0-50V, 0-10A Çıkış Ayarlı SMPS Projesi

[kifvet]

Hesaplama olmadan gitmek yine yanlis yola goturebilir. Hem mantik hem hesap en iyisi. Full bridge kitaplarda her ne kadar en yuksek gucu veren topoloji olarak lanse edilse de, gucu karsiladigi surece degisik topolojiler denenebilir. Her topolojinin kendine has avantaj ve dezavantajlari mevcut. Internette 2.4kW lik ayarli smps ornekleri var ve topolojisi 2T forward. 3200G u 50kHz e kadar alinabilecegi belirtilmistir. Bu artan delta B ile cekirdek kayiplari da artacaktir, cunku 3200G hayli yuksek bi deger onun icin ben delta B yi max 0.2 veya 0.25T aliyorum. Alternans yapmayan topolojilerde Bmax i ise max 0.1T ile 0.2T arasinda aliyorum.

Abi o 2.4kWlık devrenin linkini bi versene bakmak istiyorum:)
Ayrıca hesap kitap içinde aslında yanlış anlaşılmışım.Ben direk 2+2=4 eder demektense.Bu 2 nerden geldi, diğer 2 nerden geldi, bu bizim 4 nerden çıktı gibi sorulara cevap arıyorum.Mantık çözmek benim en başta gerekli gördüğüm şey.
-Diğer bir konu olarak seni biraz eleştireceğim izninle:)
 2T Forward topolojisi aslında B-H grafiğinin sadece +y ekseninde çalışacaktır.Yani bu bir nevi trafonun üzerindeki akı sıfıra tam ulaşmayacak demek.3200 Gauss değerinde çalışan 2T Forward ile 3600 Gaussta çalışan Full-Bridge topolojisini kıyaslarsak arada farklar olacağı kesindir.Örnek olarak;
-Full Bridge Topolojisi -1800G ile +1800G arasında alternans yapacak ve toplam dB=3600G olacaktır.
-2T Forward Topolojisi 0G ile 3200G arasında alternans yapmadan çalışacağı için dB=3200G olacaktır.

Söz konusu olarak Full-Bridge topolojisi çekirdek kayıplarında daha avantajlı olacak ve düşük Gauss değerli nüveleri kullanmamız açısından yararlı olacaktır.2T Forward için 3200G değerli nüveyi bulmak zor olacaktır.Piyasada kullanılan 3C90 ferrit maddesi için güvenilir gauss değeri 2500G değerindedir.Bu da Full-Bridgede nerdeyse dBmax değerini 5000Gauss yapar.Ama bu nüveyi 2T Forwardda kullanırsak 2500Gde takılı kalırız.

[Kemal88]

Abi o 2.4kWlık devrenin linkini bi versene bakmak istiyorum:)
Ayrıca hesap kitap içinde aslında yanlış anlaşılmışım.Ben direk 2+2=4 eder demektense.Bu 2 nerden geldi, diğer 2 nerden geldi, bu bizim 4 nerden çıktı gibi sorulara cevap arıyorum.Mantık çözmek benim en başta gerekli gördüğüm şey.
-Diğer bir konu olarak seni biraz eleştireceğim izninle:)
 2T Forward topolojisi aslında B-H grafiğinin sadece +y ekseninde çalışacaktır.Yani bu bir nevi trafonun üzerindeki akı sıfıra tam ulaşmayacak demek.3200 Gauss değerinde çalışan 2T Forward ile 3600 Gaussta çalışan Full-Bridge topolojisini kıyaslarsak arada farklar olacağı kesindir.Örnek olarak;
-Full Bridge Topolojisi -1800G ile +1800G arasında alternans yapacak ve toplam dB=3600G olacaktır.
-2T Forward Topolojisi 0G ile 3200G arasında alternans yapmadan çalışacağı için dB=3200G olacaktır.

