Progetto Alimentatore

[ronnie81]

Salve a tutti, sono alla prese con una sfida, stò cercando di realizzare un'alimentatore che data una tensione alternata in ingresso da 12Vac (secondario di un trasformatore), mi fornisca in uscita una tensione stabilizzata di 12Vdc (ripple accettato del 5%) ed una corrente nominale di almeno 6 Ampere.

Ho provato a realizzare un prototipo di alimentatore Flyback con mosfet di potenza, DC/DC converter e trasformatore swhitching, prelevo la tensione alternata, la passo per ponte a diodi e capacità e poi la stabilizzo con lo switching, in questo modo tutto mi funziona bene fino ai 2 Ampere, dopodichè il ponte inizia a scaldare come una pazzo (ho utilizzato un ponte da 8Ampere su case BU) e devo mettere almeno tre capacità da 4700uF come capacità di load per non avere ripple importanti. javascript:emoticon('')

Chiedo a qualcuno di più esperto qualche consiglio per far scaldare meno il ponte, io pensavo di implementare uno stadio a PFC in modo da rendere più simusoidale l'assorbimento di corrente, ma forse non risolvo nulla. Inoltre integrati che fungano da PFC controller sono pensati per lavorare in alta tensione e quindi hanno tensioni di alimentazioni superiori ai 15V.

javascript:emoticon('')

[tesla88]

Che tipo di DC/DC converter stai utilizzando? L'hai realizzato tu o è già fatto ? Nel caso l'abbia fatto tu puoi postare uno schema ?

Credo di aver capito che a scaldare sia il ponte subito dopo il trasformatore giusto?

Se hai un oscilloscopio guarda cos'hai subito dopo il ponte ,ovvero sugli elettrolitici.

[ronnie81]

Ciao, il DC/DC l'ho realizzato io utilizzando un NE555, volevo testare le criticità di un alimentatore flyback prima di andare troppo avanti. Vorrei postarti lo schema, ma non ho capito come allegarlo al testo del messaggio...

Comunque si, è proprio il ponte subito dopo il trafo, stò utilizzando un GBU4B e misuro circa 100°C sul case. Sugli elettrolitici ho il classico ripple a 100Hz, l'ampiezza dipende da quante capacità metto in parallelo.

[tesla88]

Mah, trovo strano realizzare un DC converter con un ne555 e flyback se si vuole ottenere un uscita stabilizzata . Conviene optare per un integrato dedicato al controllo in PWM tipo TL494 , SG3525 o la serie UC38xx . Non ho progettato/realizzato molti DC/DC converter ma non ho mai affidato il controllo al 555 , anche perchè se non hai una retroazione l'uscita sarà difficilmente stabile . Probabilmente stai andando a prelevare una corrente enorme sul lato primario e il ponte si surriscalda (ma anche il trasfo lo vedo male ) .........io proverei con un Tl494 , coppia di mosfet e trasfo adeguato. A proposito il trasformatore come lo hai calcolato?

Per allegare schema:

Nelle FAQ dovrebbe essere spiegato come allegare immagini , ad ogni modo devi usare un sito dove appoggiare l'immagine tipo http://imageshack.us/ , poi usi il tasto IMG e copi il link che viene fornito da imageshack .......

[patatino59]

Se l'assorbimento e' alto ti consiglio di usare diodi SHOTTKY per il ponte (hanno una minor caduta di tensione, di conseguenza scaldano meno)

[ronnie81]

ciao tesla, grazie per le info, ecco lo schema che ho implementato:

come vedi c'è retroazione (ho anche sostituito il trimmer con un TL431 per aumentare la stabilità e saturare più velocemente il trasistor Q9) e l'uscita è sufficientemente stabile.

Adesso controllo i componenti che mi hai proposto.

Mi interesserebbe capire il perchè di una temperatura così elevata sul ponte, visto che teoricamente è percorso da corrente solo nelle fasi di carica della capacità.

Non ho ancora effettuato particolari dimensionamenti al trafo, volevo prima dimensionare bene gli stadi di potenza.

[tesla88]

Lo schema di vede un po' piccolo per essere comprensibile ,caricalo con maggio risoluzione e metti solo il link se non vuoi riempire la pagina del forum

per il trasfo volevo solo capire che num di spire hai sul trasformatore.......magari sta lavorando male....

Ma un filtro in uscita non l'hai messo? la classica induttanza per intenderci .....occhio agli elettrolitici in uscita che siano low ESR e 105°

[lelerelele]

sarà l'età

ma la retroazione non la vedo.

[ronnie81]

ecco il link all'immagina nativa:

schema

Il filtro d'uscita non l'ho implementato in quanto non lo ritenevo importate ai fini della prova, ma solo per aumentare il filtraggio e le armoniche sulla tensione stabilizzata.

