No będzie to 160V No i trzeba podać 165V by otworzyć górny tranzystor.
AD2
AD3
Kondensator ten nie pozwala na przepływ prądu stałego przez transformator.
Czyli niweluje wszelką nie symetrie w układzie sterowania
Przetowrnica. Wybór topologi. Wstępne obliczenia
AD1
No będzie to 160V No i trzeba podać 165V by otworzyć górny tranzystor.
AD2
AD3
Kondensator ten nie pozwala na przepływ prądu stałego przez transformator.
Czyli niweluje wszelką nie symetrie w układzie sterowania
No będzie to 160V No i trzeba podać 165V by otworzyć górny tranzystor.
AD2
AD3
Kondensator ten nie pozwala na przepływ prądu stałego przez transformator.
Czyli niweluje wszelką nie symetrie w układzie sterowania
Ostatnio zmieniony 29 gru 2012, 17:33 przez Jony130, łącznie zmieniany 1 raz.
Ad1
Wszystko jasne
Ad2
Jeśli na C2 jest 160 i M1 się otworzy to do jakiego napięcia się doładuje ten C2. W przypadku M2 do jakiego napięcia doładuje się C1 ? Czy z tego wynika to, że cewka na pierwotnym w pewnym momencie nie ma żadnej energii, ponieważ zmienia się kierunek przepływu i wtedy rolę "magazynu" przejmuje dławik na wtórnym ?
W pytaniu do Ad2 chciałem się też dowiedzieć jak będzie wyglądał przebieg prądu gdy M1 i M2 nie przewodzi.
Ad3
Wszystko jasne
serdecznie dziękuję
Wszystko jasne
Ad2
Jeśli na C2 jest 160 i M1 się otworzy to do jakiego napięcia się doładuje ten C2. W przypadku M2 do jakiego napięcia doładuje się C1 ? Czy z tego wynika to, że cewka na pierwotnym w pewnym momencie nie ma żadnej energii, ponieważ zmienia się kierunek przepływu i wtedy rolę "magazynu" przejmuje dławik na wtórnym ?
W pytaniu do Ad2 chciałem się też dowiedzieć jak będzie wyglądał przebieg prądu gdy M1 i M2 nie przewodzi.
Ad3
Wszystko jasne
serdecznie dziękuję
W tym układzie transformator nigdy nie magazynuje energii.Mosfet pisze:Jeśli na C2 jest 160 i M1 się otworzy to do jakiego napięcia się doładuje ten C2. W przypadku M2 do jakiego napięcia doładuje się C1 ? Czy z tego wynika to, że cewka na pierwotnym w pewnym momencie nie ma żadnej energii, ponieważ zmienia się kierunek przepływu i wtedy rolę "magazynu" przejmuje dławik na wtórnym ?
Co do kondensatorów, to pojemność dobieramy na tyle dużą by napięcie na kondensatorach się nie zmieniało.
No a jak myślisz? I najlepiej dorysuj sobie diody wbudowane w MOSFET'yMosfet pisze:W pytaniu do Ad2 chciałem się też dowiedzieć jak będzie wyglądał przebieg prądu gdy M1 i M2 nie przewodzi.
Myślę, że po zamknięciu M1 prąd będzie płynął od pierwotnego z góry do dołu poprzez C2 i pasożytniczą diodę w M2, a po zamknięciu M2 z dołu do góry przez pasożytniczą diodę M1 i C1No a jak myślisz? I najlepiej dorysuj sobie diody wbudowane w MOSFET'y
Rozumiem. pojemności muszą być na tyle duże, aby zapotrzebowanie, oddawanie energii w danym cyklu nie powodowało skoków napięcia.W tym układzie transformator nigdy nie magazynuje energii.
Co do kondensatorów, to pojemność dobieramy na tyle dużą by napięcie na kondensatorach się nie zmieniało.
Czy zatem cewkę wyjściową można obliczyć za pomocą wzorów na ?
Imax = B * Ae / N * Al
Doszukałem się również wzoru na potrzebne L wyjściowe. Mógłbyś zweryfikować ?
L = Vin max * Toff(max) / 1.4 x Iout(max)
oraz wzór na ΔIl ze strony
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_ ... lfe_e.html
Dzięki któremu znając Iout można by też policzyć Imax wtedy
ΔIl = 0,4Iout
Imax = Iout + (ΔIl /2)
Z kolei mając Imax można przekształcić wzór na Imax i obliczyć ilość zwojów dla danego rdzenia. Otrzymamy pewną indukcyjność która powinna spełnić równanie
ΔIl = (1/L)(1/2Vin*(N1/N2) - Vout)(2Vout / Vin * (N1/N2))(1/f)
edit: Śledzę teraz sobie program do obliczania przetwornic ze stronki podstawiając gotowe wyniki do istniejących tam wzorów i coś się nie zgadza, więc nie wiem czy te wzory powyższe są wiarygodne i tak:
Dla danych
Vmin 220V
Vmax 320V
Vout 13,5V
Iout 8V
f 100kHz
Program dobrał rdzeń E32/16/9
N1 pierwotne 104 zwojów
N2 wtórne 15 zwojów
przekładnia 7
Chciałem oblic36zyć czas t1, na podstawie tamtejszych wzorów, który zgodnie ze stronką wychodzi t1 = 3,26 us
Użyłem wzorów dla continuous mode.
