wytrzymałość, a Imax to max prąd jaki może przez nią popłynąć. Utożsamiłem Imax z Ip. Staram się obliczyć maksymalną moc jaką mogę pobrać z przetwornicy przepustowej mając daną cewkę, dobierając zarazem optymalne trafo zasilające układ.

Więc restart mózgu i po nim, następująca myśl.
Potrzebuje na wyjściu 13,5V i około 8 A. Zatem cewka, DTMSS-47/0,33/10 chyba byłaby dobra.
Patrząc na charakterystykę zadam pytanie czy Imax = Ip ?
Charakterystyka załamuje się już przy 4 - 5A
http://www.feryster.pl/polski/pdf/dlawi ... ,33_10.pdf

Jeśli potwierdzisz mi wartość Ip postaram ponowić obliczenia, w celu wykazania Pmax, f min, f max. Może w tym celu trzeba będzie jeszcze zaprojektować trafo. Dalej zajmę się doborem el. dyskretnych, tranzystora i postaram zrealizować sterowanie.

ps korzystałem z tego symulatora, już wcześniej, ale chcę dojść do wszystkich wartości sam. Gotowe dane są dobre jak się wszystko najpierw przerobiło samemu na piechotę.

[janeczqu]

Kupujesz zasilacz at/atx, zmieniasz 1 (słownie jeden) rezystor i masz takie parametry jak chcesz. Zobacz też na gotowe rozwiązania np. AVT1522 na podstawie którego możesz zrobić własne urządzenie. Zmiany niewielki wbrew pozorom

[Mosfet]

Wiem, że tak można, ale problem się zacznie gdy będę potrzebował 30A. To co tutaj proponuję to tylko grunt do zrozumienia konstrukcji.
W każdym bądź razie przebrnąłem ponownie przez temat razem z elportal i muszę się poprawić w obliczeniach i w rozumowaniu całokształtu.
Zatem założenia są takie (narazie) potrzeba mi 13,5V i 10A wydajności. Zasilanie będzie z sieci 220VAC bez trafo. Zasilanie sterowania będzie oczywiście poprzez trafo. Zatem proszę sprawdzić czy teraz wstępne obliczenia dla przetwornicy przepustowej się zgadzają.

Dla cewki DTMSS-47/0,33/10
Jeśli Ip = Imax to f min równe jest

fmin = Uzas / 4*Ip*L
fmin = 220/ 4*10*0,00033
fmin = 16 666Hz

Moc przenoszona przy fmin to
P = 0,5*Url*Ip
P = 0,5*13,5*10
P = 67,5W

Przy zwiększeniu częstotliwości o 10x moc wyniesie fmin = 166, 666Hz
P = 0,95*13,5*10
P = 125W

czy teraz okej

[timo66]

Z praktycznego punktu to ci powiem fmin będzie ci grała, a przy

Przy zwiększeniu częstotliwości o 10x moc wyniesie fmin = 166, 666Hz
P = 0,95*13,5*10
P = 125W

będziesz miał problemy i nic nie będzie działać - ten przecinek tam chyba jest błędnie??

Zajrzyj tu
https://forum.elportal.pl/viewtopic.php? ... +impulsowy

[andrzejzis]

Chwila, chwila, bo nie ogarniam samych założeń. Z 220V chcesz obniżyć napięcię poprzez trafo na 48V. I z tych 48V chcesz obniżyć napięcie na 13,5V poprzez przetwornice obniżająca napięcie o wydajności 8A. Tak, czy nie?

[Mosfet]

timo66
Dlaczego nie ? Materiał nie ten?
Wzór pochodzi z jednego artykułu edw w którym to została obliczona moc dla 10xFmin, a że f min to 16kHz to 10fmin = 166kHz
Dzięki za link dużo się dowiedziałem. Tylko Ty w tym temacie dodatkowo projektowałeś cewkę, a ja chcę użyć gotowej. Wtedy sprawa się upraszcza do nie tak wnikliwych obliczeń

andrzejzis
Założenia są takie

Vin = 220V
Vin max = 230V
Vout = 13,5V
Iout = 8A
Topologia - przetwornica przepustowa

Żadne trafo 48V, chyba, że separujące.

[timo66]

Ja nawijałem tylko transformator, dławik miałem gotowy. Mój zasilacz pracuje na około 50kHz, przy 70kHz dawał się we znaki efekt naskórkowości. Nie chciało mi się nawijać powtórnie trafa więc zostawiłem na mniejszym kluczowaniu.

[Mosfet]

Twoja przetwornica to half bridge. Wymaga więcej obliczeń. Ja chcę zacząć od najprostszej przetwornicy przepustowej. Tym bardziej, że uda się na niej spełnić moje warunki. Ten transformator jak na razie wprowadza mi kolejny wątek do tematu, w którym i tak jestem słaby zatem chcę zacząć od najprostszych konstrukcji i nią jest Buck Konwenter. Zatem może ponowię pytanie czy Ip to Imax ? Jeśli nie to jak obliczyć Ip dla dławika DTMSS-47/0,33/10

[Jony130]

A co rozumiesz przez Ip i Imax?? I co nie zamierzasz dawać żadnej separacji galwanicznej? Toż to istne samobójstwo.

[Mosfet]

Imax to dla mnie maksymalny prąd jaki może popłynąć przez uzwojenie cewki nie uszkadzając jej, oraz nie zmieniając jej właściwości.

Ip to prąd nasycenia przy którym rdzeń jest nasycony, czyli prąd przy którym cewka zgromadzi max energii. Przekroczenie tego prądu wiąże się z nadmiernymi stratami mocy, i stosunkowo już nic nie daje.

Co do separacji to myślałem w tym wypadku o trafo 1:1.

ps. ktoś mi wytłumaczy do czego służy ten mały trafo w przetwornicy half bridge ? ze schematu timo66. Tyle się domyślam, że do separacji, uzyskania odpowiedniego napięcia wyjściowego i uzyskania odpowiedniej wydajności prądowej dla cewki która będzie za nim.

[Mosfet]

Mam nadzieję, że nie popełniam błędu podbijając temat nowym postem. Chcę jednak zwrócić uwagę na nowo zadane pytanie, a uważam, że nowego tematu nie ma sensu tworzyć.

Pytania dotyczą przetwornicy Half Bridge, a konkretnie zrozumienie cyklów jej pracy.

Topologia zgodna ze stroną
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_ ... mps_e.html

Powiedzmy. 100kHz i zasialnie 230 min 320max
półmostek daje 160V

1. Załóżmy, że podłączamy zasilanie i rozpoczyna się praca przetwornicy. Przed otwarciem tranzystora HOT na drenie mamy Vin = 230 V, a jakie panuje napięcie na jego źródle ? Jeśli 160V. To jak następuje otwarcie skoro min Vgs = 5V ?

2. Jak będzie wyglądał przepływ prądu jeśli T HOT zostanie zamknięty ?

3. Zauważyłem, że stosuje się kondensator podłączony ze środkiem mostka i uzwojeniem pierwotnym. Czemu to służy ? Czy tak podłączony kondensator nie skraca cyklu ładowania ? Wyczytałem coś o odcięciu stałej składowej, więc w tym wypadku 160V.