Przetwornica - transformator

Jun 04, 2005 40 Replies

Cze¶æ, Kilka dni temu by³ w±tek na temat przetwornic i z tego wszystkiego zdecydowa³em siê na zrobienie przetwornicy typu pusch-pull na chipie SG3525 plus 2x tranzystor IRF540 plus przewijany transformator z zasilacza komputerowego (na pocz±tek). Topologia Boost-up mam wra¿enie po tym co mówi³ Roman, ¿e by nie poci±gnê³a potrzebnych parametrów.



Mam ju¿ dzia³aj±cy generator czêstotliwo¶ci. Sprawdzi³em go na razie wstêpnie w McGyver'skim stylu pod³±czaj±c przez dzielnik napiêcia do karty d¼wiêkowej i z pomoc± oprogramowania audio uzyska³em prymitywny oscyloskop (w stereo ³adnie by³oby widaæ jak naprzemiennie w³±czaj± siê kana³y sterowania mosfetami :-).



No i teraz mam PYTANIA do kogo¶, kto móg³by mi uprzejmie podpowiedzieæ co¶ w sprawie projektowania samego transformatora, bo jak Roman ostrzega³ tutaj jest wymarzone miejsce dla laika na profesjonalne wy³o¿enie siê z ca³ym tematem ;-) Mam nadziejê, ¿e Roman mimo deklarowanej wiêkszej chêci wykonania ni¿ pisania o wykonaniu i ka¿dy, kto mo¿e co¶ tutaj wnie¶æ bêdzie móg³ co¶ podpowiedzieæ. Z góry wszystkim ogromne, przeogromne dziêki! Bez Waszej fachiowej pomocy mo¿e wyj¶æ jedynie "pszetfornica"...



Z tego co rozumiem ze wzglêdu na materia³ rdzenia z zasilacza ATX nale¿y u¿yæ transformatorek tradycyjnego typu (pozdrawiam Kobierzyn :-) a toroidalny przeznaczyæ na d³awik wyj¶ciowy. [Jakbym wypisywa³ g³upoty to liczê, ¿e kto¶ ¿yczliwy wyprowadzi mnie i wszystkich to czytaj±cych z b³êdu].



Moje trafo ma 40mm (zewnêtrzna wielko¶æ rdzenia) i z braku jakichkolwiek informacji co to mo¿e byæ zak³adam roboczo, ¿e to bêdzie odpowiednik EDT39. EDT ma przekrój ¶rodkowego rdzenia 128mm2 a mój z ATX ma 132mm2, nic nie wiem o materiale z jakiego to jest zrobione i tutaj mo¿e byæ wiêksza ró¿nica. No i pierwsze pytanie:


  • czy takie za³o¿enie ma jakikolwiek sens, je¿eli nie, to czego mo¿e byæ to odpowiednik?

Problemem teraz jest uzyskanie informacji co do sposobu obliczenia i fizycznego nawiniêcia tego transformatora. Przetwornica ma mieæ nast. parametry: na wej¶ciu 12V na wyj¶ciu 48VAC pobór na wyj¶ciu 1,5A.



Idê na stronkê, któr± mi podali¶cie: Half-Bridge Push-Pull Converter

formatting link
, chcê wpisaæ co nale¿y i ju¿ mam pierwsze zaciêcie, bo nie jestem pewien czego konkretnie dotyczy Vout - na schemacie wygl±da mi, ¿e to jest napiêcie wyprostowane - a moje 48V znaczy dla mnie 48V AC (z transformatora sieciowego, z tego nastêpnie jest prostowane przed urz±dzeniem).


  • czy to znaczy, ¿e muszê tam wpisaæ jako Vout 48*1,41= 68V?