t1 = (1/2f) * ((Vout - 2Vf) / (Vin' - 2Vf))
Vin' = Vin / (2*(N1/N2)-2Vf)
hmm teraz Vin obliczyłem na podstawie przekładni i program przyjmuje 297V
Vin' = 297 / (2*(6,93 - 1,4)) = 26,85 V
t1 = 1/200 000 * ((13,5 - 1,4)/26,85 - 1,4))
t1 = 0,000 00237 s
a program podaje 3,26 us więc kto się myli ? Dodam, że nie tylko to się nie zgadza.
edit 2: Nie pasuje mi także zestawienie tych dwóch poniższych obliczeń dla dławika wyjściowego, wyniki powinny być takie same
Dla rdzenia
RTNIZN-20x10x10-AN100H
Ae = 100
Al= 830
Imax = 9,76
Imax = B * Ae / N * al
Imax / B*Ae = 1 / n *al
B*Ae = Imax * n * al
n = B*Ae / imax * Al
Podstawiając
n = 4,69
Enrgia w jednym cyklu
P = 13,5 V * 8A / 100 000
P = 0,00108
Indukcujność
L = N^2 *Ah
L = 0,0000182
Prąd w jednym cyklu ze wzoru na energie w cewce
0,00108 = 0,0000182 * ip^2 / 2
0,00216 = 0,0000182*ip^2
ip = 10,87 A
więc rdzeń się nasyci, a według wzoru Imax nie. Te warunki powinny się spełniać chba ?
Twój sposób obliczeń a w sumie to ich prezentacji jest okropny. Dlatego nie mam zamiaru poświęcić temu nawet jeden minuty. I czemu nie stosujesz notacji inżynierskiej? Tak ciężko np. przeliczyć P= 0.00108 = 1.08mW ?? No i gdzie jednostki?
No i generalia zabierasz się za to obliczana od złej strony. I ty raczej powinieneś na początek zacząć od tych prostych "podstawowych wzorów". A nie używać gotowych wzorów znalezionych w necie.
Na dodatek ty liczysz coś dla 297V a program to oblicza dla Vin_min.
No i generalia zabierasz się za to obliczana od złej strony. I ty raczej powinieneś na początek zacząć od tych prostych "podstawowych wzorów". A nie używać gotowych wzorów znalezionych w necie.
Na dodatek ty liczysz coś dla 297V a program to oblicza dla Vin_min.
ekhm...to może na początek rozwikłajmy jeden problem i postaram się to zrobić tak, aby ktoś, kto będzie na to patrzył i się także uczył coś z tego wyniesie.
Zagadnienie to Imax, czyli prąd nasycenia danej cewki, dla materiału 3C90 o indukcyjności max 380mT. Pytanie dotyczy wyliczenia odpowiedniej liczby zwojów dla poprawnej pracy na podstawie 3 podstawowych wzorów.
1. E = L•Ip^2/2
gdzie:
E - energia
Ip - prąd
oraz
2. Imax = B • Ae / N • Al
gdzie:
imax - prąd nasycenia
B - max indukcyjność danego materiału
Ae - przekrój efektywny
N - ilość zwojów
Al - parametr określający indukcyjność
3. L = N^2 • Al
gdzie:
L indukcyjność cewki
N - jw.
Al - jw.
Do zrozumienia problemu posłużę się rdzeniem RTNIZN-20x10x10-AN100H
Jego podstawowe parametry to
Ae = 100 mm^2 (szerokość ścianki do potęgi 2 tj przekrój efektywny rdzenia)
Al= 830nH (parametr określając przenikalność)
Imax = 9,76A (założony prąd nasycenia, który potrzebny jest w obwodzie)
Dodatkowo parametry obwodu to
f = 100kHz (założona częstotliwość pracy)
Vout = 13,5 V
Iout = 8 A
Ze wzoru nr 2 wyznaczam N
N = B•Ae / imax • Al
po podstawieniu wartości
N = 380 • 100 / 9,76 • 830
N = 4,69
Czyli przy 4,69 zwojach na rdzeniu RTNIZN-20x10x10-AN100H i prądzie 9,76A rdzeń osiągnie maksymalną wartość indukcji.
Teraz obliczam jaką indykcję ma taka cewka
L = N^2 • Al
L = 4,69^2 • 830nH
L = 18,2uH
Porcja energii przy częstotliwości 100kHz napięciu 13,5V i prądzie 8A wynosi
E = 13V • 8A / 100 000
E = 108uJ
Ze wzoru 1 obliczam Ip
108uJ = 18,2uH * ip^2 / 2
216uJ = 18,2uH*ip^2
ip = 10,87 A
Zatem wniosek jest taki Dławik ma za dużą indukcyjność, lub należałoby zwiększyć częstotliwość pracy, ponieważ inaczej będzie pracować w nasyceniu. Można także obliczyć N dla Imax - 10,87A. Czy to poprawna metodyka obliczeń ?