Söz konusu olarak Full-Bridge topolojisi çekirdek kayıplarında daha avantajlı olacak ve düşük Gauss değerli nüveleri kullanmamız açısından yararlı olacaktır.2T Forward için 3200G değerli nüveyi bulmak zor olacaktır.Piyasada kullanılan 3C90 ferrit maddesi için güvenilir gauss değeri 2500G değerindedir.Bu da Full-Bridgede nerdeyse dBmax değerini 5000Gauss yapar.Ama bu nüveyi 2T Forwardda kullanırsak 2500Gde takılı kalırız.

http://danyk.cz/reg60v_en.html

Eleştirme değil dediklerin doğru. Fakat Full bridge 4 tane mosfet driver yada 2 tane gate drive trafosu kullanacaksın. Mosfetteki kayıpların daha fazla olacak. Nüvedeki kayıpların da muhtemelen daha fazla olacak.

Gauss değerini max olarak kullanmanı hiç tavsiye etmem. Hiçbir kitap ta max olarak kullanmanı tavsiye edemez. Pressman ın kitabı eski. Keith billings in SMPS handbook kitabı Pressman ın kitabı modernize edilerek çıkartılmış. O kitabı incelersen, gauss değerlerini dediğim değerlerde aldığını görebilirsin.

Dediğin gauss değerine göre topoloji seçilse idi, o zaman her yerde full bridge kullanılıyor olurdu Onun için gauss yada B-H a göre değil ihtiyaca göre topoloji seçilmeli.

Nüveyi max gauss a yakın çalıştırırsan, nüveyi saturasyona sokman an meselesi olur.

[kifvet]

http://danyk.cz/reg60v_en.html

Eleştirme değil dediklerin doğru. Fakat Full bridge 4 tane mosfet driver yada 2 tane gate drive trafosu kullanacaksın. Mosfetteki kayıpların daha fazla olacak. Nüvedeki kayıpların da muhtemelen daha fazla olacak.

Gauss değerini max olarak kullanmanı hiç tavsiye etmem. Hiçbir kitap ta max olarak kullanmanı tavsiye edemez. Pressman ın kitabı eski. Keith billings in SMPS handbook kitabı Pressman ın kitabı modernize edilerek çıkartılmış. O kitabı incelersen, gauss değerlerini dediğim değerlerde aldığını görebilirsin.

Dediğin gauss değerine göre topoloji seçilse idi, o zaman her yerde full bridge kullanılıyor olurdu Onun için gauss yada B-H a göre değil ihtiyaca göre topoloji seçilmeli.

Nüveyi max gauss a yakın çalıştırırsan, nüveyi saturasyona sokman an meselesi olur.

Dediklerinde haklısın abi de ben zaten max Gauss değerinde kullanmıyorum.3C90 saturasyona nerdeyse 4000G de giriyor.Ve güvenli nokta ise 2500G.Ama ben 1800Gde kullanmaktan bahsediyorum.
Ayrıyetten mosfetlerdeki kayıplar konusunda sana katılmıyorum. 2T Forwarda aynı genişlikteki pals Full-Bridgede yine iki transistörle yapılacak.Aslında şöyle düşünebiliriz.2T Forward, Full-Bridgenin doğrultulmuş hali şeklinde grafik çizecektir. Yani frekans aynı pals aynı ancak yönler değişik olacak.Yani mosfetlerdeki kayıp iki topolojide de nerdeyse eşit olacaktır.Full-bridgede her palsta iki mosfet çalışacaktır çünkü:)Alternans yaptığı içinde Full-Bridge daha güvenli olacak görüşündeyim:)Push-Pullda kullanılabilir ama nüvedeki sarım iki katına çıkacağı için daha büyük nüve gerekir Full-Bridgeye göre

[Kemal88]

Dediklerinde haklısın abi de ben zaten max Gauss değerinde kullanmıyorum.3C90 saturasyona nerdeyse 4000G de giriyor.Ve güvenli nokta ise 2500G.Ama ben 1800Gde kullanmaktan bahsediyorum.
Ayrıyetten mosfetlerdeki kayıplar konusunda sana katılmıyorum. 2T Forwarda aynı genişlikteki pals Full-Bridgede yine iki transistörle yapılacak.Aslında şöyle düşünebiliriz.2T Forward, Full-Bridgenin doğrultulmuş hali şeklinde grafik çizecektir. Yani frekans aynı pals aynı ancak yönler değişik olacak.Yani mosfetlerdeki kayıp iki topolojide de nerdeyse eşit olacaktır.Full-bridgede her palsta iki mosfet çalışacaktır çünkü:)Alternans yaptığı içinde Full-Bridge daha güvenli olacak görüşündeyim:)Push-Pullda kullanılabilir ama nüvedeki sarım iki katına çıkacağı için daha büyük nüve gerekir Full-Bridgeye göre

