Progetto PWM SG3525A 100 kHz per Inverter DC/AC 12/230

[EcoTan]

Nel mio caso, penso che la causa non fosse la poca ripidità del fronte ma piuttosto la presenza di micro-rimbalzi nel segnale. Lo squadratore home-made, essendo un poco più lento, risolveva il problema. Il segnale proveniva dalla sinusoide di rete, da usare come clock.
Però ricordo che ho provato anche a mettere un passa basso, boh

[Superfelix]

Buongiorno a tutti,
IsidoroKZ ci sto provando a fare pace con la frequenza di uscita. L'idea qualche post indietro era quella di fare un 15+15 a+b con 30khz ( raddrizzamento ripple 60 kHz ) però avevo paura di andare in banda audio con i 15 kHz come avevo scritto post indietro ma purtroppo il quesito è rimasto irrisolto. Poi è successo che ho messo su 4 componenti per provare logia e buffer e poi ho trovato il trafo di "test" e ho realizzato un piccolo accrocchio per capire se la parte elettronica PWM+buffer+MOSFET potesse funzionare. Mettendo un RV tipo reostato su Rd ho potuto fare qualche prova a diverse frequenze e ho notato ( almeno nel caso in prova ) che a 60 kHz era molto stabile, niente ronzii e accensioni/spegnimenti della lampada rapidi e stabili, motivo per il quale sono andato avanti con questa frequenza nelle misure successive. Volevo spiegare questa cosa ma siccome non so' se poi con altro trafo ad hoc e componentistica aggiuntiva la frequenza debba riconsiderarli per la terza/quarta volta, ho evitato sperando che non saltasse fuori il misfatto. Purtroppo, l'occhio sempre vigile di IsidoroKZ non fa prigionieri e questa situazione è emersa prima dell'ora... colpa mia...pardon. Approfitto, dunque, per chiedere consiglio a questo punto per trovare un equilibrio sulla frequenza di lavoro e criticità progettuale si frequenze troppo elevate che dovrebbero essere più difficili da gestire. L'idea sarebbe quella di 60 kHz ( 120 kHz raddrizzamento ripple uscita ) se non vado incontro a particolari problematiche dovute all'alta frequenza... Non saprei... Chiedi lumi.

Ok, per il buck come funzione di trasferimento, comincerò a studiarla ( con aiuto magari... Perché non immagino quello che possa saltare fuori... ) dopo aver avvolto induttore e trasformatore e aver fatto delle misure specifiche e poi si potrebbe pensare ai controlli tensione/ corrente, anche se, quello in corrente, con il sensore di hall che mi hai consigliato e un LM393 dovrebbe essere più semplice... In teoria l'avrei già anche disegnato con un latch in uscita al comparatore che alto PIN shutdown anche quando viene scollegato il carico fino al riavvio dell'inverter.

Il nucleo che ho dell'induttore, al momento, ho scoperto essere pessimo essendo un nucleo RF, saturerebbe anche da spento...

Ho trovato dei nuclei ferro/silicone/alluminio che dovrebbero andare meglio ma hanno un AL 60 nH/N2(quadrato) che non sono il max credo e comporta numero di spire maggiore ma che con un litze e una navettina dovrei riuscire ad avvolgere... Vedremo. Per il momento sempre grazie.

[Superfelix]

Ho trovato dei nuclei ferro/silicone/alluminio

errata corrige... intendevo FeSiAl... ferro-silicio-alluminio

Stavo cercando del silpast in rete per bloccare sia induttore che in generale condensatori e altro e mi è passato per la testa il silicone...

Quando arrivano provo ad avvolgere qualcosa, vediamo cosa esce fuori... L'idea, sarebbe prima quella di ricavare AL reale, facendo dei test avvolgento tot spire di filo e con formula inversa vedere come risponde il nucleo per poi fare calcolo spire con AL misurato e non dichiarato. Non so' se possa essere una buona idea o se è superflua come operazione.