Zagadnienie to Imax, czyli prąd nasycenia danej cewki, dla materiału 3C90 o indukcyjności max 380mT. Pytanie dotyczy wyliczenia odpowiedniej liczby zwojów dla poprawnej pracy na podstawie 3 podstawowych wzorów.
1. E = L•Ip^2/2
gdzie:
E - energia
Ip - prąd
oraz
2. Imax = B • Ae / N • Al
gdzie:
imax - prąd nasycenia
B - max indukcyjność danego materiału
Ae - przekrój efektywny
N - ilość zwojów
Al - parametr określający indukcyjność
3. L = N^2 • Al
gdzie:
L indukcyjność cewki
N - jw.
Al - jw.
Do zrozumienia problemu posłużę się rdzeniem RTNIZN-20x10x10-AN100H
Jego podstawowe parametry to
Ae = 100 mm^2 (szerokość ścianki do potęgi 2 tj przekrój efektywny rdzenia)
Al= 830nH (parametr określając przenikalność)
Imax = 9,76A (założony prąd nasycenia, który potrzebny jest w obwodzie)
Dodatkowo parametry obwodu to
f = 100kHz (założona częstotliwość pracy)
Vout = 13,5 V
Iout = 8 A
Ze wzoru nr 2 wyznaczam N
N = B•Ae / imax • Al
po podstawieniu wartości
N = 380 • 100 / 9,76 • 830
N = 4,69
Czyli przy 4,69 zwojach na rdzeniu RTNIZN-20x10x10-AN100H i prądzie 9,76A rdzeń osiągnie maksymalną wartość indukcji.
Teraz obliczam jaką indykcję ma taka cewka
L = N^2 • Al
L = 4,69^2 • 830nH
L = 18,2uH
Porcja energii przy częstotliwości 100kHz napięciu 13,5V i prądzie 8A wynosi
E = 13V • 8A / 100 000
E = 108uJ
Ze wzoru 1 obliczam Ip
108uJ = 18,2uH * ip^2 / 2
216uJ = 18,2uH*ip^2
ip = 10,87 A
Zatem wniosek jest taki Dławik ma za dużą indukcyjność, lub należałoby zwiększyć częstotliwość pracy, ponieważ inaczej będzie pracować w nasyceniu. Można także obliczyć N dla Imax - 10,87A. Czy to poprawna metodyka obliczeń ?
Na początek sprawdźmy czy ten dławik się nadaje:
ma on µr = 1000 i
Ie ≈ (20mm + 10mm)/2 * pi = 47.12mm
I faktyczna średnia droga magnetyczna będzie mnisza niż wynika to z tego prostego wzoru.
Dla tych 5 nawiniętych zwojów obliczmy wartość amplitudy indukcji magnetycznej
B = H*µo*µr
H = (N*I)/le
B = ( 5z * 9.76A)/47.12mm * 4Π•10^(-7) * 1000 = 1.3T (tesli)
Albo inaczej
Hmax = Bmax/(µ0*µr) = 0.36/(4Π•10^(-7) * 1000) = 286.479A/m
Co dla naszego rdzenia daje Hmax•le ≈ 13.5Azw na zwój.
Myśmy nawinęli ich aż pięć. Dlatego maksymalny prąd niepowodujący nasycenie wynosi
ILmax = 13.5A/5 = 2.7A
Jak widać rdzeń ten się do niczego nie nadaje.
I to tyle mojego komentarze na ten temat.
Dlatego nie wolno bezmyślnie podstawiać do wzorów bo tam czekają tylko pułapki.
ma on µr = 1000 i
Ie ≈ (20mm + 10mm)/2 * pi = 47.12mm
I faktyczna średnia droga magnetyczna będzie mnisza niż wynika to z tego prostego wzoru.
Dla tych 5 nawiniętych zwojów obliczmy wartość amplitudy indukcji magnetycznej
B = H*µo*µr
H = (N*I)/le
B = ( 5z * 9.76A)/47.12mm * 4Π•10^(-7) * 1000 = 1.3T (tesli)
Albo inaczej
Hmax = Bmax/(µ0*µr) = 0.36/(4Π•10^(-7) * 1000) = 286.479A/m
Co dla naszego rdzenia daje Hmax•le ≈ 13.5Azw na zwój.
Myśmy nawinęli ich aż pięć. Dlatego maksymalny prąd niepowodujący nasycenie wynosi
ILmax = 13.5A/5 = 2.7A
Jak widać rdzeń ten się do niczego nie nadaje.
I to tyle mojego komentarze na ten temat.
Dlatego nie wolno bezmyślnie podstawiać do wzorów bo tam czekają tylko pułapki.
Ostatnio zmieniony 22 sty 2013, 20:27 przez Jony130, łącznie zmieniany 1 raz.
Dlaczego się nie nadaje ? To nawiniemy...
9,76 = 13,5 / n
n = 1,38
Oczywiście w praktyce trudno uzyskać 1,38 zwojów, ale teoretycznie to możliwe.
