SMPS forward 180W 3842 EER3542

Pozdrav svima,

prvo želim da se zahvalim članovima macolakg i aca.jevtic94, a ima ih ovde još koje vredi pomenuti, ali moram priznati da su mi njih dvoje "razbili" tremu od teorije SMPS. Ipak i u praksi se pojavi poneki problemčić (što je bolje nego kreditčić).

Pažnju mi je privukao jedan projekat firme Fairchild koji je za gradnju iskoristio uobičajene komponente u jednostavnoj konfiguraciji. Od tzv. egzotičnih komponenti mogu pomenuti samo QFET (FQP7N80) i jezgro EER3542. I jednog i drugog imam oko 30kom. tako da ako neko bude zainteresovan - stojim na raspolaganju. PCB sam vec odradio, ali trebaće još prepravki do finalne verzije do koje cu, nadam se, doći uz vašu pomoć. Problem je što se FET usijava. Kratka uključenja od 10-tak sekundi izdržava i sa malim hladnjakom, a na nečemu adekvatnijem moze i duže ali sam siguran da ne bi trebalo toliko da se greje. Još ni jedan nije "crkao", ali nisam ni pokušavao previše dugo. Ne bih da skrećem pažnju na probleme koji su mene odvukli prilikom traženja problema (npr. RC član za definisanje frekvencije) pa zato prepuštam čitaocima da mi sami postave pitanja u vezi ovog projekta koja ih interesuju kao bi zajedno došli do rešenja preoblema. Jedinu izmenu koju sam kasnije uneo (što mi je i cilj konačne verzije) je samo jedan napon na sekundaru: 40V. Sekundarni namotaj: 20T 2x0,55. Naponski razdelnik u sekundaru za povratnu informaciju je podešen i sada regulacija napona u sekundaru bez problema radi od 36 do 42V.

Projekat je za skidanje dostupan ovde:
https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-9015.pdf

Pozdrav
Na kojoj frekvenciji radi tvoj pretvarac? Jesi li pokusao da ga opteretis?

Zica 0,55 mm zbog skin efekta dozvoljava rad do 55-60 kHz

Koliki je procjep-gap na jezgru?

pOz

Potpis

Nebom stupa, nebom lupa moja generacija., jedan po jedan, srest ćemo se svi...

Pozdrav emiSAr,

po dokumentaciji frekvencija je 100KHz, a po dokumentaciji za UC3842 račna se: ako je R10>5K važi f=1,72/(R10xC10) što sa 7K i 2,2nF čini skoro 112kHz. Probao sam i sa spuštanjem frekvencije do 80kHz i nisam dobio bitnije rezultate u vezi hlađenja.
Znam da se zbog skin efekta se ne preporučuje žica deblja od 0,4, ali za 100kHz ne znam koji bi bio limit. Za sada ne mogu konkretno da govorim o gubicima u transformatoru (bilo u jezgru bilo u bakru).
SMPS radi u forward režimu pa nema airgap mada sam se malo igrao i sa njim :) ali pored promene izlazne snage nisam mogao da primetim promene u vezi grejanja FET-a.
Trenutno imam opterećenje od 120W (40V / 3A). Čini mi se da se sa povećanjem opterećenja smanjivalo grejanje FET-a, ali ne u dovoljnoj meri, a i ideja mi je da ga koristim od 100W do 150W. Jedini način na koji sam do sada uspeo da smanjim grejanje FET-a je eksperiment sa motanjem još jednog namotaja koji služi samo za pražnjenje jezgra (namotaj je preko kondenzatora 10n spojen na FET tj. primarni namotaj, preko ultrafast diode i 47R na + primara, a drugi kraj je na - primara. Time sam smanjio grejanje tranzistora, sačuvao snagu napajanja, ali mi je disipacija na otporniku 47R prevelika. Ideju sam iskoristio odavde:



Mislim da mora biti izmena u motanju transformatora jer snuber kolo izgleda ne uspeva da resetuje jezgro... Ali da sam toliko pametan ne bih vas maltretirao... Do sada sam radio samo neke proračune za flyback koji su davali rezultate, ali mislim da ni oni nisu baš kako treba.

Broj navojaka primara?

pOz

Potpis

Nebom stupa, nebom lupa moja generacija., jedan po jedan, srest ćemo se svi...