Si i condensatori sono low ESR

La retroazione è data dal partitore resistivo (R1 trimmer e R36 fisso) ed il BJT Q9 con collettore collegato al pin 1 dell'NE555

[patatino59]

Mi viene un dubbio sulla corrente di uscita (richiesta 6 Ampere)

All'ingresso del ponte c'è un fusibile da 400 mA: quali sono gli effettivi limiti del circuito?

Il trafo switching ed il finale devono fornire la corrente richiesta!

[ronnie81]

Rispondo a patatino666

La corrente richiesta è di 6 A, il valore del fusibile riportato è errato, mi serviva per prevederne il posto sulla scheda e non dimenticarmi di metterlo..

Il trasformatore switching usato per i test ha una Isat di 5A, il problema è che superati i 2 A il ponte diventa una stufa.

[patatino59]

Confermo che l'uso di diodi Shottky a bassa caduta migliorera' l'aspetto termico del ponte raddrizzatore:

0,7v x 4 diodi x 6 Ampere = circa 30 W

0,2v x 4 diodi x 6 Ampere = 4,8 W

[ronnie81]

Scusa patatino666, ma non mi torna quanto dici...

innanzi tutto diodi shottky che supportino i 6A fanno come minimo 0,6 0,7 V di caduta, comunque inferiori alla caduta del ponte che ho usato io che fa 1V.

Inoltre il calcolo di 0,7V x 4 diodi x 6 Ampere = 16,8 W e non 30..

In ogni caso, un ponte conduce solo con 2 diodi per semiperiodo e la corrente è la corrente di carica della capacità di carico per il tempo necessario a ripristinare la carica della capacità stessa. Volendo giustamente ipotizzare che la corrente "spesa" per caricare la capacità sia paria alla corrente media sul ramo in continua (le perdite di carica sulla capacità sono più che tracirabili), il calcolo secondo me andrebbe fatto per due diodi alla volta e non per quattro. Si ottiene dunque che:

Soluzione Shotky: 0,6V x 2 diodi x 6 Ampere = 7,2 W

Soluzione Ponte: 1V x 2 diodi x 6 Ampere = 12 W

Convengo che ho comunque un miglioramento, ma 4 diodi mi occupano più spazio di un ponte (con quegli amperaggi sanno dei D2PAK) e non posso applicarvi un dissipatore. Non mi piace tanto la soluzione, ovvio che comunque la testerò per non lasciare nulla al caso, mi resta comunque il dubbio sul perchè il mio ponte stia scaldando così tanto, già a 2 Ampere di consumo, in quanto dai conti di prima mi risulta una potenza da dissipare di 4W, il ponte presenta una resistenza termica giunzione case di 4,2 °C/W il che mi porta a dire che dovrebbe avere una sovratemperatura di 16,8 °C.

Non capisco perchè io misuri più di 100°C sul case..!!

[patatino59]

Mi scuso per l'errore.

Ho visto usare diodi veloci in un TVC da 10'' alimentato a rete con trasformatore da 12 volts. Quando si guastava il ponte di diodi alcuni riparatori montavano diodi normali con effetti termici molto evidenti, mentre il costruttore montava diodi a bassa caduta da 5 Ampere.

Probabilmente e' proprio la qualita' del ponte di diodi ad essere sospetta...

[Ctec]

Scusa, ma... E' il ponte in ingresso che scalda, giusto?

Hai messo un WL02, cioè un ponte da 1A su carico resistivo, e ti stupisci se scalda a bestia se ce ne fai passare "solo" 2A?

Sei andato ben oltre le sue specifiche.

Bisogna che tu usi un ponte da 10A, per un assorbimento in uscita da 6A (un po' di perdite nel tuo circuito le vogliamo mettere?...)

Non importa che sia shottky, ma la corrente nominale la deve sopportare tutta...

Poi forse, ti ci vorranno dei condensatori in parallelo a ciscun diodo del ponte, diciamo un 100nF, per limitare proprio i picchi di corrente di carica.

[ronnie81]

Scusa Ctec, ho fatto lo schema troppo velocemente a quanto pare e non ho cambiato tutti i riferimenti !! il ponte che ho ustato per i test è un GBU4B della Vishay, che è un 4A, ho disponibile anche il suo fratello maggiore da 8A, ma non l'ho montato perchè secondo me non risolvo un gran che, ha maggiore caduta e maggiore resistenza termica, quindi temo che a parità di corrente scaldi pressochè uguale, correggimi se sbaglio.

[Ctec]

Ah, mi pareva strano...

Allora, sono andato a vedere. Il ponte, non alettato come mi pare sia il tuo caso, diventa un 3A. Quello che tu misuri (i 2A) sono all'uscita del circuito, per cui forse gli stai un po' tirando il collo, cioè sei vicino alla corrente nominale.

Prova a misurare quanto effettivamente passa tra lui e il condensatore di livellamento.

Scusa, ora devo andare all'aeroporto. Fammi sapere e casomai ti aiuto ulteriormente, se posso.

Prova i condensatori....

