Alimentatore Vin 12-86Vdc / Vout 12-15Vdc 1A

Messaggioda **Sparafucile** » 23 set 2012, 7:37

Trasformatore

Per l'induttanza del avvolgimento secondario $L_{s}$ si ottiene
$L_{s}=\frac{V_{s}}{\Delta I_{s}(V_{imax}, I_{omin})}\cdot (1-\delta _{min})\cdot T =\frac{12.7}{0.23}\cdot (1-0.13)\cdot 30=1.44mH$ .
Questo e` il valore minimo, che garantisce il funzionamento in modo continuo.

Per l'induttanza Lp segue
$L_{p}=\left (\frac{n_{p}}{n_{s}} \right )^{2}\cdot L_{s} =1\cdot 1.44=1.44mH$

Adesso deve essere scelto il nucleo del trasformatore. Per un trasformatore del tipo flyback io uso una formula, che calcula il fattore $A_{L}$ . Nel senso fisico
$A_{L}=\mu _{o}\cdot \mu _{r}\cdot \frac{A_{e}}{l_{e}}$
dove $A_{e}$ e` la area efficace del nucleo ed $l_{e}$ e` la lunghezza efficace della linea magnetica del nucleo.
Dal'altra parte
$A_{L}= \frac{L}{n^{2}}$
dove

e` la induttanza ed

e` il numero delle spire.

Se si considera un nucleo con area $A_{e}$ , un avvolgimento con una induttanza

e se corre una corrente

, per avere una induzione magnetica

nel nucleo, il fattore $A_{L}$ deve essere
$A_{L}= \frac{A_{e}^{2}\cdot B^{2}}{I^{2}\cdot L}$
Io scelgo $A_{e}$ cosi, che $A_{L} >\times 10 \frac{nH}{spire^{2}}$ .
Se il valore di $A_{L}$ supera $1000 \frac{nH}{spire^{2}}$ , io scelgo un altro nucleo con una area minore.

Un nucleo adatto potrebe essere ETD 34/17/11,
http://it.rs-online.com/web/p/nuclei-di ... e/4833624/ .

Nel nostro caso
$A_{L}= \frac{A_{eff}^{2}\cdot B^{2}}{I_{pPkMax}^{2}\cdot L_{p}}=\frac{(97\cdot 10^{-6})^{2}\cdot 0.3^{2}}{1.49^{2}\cdot 1.44\cdot 10^{-3}}=294\cdot 10^{-9} \frac{H}{spire^{2}}$
dove $I_{pPkMax}=I_{pPk}(V_{imin},I_{umax})$ .
Per il nucleo scelto c'e` un valore standard $A_{Lst} =251\frac{nH}{spire^{2}}$ . Se il fattore $A_{L}$ e` maggiore, si puo` inserire un traferro.

Per le spire si ottiene
$n_{p}=\sqrt{\frac{L_{p}}{A_{Lst}}}=\sqrt{\frac{1.44\cdot 10^{-3}}{251\cdot 10^{-9}}}=75 spire$
$n_{s}=\sqrt{\frac{L_{s}}{A_{Lst}}}=\sqrt{\frac{1.44\cdot 10^{-3}}{251\cdot 10^{-9}}}=75 spire$

Il circuito integrato deve essere capace di funzionare ad una tensione di 12V. Per la tensione ausiliaria si puo` sceglere $V_{a}=12V$ .
$n_{a}=n_{s}=75spire$

Transistore T1

$V_{CEO}>V_{imax}+V_{pOff}=86+12.7 =99V$
$I_{C}>I_{imax}=0.723A$
$I_{CM}>I_{pPkMax}=I_{pPk}(V_{imin},I_{umax})=1.49A$

Diodo D3

$V_{R}>V_{sOff}+\frac{n_{s}}{n_{p}}\cdot V_{imax}=12.7 +1\cdot 86 =99V$
$I_{F(AV)}>I_{umax}=650mA$
$I_{FRM}>I_{sPk}(V_{imin},I_{umax})=1.49A$

Resistenza R2

$R_{2}=\frac{1V}{I_{sPk}(V_{imin},I_{umax})}=\frac{1V}{1.49A}=0.67\Omega \simeq 0.62\Omega$
$P_{R2}>R_{2}\cdot I_{sPk}^{2}(V_{imin},I_{umax})\cdot \delta _{max}=0.62\cdot \left (1.49 \right )^{2}\cdot 0.545=0.75W$

Circuito integrato IC1

Il circuito integrato deve essere capace di funzionare ad una tensione di 12V e generare impulsi con un duty-cycle piu` di 0.5. Scelgo KA3843 o UC3843.

Messaggioda **beppexx80** » 23 set 2012, 12:46

Mi sono perso in tutti questi calcoli.....

Messaggioda **Sparafucile** » 24 set 2012, 17:55

beppexx80 ha scritto:Mi sono perso in tutti questi calcoli.....

Puoi usare solamente i risultati finali dei calcoli,

beppexx80:
- i dati per il trasformatore;
- i requisiti per il transistore, il diodo, la resistenza ed il circuito integrato.

Io ho scritto tutto nel forum perche`:
- può essere controllato per evitare errori;
- si ottengono dati necessari per testare lo schema;
- se necessario, è possibile modificare l'assegnazione e calcolare tutto da solo.

