Ajuda em fonte chaveada Half-bridge - Ajuste de tensão de saída

boa noite, Pessoal.
Estou a desenvolver um projeto de fonte Half-brigde, onde eu mesmo estou projetando (baseado em um croqui de +40-40V que eu peguei aqui mesmo no fórum). Não achei que seria tão complexo, mas são muitas variáveis e condições a serem levadas em conta (o que vc não leva quando apenas se copia um projeto pronto).
No momento, estou com os seguinte problema:
A fonte não está regulando a tensão automaticamente, conforme a variação de carga.
Com a fonte a vazio, eu consegui uma variação através do potenciômetro de ajuste da tensão de referência de 13,2 à 14,4V. Então, deixei a tensão regulada para 14,0V. Porém, quando coloquei uma carga de 700mA, a tensão caiu para 13,5V e se manteve constante. Ou seja, a fonte não corrigiu automaticamente a tensão de volta para os 14,0V.
Não sei o que está acontecendo. Talvez eu tenha projetado erradamente os resistores da alimentação do fotoacoplador. Como não tenho osciloscópio em casa (somente na facul), não consigo ver se o SG3525 está aumentando o duty-cicle para tentar corrigir ou não. Poderia ser também o trafo que saturou, pois eu refiz aproveitando um núcleo EE, mas acho que não, pois eu consigo subir a tensão manualmente, ainda com a carga ativa e ele nem mesmo esquentou.

segue as imagens da montagem (sem ser na PCB ainda) e do esquema.

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Ola amigo

A fonte mante a e tensão depois de cair para 13,5?

Se ela menter e porque nao tem carga alguma para manter a caga do capasitor em nivel que o sg possa trabalhar de forma continua
Ou seja a fonte sem carga sobe o nivel de tensao para o picos, utropasando a tensao regulada desligando o sg, quando voce poem carga a tensao cai fazendo ele voltar em operacao, acredito colocando um resistor na saida para aver uma carga minima na fonte ela estabilisa , amenos que o trafo estege projetado pata trabalar com uma tensao muinto elevada, fasendo o sg ficar ligando e desligando rapidamente

Valeu!!!

Amigo, obrigado pela resposta.
Eu coloquei 10A de carga, através de uma resistência de chuveiro.
novamente a tensão variou. A vazio, eu regulei a saída para 13,9V. Ao ligar a resistência, a tensão caiu para 13,5V. Notei que quando ligo a resistência, no primeiro instante, a tensão cai para aprox. 13,3V e se recupera rapidamente para 13,5V. mas não retorna aos 13,9V.
Quando eu desligo a resistência, ela retorna para os 13,9V.
Uma dúvida: Para eu conseguir a tensão máx. que eu projetei o transformador, o sg3525 precisa trabalhar com o dutty-cicle no máx (aprox. 49%), correto?
Pode ser que realmente o transformador esteja dimensionado para uma tensão muito maior, pois quando eu desconectei a tensão de referência para teste, a tensão de saída foi subindo em rampa, passando dos 20V (neste momento os transistores estouraram, pois eu havia esquecido de conectar a referência do tap dos transistores ao pino 5 do IR2110. Provavelmente o dutty-cicle foi ao máximo e eles comutaram ao mesmo tempo).

cara, tu ta mais enrolado que papel higienico!kkk, projeta esse secundario ai para uns 25v sem realimentação e confira tbm teus diodos de retificação de saida pois os mesmos acho que estão entrando em curto quanto a tensão vai a pico....abç!

HAAAAAAA, esqueci, tu ta com o sistema todo montado em uma proto. isso deve gerar uma interferençia enorme no acoplador, me corrijam se eu estiver errado!