Rozumiem, zatem że projektowanie zaczynamy od wykresów przenikalności wtedy użyte wzory mają sens, a wartości nabierają realiów.
http://www.feryster.com.pl/polski/images/dtp03a.jpg
Czy do obliczenia indukcyjności dławika wyjściowego w Half Bridge mogę korzystać ze wzoru ? Czy czegoś mu brakuje ?
Pytam ponieważ jest rozjazd pomiędzy programowymi, a własnymi obliczeniami.
Dziękuje za kolejne światło w tunelu
9,76 = 13,5 / n
n = 1,38
Oczywiście w praktyce trudno uzyskać 1,38 zwojów, ale teoretycznie to możliwe.
Rozumiem, zatem że projektowanie zaczynamy od wykresów przenikalności wtedy użyte wzory mają sens, a wartości nabierają realiów.
http://www.feryster.com.pl/polski/images/dtp03a.jpg
Czy do obliczenia indukcyjności dławika wyjściowego w Half Bridge mogę korzystać ze wzoru ? Czy czegoś mu brakuje ?
Pytam ponieważ jest rozjazd pomiędzy programowymi, a własnymi obliczeniami.
Dziękuje za kolejne światło w tunelu
Nie ten rdzeń to się nie nadaje. Już nie wspomnę o herezji możliwości nawijana 1.38 zwojów.Dlaczego się nie nadaje ? To nawiniemy...
9,76 = 13,5 / n
n = 1,38
Oczywiście w praktyce trudno uzyskać 1,38 zwojów, ale teoretycznie to możliwe.
Rozumiem, zatem że projektowanie zaczynamy od wykresów przenikalności wtedy użyte wzory mają sens, a wartości nabierają realiów.
http://www.feryster.com.pl/polski/images/dtp03a.jpg
Ty to jakoś się dziwnie za to zabierasz. Normalnie to na początek zakładasz/obliczasz jaką dławik ma mieć indukcyjność i jaki prąd. I dopiero po tym jak już wiesz ile tych henrów potrzebujesz i jaki prąd stały bierzesz się za dobór rdzenia. A nie na odwrót.
Pytam ponieważ jest rozjazd pomiędzy programowymi, a własnymi obliczeniami.Czy do obliczenia indukcyjności dławika wyjściowego w Half Bridge mogę korzystać ze wzoru ? Czy czegoś mu brakuje ?
Obrazek
Pewnie można i z tego wzoru. Ale można też z tego
L = Uwy*toff/(0.4*Iwy)
Toff = (1 - (Uwy/2Uwy))/(2*F)
A jeszcze przed tym ? ton i t toff ?. Czyli najpierw musimy obliczyć ilość zwojów na pierwotne, później na wtórne. Dalej jego przekładnie, a z tego będziemy mieli ton i toff z zależnościNormalnie to na początek zakładasz/obliczasz jaką dławik ma mieć indukcyjność i jaki prąd. I dopiero po tym jak już wiesz ile tych henrów potrzebujesz i jaki prąd stały bierzesz się za dobór rdzenia. A nie na odwrót.
Von • ton = Voff • toff.
Na końcu zostaje indukcyjność, przy danym prądzie i na końcu dobieramy rdzeń. Dalej tak jak już napisałeś.
Podjąłem się próby zaprojektowania przetwornicy w Half Bridge na piechotę. Oto wynik mojej dedukcji 
Założenia, wymagania
Vs = 230V (napięcie sieci)
Vsmax = 320 V (Um sieci)
Vin = 160V
Vout = 40V
Iout = 8A
f = 70kHz
Vd = 0,7V (spadek na diodach)
D = 40% (wypełnienie)
Rdzeń E35/24/5
Ilość zwojów na pierwotnym obliczam ze wzoru
n = U*10^6 / (2*f*Bm*Qe)
gdzie:
U - napięcie na pierwotnym
f - częstotliwość w khz
Bm - max indukcja w mT
Qe = efektywny przekrój kolumny rdzenia [mm^2]
n = 160 * 10^6 / 2*70*380*89,3
n = 33
Przyjmuje częstotliwość 70kHz co daje czas okresu T = 7,14us. Przyjmuje również wypełnienie 80% dla jednego cyklu (praca jednego tranzystora). Co daje ton = 5,712. Daje to z kolei wypełnienie 40% dla całego cyklu (T1 ON, T1 OFF, T2 ON, T2 OFF).
2T = 1/70 000
T = 7,14us
ton = 5,712us
Dla tak zaprojektowanego czasu obliczę Uskut dla wtórnego. Przyjmując spadek na diodach Ud = 2*0,7V = 1,4V , oraz sprawność na poziomie 95%. Zatem dla potrzebnego Vout = 40V
Uskut = (40 +1,4) * 1,05 = 43,47
Taką wartość skuteczną musimy osiągnąć na wyjściu uzwojenia wtórnego, aby na Vout było około 40V
Policzmy Um korzystając ze wzoru na Uskt
Uskt = √ (1/T * ∫całka od 0 do ton z (u^2)
Da nam to:
Um ~ 49V
Obliczmy przekładnie transformatora impulsowego tak, aby dała Um z zależności
U2/U1 = N2/N1
49 = 160 * x/33
N = 10,10
Przyjmujemy
N = 10
Mamy już następujące dane:
ton = 5,712us (wypełnienie)
toff = 1,428us (dead time)
T = 7,14us (czas okresu)
Um = 49V (napięcie Umax na pierwotnym)
N1 = 33 (ilośc zwojów pierwotnego)
N2 = 10 (ilość zwojów wtórnego)
Obliczmy efekt naskórkowości z uproszczonego wzoru.
