Fonte chaveada Xing ling: Da simulação ao projeto real

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2-Onda no gate. Trem de pulsos


3- Onda no gate. Pulsos


4-Ripple na saída, alimentando resistor de 10R. Resultado de acordo com simulação


5-Tensão na saída enquanto alimentava um resistor de 10R, com escala de tempo mais ampliada.


6- Forma de onda no Dreno do mosfet, estando a fonte alimentando um relé com bobina de 24V.



7- Forma de onda no dreno enquanto a fonte alimentava um resistor de 10R.


8-Onda no resistor do Source do mosfet (Resistor Shunt sensor de corrente), resistor de 0,33R. Esta também é a corrente na bobina primária do trafo: 0,760 divido por 0,33R = 2,30 amperes. A forma de onda foi verificada com a fonte alimentando um resistor de 10R.




Observações: Na forma de onda com a fonte fornecendo carga máxima (Carga de 10R), o snnuber demostrou-se um pouco ruim, deixando a tensão reversa da bobina se elevar muito. No projeto real eu usei capacitor de 47nF e resistor de 100K. Tudo indica que preciso reduzir o resistor, para absolver melhor a energia no primário.

https://www.youtube.com/watch?v=wGxYSOQbOqQ&feature=youtu.be

legal alberto..isso e so pra efeito de pesquisa ou pode virar uma fonte fly definitiva??

exciter escreveu:legal alberto..isso e  so pra efeito de pesquisa ou pode virar uma fonte  fly  definitiva??

Sim. Pode virar uma flyback definitiva
Por exemplo:
Pode ser implementada junto com o layout de uma fonte automotiva, para servir de fonte de alimentação para os circuitos.

Na placa de uma fonte automotiva esta fonte só iria precisar de:
8 resistores
3 capacitores
3 diodos
2 transistores
1 transformador

A vantagem está no fato de ser uma fonte chaveada, vai conseguir segurar todos os sistemas sem nem precisar de por dissipador no mosfet.

simples e eficiente..e assim que agrada ao mundo diy!!em algumas fontes de pc bem antigas,da era tx, se ve algumas que alimentam o pc em stand bye , que sao parecidas com essa ai

Sim. Mesmo as ATX de hoje ainda tem estas fontes. Dão 12V para alimentar o PWM e 5V para manter a placa mãe. mãe em standby

Onda no gate do mosfet:



A tensão de saída é dada pela relação de espiras. Porém não é a tensão da rede retificada e filtrada que é levada em conta.

É a tensão reversa da bobina primária que é levada em conta.
Essa tensão reversa tem que ter uma atenção especial, pois ela surge quando o mosfet desliga, e seu valor em amplitude se soma à tensão retificada da rede no dreno do mosfet. Daí o mosfet tem que suportar a tensão retificada da rede (310 VDC) mais a tensão reversa, e mais um pico de ressonância que surge, devido a dispersão magnética do trafo. Estas três tensões (Da rede, do pico e da tensão reversa) se somam durante o funcionamento da fonte e dão um valor total de tensão que o mosfet tem que suportar.

O valor da tensão do pico de ressonância pode ser reduzido, com um bom Snubber e fazendo as bobinas do trafo intercalando camas entre primário e secundário:
Metade do primário enrolados primeiro, Todo o secundário no meio e o resto do primário enrolado por cima.
Isso diminui a indutância de dispersão magnética, fazendo as bobinas de saída aproveitarem melhor as linhas de campo magnética, o que faz escapar menos energia no primário. Consequentemente os picos de ressarcia diminuem.

O gap serve para evitar que o núcleo sature com facilidade, pois estes trafos de fonte flybacks, trabalham com corrente de magnetização bem elevada.

Só para vocês terem uma ideia, por mais potente que seja uma fonte automotiva... Ela pode ter até uns 200A x 14.4V de capacidade na saída, mas a corrente de magnetização do primário do trafo não passa de alguns miliamperes.

Já uma Flyback de 12V 5A, corrente de magnetização de 2A é normal, na bobina de entrada.
Normalmente núcleos de ferrite suportam uns 5500 gauss de magnetização. Porem a corrente de magnetização de uma flyback é tão alta que ultrapassa os 5500 gauss.