[IsidoroKZ]

Di solito si usano ferriti: a bassa frequenza (fino a qualche centinaio di kilohertz) si usano ferriti zinco manganese, mentre quelle nickel zinco si usano a frequenza piu` alta.

Per il progetto degli induttori, il valore Al del nucleo non serve perche' il valore dell'induttanza viene definito dal traferro che bisogna mettere, dato che e` nel traferro che si immagazzina l'energia, non nel nucleo. Qualche volta si usano nuclei in materiali diversi, tipo polveri, specie nei toroidi. In questo caso Al e` fondamentale perche' non si puo` mettere un traferro in un toroide.

Invece per il progetto dei trasformatori il parametro Al non serve lo stesso , perche' e` quello che permette di calcolare l'induttanza di magnetizzazione, che pero` non deve avere un valore specifico, deve solo essere abbastanza grande.

[Superfelix]

Grazie delle precisazioni dettagliate IsidoroKZ è un vero piacere per me apprendere queste chicche,
Il progetto dell'induttore ruotava intorno alla reralizazione toroidale, e studicchiando un po' qua e un po' là ho visto l'importanza del valore AL, proprio perché, come dici tu, i toroidi non si possono gappare "meccanicamente"... la soluzione sarebbe quella di fare dei mix di polveri/materiali e fare un gap distribuito, per questo ne esistono di diverse tipologie. Ho letto un altro modo, che sarebbe nel farla con nucleo EE in modo che nell'accoppiamento si possa fare un gap sottile di isolante ( alcuni dicono anche kapton o carta molto sottile ). In questo modo l'induttore può immagazzinare energia, viceversa, con accoppiamento diretto si avrebbe un trasferimento diretto di energia avendo una permeabilità altissima.

Nel frattempo, mentre cercavo delle bobine di filo smaltato 0,2 - 0,4 tra gli scaffali per farmi il litze casalingo, sono saltati fuori dal cassetto cimiteriale dei componenti di recupero, alcuni tori ... gran parte di modo comune, non adatti e poi due nuclei marroni con banda gialla e nera che dovrebbero corrispondere ad un MIX-26, che, cercando in rete dovrebbero essere in polvere di ferro (!?) con Al circa 220 calcolati considerando le dimensioni 40x19x21.
Se fossero buoni ( chiedo conferma per non perdere rame e tempo qualora non fossero adatti ) con litze a 5-6 fili 0,4mm, me la dovrei cavare con una 50ina di spire per arrivare attorno 600uH e 2A, un DCR di 0,15 Ohm, una corrente media di 0,92A e 1,2 mJ di immagazzinamento energia......credo...

( quanto sopra, sempre inteso per filtrare ripple a 120 kHz...... che mi permette di avere meno spire avvolte e ottimizzare capienza. Invece, per 60 kHz ripple uscita, dovrei raddoppiare l'induttanza se non dico male e questo comporterebbe avvolgere 75 spire anzichè 55 per raddoppiare il valore dell'induttanza essendo quadratica la formula)

Cosa mi consigli di fare, così magari, pianto la bandierina della frequenza di uscita nella speranza di non doverla cambiare nuovamente in futuro.

Buona serata.

P.S. Il condensatore variabile e il reostato sono ospiti involuti del cimitero

[IsidoroKZ]

L'induttore dei buck derivati lavora essenzialmente in continua, non serve avvolgerli con filo litz o simili, costo e complicazioni inutili. La corrente di ripple nell'induttore va conosciuta prima di avvolgere l'induttore, ed e` sempre un valore molto piu` piccolo della continua di uscita.

[Superfelix]

Ahh... ok, l'utilità si confinerebbe eventualmente solo alla comodità di avvolgerlo il litze quindi, poco apprezzabile come vantaggio. Avrei anche dello smaltato da 0,8 e credo anche da 1mm, volendo potrei utilizzare quelli ma quello da 1mm in particolare, credo sia ostico da avvolgere...