Da li imas dovoljan napon za napajanje IC-a ? Mislim da nemas, pa se zato fet greje.
Gledajuci onaj fairchild-ov proracun, nije mi jasno kako su dosli do toga da aux namotaj ima samo 4 navojka ?
Mislim da je tu greska. Aux treba da ima 7 navojaka.

edit:
Nesto gledam ovaj fairchild-ov transformator ( strana 4 ). Mislim da nisu dobro napisali broj navojaka za +12V. Mada to nije tvoj problem jer si motao drugaciji sekundar.

Skoro svugdje u AP note ima neka" čarlama-zvrčka".-Aux namotaj koji bi trebao da daje napajanje kola a time i napon pobude
FETA- ma koje izvedbe bio, mora u normalnom radu, sa definisanim faktorom ispune impulsa davati napon reda 12V.
Ovdje izracunase da je 4V/navojku, i tih 4 navojka bi indukovala 16V ali je i definisan faktor ispune koji je izmedju 30 i 40% pa je
to nedovoljno navojaka sto si dobro primjetio.-Izuzev da se primjeni LLC FET ciji je napon otvaranja nizi, a naponi na gejtu koji podnosi su isti kao kod drugih FET-ova.
Druga stvar, iako se radi o forward konvertoru, indukcija -promjena indukcije definisana na 0,2T-sta indukciju u jezgru kroz koji
prolazi DC struja ogranicava?
Materijal jezgra definisan kao 3C8, a to je starija oznaka za Epcosov materijal N87.
Induktivnost namotaja definise brzinu porasta-prirasta struje.
Samo je vrijeme za koje protice struja kroz namotaj ogranicavajuci faktor indukcije u jezgru,a to je igra sa induktivnoscu primara
i frekvencijom- Inace ili procjep na jezgru ili posebno kolo za reset jezgra sto je i postavljac teme primjetio.-

pOz

Potpis

Nebom stupa, nebom lupa moja generacija., jedan po jedan, srest ćemo se svi...

Definitivno nešto nije u redu sa namotajima. Trafo je namotan ovako:
primar - 40 namotaja (sa 50 namotaja još više greje FET) bez airgap-a oko 4mH
aux - 4 namotaja (daje 25V ??? cak i bez storage induktivnosti posle dioda)
sekundar - 22 (daje 40V sa storage torusom od 600uH)

Kada menjam snubber kolo, smanji se grejanje FET-a, a povecava grejanje otpornika u snubber-u i ispravljačke diode ili obrnuto. Sa otporom 2x100K+2x100K i kondenzatorom 22nF sam postigao "kompromis" da mi se sve greje podjednako (možda ispravljačka dioda malo više), ali generalno i dalje previše za četiri otpornika od 1W.

Inace regulacija napona radi kako treba, a sa 0,6 oma ka masi sam ogranicio ukupnu snagu na 130W sto se manifestuje tako sto nemam promenu napona pred kraj povećanja napona potenciometrom u sekundaru.

Kod otvorenog FET-a na trafou je napon oko 320V a ako si blizu trafo stanice i visi, to podijeljeno na 40 (broj navojaka primara)
daje podatak od 8V/navojku. Ako namotaji nisu ucesljani indukovani sekundarni napon je nizi od toga oko 12%-15% i dobijas
to sto dobijas na AUX namotju.
Izracunaj kolika je max indukcija za svoju frekvenciju i konkretno jezgro cija povrsina srednjeg okruglog stuba je 109 mm2
za tih 8V/ navojku.-

pOz

Potpis

Nebom stupa, nebom lupa moja generacija., jedan po jedan, srest ćemo se svi...

Cime si merio tih 25V na aux namotaju ? Digitalni instrument to ne moze da izmeri. Ti imas Upeak koji je 25V. Efektivna vrednost napona je Upeak x D, gde je D duty cucle ( faktor ispune ). Faktor ispune je u tvom slucaju ispod 0.3 , pa je Vaux oko 7V ili manje. I da, nemoj izostavljati prigusnicu na aux namotaju - i ona je deo konvertora.
Trafo ti nije dobro namotan, posebno za te snage. Mora se motati pola primara, pa sekundar, aux, i na kraju druga polovina primara. Vrlo su bitne i orijentacije namotaja (pocetak, kraj) - to verovatno znas, ali se lako pogresi.