σ = 66/pierw z 70 000
σ = 0,24 mm
Czyli drut nie grubszy jak 0,5mm (średnica) co da pole przekroju ok 0,2mm^2
Obliczmy teraz indukcyjność dławika wyjściowego ze wzoru:
L = Vout * toff / Iout * 0,4
L = 17uH
Dobór cewki zrobię w dwóch etapach. Tak dla kontrastu.
Na pierwszy strzał Weźmy popularny materiał 3C90 znany jako -26 i rdzeń
RTP 26,9x14,5x11 o parametrach
Al = 93 (przenikalność)
Ie = 5, 95 cm (droga magnetyczna)
Ie = ((26,9+11)*pi)/2
Postanowiłem więc, że przenikalność nie może się wahnąć o więcej jak 25%, po to aby nie stracić znacząco parametru indukcyjności . Potrzebuję na wyjściu 8A. Zatem Imax będzie równe :
ΔI = 0,4*Iout
ΔI= 0,4*8A
Imax = 0,5deltaI + Iout
Imax = 9,6A
Muszę zaprojektować taką cewkę, aby przy 9,6A nie straciła więcej jak 25% przenikalności. Jest to moje Imax
Zgodnie z wykresem 5 ze strony
http://www.feryster.pl/polski/kat10.php
Dla spadku przenikalności o 25% wystarczy natężenie
H = H-DC * Q * Ie = [Az]
gdzie:
H to natężenie pola w [Azw]
H-Dc siła magnetyzująca
Q- Współczynnik mnożący (z wykresu)
Ie - efektywna długośc strumiena
Dla spadku przenikalności o 25% mamy H-DC = 25 więc:
H = 25 * 0,7958 * 5,953cm = 119 Azw
Teraz obliczmy jaką porcję energii może zgromadzić taki dławik.
E = H^2 * Al * 0,75
gdzie:
E - energia
H - jw.
Al - jw.
0,75 - to pozostała część przenikalności
E = 119^2 *0,093uH * 0,75 = 987uH
Sprawdźmy jaki jest możliwy prąd do osiągnięcia przy potrzebnej indukcyjności 17uH
I = pierw z 987/17
I = 7,62
Obliczmy ile zwojów potrzeba do tej indukcyjności
n = pier z L*1000/AL*0,75
n = 15 zwojów
Prąd 7,62 to Imax, który jest mniejszy aż o 2A trzeba znalejśź inny rdzeń.
Jako, że chcemy objechać taniej, a za resztę wypić to materiał pozotaje ten sam, a rdzeń zwiększamy.
Zwiększenie będzie polegało na tym, że postaram się wybrać tak aby AL pozostało w miarę niezmienne lub ciut większe, a droga magnetyczna się zwiększy. Czyli znajdę większe kółko o tych samych właściwościach.
Na stronie.
http://www.feryster.pl/polski/kat10.php
mamy cały spis rdzeni. Jest też ten, który był obliczany.
Obrócę teraz obliczenia tak aby uzyskać min drogę magnetyczną, która spełni warunek Imax. Dla Imax 9,6A. Potrzebna mi energia.
9,6 = Pierw (x/17)
x = 1566uJ
Zakładam AL w granicy 90
1566 = x^2 * 0,09 * 0,75x = 152 [Az]
H = 152 [Az]
I dalej z H
152 = 0,7958 * 25 * Ie
Ie >= 7,61cm
Kolejnym rdzeniem z materiału 3C90 (-26), który spełni powyższy warunek jest
RTP 39,9x24,1x14,5
Al = 100
Ie = 8,545 cm (trochę większy niż zakładałem, ale nie ma nic pomiędzy:) )
Al zmieniło się jedynie o 10 więc liczbę zwojów dla 17uH można nadal przyjąć 15.
Imax tym razem równe jest 10,09, więc praca będzie na pewno poza obszarem naszego nasycenia.
Teraz zajmę się się tranzystorami na pierwotnej. Wiem, że po wtórnej Imax = 9,6A
to po pierwotnej będzie to
Imaxp = Imax* N2/N1
Imaxp = 2,90A
Z kolei Imin
Iminp = Imin*N2/N1
Iminp = 1,45A
W topologie Half Bridge na tranzystorze występują przebiegi nie symetryczne i to w "sporych" odległościach czasu. Gdyż tranzystor T1 Zostanie załączony na 5,712us później przerwa równa:
Tp = 1/f - ton
Tp = 8,57s
A całkowity czas cyklu to oczywiście 1/f czyli
2T = 1/70 000 = 14,2us
I znów całka dla Iskt. Policzona na boku Wynik
Iskut = 1,4046A
Pytanie brzmi jakie będzie Uskt ?