Powiedzmy, ¿e odpowied¼ na to pytanie jest twierdz±ca, wiêc zak³adam 68V i na przyk³ad 40 kHz pracy przetwornicy (12Vin 1,5A). Mam po cichu nadziejê, ¿e to ma jaki¶ sens i ¿e nie trzeba tego puszczaæ na 150 kHz. Rozumiem, ¿e czêstotliwo¶æ odnosi siê do czêstotliwo¶ci pracy transformatora a nie do tranzystora, który chyba pracuje na po³owê ni¿szej czêstotliwo¶ci... Po wci¶niêciu "Calculate" i "Transformer data" wyskakuje, ¿e rdzeñ EDT39 mia³by mieæ dla tych parametrów 6 zwojów uzw. pierwotnego fi=1,34mm i 73 zwoje wtórnego fi=0,8mm (w praktyce z tego co kojarzê nale¿y u¿yæ drutu odpowiednio cieñszego w przeliczeniu na powierzchniê przekroju i nawijaæ uzwojenie pierwotne najbli¿ej rdzenia i ka¿d± warstwê izolowaæ - z tego co mi wcze¶niej napisali¶cie - ale nic wiêcej na razie nie wiem, wiêc wszelkie wskazówki s± niezmiernie mile widziane). Powiedzmy u¿yje drutu fi=0,5mm.



Tutaj pojawia siê nastêpny problem, jak konkretnie nakrêciæ uzwojenia, bo wszystkie schematy jakie widzia³em w konfiguracji SG3625 plus 2x MOSFETy maj± dwa niezale¿ne uzwojenia pierwotne i najczê¶ciej dwa wtórne. Zak³adam, ¿e:


  • skoro na koñcu potrzebny jest pr±d sta³y (odpowiednik wyprostowanego 48V z sieci) to mogê mieæ jedno uzwojenie wtórne - czy to jest OK?

Jakkolwiek ten schemat i obliczenia s± na jedno uzwojenie pierwotne.


  • Czy wystarczy nawin±æ 2 uzwojenia pierwotne z kalkulatora czyli 6 zwojów ka¿de, czy co¶ inaczej, bo ka¿de z nich bêdzie pracowaæ na o po³owê ni¿szej czêstotliwo¶ci ni¿ wtórne?


  • a mo¿e mo¿na zrobiæ tak jak na tym schemacie - z jednym pierwotnym i wtórnym i z kondensatorami- czy to jakie¶ narysowane uproszczenie?



Za³ó¿my, ¿e trzeba bêdzie nawijaæ dwa uzwojenia pierwotne i jedno wtórne -


  • -1. czy oba uzwojenia pierwotne mia³y by byæ nawiniête jedno obok drugiego na po³owie dostêpnej d³ugo¶ci a nad nim na ca³ej d³ugo¶ci rdzenia wtórne

-2. czy raczej oba pierwotne przeplecione razem na ca³ej d³ugo¶ci rdzenia i nad nimi wtórne



-3. czy raczej dwa niezale¿ne pierwotne plus dwa koresponduj±ce z nimi wtórne tworz±c jakby dwa niezale¿ne transformatory obok siebie? Odno¶nie wyników z kalkulatora - jakie parametry mia³y by byæ tych podwójnych uzwojeñ???


  • czy je¿eli wychodzi mniejsze wype³nienie uzwojeniami ni¿ jest w stanie zmie¶ciæ transformator to nawijaæ bardziej na ca³ej d³ugo¶ci rdzenia ale nie na ca³± "wysoko¶æ" - czy odwrotnie - tylko w centrum rdzenia z wolnym miejscem po bokach ale ¿eby uzwojenie zajê³o ca³± "wysoko¶æ", czyli szeroko¶æ okna? (oryginalnie by³o nawiniête w³a¶nie drugim sposobem, ¿e po bokach uzwojenia zostawa³o po jakie¶ 2-3mm z 17,5mm dostêpnej d³ugo¶ci rdzenia w karkasie).

No i na koniec pytanko jakby na pó¼niej i w drugiej kolejno¶ci:


  • kalkulator podaje d³awik wyj¶ciowy( przenajmniej my¶lê, ze to o to chodzi)

72uH. W jaki sposób z toroida (30mm z zasilacza) nakrêciæ te 72uH i jak policzyæ kondensator wspó³dzia³aj±cy z tym d³awikiem? W ostateczno¶ci nawinê powietrzn± cewkê z kalkulatora:
formatting link
czy siê to nada?