Com um pequeno Gap, a capacidade em gauss de um núcleo de ferrite aumenta muito. Mas tudo isso ao custo de muito mais espiras.
E também ao custo de uma indutância de dispersão maior.
Por isso deve-se fazer o mínimo gap possível.

Outro fato é que P=UxI.
Por isso quanto menor for a tensão reversa no primário, Maior será a corrente de cada pulso, durante o chaveamento do mosfet para a fonte poder fornecer sua potência máxima de saída.

Não queremos corrente de chaveamento alta, pois dá perdas elevadas de comutação no mosfet.

Por exemplo:
Numa determinada fonte que tenha saída de 12V com 10 espiras na bobina de saída, terá 1,2V de tensão reversa por espira nesta bobina.
Daí para ter 120V de tensão reversa na bobina primária, precisaria de 100 espiras.
No nosso exemplo seria uma relação de espiras de 10/1.

Seguindo este raciocínio...Um núcleo com 47 espiras no primário e 12 espiras no secundário, saída 14V, daria 54.8V de tensão reversa no primário. Porem a corrente de chaveamento de cada pulso no mosfet será bem maior.

Por isso sempre calculem as espiras de forma que a tensão reversa do primário seja a maior possível... Assim a corrente de chaveamento fica baixa.

Outras dicas:
Usem sempre fio 30AWG e vá colocando fios em paralelo para alcançar a corrente que se deseja.
Com base na resistência do fio e na corrente RMS que circulará pelo fio, calculem a potência que a bobina irá perder em calor. Assim vocês saberão o número de fios que precisará colocar em paralelo.

Outros detalhes é a freqüência:
Esta não é muito fixa. Pode oscilar em uns 30Khz com carga baixa, e oscilar em uns 80Khz com carga máxima.
Mas quem determina a máxima freqüência de oscilação é as indutância. Quando menor a indutância, maior será a freqüência de oscilação.

Dimensionando a bobina de realimentação:
Não tem segredo.
Esta é dimensionada tanto pela tensão direta, quanto pela tensão inversa da bobina.

A única preocupação é não gerar tensão muito alta, pois senão queima o resistor de gate do mosfet.
30V é um bom limite para esta tensão.

Exemplo:
No esquema que está acima, temos 47 espiras no primário e 9 espiras na realimentação.

Digamos que a fonte seja alimentada em rede de 110Vac, ou seja: 160V DC... Teremos então 3,4V por espiras.

Se multiplicamos 3,4V por espira pelo número de espiras da bobina de realimentação, teremos 30V de tensão direta na bobina de realimentação.

Já a tensão inversa da bobina de realimentação... Digamos que tenhamos colocado um diodo zener para a fonte estabilizar a tensão de saída em 12V. Como na bobina de saída temos 12 espiras... Se dividirmos 12V por 12 espiras dá 1V por espira.
Daí se multiplicarmos as 9 espiras da bobina de realimentação por 1V por espira da tensão reversa, teremos 10V de tensão reversa.

Veja a medição real feita com osciloscópio:


A parte de baixo da onda, são os pulsos de tensão direta, aquela que é calculada com base na tensão da rede retificada e filtrada. Esta tensão é que aciona o gate do mosfet. Passa por um resistor que limita a corrente, depois por um zener de 12V que limita a tensão no gate em 12V.


Já a parte de cima desta onda é calculada pela tensão inversa da bobina. Vejam que está dando 10V conforme foi explicado.

O osciloscópio está na escala de 20V por divisão. Daí cada sub divisão são 4V:

O pulso de ressonância está dando 50V, mas o pulso é tão fino que sua energia em RMS é bem baixa. Por isso não foi levado em conta.

Além do mais este pico pode ser bastante reduzido com as técnicas já citadas.