Ama sorun işte türkiye deki nüvelerin ne kadar gerçek olduğu O da var O yüzden gauss değerini düşük tutmak gerekir. Ha mosfetteki kayıp olarak dediklerin doğru orasını yanlış söylemişim fakat nüvedeki çekirdek kaybı olarak da forward ın 2 katı olacak. Push pull ile full bridge nüveleri hemen hemen aynıdır. Kitaplarda ise, 2T forward daki nüve sarımlarının bridge topolojilerine göre daha etkin kullanıldığı da yazmaktadır.

Yani bu projede SMPS yerine illa forward illa full bridge kullanılması şart değildir. push pull da kullanılabilir, half bridge de. Daha aslında onlarca topoloji var ama en bilindikler bunlar.

Full bridge nüvedeki çekirdek kayıplarını düşürmek için gauss u düşürmen gerektiği için bu da yine nüveyi büyük seçmene sebep olacak ve forward daki gibi hemen hemen aynı nüveyi seçeceksin.

[kifvet]

Abi çekirdekteti nüve kayıpları niye iki kat artacak ben onu anlamadım?!sonuçta ikisi de nüveyi aynı şekilde sürmüyor mu?!yani her ikisinde de akı değerini eşit seçsen bile bi fark olmayacaktır.

ayrıca etkin kullanılır derken neyi kast ettin anlamadım?!

diğer yönden:-)push-pullda, full-bridge ve 2T Forward için  kullanılan sarımin iki katını kullanman gerekir.burda nüvenin Wa değerini iki katına çıkarır nerdeyse:-)

[Kemal88]

Abi çekirdekteti nüve kayıpları niye iki kat artacak ben onu anlamadım?!sonuçta ikisi de nüveyi aynı şekilde sürmüyor mu?!yani her ikisinde de akı değerini eşit seçsen bile bi fark olmayacaktır.

ayrıca etkin kullanılır derken neyi kast ettin anlamadım?!

diğer yönden:-)push-pullda, full-bridge ve 2T Forward için  kullanılan sarımin iki katını kullanman gerekir.burda nüvenin Wa değerini iki katına çıkarır nerdeyse:-)

Cunku nuve kayiplari direk olarak delta B ile alakalidir. Nuve kayip formullerinde hep delta B kullanilir. Yani teoride iki kat gibi ama gercekte ne kadar olur hemen soylemek guc. Birisinde bmax i 1.6T digerinde delta B yi 3.2T alirsan ozaman teoride 2 ye katlanir cekirdek kayiplari.

2T forward da, ortak uclu sarim gerektirmez, cikista 4 diyot kullanman gerekmez, farki miknatislanma akiminin farkliligindan gelmektedir. Miknatislanma akimi, primere yansitilan yuk akimina gore daha kucuktur. Bu da tum sarimlarin etkin bicimde yuk aktarimi icin kullanilacagi anlamina gelir.

Iste eger sen full bridge delta b yi yuksek secersen forward in bmax indan 2 kat fazla secersen kayiplarda artacagindan delta b yi yine dusuk secmen gerekir. Onun icin full bridge de nuveyi yine daha büyük seçmen gerekecektir.

[Flatron]

Kemal
PFC yi anlattığın yazıyı(5.yanıt ) daha yeni gördüm
Kusura bakma onu daha önce okusaydım ilk sorumu sormazdım.
Yalnız şunu sormak istiyorum.Bu PFC chipi aynı zamanda harmonikleri düzeltmekte yada filtre etmekte de de kullanılıyor mu?
PFC chipinin nin datasheetin de harmonic diye hiçbirşey geçmiyor.