Dziêki za wszelkie informacje, pozdrawiam bardzo pl.misc.elektronika TEAM :-)


From: "PowerBox"

Osycloskop to podstawa przy budowaniu takich urządzeń.

w sprawie projektowania samego transformatora,

Najczęściej to robię w ten sposób, że nawijam przybliżone (na oko) uzwojenia, nawet można nawinąć trochę więcej, poźniej zamiast nawijać nowe uzwojenia można odwijać część starego. Stawiam w zasilanie (szeregowo z cewką) mały opornik, na którym jest oscyloskop, na oscyloskopie ładnie widać kiedy rdzeń zaczyna wchodzić w nasycenie.

Do przeciwsobnej toroidalny jest jak najbardziej na miejscu.

częstotliwość nie jest krytyczna?

patrz wyżej, czy urządzenie zaakceptuje dużą częstotliwość. czy nie trzeba zrobić przetwornicy 48V stałego.

to jest złe założenie. 1,41 (pierwiastek z dwóch) obowiązuje dla sinusoidy.

Częstotliwością można "regulować" moc transformatora.

parametry częstotliwościowe są bardziej wygórowane dla tranzystora. bardzo ważne jest jak szybko przechodzi od włączenia do wyłączenia i spowrotem.

chyba to wybuchnie.... :-)

z tym "niezależne" to przesada, nie widziałem takich przetwornic

Jeżeli chodzi o wtórne: dajesz dwa uzwojenia jak Ci "szkoda" diód lub dajesz jedno uzwojenie jak nie masz miejsca na drugie w trafie

nie wiem o co tu chodzi...

przy tych mocach, i tych napięciach wejściowych odradzam.

Władysław

------------------------------------------------------------------ Zobacz projekt nowej strony glownej portalu INTERIA.PL

U¿ytkownik "PowerBox" snipped-for-privacy@wp.pl napisa³ w wiadomo¶ci news:d7sooq$m22$ snipped-for-privacy@nemesis.news.tpi.pl...

Nie. Te przetwornice daj± napiêcie prostok±tne, z pierwiastkiem dwóch nie ma to wiele wspólnego. Jak nale¿y zaprojektowaæ transformator do przetwornicy push-pull ci nie powiem, bo mi siê nigdy nie uda³o tego dobrze zrobiæ. Ale próbuj.

Dlawik wyjsciowy bedzie pracowal z duzym pradem stalym i ma gromadzic energie. Wiec potrzebuje szczeliny - a toroid jej nie ma. No chyba ze to specjalny material magnetyczny o niskiej przenikliwosci.

Moment - co ty chcesz na wyjsciu uzyskac ? Sinusoidalne 50 Hz 48V skutecznego ? To nie tedy droga, bylo od poczatku tak pisac.

48V stalego ? to wpisujesz 48V. Dalsze moje uwagi odnosza sie do 48V DC.

A mozesz rozebrac ten rdzen ? Bo podejrzewam ze nie. I mam pewna propozycje - uzwojenia na rdzeniu sa prawdopodobnie rzedu 160V/2*18V - czyli przekladnia w granicach 10:1, czy moze lepiej zapisac 10:(1+1). W tym ukladzie potrzebujesz ok 6V/70V czyli przekladni ok 1:11. Ale gdybys mial pelny mostek, to 12V/70V - czyli 1:6. A to juz blisko 10:2

Ewentualnie pomysl o przeciwsobnej - pan Sz-W jej co prawda nie omawia, ale zasada jest podobna.

To jest uklad dobry dla duzego napiecia wejsciowego, bo je zmniejsza o polowe, a ty juz masz male. No i dobre jak sie sterowanie pomyli albo jeden tranzystor spali - nie bedzie dym lecial

rdzen by sie przydal. Bo powietrzna to wychodzi dosc spora i w dodatku nadaje na cala okolice - nawet powietrzna warto zwinac w toroid.

J.

SWITCHING POWER SUPPLY DESIGN: LM5030 PUSH-PULL CONVERTER:

formatting link

[...]