Amigo,desculpe entrar no seu tópico pra resolver um problema que não tem nada a ver com ele (o tópico),mas postando aqui espero que voce ou quem estiver vendo me ajude a resolver um problema que está me impedindo de trabalhar na empresa onde trabalho.É o seguinte,na minha empresa a tensão é 110v,e possui um ótimo aterramento.Precisei usar meu osciloscópio no serviço pra verificar umas fontes nobreak,aquelas de telecom que a bateria fica externa e elas carregam a bateria e fornecem tensão pros equipamentos ao mesmo tempo.Essas fontes funcionam com dobrador de tensão igual aos das fontes postadas aqui no forum,usa também sg3525 e irfp460,tudo igual.O problema é o seguinte,quando encosto a garra jacará do scope no -b da fonte sai fogo na hora,e se eu insistir o fusível da fonte queima,indicando curto.Veja bem,somente a garra jacaré,nem chego a encostar a ponta de prova.Se parto pro secundário da fonte já sai um faiscamento menor e não chega a queimar o fusivel e nem dá curto,mas sai sim um faiscamento também.Já inverti os cabos e nada.Testei numas 5 fontes diferentes e acontece a mesma coisa,mas na minha casa não acontece isso...Por outro lado,se meço a tensão da rede direto na tomada com os scope não dá curto algum!Fiz um teste também,com o scope e a fonte ligados,medi com um multimetro entre a garra jacaré do scope totalmente desconectada da fonte e o -b da fonte:encontrei 160vdc!!!O que está acontecendo?

Simples de resolver amigo:

Não use mais o pino de aterramento do osciloscópio.
Você deu muita sorte de este osciloscópio não ter ido pro saco preto.

Eu aqui, além de não usar aterramento, ainda uso um módulo isolador microsol, para alimentar o osciloscópio.
O módulo isolador nada mais é do que um trafo isolador, daí corta qualquer circulação de corrente pelas ponteiras.

Mas o certo, conforme os bons engenheiros recomendam, é usar um trafo isolador de potência para alimentar as cargas... Só daí você liga o osciloscópio na rede com um bom aterramento. Mas trafo isolador de potência para alimentar as cargas sai muito caro. Até mais caro que o osciloscópio, dependendo da carga que você vai alimentar.

Do jeito que eu uso já é seguro.

https://www.youtube.com/watch?v=ubljdq31Qa0

Muito obrigado pela dica amigo!!

Bom dia amigo Albert.O problema foi resolvido com a retirada do pino de aterramento da tomada do scope,ainda não arrumei um trafo isolador pra usar.Mas ficou a dúvida de o porque isso acontecer.Se o aparelho,no caso o scope,é feito pra trabalhar em 110/220,já vem com o pino de aterramento incorporado,no manual diz pra usar o aterramento e não diz nada sobre usar trafo para proteção,porque eu teria que usar aqui?O que exatamente está acontecendo para dar esse curto?Em qualquer rede com aterramento que eu for usar ele daria o mesmo problema,ou é em redes específicas?O que sei sobre segurança em osciloscópios é que não se pode usar a garra jacaré em duas partes separadas do mesmo circuito a ser testado,e isso em scopes sem canal separado.Se puder me esclarecer essas dúvidas ficarei muito agradecido.

systemjol escreveu:Bom dia amigo Albert.O problema foi resolvido com a retirada do pino de aterramento da tomada do scope,ainda não arrumei um trafo isolador pra usar.Mas ficou a dúvida de o porque isso acontecer.Se o aparelho,no caso o scope,é feito pra trabalhar em 110/220,já vem com o pino de aterramento incorporado,no manual diz pra usar o aterramento e não diz nada sobre usar trafo para proteção,porque eu teria que usar aqui?O que exatamente está acontecendo para dar esse curto?Em qualquer rede com aterramento que eu for usar ele daria o mesmo problema,ou é em redes específicas?O que sei sobre segurança em osciloscópios é que não se pode usar a garra jacaré em duas partes separadas do mesmo circuito a ser testado,e isso em scopes sem canal separado.Se puder me esclarecer essas dúvidas ficarei muito agradecido.

Simples: É porque o pino terra da tomada e as garras jacarés são a mesma ligação.
Todo o circuito de GND do osciloscópio também fazem parte da mesma ligação.

Seu manual peca em não citar este perigo.

Em tese, você teria que ter um trafo isolador para isolar as cargas. Daí sim é que usaria o osciloscópio no aterramento.
Eu faço ao contrário por ser mais barato.

Cara. Você deu muita sorte mesmo hehehe.
Um amigo me disse que jogou um osciloscópio no lixo, pois se danificou com um curto-circuito destes.