5v-100v Boost Converter Hakkında

[fatihinanc]

Selamlar,

Aşağıda şemasını vermiş olduğum devrenin çıkışından Proteus üzerinde ~100v, gerçekte ise ancak ~50v alabiliyorum. Sebebi sizce ne olabilir ?
Frekansı ve duty i değiştirmek fazla işe yaramıyor. Alabildiğim en yüksek gerilim değeri ~50v. Onu da çıkıştaki 1uF kapasiteyi 0.1uF ile değiştirerek elde ettim.
Aşağıya gerçek devre üzerindeki MOSFET in(IRF540) Gate ucu ve çıkışın osiloskop görüntülerini de ekliyorum.

PWM (Proteus): 50kHz / %50 Duty
PWM (Gerçekte) : 20kHz / %50 Duty

Şema


Gate


Çıkış

[arm-beginner]

Şurdan birkaç online hesaplama yapabilirsin:
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/aww_smps_e.html

Ben şahsen ama bir 1:20 oranda (yani 5V -> 100V) boost yerine flyback kullanırdım.

[fatihinanc]

Selamlar Fırat.
Tavsiyelerin için teşekkür ederim. Dediklerini bu akşam deneyeceğim. Devre 5v ile çalışmak zorunda olduğu için harici bir gerilim kaynağı bağlamak zor görünüyor. Fakat eğer çok ihtiyaç olursa 5v->12v ufak bir step up ile MOSFET leri beslemeyi düşünüyorum. Bilmiyorum bu şekilde ne kadar sağlıklı olur.

Çıkış görüntüsü aslında alabildiğim en güzel çıkışlardan biri diyebilirim. ~10kHz'de ripple çok fazla oluyordu. 20kHz'de gerilimde bir değişme yok ama ripple'lar oldukça azalmıştı. Ama yine de güzel bir skopla bakmak gerekir elbette.

Çıkışta çok fazla düzgünlük ve mükemmel bir sinyal beklemiyorum. O yüzden bu kısım sonraya kalabilir. Zaten bu hattın üzerine P kanal bir MOSFET üzerinden farklı şekillerde PWM sinyali bindireceğim.

Bu arada devrem çok akım çekmeyecek. 200mW gibi bir gücüm olsa yeter çıkışta. Bu sebeple yüksek güçlü MOSFET ihtiyacım yok. Sadece Vds gerilimi yüksek olsa yetecek.

@arm_beginner
Hesaplama programı için teşekkür ederim. Devre boyutlarının öneminden dolayı küçük de olsa trafo tercih edemeyeceğim maalesef.

Kolay Gelsin.

[CLR]

@fatihinanc

Merhaba,

Hatalarını söylüyeyim önce.
1. 1N5819 ile 100V step up yapamazsın çünkü ters tepe gerilimi 40V'tur, çıkış 40V veya üzeri ise diyotun bozulmuş olma ihtimali çok yüksektir. 1N5819 yerine minimum 150V'luk bir diyot kullan, ultrafast vs'de olabilir .
2. IRF540 ile de bu iş olmaz çünkü max. 100V'luktur. Oysa çalışsa sen mosfete minimum 101V veriyorsun. 150-200V'luk mosfet seçmen daha uygun olacaktır.
3. R12 çok büyük, zaten gate drive voltajın düşük dahada düşürüyorsun, 22-33ohm gibi dirençlerle değiştir. BC337  500mA'liktir.

Scop görüntüleri eklemişsin ama bir hata olmalı, gate voltajı nasıl oluyorda 32V'a çıkıyor? Ya 32V yanlış yada 51V, time/div. 10x'de olmasın?

Sana önerim mc34063'ün çıkışına yukarıda bahsettiğim gibi mosfet ve schottky ekle gayet güzel çalışacaktır.