^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

Toroidalny z zasilacza ATX? Życzę powodzenia w wietrzeniu smrodu palonych tranzystorów...

[...]

I właśnie to 'chyba' w zasilaczach komputerowych występuje. Dławik wyjściowy jest nawijany na toroidalnym rdzeniu proszkowym.

[...]

From: "RoMan Mandziejewicz"

Miałem na myśli rdzeń toroidalny, nie z zasilacza ATX Wogóle to bezsens męczyć się z rozbieraniem indukcyjności z takiego zasilacza. Po prostu kupić nowe nawinąć i już.

Władysław

------------------------------------------------------------------ Zobacz projekt nowej strony glownej portalu INTERIA.PL

Ale pytanie autora wątku było o rdzeń własnie z zasilacza ATX. I Twoja odpowiedź w tym kontekscie niepotrzebnie wprowadza w błąd.

To jest oczywiste. Ale jemu się wydaje, że zrobi taniej w ten sposób. Bez wiedzy, części, umiejętności i przyrządów.

U¿ytkownik <pisz snipped-for-privacy@dionizos.zind.ikem.pwr.wroc.pl> napisa³ w wiadomo¶ci news:d7t26e$hrc$ snipped-for-privacy@panorama.wcss.wroc.pl...

Wszystko fajnie. Niemniej z transformatorem do przeciwsobnej du¿ej mocy z niskiego napiêcia s± problemy z symetrycznym nawiniêciem dobrze sprzê¿onych niewielu grubych zwojów i ich doprowadzeniami.

- urz±dzenie zasilam na razie z transformatora sieciowego 2x24=48VAC. Zaraz na wej¶ciu jest mostek prostowniczy wiêc mo¿na chyba powiedzieæ, ¿e urz±dzenie docelowo zasilane jest 68VDC. Teraz potrzebne jest uruchomienie tego z instalacji 12VDC.

Zastanawia³em siê czy dobrze liczê, bo na

formatting link
Vout, które nale¿y podaæ wygl±da mi, ¿e tyczy siê napiêcia po wyprostowaniu i zg³upia³em z tego wszystkiego co mia³bym wpisaæ. Ostatecznie wydaje mi siê, ¿e powinienem wpisaæ tam 68V (Vout) i wyrzuciæ mostek z samego urz±dzenia - ale nie jestem ca³kiem pewien czy mo¿e o czym¶ nie wiem.

- patrz wy¿ej, bo ma byæ albo 48VAC (50Hz) albo jego odpowiednik DC - czyli chyba 68VDC.

- nie, to jest rdzeñ sk³adaj±cy siê chyba z ferrytowych (b.twardych) 2 cze¶ci sk³adanychg bez (widocznej) szczeliny - nie tak jak zwyk³y 50Hz sk³adaj±cy siê z warstw p³ytek stalowych.

- ju¿ zdj±³em stare uzwojenia, bo u¿ywanie pierwotnych jako wtórne i odwrotnie raczej dobrze mi nie brzmi i teraz chcê nawin±æ nowe - przynajmniej bêdê dok³adnie wiedzieæ jakie s± i bêdê mieæ jedn± zmienn± mniej. Pozostanie "tylko" odgadniêcie rdzenia jakby co¶ nie chcia³o chodziæ albo siê grza³o. Czy mo¿na jako¶ wyczaiæ parametry rdzenia; co¶ z czym¶ rezonuje, znamy z czym i z tego wiemy co to za rdzeñ? W prawie wszystkich opisach jakie widzia³em w sieci zupe³nie pomija siê kwestiê transformatora. Jedynie w praktycznym elektroniku by³ opis co i jak z trafo, ale nie by³o opisanej metody doboru i obliczeñ. Dla 2x30V 80W u¿yli toroid 40mm 3x10 zwojów i to chyba mia³o pracowaæ na 230kHz - je¶li dobrze policzy³em tê czêstotliwo¶æ - ale g³owy nie dajê.

- ca³y problem w tym, ¿e nie mam jasno¶ci jeszcze jak prze³o¿yæ wynik obliczeñ z tego kalkulatora www na dwa uzwojenia pierwotne - albo jak prze³o¿yæ schemat na jedno uzwojenie pierwotne...