Quanto as perguntas que você me fez, se eu fosse escrever, iria escrever muito rsrsrs. Por isso venho trazer dois materiais:

Pode dimensionar a fonte por esta calculadora que dá tudo certinho:
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/hgw_smps_e.html


Dê uma estudada neste material:
http://www2.ele.ufes.br/~projgrad/documentos/PG2005_2/johnnymarciosperandio.pdf

Quanto a indutância:
Num transformador deve-se ter indutância alta, para a corrente de magnetização ser baixa.

Mas a indutância não pode ser muito alta a ponto dos fios do trafo ficarem tão grande que comece a dar perdas por resistência e por indutância de dispersão

Também a indutância não pode ser muito baixa a ponto da corrente de magnetização ser muito alta. Existe um meio termo rsrsrs.

Estes dias peguei um trafo de uma half bridge, uma fonte de PC que deve trabalhar com uns 40Khz, e medi a indutância do primário. Tinha 4mH.

Na pratica a indutância deve ser suficiente para que quando a fonte estiver com carga máxima, a corrente de magnetização não seja maior que 5% da corrente máxima de entrada.

Agora você tem uma base para calcular srsrsr.


Quanto aumentar a freqüência, por um lado o trafo fica menor em relação a potência. Por outro a eficiência cai.
Isso acontece pois as capacitâncias parasitas, as indutâncias parasitas e as perdas de comutação influenciam muito mais a fonte em freqüências altas.


Quanto ao indutor de saída:
Primeiro parta do princípio que indutores armazenam energia rsrsr
Até faça umas simulações de conversor Buck neste siet:
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/abw_smps_e.html
Observe as formas de onda do conversor buck. São as mesmas que você encontrará no indutor de saída de sua fonte.

Depois considere o seguente:
A determinação da indutância deste indutor deve ser feita com o objetivo de manter a operação da fonte em condução contínua de corrente em quase toda a faixa
de carga.
Para isso, deve-se considerar que quanto menor a variação de corrente no indutor, maior será o valor da
indutância deste indutor e da faixa de carga com operação contínua de corrente na saída dele.

Entretanto, um limite prático deve ser imposto no valor da indutância do indutor de saída, tendo como
parâmetros o peso e o volume do indutor.  


Por ultimo
você parece estar exigindo demais de uma fonte regulada apenas por foto-acoplador rsrsrsrs.
Você está exigindo estabilização de 100% e isso não existe.
Você iria conseguir no máximo 1% de variações na saída para mais e para menos e este percentual já seria muito bom:
13.9 + 1% = 14.039
13.9 - 1% = 13.761.

Mas isso também tem haver com o filtro de saída. Se tem capacitores suficientes, se estes estão bem dimensionados e também com a capacidade dinâmica de estabilização.

Para ter precisão de 1% precisaria de um regulador de referência de tensão. Um circuito integrado com código LT431,com um circuito igual ao da fonte a seguir:


Mas a fonte precisaria ser muito bem projetada.

albert_emule escreveu:Quanto as perguntas que você me fez, se eu fosse escrever, iria escrever muito rsrsrs. Por isso venho trazer dois materiais:

Pode dimensionar a fonte por esta calculadora que dá tudo certinho:
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/hgw_smps_e.html


Dê uma estudada neste material:
http://www2.ele.ufes.br/~projgrad/documentos/PG2005_2/johnnymarciosperandio.pdf

Quanto a indutância:
Num transformador deve-se ter indutância alta, para a corrente de magnetização ser baixa.

Mas a indutância não pode ser muito alta a ponto dos fios do trafo ficarem tão grande que comece a dar perdas por resistência e por indutância de dispersão

Também a indutância não pode ser muito baixa a ponto da corrente de magnetização ser muito alta. Existe um meio termo rsrsrs.

Estes dias peguei um trafo de uma half bridge, uma fonte de PC que deve trabalhar com uns 40Khz, e medi a indutância do primário. Tinha 4mH.

Na pratica a indutância deve ser suficiente para que quando a fonte estiver com carga máxima, a corrente de magnetização não seja maior que 5% da corrente máxima de entrada.