Tutaj nie byłem pewny obliczeń, które zrobiłem, więc ich nie pokazałem
. Próbowałem dojść do tego poprzez indukcyjność uzwojenia pierwotnego i tego jakie będzie na nim napięcie po czasie ton, ze wzoru
U = u*e^-t/T gdzie:
U = napięcie po czasie t
e - podstawa log. nat.
t- czas ton
T - stała czasowa cewki L/R
Dało mi to zarazem obraz tego jak kształtuje się spadek na tranzystorze z rezystancją Rdson. Wyszło około 4W. Coś za mało i raczej źle
Teraz dobór kondensatora współpracującego z cewką wyjściową. Obliczam ze wzoru.
Cmin = Iout * Toff / Vt
gdzie
Iout - jw.
Toff - jw.
Vt - dopuszczalne napięcie tętnień
Cmin = 8A * 1,428us / 100mV
Cmin = 1142,4uF
Przyjmuje 2x 1000uF na 60V
Chyba to by było na tyle. Zachęcam do konstruktywnej krytyki
Założenia, wymagania
Vs = 230V (napięcie sieci)
Vsmax = 320 V (Um sieci)
Vin = 160V
Vout = 40V
Iout = 8A
f = 70kHz
Vd = 0,7V (spadek na diodach)
D = 40% (wypełnienie)
Rdzeń E35/24/5
Ilość zwojów na pierwotnym obliczam ze wzoru
n = U*10^6 / (2*f*Bm*Qe)
gdzie:
U - napięcie na pierwotnym
f - częstotliwość w khz
Bm - max indukcja w mT
Qe = efektywny przekrój kolumny rdzenia [mm^2]
n = 160 * 10^6 / 2*70*380*89,3
n = 33
Przyjmuje częstotliwość 70kHz co daje czas okresu T = 7,14us. Przyjmuje również wypełnienie 80% dla jednego cyklu (praca jednego tranzystora). Co daje ton = 5,712. Daje to z kolei wypełnienie 40% dla całego cyklu (T1 ON, T1 OFF, T2 ON, T2 OFF).
2T = 1/70 000
T = 7,14us
ton = 5,712us
Dla tak zaprojektowanego czasu obliczę Uskut dla wtórnego. Przyjmując spadek na diodach Ud = 2*0,7V = 1,4V , oraz sprawność na poziomie 95%. Zatem dla potrzebnego Vout = 40V
Uskut = (40 +1,4) * 1,05 = 43,47
Taką wartość skuteczną musimy osiągnąć na wyjściu uzwojenia wtórnego, aby na Vout było około 40V
Policzmy Um korzystając ze wzoru na Uskt
Uskt = √ (1/T * ∫całka od 0 do ton z (u^2)
Da nam to:
Um ~ 49V
Obliczmy przekładnie transformatora impulsowego tak, aby dała Um z zależności
U2/U1 = N2/N1
49 = 160 * x/33
N = 10,10
Przyjmujemy
N = 10
Mamy już następujące dane:
ton = 5,712us (wypełnienie)
toff = 1,428us (dead time)
T = 7,14us (czas okresu)
Um = 49V (napięcie Umax na pierwotnym)
N1 = 33 (ilośc zwojów pierwotnego)
N2 = 10 (ilość zwojów wtórnego)
Obliczmy efekt naskórkowości z uproszczonego wzoru.
σ = 66/pierw z 70 000
σ = 0,24 mm
Czyli drut nie grubszy jak 0,5mm (średnica) co da pole przekroju ok 0,2mm^2
Obliczmy teraz indukcyjność dławika wyjściowego ze wzoru:
L = Vout * toff / Iout * 0,4
L = 17uH
Dobór cewki zrobię w dwóch etapach. Tak dla kontrastu.
Na pierwszy strzał Weźmy popularny materiał 3C90 znany jako -26 i rdzeń
RTP 26,9x14,5x11 o parametrach
Al = 93 (przenikalność)
Ie = 5, 95 cm (droga magnetyczna)
Ie = ((26,9+11)*pi)/2
Postanowiłem więc, że przenikalność nie może się wahnąć o więcej jak 25%, po to aby nie stracić znacząco parametru indukcyjności . Potrzebuję na wyjściu 8A. Zatem Imax będzie równe :
ΔI = 0,4*Iout
ΔI= 0,4*8A
Imax = 0,5deltaI + Iout
Imax = 9,6A
Muszę zaprojektować taką cewkę, aby przy 9,6A nie straciła więcej jak 25% przenikalności. Jest to moje Imax
Zgodnie z wykresem 5 ze strony
http://www.feryster.pl/polski/kat10.php
Dla spadku przenikalności o 25% wystarczy natężenie
H = H-DC * Q * Ie = [Az]
gdzie:
H to natężenie pola w [Azw]
H-Dc siła magnetyzująca
Q- Współczynnik mnożący (z wykresu)
Ie - efektywna długośc strumiena
Dla spadku przenikalności o 25% mamy H-DC = 25 więc:
H = 25 * 0,7958 * 5,953cm = 119 Azw
Teraz obliczmy jaką porcję energii może zgromadzić taki dławik.