In passato, facendo qualche ragionamento e qualche ricerca, avevo fissato un ripple al 20% perché avevo letto che per questa tipologia particolare di elettroniche, più era basso il ripple meglio era pulita l'uscita.
Un buon compromesso, ho letto potrebbe essere 30% della corrente media che sarebbe di 280mApp, dal quale ho dimensionato l'induttore, grossomodo, come scritto post [165].

Intanto provo a cercare filo singolo... quei nuclei a banda gialla e nera ti convincono?
Poi voglio dire, se non vanno... amen... però volevo evitare di avvolgeri qualora fossero riconosciuti da voi più esperti come qualcosa di parecchio differente da quello che penso che sia.

Se fosse, basterebbe il filo da 1mm per 2A... oppure doppio 0,8 qualora sia troppo scomodo avvolgere 1mm, con il minimo di beneficio sulla componente AC ma fondamentalmente per praticità e comodita di avvolgerlo.

[lelerelele]

Qualche volta si usano nuclei in materiali diversi, tipo polveri, specie nei toroidi. In questo caso Al e` fondamentale perche' non si puo` mettere un traferro in un toroide.

Non serve a nulla il mio intervento.

Per capire come funzionasse, ho fatto un traferro su un induttore che si usa solitamente per eliminare picchi sui triac in rete a parzializzazione, usando il flessibile, funzionava come induttore, non che facesse grandi numeri, il materiale è cartamente non adatto...

saluti.

[Superfelix]

Buonasera,
finalmente un paio di gg fa mi sono arrivati i nuclei FeSiAl per cominciare gli esperimenti dell'induttore...
Per appurare AL del nucleo, ho avvolto 20 spire 0,8mm e poi misurato a 100 kHz con ponte LCR. Posto foto dei valori ottenuti, ovviamente l'induttanza di 27,5uH serve solo per calcolo e verifica AL, in modo da poter in seguito calcolare spire per induttanza 600 uH.
Stando ai conti del caso, AL = 68,8nH/N ²

Per ottenere un induttore da 600 uH, che sarebbe quello che avrei calcolato per filtrare ripple uscita a 120 kHz occorrerebbero 94+2 spire per arrivare a quel valore.
Considerando l'obiettivo conservativo dei 2A di lavoro continuo dell'induttore anche se la corrente max in uscita inverter è di 1A, occorrerebe un filo da 1mm... con filo 0,8 l'induttore lavorerebbe correttamente a 1,6A circa che per tempi di uso a regime oltre i 20 minuti scalderebbe.
A questo punto, anche se come fa correttamente osservare IsidoroKZ non è essenziale in questo caso utilizzare un filo litz, considerando che l'induttore lavorerà prettamente in continua. Potrebbe tornare utile il litz, invece, per comodità di avvolgimento e disponibilità personale di fili minor sezione, inquanto, avvolgere 96 spire di filo da 1mm attorno a quel nucleo la vedo un po' ostica, considerando che, dovrò farci due giri probabilmente. Pensavo a 4 filo da 0,4 leggermente twistati ( 40 cm per metro). Considerando che avvolgendolo si accorcia, va aggiunta una lunghezza sui singoli fili del 10% all'incirca considerando anche il fatto del doppio strato di avvolgimento per motivi di capienza.
Stando ai fatti, per mantenere 7,84 metri di filo litz, occorreranno 9,3 metri ( arrotondati a 10 ) di fili songoli , per avvolgere 96 spire.

Detto ciò, prima di cominciare a tagliare fili e materiali vari in modo errato, se possibile volevo capire se il dimensionamento dell'induttore è realistico o se devo rivedere qualcosa di considerevole nel dimensionamento dell'induttanza ed aventuali altri consigli pratici del caso.

Grazie Buona serata.

[Superfelix]

P.S. Aggiungo foto della resistenza di 31 mOhm.
Questo valore, ovviamente è in considerazione della R della lunghezza del monofilo per 27,5 uH.
Con una lunghezza del filo per 600uH, la resistenza dovrebbe aggirarsi sui 300 mOhm... monofilo 0,8 e sotto i 200 mOhm con filo litz ma sono tutte misure auspicabili da ripetere in seguito alla realizzazione.