Agora você tem uma base para calcular srsrsr.


Quanto aumentar a freqüência, por um lado o trafo fica menor em relação a potência. Por outro a eficiência cai.
Isso acontece pois as capacitâncias parasitas, as indutâncias parasitas e as perdas de comutação influenciam muito mais a fonte em freqüências altas.


Quanto ao indutor de saída:
Primeiro parta do princípio que indutores armazenam energia rsrsr
Até faça umas simulações de conversor Buck neste siet:
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/abw_smps_e.html
Observe as formas de onda do conversor buck. São as mesmas que você encontrará no indutor de saída de sua fonte.

Depois considere o seguente:
A determinação da indutância deste indutor deve ser feita com o objetivo de manter a operação da fonte em condução contínua de corrente em quase toda a faixa
de carga.
Para isso, deve-se considerar que quanto menor a variação de corrente no indutor, maior será o valor da
indutância deste indutor e da faixa de carga com operação contínua de corrente na saída dele.

Entretanto, um limite prático deve ser imposto no valor da indutância do indutor de saída, tendo como
parâmetros o peso e o volume do indutor.  


Por ultimo
você parece estar exigindo demais de uma fonte regulada apenas por foto-acoplador rsrsrsrs.
Você está exigindo estabilização de 100% e isso não existe.
Você iria conseguir no máximo 1% de variações na saída para mais e para menos e este percentual já seria muito bom:
13.9 + 1% = 14.039
13.9 - 1% = 13.761.

Mas isso também tem haver com o filtro de saída. Se tem capacitores suficientes, se estes estão bem dimensionados e também com a capacidade dinâmica de estabilização.

Para ter precisão de 1% precisaria de um regulador de referência de tensão. Um circuito integrado com código LT431,com um circuito igual ao da fonte a seguir:


Mas a fonte precisaria ser muito bem projetada.

QUEM PERGUNTOU????????? pois EU não me lembro de te perguntar nada..... ok!

juliano, montei essa fonte com 14,4 v e 200 a com tranquilidade e fiz testes ate mesmo sem indutor de saida e ela se saiu otima!!! qualquer coisa estamos ai..... pois temos que simplificar para os colega e não complicar mais ainda!!!!!abç!

O dono do tópico perguntou rsrsrsr
Achei melhor responder em público.

Neste outro tópico eu já tinha explicado porque que uma fonte que é estabilizada não pode ser usada sem indutor de saída:
https://eletronicasilveira.forumeiros.com/t5040p75-problemas-com-conversor-dc-dc




Esta ponte retificadora do esquema mostrado está em ponte completa.

Mas nas fontes automotiva usa-se ponte retificadora em meia ponte. O sentido da corrente inversa do indutor não muda rsrsrs.
No caso da fonte automotiva esta corrente inversa passa por dentro do neutro do trafo e sai pelos diodos retificadores rsrsrs.

Isso é teoria amigo.

E tem mais.... Esta corrente inversa que entra no neutro de saída do trafo e sai pelos diodos retificadores (Conforme sentido da seta vermelha), se divide igualmente entre as duas bobinas.
Como são campos magnéticos iguais estes se repelem mutuamente. No momento em que isso ocorre o núcleo magnético do trafo não é magnetizado, pois a soma de dois campos magnéticos iguais é zero de campo rsrsrs. Logo neste momento não há indutância.
No momento da passagem desta corrente inversa no trafo, as bobinas de saída funcionam igual a dois fios paralelos e esticados no ar. Não tem nenhuma indutância. Servem apenas como Jumper.

Como eu descobri isso??????

A partir do momento em que entrou em minha cabeça que indutores armazenam energia e que não é pouca, eu entendi que esta energia uma hora teria que se descarregar. Parei para me perguntar como isso ocorreria. Então queimei a mufa até descobrir rsrsrsr.

albert_emule escreveu:Neste outro tópico eu já tinha explicado porque que uma fonte que é estabilizada não pode ser usada sem indutor de saída:
https://eletronicasilveira.forumeiros.com/t5040p75-problemas-com-conversor-dc-dc




Esta ponte retificadora do esquema mostrado está em ponte completa.