[fatihinanc]

Fırat,

Daha düşük direnç takınca çıkışım biraz daha arttı ama istediğim seviyede değil. Şimdilik evde 22ohm ve 92 ohm bulabildim. 22ohm u takınca bjt ve mos haliyle aşırı ısındı. Bu arada dediklerini tamamen gerçekleştirmiş durumda değilim. Bitince drain source arasının görüntülerini ekleyceğim.
Bu arada deneme yanılma yöntemiyle de farklı kapasite ve bobin değerleri ile değiştiriyorum ama pek birşey elde edemedim maalesef.

Geribesleme için çıkış kapasitesinin hemen arkasına 100v - 3v3 bir gerilim bölücü tasarlamıştım ama istediğimi alamayınca buraya eklemek istemedim. Yoksa kapalı devre bir sistem olacak elbette. Aldığım sonuca göre anahtarlama frekansını değiştireceğim....


@uicroarm
Selamlar,

Cevap için teşekkür ediyorum öncelikle...

1. Aslında bunu tamamen unutmuşum. Daha doğrusu dikkat etmemişim. Diyot bozulmamış, ölçtüm fakat her ihtimale karşı paralel bir 1N5819 daha ekledim. Gerilmi biraz düşürecek olsa da şimdilik durabilir gibi...
2. Bu mos un 100v olduğunu biliyorum. ~300v luk bjtler ile de denedim. Tam 100v olmasa da en azından 80-90v alabilmeyi bekliyordum çıkıştan. Nihai devre üzerinde yaklaşık 3 katı mos kullanmayı düşünüyorum. Maalesef şimdi elimde yok. Sadce 200 ve 300v luk bjt ler var.
3. R12 yi şimdi 92ohm yaptım. Çıkışım biraz daha arttı denilebilir.

Bu arada skop görüntüleri doğru hocam. Ufak bir scopu olan bir ölçü aletim var. Onunla da aynı değerleri alıyorum.

MC34063 aslında çok güzel olurdu ama çıkışı dijital olarak kontrol etmem gerekecek. Yani istediğim duruma göre gerilimi değiştirebilmeliyim. Bu şekilde MC34063 ile olmaz diye düşünüyorum. Olabilecek başka bir yolu var mıdır ?

Son olarak bu işi yapan hazır entegreler de var. Bazen gezinirken rastlıyorum. Direkt boost converter entegresi diye özellikleri vs. de var. Fakat daha önce hiç kullanmadım.(Gerçi bu da yeni bir girişimim ama... )

Tavsiye edebileceğiniz hazır çözümler de var mıdır ? Amacım MCU kontrollü ~60-100v arası bir boost converter yapmak.

[z]

Oncelikle ikinci diyodu paralel degil de seri bagla. Gerilim hala yukselmiyorsa pwm frekansini dusur ve duty yi artir.

[fatihinanc]

Oncelikle ikinci diyodu paralel değil de seri bagla. Gerilim hala yukselmiyorsa pwm frekansini dusur ve duty yi artir.

Oncelikle ikinci diyodu paralel değil de seri bagla. Gerilim hala yukselmiyorsa pwm frekansini dusur ve duty yi artir.

z hocam teşekkür ediyorum. Sorun çözüldü. Yanlız bunu nasıl gözden kaçırdığım diyorum 
Çıkıştan 105v alıyorum şu an ve frekans ve duty i değiştirerek 50v a kadar azaltabiliyorum.

Yardımcı olan üstadlara da teşekkürler tekrardan...
Devre için başka düzeltmem gereken yer veya herhangi bir tavsiyeniz var mı ?

Selamlar...

[ahfxg]

@fatihinanc: Şu an kullandığın devre şeman ile frekans bilgini verebilir misin acaba?

[z]

Devre için başka düzeltmem gereken yer veya herhangi bir tavsiyeniz var mı ?

D1 diyodununun herhangi bir amacı olmadığından kaldırıp atabilirsin.

[fatihinanc]

@ahfxg
Evet evet ekleyeceğim. Ben de onun için hazırlık yapıyordum zaten. Yeni şemayı hazırladım ve MOSFET in drain source arası birkaç görüntüsünü kaydettim.

@z
O diyot aslında kısa devre diyotu idi koruma amaçlı. Oraya da yüksek gerilimli en az 200v luk bir diyot eklesem iyi olacak gibi.