[Kemal88]

Kemal
PFC yi anlattığın yazıyı(5.yanıt ) daha yeni gördüm
Kusura bakma onu daha önce okusaydım ilk sorumu sormazdım.
Yalnız şunu sormak istiyorum.Bu PFC chipi aynı zamanda harmonikleri düzeltmekte yada filtre etmekte de de kullanılıyor mu?
PFC chipinin nin datasheetin de harmonic diye hiçbirşey geçmiyor.
Sanı

Yok abi önemli değil. Abi PFC entegresi sadece şebekeden sinüs akım çekilmesini sağlamaktadır. Başka bi yerde harmonikleri yada başka amaçla filtre etmede en azından benim bildiğim kadarı ile kullanılmıyor. Datasheet de biraz üstün körü anlatmış. Fakat matematikle anlatmaya çalışırsak işin özü harmoniksiz akım çekmekten geçiyor. O da anlattığım olaylarla ilgili.

Google da güç faktörü ve harmonikler yazdığında direk ilişkisini anlatan dökümanlar çıkıyor abi. Oradan da bakabilirsin.

[Kemal88]

Arkadaşlar PFC nin ilk başlangıç şeması aşağıdaki gibidir. NCP1653 ün excel i ile kontrol edilmiştir ve hesaplar doğrudur. Bunun dışında, hesaplardaki 9. formül eksiktir. Yenisi 13. formülde verilmiştir.





Girişte eklenecek olan EMI filtresi, inrush akım limitleyici henüz eklenmemiştir. Bu şemada, L1 şok bobini ve üzerindeki ek sarım, snubber, henüz dizayn edilmemiştir. Değerler hesapta çıkan değerlerdir ve pratikte bulunan değerlere göre ayarlanacaktır. Mosfet Rdson direnci daha küçük olan ve akım kapasitesi en az hesaptaki gibi çıkan ve en az 450V değerinde VDS değeri olan başka bi mosfetle değiştirilebilir. Dediğim gibi bu PFC nin başlangıç şemasıdır ve değiştirilebilir.

[seron]

kemal, inşallah bilgilerinin ve çalışmalarının sonucunu görürsün abicim, gerçekten gayretli birisin.

[Kemal88]

L1 şok bobin hesapları aşağıda verilmiştir.



Alpha, şok bobin regülasyonu ile ilgilidir fakat hesaplarda kullanılmamıştır. Ku, nüve doldurma oranıdır. Standart değer 0.4 dür fakat amatör sarımlar için genelde 0.3 alınmaktadır. Bmax ise max akı değeridir. Genelde 0.1T ile 0.25T arasında alınmaktadır. Kitap PFC için 0.25T seçtiği için 0.25T seçilmiştir.



E ye benzeyen epsilon, akımın telde dolaştığı derinliktir. D ise bu derinliğin çapıdır. Aynı zamanda minimum seçilmesi gereken telin de çapıdır. Aw ise seçilmesi gereken minimum telin kesit alanıdır. Seçilecek tel ise bu kesit alana en yakın olan seçilmelidir. Buna göre AWG 24 teli uygun görülmüştür. Bu telin çıplak tel kesit alanı olan AWB ve izolasyonlu kesit alanı AWI verilmiştir. Dmax max duty cycle değeridir.



Eng nüvede saklanması gereken enerjidir. AP ise area product diye geçer ve en az bu değere sahip nüve seçilmesi gerekmektedir. Buna göre EE65 nüvesi seçilmiştir. AW(B) ise nüvede sarımda gereken toplam çıplak tel kesit alanıdır. Bir tane telin çıplak tel kesit alanına bölündüğünde paralel gereken tel adedi bulunmaktadır.



lg ise nüvede bırakılması gereken toplam hava boşluğudur. PFC şok bobinleri enerji depolaması gerektiği için, ferrite nüvelerde hava boşluğu bırakılması gerekmektedir. EE65 nüvesinde ise hava boşluğu 3 bacakta da olacaksa, her bir bacakta, bulunan değerin yarısı olan 3mm lik hava boşluğu bırakılmalıdır. Nüvenin ortasında olacak ise, o zaman tüm 6mm de nüvenin ortasında olmalıdır. Hava boşluğu bıraktığımız için fringing flux denilen kaçak endüktanslar oluşacaktır. Bu akılar, şok bobininin verimini düşürmektedir. O yüzden hesaba katılmalıdır. F burada fringing flux katsayısıdır. Fringing flux ı en aza indirmek için tur sayısı azaltılmalıdır. Yeni tur sayısı 51 tur çıkmıştır. Başta seçtiğimi Bmax ise gerçekte 0.26T ya kadar çıkacağı hesapta bulunmuştur.