E = H^2 * Al * 0,75
gdzie:
E - energia
H - jw.
Al - jw.
0,75 - to pozostała część przenikalności
E = 119^2 *0,093uH * 0,75 = 987uH
Sprawdźmy jaki jest możliwy prąd do osiągnięcia przy potrzebnej indukcyjności 17uH
I = pierw z 987/17
I = 7,62
Obliczmy ile zwojów potrzeba do tej indukcyjności
n = pier z L*1000/AL*0,75
n = 15 zwojów
Prąd 7,62 to Imax, który jest mniejszy aż o 2A trzeba znalejśź inny rdzeń.
Jako, że chcemy objechać taniej, a za resztę wypić to materiał pozotaje ten sam, a rdzeń zwiększamy
. Zwiększenie będzie polegało na tym, że postaram się wybrać tak aby AL pozostało w miarę niezmienne lub ciut większe, a droga magnetyczna się zwiększy. Czyli znajdę większe kółko o tych samych właściwościach.
Na stronie.
http://www.feryster.pl/polski/kat10.php
mamy cały spis rdzeni. Jest też ten, który był obliczany.
Obrócę teraz obliczenia tak aby uzyskać min drogę magnetyczną, która spełni warunek Imax. Dla Imax 9,6A. Potrzebna mi energia.
9,6 = Pierw (x/17)
x = 1566uJ
Zakładam AL w granicy 90
1566 = x^2 * 0,09 * 0,75x = 152 [Az]
H = 152 [Az]
I dalej z H
152 = 0,7958 * 25 * Ie
Ie >= 7,61cm
Kolejnym rdzeniem z materiału 3C90 (-26), który spełni powyższy warunek jest
RTP 39,9x24,1x14,5
Al = 100
Ie = 8,545 cm (trochę większy niż zakładałem, ale nie ma nic pomiędzy:) )
Al zmieniło się jedynie o 10 więc liczbę zwojów dla 17uH można nadal przyjąć 15.
Imax tym razem równe jest 10,09, więc praca będzie na pewno poza obszarem naszego nasycenia.
Teraz zajmę się się tranzystorami na pierwotnej. Wiem, że po wtórnej Imax = 9,6A
to po pierwotnej będzie to
Imaxp = Imax* N2/N1
Imaxp = 2,90A
Z kolei Imin
Iminp = Imin*N2/N1
Iminp = 1,45A
W topologie Half Bridge na tranzystorze występują przebiegi nie symetryczne i to w "sporych" odległościach czasu. Gdyż tranzystor T1 Zostanie załączony na 5,712us później przerwa równa:
Tp = 1/f - ton
Tp = 8,57s
A całkowity czas cyklu to oczywiście 1/f czyli
2T = 1/70 000 = 14,2us
I znów całka dla Iskt. Policzona na boku
WynikIskut = 1,4046A
Pytanie brzmi jakie będzie Uskt ?
Tutaj nie byłem pewny obliczeń, które zrobiłem, więc ich nie pokazałem
. Próbowałem dojść do tego poprzez indukcyjność uzwojenia pierwotnego i tego jakie będzie na nim napięcie po czasie ton, ze wzoruU = u*e^-t/T gdzie:
U = napięcie po czasie t
e - podstawa log. nat.
t- czas ton
T - stała czasowa cewki L/R
Dało mi to zarazem obraz tego jak kształtuje się spadek na tranzystorze z rezystancją Rdson. Wyszło około 4W. Coś za mało i raczej źle
Teraz dobór kondensatora współpracującego z cewką wyjściową. Obliczam ze wzoru.
Cmin = Iout * Toff / Vt
gdzie
Iout - jw.
Toff - jw.
Vt - dopuszczalne napięcie tętnień
Cmin = 8A * 1,428us / 100mV
Cmin = 1142,4uF
Przyjmuje 2x 1000uF na 60V
Chyba to by było na tyle. Zachęcam do konstruktywnej krytyki
Co były jakieś praktyczne próby.
I gwoli sprostowania.
I tak skoro założyłeś D= 40% i F = 70KHz to górny tranzystor jest sterowany z wypełnianiem 40% tak samo jak i dolny. Czyli są załączone przez 5.17us. Ale po przejściu przez transformator mamy już częstotliwość 140KHz i wypełnianie 80% i to takie wypełnianie "widzi" dławik na wyjściu.
Tu można zobaczyć jak wygląda sygnał sterujący tranzystorami
https://forum.elportal.pl/viewtopic.php?p=76966#76966
I po co te całki?
Skoro chcesz na wyjściu 40V i masz wypełnianie 80% to za cewką, która z kondensatorem tworze filtr dolnoprzepustowy (uśredniający).