[patatino59]

E' possibile che ci sia un ritorno di RF sul ponte?

In questo caso bisogna adottare tutti gli accorgimenti del caso (condensatori di fuga, eccetera)

[ronnie81]

Grazie a tutti..

Per completezza allego le forme d'onda che ho in uscita al ponte e sulla continua.

forme d'onda

I tracciati sono:

CH1= tensione stabilizzata sul carico (+12Vdc);

CH2= corrente in uscita del ponte a diodi, misurata come caduta su una R=0,1Ohm 1W

CH3= corrente sul carico, misurata come caduta su una R=0,1Ohm 1W

Come si vede, ho una corrente sul carico di 1,5A, ed una corrente media sul positivo del ponte si 1,8A (calcolo fatto dall'oscillo) con picco a 5A

La capacità di carico sul ponte è come da schema eletrico = 4700uF

Il ponte a diodi è un GBU4B della vishay montato senza dissipatore

Il carico è puramente resistivo

[lelerelele]

per me c'è qualcosa che ti fa corto tra la massa del ponte e la tua alimentazione a monte,

in quanto l'uscita del ponte deve necessariamente avere onda intera, mentre la tua uscita <<onda verde>> (se non erro) è raddrizzata con solo una semionda,

secondo me questo non è sicuramente corretto devi ricercare qua il difetto.

inoltre....relativamente alla retroazione è collegata dopo il ponte? perchè continuo a non vedere altro.

direi che la retroazione deve essere collegata in uscita sulla tensione che alimenta il carico, altrimenti come farebbe a mantenerla costante. prova a cambiare carico, oppure collegare un carico variabile (per esempio un finale audio) per vedere come si comporta la tensione in uscita.

Modificato: 16 marzo 2011 da lelerelele

[ronnie81]

La retroazione è collegata alla tensione stabilizzata sul carico (vedi schema label "Vcc_led" in quanto il carico sono delle strip led).

Per quanto riguarda la forma d'onda della corrente, la trovo coerente, in quanto è la corrente sul positivo del ponte, non può che essere così visto che va a caricare la capacità eletrolitica da 4700uF. Non capisco cosa intendi per "onda intera", non mi aspetterei certo una forma d'onda della corrente con 'fronti' positivi e fronti negativi misurata in quel punto..

[mariano59]

In effetti un ponte raddrizza entrambe le semionde, quindi dovresti avere semionde consecutive positive con periodo 10 ms. Questo raddrizzatore sta lavorando come singolo diodo, così da come si vede.

Prova a eliminare tutto dal condensatore di livellamento compreso in poi e carica il ponte con una resistenza, poi guarda la forma d'onda in volt, deve essere composta dalle semionde riportate sul piano positivo, frequenza 100Hz (10 ms). Qui sembra esserci il ponte aperto o il trafo mal collegato, con il ponte in corto avresti un eccessivo riscaldamento anche del trafo, se non è da 1KVA.... . Ricontrolla i collegamenti del trafo e del ponte.

[ronnie81]

ma i tracciati che ho caricato si leggono così male?!?

La forma d'onda della corrente sul ponte ha periodo di 10ms (il time/div è di 2,5ms/div), quindi il ponte stà lavorando su entrambi i rami e non solo su uno..!!!

[Mirko Ceronti]

L'oscillogramma della corrente è giusto !

Trae in inganno il fatto che tra un picco semisinusoidale e l'altro ci sia il "vuoto" poichè quei picchi esprimono la corrente di carica del condensatore da 4700 microfarad, e negli spazi vuoti, è quest'ultimo che fornisce corrente al carico, quindi una resistenza "shunt" posta a monte del condensatore per eseguire il rilievo di corrente, non mostrerà la corrente di cui si fa carico di erogare il condensatore durante i suoi cicli di scarica sul carico.

(scusate la ridondanza dei termini )

Per vedere la corrente con la classica forma delle 2 semionde consecutive a 100 Hz, andrebbe usato un carico resistivo, e.....tolto il condensatore di filtro.

Saluti

Mirko

Modificato: 17 marzo 2011 da Mirko Ceronti

[Mirko Ceronti]

Vedi ronnie81, prova a prendere un ponte diodi da 35 Amper 1000 Volt in contenitore metallico da 30 x 30 miliimetri tipo il KBPC 3510.

Fagli scorrere 4 Amper, ossia una corrente quasi 9 volte inferiore alla sua nominale, e dopo 5 minuti prova a prenderlo in mano (NON FARLO) !!!!

Vedrai che l'ululato è servito; scotta ignobilmente, e con una corrente ridicola rispetto alle sue possibilità, inoltre il "case" è metallico, ma....se non lo accompagni ad un buon dissipatore, a nulla vale la sua corrente di targa, scotterà come una brace.

Per cui il Tuo ponte da 8 amper in case BU che si arroventa con 2, non mi stupisce affatto

Saluti

Mirko

Modificato: 17 marzo 2011 da Mirko Ceronti