Definitivno odustajem od transformatora iz projekta i koristim drugi koji se vidi na slici, sa dodatnim namotajem za parznjenje. Sa njim mi je FET neuobicajeno hladan, ali se greje ispravljacka diode (mislim da je razumno za 3.5A) i preterana disipacija u kolu za praznjenje. Otpornici 7x 10R/1W se doooobro greju, a I diode u istom kolu ne izdrzi dugo (FR107 - 700V/1A 500nS) trazim brzu 100-150nS ili ultra brzu 25-50nS, ali jos nisam nasao za nazivni napon (imam od 400V ali mi je malo "tesna") mada to nece resiti problem pregrevanja otpornika, moze samo da ga uveca...

U nastavku saljem slike sa osciloskopa za:
- struju primara - pad napona na 0.5R (opseg - 0.5V/2uS), tj 2A u primaru - 3A u piku
- napon na aux izlazu sa transformatora (opseg - 20V/2uS), a na napajanju za kolo 24,8V uz max 0.2V ripple
- pad napona na jednom od otpornika za praznjenje 10R 1W (opseg - 10V/2uS) - sa strujom od 10v/10R=1A daje oko 10W disipacije na otporniku, a ima ih 6 !!!???

t=9.2uS (108.7KHz) t(on)=3uS t(off)=6.2uS

Transformator ima 40T primar, 22T sekundar, 4T aux.

Mnogo su ruzni naponi. Zvonjava na sve strane. Verovatno zato sto trafo nije dobro namotan.
Aj slikaj napon na gejtu i drejnu tranzistora.
Da li ti je sonda frekventno kompenzovana ?

Kompenzovana je koliko je moguce... Evo slike sa gejta

Sto se tice brzih dioda jednom kupio gomilu UF5408, "guram" ih svuda 50-75 nS.-

pOz

Potpis

Nebom stupa, nebom lupa moja generacija., jedan po jedan, srest ćemo se svi...

UF5400 jeste ultrafast ali je za napon od 50V, a na kolu za praznjenje (s obzirom da ima 40 namotaja) napon je negde oko napona napajanja tj. skoro 300V, u pikovima I vise. Sve jedno, nasao UF5406 (za 600V) I dalje isti problem. ili mi se otpornici u kolu za praznjenje usijavaju ili se FET usijava. Neki kompromis sam dobio sa 300 oma 5W gde se prilicno greju i FET i otpornik, ali bar smem da pustim napajanje da radi malo duze.

Pogledaj jos jednom pdf-za seriju UF54xx 5408 1000V.-

pOz

Potpis

Nebom stupa, nebom lupa moja generacija., jedan po jedan, srest ćemo se svi...

5408 odgovara, ali kao sto rekoh to nije resilo moj problem

OK. U svakom slucaju hvala na pomoci. Nastavicu da se igram sa namotajima. Pozz

Pozdrav i od mene
Problem je u resetu jezgra.
To dokazuje pokušaj sa reset kolom. Gap ti ne treba u fwd jer ti smanjuje Lprim pa ti povecava grejanje i prenapone. U suštini iz mojih eksperimenata zaključujem da imaš gap ili je snaber nedovoljan za kompletan reset. Ok oscilogram struje je prilično ok, stim da ringa ali to se da rešiti.
Sa drugog oscilograma se vidi da nešto nije u redu. Prilično je ok oscilogram ali se vidi kada fet prekida vodjenje da ima belaja oko reseta. Ugs je sasvim ok. Oni 10R su pretpostavljam 5 komada u seriji umesto 47r. To dokazuje da je u resetu problem. 1Apk je sasvim ok struja resetovanja, mada bi trebala biti manja, što opet govori da imaš gap. Inače onaj 47r ti nije obavezan i možeš ga kratkospojiti.

Potpis

Acca Electronic

Inače fet i dioda vide 2x ispravljen napon mreže (600...680V) u primeru sa pomoćnim namotom za reset

Potpis

Acca Electronic

150k u snaberu paralelno je preveliko da bi resetovao korektno diy trafo.

Potpis

Acca Electronic