[Kemal88]

Ek sarım hesabı ve snubber hesabı yapılmıştır. Snubber hesabından tam emin olmamakla birlikte en iyi snubber dizaynı mosfet üzerindeki dalgalanma ve peakler osiloskopla gözlemlenerek yapılandır. Mosfet peak akımı RMS akımı olan 4A in 2 katı alınmıştır. Mosfete göre snubber dizaynıda değişmektedir.

[Flatron]

Ellerine sağlık Kemal.
Havyayı ne zaman fişe takıyorsun :)Malzemelerin temininde sorun olmaz sanırım.Bence devrenin izin verdiği kadar modüller birleştirilerek yapılırsa tasarımda iyileştirmeler olursa ne kadar başarılı olduğu da  görülmüş olur.Son halinde de hepsi bir arada olabilir.

[Kemal88]

Ellerine sağlık Kemal.
Havyayı ne zaman fişe takıyorsun :)Malzemelerin temininde sorun olmaz sanırım.Bence devrenin izin verdiği kadar modüller birleştirilerek yapılırsa tasarımda iyileştirmeler olursa ne kadar başarılı olduğu da  görülmüş olur.Son halinde de hepsi bir arada olabilir.

Abi havyayı takacam fişe de işte şu osiloskop meselesi dert. İlk önce PFC hesaplamalarını bitirip, temin edilebilecek malzemelere göre ayar çekicem. Ama öle pek bişi değişmicek. PFC entegresini bile temin edilebilen entegre seçtim yoksa bunun bir üst modeli var NCP1654 ama türkiye de yok. Onun için NCP1653 ü seçtim. UC3854 de var fakat o entegreyi araştırdığımda voltaj çökmeleri falan yaşandığını okudum. O yüzden seçmedim.

[Kemal88]

PFC girişine, EMI filtresi, inrush akım limitleyici, aşırı voltaj giriş korumaları, sigorta eklenmiştir. Şebekeden çekilecek max akım 7.2A idi. Bu değerin iki katı değer olan 15A sigorta eklendi. Hem soft start hem de inrush akım limitleyici olduğu için daha yüksek değerde sigorta seçilmedi. EMI filtresinin hesapları yok denilebilir. Nedeni ise, yüksek frekans parazitlerinin devreyi yaptıktan sonra belli olacağından ve ölçülmesi gerektiğinden dolayı matematiksel olarak pek bi hesabı yok. Kitaplarda olanlarda zaten garanti veremez. O yüzden de endüktans değer aralıkları verilmiştir. EMI filtresinin nüve üzerindeki uygulaması, sarımı ve diğer pratik bilgiler daha sonra paylaşılacaktır.

[Kemal88]

PFC devresindeki komponentler, pratikte bulunabilecek değerlerle değiştirilmiştir. Devrede ayrıca birkaç değişiklikte yapılmıştır. Inrush limitleyici, baştaki EMI kapasitörlerinin de inrush akımı çekme ihtimaline karşı en başa konulmuştur. Dirençlerin daha sonra bahsedeceğim yerlerde metal film olanının koyulması gerekebilir.

[Kemal88]

Arkadaşlar, askerlik arkadaşım gelecek yarın, onun için proje 1 hafta aksayabilir İlgililere duyurulur

[Kemal88]

Arkadaşlar, eklediğim resimlerden dolayı sanırım, sadece bu benim konuda chrome hata veriyor. Güncel olanlarda sorun çıkarmıyor gibi ama tam emin değilim. PWM entegresi olarak UC3825 yerine UC3844 kullanılacaktır. UC3844 akım kontrollü bir entegredir ve tek çıkışa sahiptir. UC3825 iki çıkışlıdır fakat tek çıkış bize lazım olacağı için, diğer çıkış yüksek frekans parazit yayacaktır. Onun için, ihtiyaca göre UC3844 entegresi seçilmiştir. Bu entegre, offline smpsler de önerilmektedir.

[seron]

kemal çerezleri sil.

[Kemal88]

kemal çerezleri sil.

Yok sorun çerezlerden değil @seron , dediğim gibi sorun güncel olmayan chromelarda meydana geliyor.