Elimdeki skopun V/div i yetmediği için sinyalin tepe kısmı görünmüyor. O yüzden voltajın yetmediğini belirne 10v kısmı kırmızı oldu. Bu hali ile çıkıştan 105.2v alıyorum.

NOT : Şu an elimde olmadığı için deneyemediğimden buraya yazmadım. Bu devrenin aynısını en az 200v luk bir MOSFET ve 150v luk bir schottky ile deneyeceğim. Zaten o malzemeler üzerinden son halini alacak devre. Yeni malzemelerle denediğimde yine görüntüleri ve şemayı da ekleyeceğim.

Frekans : 10kHz
Duty : %50

Yeni devre şeması;


Drain-Source arasındaki durum;

[fatihinanc]

Boost kısmını hallettik fakat küçük bir sorum daha var. Yukarıda "Yeni Şema" olarak verdiğim şemanın çıkışına aşağıdaki devreyi ekledim. Fakat çıkış sinyali istediğim gibi olmadı.

Buradaki PNP sürücü üzerinden MCU dan ürettiğim rastgele PWM çıkışlarını 100v luk hatta bindirmek istiyorum. Fakat geçişlerde tam 0v a kadar inmiyor palsler. Şemadaki 2N5401 transistoru 180v luk bir transistor.



Resimde 57.3v luk bir çıkışın üzerine 16Hz %10 duty lik bir sinyali bindirdiğmde 2N5401 BJT sinin collectorunde en son eklediğim resimdeki çıkış oluşuyor.

Buradaki sıkıntı sizce ne olabilir ?

57.3v luk PWM'siz Çıkış                                           PWM Sinyali                                                             PWM sinyalinin 57.3v luk Çıkışa Binmiş Hali
   

[z]

Böyle yapmak yerine boost devresindeki pwm sinyalini açıp kapasan daha pratik olmazmı?

[asma]

Merhaba
Q3 kollektöründe duty %90 57V~0V şeklinde sinyal görmelisin. Sinyal şekline göre yorum yapılabilir.
Ezbere R6 yı 10k ve R11 i 100k yaparak çıkış sinyalindeki değişmeyi gözlemekte fikir verebilir.

Boost devresindeki duty oranı bana garip geldi.    %95 gibi bir değerde ancak 5volt 100volta ulaşmalıydı. (aslındaQ4 pwm i tersliyor ama %50 denince değişen birşey olmaz  gerilim iki katına çıkmalıydı)
Dolayısıyla o devreden ayar pek sağlıklı çalışmaz gibi gözüküyor. Tek diyot 50V , iki diyot 100V  ... üç diyotta 150V 

Kolay gelsin.

[fatihinanc]

Böyle yapmak yerine boost devresindeki pwm sinyalini açıp kapasan daha pratik olmazmı?

Denemeden cevap yazmayayım dedim. Elbette daha pratik olur. Aklıma hiç gelmemişti ama kodumu tekrar bu mantığa göre düzenledim. Hem de ilkinden daha basit bir mantıkla çıkışı açıp kapatabiliyorum. Temel mantığım zaten çıkışı istediğim anda 0 a çekmekti. Bu şekilde çok da güzel oldu.
Bülent hocam teşekkür ediyorum tekrardan.

@asma
Hocam yorum için sağolun. Konu hakkında ben de fazla bir teorik bilgiye sahip değilim fakat %50 duty de en yüksek gerilimi(105v) alıyorum. %60 a kadar ~100v larda geziniyor. Sonrasında ise yaklaşık %2 duty değişiminde ~4-5v aşağı düşüyor. %80 lerde 60v u görüyorum çıkışta.

[z]

Önerdiğim yöntemin olumsuz yanı çıkışın 5v..100v arasında anahtarlanmasıdır. Bir de çıkıştaki filitre kapasitörünün doluncaya kadar yapacağı gecikme.

Çıkışın minimum 5v yerine 0 olması şartsa 5..6v luk zener düşünülebilir.

Aslında yapılmak istenen sistemin uygulama alanını bilmekte fayda var.