Mas nas fontes automotiva usa-se ponte retificadora em meia ponte. O sentido da corrente inversa do indutor não muda rsrsrs.
No caso da fonte automotiva esta corrente inversa passa por dentro do neutro do trafo e sai pelos diodos retificadores rsrsrs.

Isso é teoria amigo.

E tem mais.... Esta corrente inversa que entra no neutro de saída do trafo e sai pelos diodos retificadores (Conforme sentido da seta vermelha), se divide igualmente entre as duas bobinas.
Como são campos magnéticos iguais estes se repelem mutuamente. No momento em que isso ocorre o núcleo magnético do trafo não é magnetizado, pois a soma de dois campos magnéticos iguais é zero de campo rsrsrs. Logo neste momento não há indutância.
No momento da passagem desta corrente inversa no trafo, as bobinas de saída funcionam igual a dois fios paralelos e esticados no ar. Não tem nenhuma indutância. Servem apenas como Jumper.

Como eu descobri isso??????  

A partir do momento em que entrou em minha cabeça que indutores armazenam energia e que não é pouca, eu entendi que esta energia uma hora teria que se descarregar. Parei para me perguntar como isso ocorreria. Então queimei a mufa até descobrir rsrsrsr.

Caro albert, vc ja viu a VX ENERGIA da banda audio parts, acho que não! pois ela trabalha sem indutor de saida e nem por isso tem alguma alteração. agora quanto a dc/dc ai sim é OUTRO departamento!!!!!

e então o que acha???kkk pois acho que um engenheiro de tal responsabilidade não iria cometer uma falha tão absurda....... e olha que TEORIA ele tem. e na PRATICA, que é o que muitos aqui tem a coisa é bem diferente!!!!

Sim amigo, mas esta fonte que você citou é estabilizada?
Conforme citei fontes que não são estabilizadas não precisam deste indutor.
Amplificadores em sua maioria não precisam de fontes estabilizadas.

O indutor de saída na verdade é um conversor DC/DC que retira a tensão RMS do PWM para carregar os capacitores. Sem este indutor, numa fonte estabilizada os capacitores e mosfets ou IGBT sofreriam, pois como já sabemos, capacitores se carregam com o pico máximo da tensão.

Num exemplo de uma fonte estabilizada de 13,9V, mesmo que o PWM esteja com 1% de duty cycle ainda vai ter 25V de pico. Os capacitores tendem a carregarem com esta tensão. Daí o controle PWM afina o duty cycle ao máximo, de modo a forçar os capacitores a não se carregarem com os 25V da tensão total do trafo.

Bom... Estabiliza, mas os mosfets vão ferver e os capacitores logo vão pro saco, pois vão receberem picos violentos de corrente instantânea.

Outra coisa também acontece:
A fonte tem que fornecer a sua potência total com um duty cycle muito fino, pois se o duty cycle alargar muito, os capacitores se carregam com a tensão total do trafo. Daí toda a potência de saída da fonte tem que ser transmitida em pulsos PWM que duram curtíssimo tempo.

Mas estes pulsos mesmo muito finos ainda tem que carregar toda a energia da fonte. Por isso a corrente instantânea triplica ou multiplica. Cada pulso fica fino, mas por outro lado estes mesmo pulsos são aplicados com corrente bem superior. Por isso que os mosfetes esquentam rsrsrs.


Uma fonte sem estabilização não precisa de indutor.
Seu PWM já vai trabalhar com uns 45 a 48% de duty cycle e a tensão total do trafo vai ser igual a tensão total de saída. Estas fontes até dão rendimentos maiores do que as estabilizadas.