Czyli napięcie wtórne powinno być większe od
Us = Uwy/D + 2Ud = 40V/0.8 + 1.4V = 51.4 = 52V
gdzie
D - współczynnik wypełniania
Ud - spadek na diodzie w mostku.
I generalnie mało czytelne te twoje obliczenia.
I do projektowania/sprawdzenia dławików skorzystaj z tego programu
http://www.feryster.pl/polski/soft/MicroR.exe
I gwoli sprostowania.
I tak skoro założyłeś D= 40% i F = 70KHz to górny tranzystor jest sterowany z wypełnianiem 40% tak samo jak i dolny. Czyli są załączone przez 5.17us. Ale po przejściu przez transformator mamy już częstotliwość 140KHz i wypełnianie 80% i to takie wypełnianie "widzi" dławik na wyjściu.
Tu można zobaczyć jak wygląda sygnał sterujący tranzystorami
https://forum.elportal.pl/viewtopic.php?p=76966#76966
I po co te całki?
Skoro chcesz na wyjściu 40V i masz wypełnianie 80% to za cewką, która z kondensatorem tworze filtr dolnoprzepustowy (uśredniający).
Czyli napięcie wtórne powinno być większe od
Us = Uwy/D + 2Ud = 40V/0.8 + 1.4V = 51.4 = 52V
gdzie
D - współczynnik wypełniania
Ud - spadek na diodzie w mostku.
I generalnie mało czytelne te twoje obliczenia.
I do projektowania/sprawdzenia dławików skorzystaj z tego programu
http://www.feryster.pl/polski/soft/MicroR.exe
Dopóki w miarę solidnie nie zrozumiem teorii nie chcę się zabierać za realizację. Wtedy sobie tylko nerwy zepsuję. Obecnie nie mam także możliwości realizacji praktycznej ze względu na tymczasowe niedomaganie warsztatoweCo były jakieś praktyczne próby.
Póki co czerpię wiedzę i rozrywkę z samego projektowania No przecież... Ale czyli w takim razie nie należałoby zmienić materiał na lepszy od 3c90 ?Ale po przejściu przez transformator mamy już częstotliwość 140KHz
Chciałem dokładnie obliczyć Um i uważam, że jedynie całki dają taki wynikI po co te całki?
. ps. wiem o tym programie. Chcę jednak przerobić wszystko na piechotę, dla własnej świadomości.
Witam po półrocznej przerwie 
W końcu mam dostęp do swojego kącika gratów i zamierzam się zabrać za zbudowanie omawianej powyżej przetwornicy. Zanim jednak przystąpię do pozlepiania układu prosiłbym o wyjaśnienie jeszcze jednej kwestii, która w drodze mojej dociekliwości mi się pojawiła. Chodzi o moc przenoszą przez rdzeń.
Liczbę zwojów obliczam z powyższego wzoru.
n = U*10^6 / (2*f*Bm*Qe)
Dzięki powyższym obliczeniom mam następujące dane.
N1 = 33 (ilośc zwojów pierwotnego)
N2 = 10 (ilość zwojów wtórnego)
Jak nietrudno policzyć moc na pierwotnym to:
P = 1,4046A * 160V = 224W
Zatem pytanie czy rdzeń E35/24/10 Jest w stanie przenieś taką moc ?
Próbowałem obliczyć to z natężenia pola:
H = I * z / Ie
H = 1,4046 * 33 / 0,0702 [A/m]
H = 660 [A/m]
I coś nie gra bo dla 3C90 max natężenie pola to 250 [A/m]. Więc albo źle rozumuje, albo potrzeby jest większy rdzeń.
W końcu mam dostęp do swojego kącika gratów i zamierzam się zabrać za zbudowanie omawianej powyżej przetwornicy. Zanim jednak przystąpię do pozlepiania układu prosiłbym o wyjaśnienie jeszcze jednej kwestii, która w drodze mojej dociekliwości mi się pojawiła. Chodzi o moc przenoszą przez rdzeń. Liczbę zwojów obliczam z powyższego wzoru.
n = U*10^6 / (2*f*Bm*Qe)
Dzięki powyższym obliczeniom mam następujące dane.
N1 = 33 (ilośc zwojów pierwotnego)
N2 = 10 (ilość zwojów wtórnego)
Jak nietrudno policzyć moc na pierwotnym to:
P = 1,4046A * 160V = 224W
Zatem pytanie czy rdzeń E35/24/10 Jest w stanie przenieś taką moc ?
Próbowałem obliczyć to z natężenia pola:
H = I * z / Ie
H = 1,4046 * 33 / 0,0702 [A/m]
H = 660 [A/m]
I coś nie gra bo dla 3C90 max natężenie pola to 250 [A/m]. Więc albo źle rozumuje, albo potrzeby jest większy rdzeń.
Poszukaj sobie na elektrodzie wzoru do obliczania mocy transformatora.
http://tahmidmc.blogspot.com/2013/02/fe ... on_22.html
http://tahmidmc.blogspot.com/2013/03/ou ... -smps.html
http://tahmidmc.blogspot.com/2013/02/fe ... on_22.html
http://tahmidmc.blogspot.com/2013/03/ou ... -smps.html