- tak pyta³em, bo odpad³aby kwestia u¿erania siê z tymi dodatkowymi uzwojeniami.

formatting link
>tylko czy siê to nada?

- o nadawaniu za pomnia³em, z reszt± to by by³a ostateczno¶æ, zobaczê, mo¿e mo¿na w ogóle cos kupiæ - ale to jak rozwi±¿ê g³ówne zagadnienie - czyli trafo.

- czyli co to w praktyce znaczy - trafo zaczyna siê grzaæ, i mimo zwiêkszania(czy zmniejszania) liczby uzwojeñ na wyj¶ciu nie ma wzrostu napiêcia? Wyja¶nij to proszê.

- z kalkulatora wynika, ¿e dla jednego uzwojenia 40kHz by wystarczy³o, zawsze mo¿na ³atwo podkrêciæ czêstotliwo¶æ ale co siê dzieje w tym samym czasie z rdzeniem?.

- to jeszcze sprawdzê czy to IRF540 dadz± radê, jak nie te, to BUZ11 albo jeszcze co¶ innego widzia³em w opisach, ¿e chodzi nawet wy¿ej - ko³o 130kHz. Problemem jest trafo.

- dlaczego tak s±dzisz?

- niezale¿ne uzwojenia pierwotne w tym sensie, ¿e ka¿de jest zasilane w sowim czasie swoim tranzystorem.

- kalkulator podaje, ¿e dla jednego pierwotnego by³oby np 6 zwojów. Ja dla tych samych parametrów za³o¿eniowych (napiêcie, moc, czêstotliwo¶æ itd) bêdê mieæ 2 uzwojenia pierwotne i zastanawiam siê, czy po prostu nie mia³bym nawin±æ 2 uzwojeñ o parametrach jakie podaje kalkulator przeliczaj±cy wszystko na jedno uzwojenie.

- to by³o tylko liczenie ile docolewo jest potrzebne, bo na razie urz±dzenie chodzi na 48VAC 50Hz i zastanawia³em siê jak to wszystko przeliczyæ na DC z przetwornicy...

- no to na pewno mi sie "uda" :-(

- ale konkret poda³e¶, troszkê ostre te obliczenia...

From: "PowerBox"

Teoretycznie pierwotne można nawinąć dowolne. Potem wystarczy dobrać przebieg sterujący (napięcie, częstotliwość wejściową) i trafo będzie ładnie pracować. Wtórne (dla przeciwsobnej) wylicza się z przekładni, więc też nie problem Zasada jest taka, że po włączeniu napięcia na pierwotne, czas tego "impulsu" nie może być za długi bo rdzeń się nasyci co przez elektronikę zostanie "zauważone" jako zwarcie - indukcyjność przejdzie w rezystancję. jeżeli ten czas będzie za krótki to do rdzenia nie wpompujemy dużo energii. Ale w tym wypadku nic się nie dzieje, a wręcz mamy możliwość regulacji napięcia wyjściowego.

Ja rozpatrywałbym to zagadnienie od drugiej strony: jest trafo i jak dobrać do niego sterowanie. Pojęcie "trafo zaczyna się grzać" jest silnie nieodpowiednie. (pomijam przypadek zwarcia wyjścia trafa) To tranzystory będą się grzać.

Zmniejszanie liczby uzwojenia (pierwotnego) powoduje szybsze "ładowanie" rdzenia, a w konsekwencji większą moc przenoszoną na jednostkę czasu

dlaczego? a nie 48VDC + zapas na stabilizację.

Nic, spada moc na wyjściu. Przy idealnych tranzystorach, przestaje się to wszystko grzać.