Já uma fonte estabilizada, o ideal seria que a fonte fosse ajustada para que o duty cycle alcance os 45 ou 48% quando a tensão da rede estiver 15% abaixo do normal e a fonte estiver com carga máxima.

albert_emule escreveu:Sim amigo, mas esta fonte que você citou é estabilizada?
Conforme citei fontes que não são estabilizadas não precisam deste indutor.
Amplificadores em sua maioria não precisam de fontes estabilizadas.

O indutor de saída na verdade é um conversor DC/DC que retira a tensão RMS do PWM para carregar os capacitores. Sem este indutor, numa fonte estabilizada os capacitores e mosfets ou IGBT sofreriam, pois como já sabemos, capacitores se carregam com o pico máximo da tensão.

Num exemplo de uma fonte estabilizada de 13,9V, mesmo que o PWM esteja com 1% de duty cycle ainda vai ter 25V de pico. Os capacitores tendem a carregarem com esta tensão. Daí o controle PWM afina o duty cycle ao máximo, de modo a forçar os capacitores a não se carregarem com os 25V da tensão total do trafo.

Bom... Estabiliza, mas os mosfets vão ferver e os capacitores logo vão pro saco, pois vão receberem picos violentos de corrente instantânea.

Outra coisa também acontece:
A fonte tem que fornecer a sua potência total com um duty cycle muito fino, pois se o duty cycle alargar muito, os capacitores se carregam com a tensão total do trafo. Daí toda a potência de saída da fonte tem que ser transmitida em pulsos PWM que duram curtíssimo tempo.

Mas estes pulsos mesmo muito finos ainda tem que carregar toda a energia da fonte. Por isso a corrente instantânea triplica ou multiplica. Cada pulso fica fino, mas por outro lado estes mesmo pulsos são aplicados com corrente bem superior. Por isso que os mosfetes esquentam rsrsrs.


Uma fonte sem estabilização não precisa de indutor.
Seu PWM já vai trabalhar com uns 45 a 48% de duty cycle e a tensão total do trafo vai ser igual a tensão total de saída. Estas fontes até dão rendimentos maiores do que as estabilizadas.


Já uma fonte estabilizada, o ideal seria que a fonte fosse ajustada para que o duty cycle alcance os 45 ou 48% quando a tensão da rede estiver 15% abaixo do normal e a fonte estiver com carga máxima.

Caro albert, essa fonte que citei se trata de uma ac/dc 14,4 v com 150amp. não é de amplificador pois se fosse de amplificador seria (inversora) ou elevadora, chame como quiser. a minha aqui montei sem o bendito filtro e se comporta 100%, NÃO TENHO VARIAÇÃO DE TENSÃO OU CORRENTE e e nenhum problema com meu duty-cycle, que trabalha em 47%. então não vejo o indutor como problema.!!! e não faço so falar, mais sim ponho a prova os projetos que faço.monto, e se tiver qualquer problema vou tentar resolver da maneira menos complicada possível. trabalho com amplificadores e fontes automotivas a muito tempo. tenho ociloscopio, gerador de sinais, frequencimetro e etc, não preciso de TEORIA nenhuma para fazer o que faço!!!!!!!!!!!!!!!!!

Caros amigos, obrigado pelo retorno rápido de vcs.
Albert, eu percebi que vc gosta de explicar bem detalhadamente e explicar bem. Por isso imaginei que vc fosse me enviar muita coisa rs. Agradecido, pq sou muito curioso e quanto mais conteúdo melhor. Durante a semana, sigo o tópico só de madrugada, pq chego tarde da facul.
Vou ler o conteúdo que vcs mandaram com calma no meu serviço (onde não tenho internet) e depois retorno.