Messaggioda **Sparafucile** » 28 set 2012, 21:53

Ciao

beppexx80,

Finalmente sono riuscito di finire lo schema. Ho usato una piastrina vecchia e "componenti dal cassetto". Non ho ancora investigato il circuito, ma pare che funciona abbastanza bene. Se camboi il carico da 100 mA a 650 mA e la tensione d'ingresso da 12 V a 40 V la tensione d'uscita varia non piu` di +/- 150 mV.
Non ho finito con la stabilita` della retroazione. Funciona, ma non abbastanza sicuro. Anche gli snubber non sono ottimizzati. Eccolo lo schema.

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Se riesco, la settimana prossima farò lo seguente:
- finirò con la stabilita` della retroazione;
- finirò con gli snubber;
- sperimenterò con tensione d'ingresso da 40 V fino a 86 V;
- farò le misure $V_{u}=f(V_i})$ e $V_{u}=g(I_u)$ ;
- farò la misura dell'efficienza.

Ciao,
Sparafucile

Messaggioda **beppexx80** » 28 set 2012, 23:15

Mamma mia che passione che hai....
mi sorge spontanea una domanda...che fai nella vita? sei un ingegnere?

Messaggioda **Sparafucile** » 28 set 2012, 23:32

No, non sono un ingegnere. :-)

Sono un fisico. L'elettronica mi piace.

Messaggioda **Sparafucile** » 6 ott 2012, 11:59

Ciao

beppexx80,

Non ho fatto tanto durante la settimana scorsa.
Ho cambiato: R11 = 680, R3 = 10k.
Ho anche semplificato il trasformatore rimovendo L_a

.

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Ho fatto le misure seguenti:
$\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline Vi & [V] & & 12 & 14 & 16 & 18 & 20 & 30 & 60 & 90 \tabularnewline \hline \hline \eta & & Iu=650 mA & 53 & 62 & 69 & 73 & 77 & 79 & 83 & 82\tabularnewline \hline Vo & [V] & Iu=100 mA & 11.9 & 12.0 & 12.1 & 12.1 & 12.1 & 12.1 & 12.1 & 12.0\tabularnewline \hline Vo & [V] & Iu=650 mA & 11.4 & 11.7 & 12.0 & 12.1 & 12.0 & 12.0 & 12.0 & 12.0\tabularnewline \hline \end{tabular}$

Non ho ancora risolto completamente il problema con la stabilita`. Per V_i

da 12V a 14V la retroazzione non è abbastanza stabile. Continuerò la settimana prossima.

Per la tensione d'ingresso di 12V l'alimentatore "parte" dopo circa 3 secondi. Il dissipatore per T1 è una piastrina di dimensioni 30x70x2 mm^3

e non si riscalda.

Penso, che puoi cominciare con la progettazione del circuito stampato.

Messaggioda **beppexx80** » 6 ott 2012, 17:40

Stupefacente....
sto finendo il software...e la settimana prossima spero di riuscire a testarlo in campo.....
poi procedo con lo studio del PCB sia per l'alimentatore che per il PIC e tutto il resto....

Messaggioda **IsidoroKZ** » 8 ott 2012, 9:13

Sparafucile ha scritto:Non ho ancora risolto completamente il problema con la stabilita`. Per da 12 V a 14V la retroazzione non è abbastanza stabile.

Quando dici stabile intendi che il circuito autoscilla oppure che la tensione scende troppo?

Se stai parlano della tensione che scende troppo, puoi provare ad abbassare il valore di R2 oppure togliere una spira al primario del "trasformatore", oppure tutte e due le operazioni insieme.

Quale sia quella giusta dipende essenzialmente da come e` fatto il componente magnetico, dalla frequenza di lavoro... Quando sei alla tensione di ingresso minima e potenza di uscita massima, il circuito e` ancora in modo discontinuo?

Messaggioda **Sparafucile** » 8 ott 2012, 20:29

IsidoroKZ ha scritto: Quando dici stabile ...

Grazie per le domande,

IsidoroKZ!
Non ho spiegato bene per la stabilità, perche` non capivo, cosa succedeva e non potevo trovare tempo per approfondirmi.

Situazione messaggio [37]:
1. Il circuito oscillava ed il abbassamento della tensione di uscita non mi preoccupava, ma per V_i

<= 14 V il periodo improvvisamente aumentava da 30 $\mu s$ a 60 $\mu s$ ; :shock:

2. L'abbassamento di R2 a 0.4 $m\Omega$ non aiutava e per le spire dopo poco ...;
3. Componente magnetico:
+ nucleo 2 X E35/18/10, materiale ignoto, ma non si satura (la derivative della corrente e` costante, senza aumentare ai valori alti), traferro giusto - ottenere la induttanza secondaria calcolata ad alta corrente;
+ avvolgimenti: 39 sp. primario (strato singolo) - isolamento - 75 sp. secondario (due strati) - isolamento - 36 sp. primario (strato singolo);
4. Per I_u

fra 100 mA e 650 mA sempre modo continuo, per ogni tensione d'ingresso da 12 V a 90 V.

Oggi nel pomeriggio (per pochi minuti liberi) ho notato, che:
- la frequenza cambia (il periodo aumenta da 30 $\mu s$ a 60 $\mu s$ ), quando il duty-cycle va oltre 50 %; :mrgreen:

- la caduta sul T1 e` circa 1.2 V - non dovrebbe essere piu` di 0.6 V - @ V_i

= 12 V e

= 650 mA.

Nei giorni prossimi provero ad aumentare le spire secondarie o diminuire le spire primarie.

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