73zw / 6zw = 12 napięcie pierwotne 12V, wtórne 12V*12=144V bez obciążenia i strat I jeszcze (ale to tak naprawdę na OKO) chyba trochę mało tego pierwotnego

ale są na jednym rdzeniu. I zauważ jedno pierwotne (przewodzące) zasila drugie pierwotne (nieprzewodzące) dla 12V nie jest to akurat problem ale jak to ma być "porządna" konstrukcja...

nie wiem z jakich wzorów korzysta kalkulator

Władysław

------------------------------------------------------------------ Zobacz projekt nowej strony glownej portalu INTERIA.PL

- dziêki za zwrócenie uwagi na tê kwestiê - przecie¿ ja nie mogê bazowaæ na tym kalkulatorze pó³mostka (nie wiem co to znaczy), bo maj±c projekt na dwa tranzystory i po jednym do ka¿dego z nich uzwojenie pierwotne bêdê chyba mieæ na uzwojeniu ca³e napiêcie wej¶ciowe a nie pó³ - jak zak³ada ten kalkulator dla pó³mostka.

Skoro potrzebujesz 68VDC, to oczywiscie projektujemy taka wlasnie przetwornice. Ewentualnie np 60V, bo tyle naprawde potrzebuje zasilane urzadzenie. Co to za urzadzenie ?

Oj, przyjrzyj sie wykresom, albo kliknij Help - tam jest napisane jak te przetwornice dzialaja. W skrocie:

-napiecie po pierwotnej stronie trafa jest prostokatne.

-trafo na wtorna strone przenosi tez prostokat, proporcjonalnie do przekladni.

-gdyby tylko przelaczac biegunowosc po pierwotnej to nie mialbys zadnej mozliwosci regulacji/stabilizacji napiecia.

-wiec podnosimy napiecie wyjsciowe z trafa i regulujemy wypelnienie.

-dlawik wyjsciowy pelni podobna role jak w stabilizatorze impulsowym [buck] - usrednia prad..

-potrzebuje diody [zamachowej :-)] do zamkniecia obiegu pradu w momencie jak trafo jest chwilowo nie zasilane

-tutaj ten mostek pelni dodatkowo role tej diody.

J.

- a w³asciwie dlaczego uzwojenia maj± byæ idealnie symetrycznie nawiniête?

- o co chodzi w zwrocie "dobrze sprzê¿onych"?

Zamiast jednego grubego drutu lepiej stosowaæ kilka cieñszych.

- naturalnie w pewnych granicach ale rozumiem o co chodzi.

- czyli w praktyce móg³bym zacz±æ ko³o 50kHz i patrzeæ czy nie musia³bym wyl±dowaæ z czêstotliwo¶ci± np ko³o 100kHz?

- czego mo¿e nie wytrzymaæ rdzeñ wiêc z dwojga z³ego rozumiem lepiej mieæ wiêcej zwojów ni¿ mniej (z tym samym prze³o¿eniem).

- bo urz±dzenie chodzi na wyprostowany 48VAC - czyli 68VDC i tyle samo chyba musia³bym mieæ z "pszetfornicy"...

- ten kalkulator dla wej¶ciowych 12V liczy³ trafo na 6V - wynika to z topologii przetwornicy u¿ytej w kalkulatorze.

- (jakby co, to s± podane w helpie).

uruchomienie

- chodzi o rozpylacz ultrad¼wiêkowy, który z sieci zasilam z transformatora

2x24V=48VAC. W rozpylaczu na wej¶ciu jest prostownik wiêc chyba mo¿na powiedzieæ, ¿e samo urz±dzenie jest zasilane 68VDC? Teraz chcê to odpaliæ z akumulatora wiêc pomy¶la³em, ¿e musia³bym mieæ przetwornicê na 68VDC (i oczywi¶cie nie u¿ywac ju¿ prostownika na wej¶ciu rozpylacza).

- to rozumiem.

- ale tego ju¿ mniej...czy chodzi Ci, ¿e do stabilizacji napiêcia potrzebne jest wiêksze napiêcie na wyj¶ciu i potem siê je stabilizuje "w dó³" do oczekiwanego?

- ? niestety pojêcie 'wype³nienie' na razie trafia u mnie fpóstke. Chodzi po prostu o napiêcie?

Join the Discussion

Have something to add? Share your thoughts — no account required.

Didn't find your answer?

Ask the community — no account required