Mais uma vez, obrigado.

pois é juliano, se precisar de uma mão, no que estiver no meu alcance eu te ajudarei.abç!!!

juli@no escreveu:Caros amigos, obrigado pelo retorno rápido de vcs.
Albert, eu percebi que vc gosta de explicar bem detalhadamente e explicar bem. Por isso imaginei que vc fosse me enviar muita coisa rs. Agradecido, pq sou muito curioso e quanto mais conteúdo melhor. Durante a semana, sigo o tópico só de madrugada, pq chego tarde da facul.
Vou ler o conteúdo que vcs mandaram com calma no meu serviço (onde não tenho internet) e depois retorno.

Mais uma vez, obrigado.

Pô cara.... Se você vem e me diz que sua fonte é do tipo estabilizada, eu pre-suponho que o trafo da sua fonte foi calculado para sair tensão de 80% acima da tensão nominal e que é o duty-cycle que correge a tensão, para 14,4V, se sua fonte for de 14,4V.

A partir do momento que você me diz que sua fonte é de 14,4V estabilizada entendi-se que o trafo da sua fonte possui tensão total de saída de 25V para poder ser estabilizada. Não existe outra forma de estabilizar estas fontes.

Quando você completa dizendo que não usou indutor de saída e que ainda assim sua fonte trabalha com duty-cycle de 47% e ainda saí os 14V, você está mentindo.

Quem já é experimente sabe que qualquer capacitor se carrega com a tensão de pico dos pulsos. Então se a fonte é de 14V estabilizada, vai ter trafo com saída de uns 25V. Daí sem indutor e trabalhando a 47% de duty-cycle, vai colocar os 25V em cima dos capacitores.

É a mesma coisa de quando você coloca uma ponde retificadora ligada em 220Vac. O capacitor não vai tirar a tensão RMS eficaz da tensão AC. Ele vai se carregar com o pico máximo da onda. Por isso que se carregará com 308V.

Na fonte o indutor serve para tirar a média RMS eficaz de cada pulos PWM e traduzir isso em tensão média nos capacitores de saída.

É um problema de física. Não dá para mudar rsrsrsrs.
Há não ser que o trafo da sua fonte seja de uma tecnologia igual as fontes Flyback, mas aí eu lhe perguntaria como você conseguiu a façanha de tirar altas correntes de trafos de Flyback que nem são trafos. São indutores acoplados kkkk.

Qual a corrente de saída da sua fonte?
Qual tensão de saída?

Eu gostaria de analisar o seu esquema.
Se puder mande o esquema daquela fonte que você citou.

quando te falei que trabalha ha 47%, foi em carga máxima, então não se ache no direito de dizer que estou mentindo, pois se tenho uma prioridade em minha vida isso se chama VERDADE então não saia por ai chamando os outros de mentiroso pois ate aqui , em momento algum te ofendi, poe isso vc me respeite o tanto quanto te respeitei ate agora.........

ok!

Cara, se a fonte for estabilizada é necessário o indutor na saída, pois trafos transferem a potência dos pulsos instantaneamente do primário para o secundário, com atrasos insignificantes.

Assim que surge os pulsos no primário, estes saem no secundário. Não dá tempo armazenar o pulso.
É de ferente de uma fonte flyback que pode trabalhar sem indutor de saída, pois primeiro o mosfet conduz e armazena o pulso no núcleo. Neste momento o diodo de saída não conduz, pois este está inversamente polarizado. Este diodo na fonte flyback só vem a conduzir quando o mosfet desliga. Ele apenas conduz a energia inversa do indutor.

Numa half bridge não tem como fazer isso, pois os pulsos são transmitidos para os diodos de saída estando estes diretamente polarizados.
E também não é possível retirar correntes altas de fonte Flyback.

Sem mais.... Obrigado!

ok cara eu uso half-bridge . com dois irgp-4063, trafo toroidal com 25 espiras primarias, 3+3 secundarias, 4 diodos v80cp100, e 12 capacitores de 4700uf por 25v. trabalho sem carga com 14,4 v e em carga maxima com 200a ha 13,5v não tenho por que inventar nada!!! so estou falando o que faço e o resultado que tenho!!!!!!