Flyback güç kaynağı zımbırtısının gizemli hesaplamaları

[Zoroaster]

Dediğim gibi @HeCToR bu konularda deneyimim az. Koca UPS'leri tasarlıyorum ama bugüne kadar ezbere gitmişiz. Bu konuda üstad cevap verecektir.

Açık açık söyleyeyim @FxDev

Bobinler ve flyback konularında verdiğin cevaplara bakarak koca koca ups falan tasarladığından şüpheliyim.

Acaba bu tasarımlar dene yanıl yapısında mı yapılan tasarımlar mı diye merak da etmiyor değilim. Hani şu ilk mesajda şöyle bir laf etmiştin

Bizim halk bu tabirlere yabancıdır; bizim halk bunu; ya trafo zırıl zırıl ötüyordu, dayı oğlu bir kapasite bağladı ses kesildi ile anlar.
Ben zamanında çok hesapladım hiç bir zaman da teoriye bire bir uymadı. EMC gibi lanet olasıca. Power 4-5-6 diye bir alet var ünlü Ridley'in. Bu aletin bir benzeri ya da spectrum analyzer yoksa yine yaptığınızın bir faydası yok.

Sanki tasarımların dayı oğlunun kapasite bağlayıp sesi yok etmes mantığıyla yürüyor gibi.

Yoksa hazır tasarımlar için yapılmış formülleri dayayıp ne nedeğildir bilmeden geçiyormusun?

[FxDev]

Sorduğum toroid sorusu ağır geldi sanırım az kitap kurcalayacağına bana atıp tutmuşsun.

@Zoroaster ister zorona gitsin ister zorona gitmesin ama upto 2.5MW'lık UPS/Charger vs. sistemleri tasarlıyorum. 2.5MW sistemin IGBT'si senin odandaki tüm malzemelerin ederi kadar. Dene yanılla 10 tanesini patlattın mı kapı önüne koyu verirler adamı. Sen daha H bridgelerle oynarken biz 2-Level 3-Level 5-Level'lar ile taklalar arttırıyorduk ve en en en önemlisi bunlar ÜRÜNE DÖNÜŞÜYORDU BİR ADAMIN ODASINDA SÜS DİYE DURMUYORDU!

Kendimi kimseye kanıtlama derdim yok ama madem inanmıyorsun o halde çözüm basit.

Bilmediğin konuda yorum yapma, madem dediklerine güveniyorsun kanıtlamak için bas parayı atla İzmir'e gel, as kafana action kameranı, aç 4.5G'ni, buradakilere FxDev ne yapıyormuş ne yapmıyormuş canlı yayın yap. Hadi bunu yapamıyorsun video çek. Eğer dediklerimi yapmıyormuşsam ücret iade! Bu kadar eminim ben ne yapıp yapmadığımdan. Bu dediğimi de yapmayacaksan sus konuşma benim ne bilip bilmediğim hakkında ya da dediğim gibi atla gel boş konuşma.

Elbette her şeyi bilmiyorum, olabildiğince deneyim elde etmeye çalışıyorum, bu sadece yazılım değil donanım tarafında da böyle. Bazen konunun en ince noktasına kadar irdelemek, bazen de var olan sorunu en hızlı şekilde çözmek gerekiyor. Lakin cevapları geç sorduğum sorular yeter konunun derinlikleri hakkındaki tecrübemden. O soruları sorunların derinliklerine giren insanlar sorar. Yüzeysel 220AC'den 12V elde edeyim diyen değil. Bunun da farkına varınız.

Şimdi tekrar dayıoğluna geçebiliriz.  Evet o kapasiteyi bağlayınca o trafo ötmeyi keser arkadaşım.

[Zoroaster]

Ya bırak ya. 2.5MW Chargermış. Forumda teknik sorunlara yaklaşım şeklini verdiğin cevapları görüyoruz işte.
Ufak at.

[Epsilon]

...

[edX]

Bu muhabbet cıvımaya başladı. Bir de admin ya da moderatör galiba yok bu forumda.

@Zoroaster , en son aşağıdaki satırda kaldık:

Flyback zımbırtısı konusunda o konuya da geleceğiz. Hava aralığı verince bobinimizden DC bir ofsete sahip akım akmaya başlayacak.

[FxDev]

Ya bırak ya. 2.5MW Chargermış. Forumda teknik sorunlara yaklaşım şeklini verdiğin cevapları görüyoruz işte.
Ufak at.

Geliyor musun kafana kamerayı takıp? Uçak biletini aldığın zaman mesaj atabilirsin bana, benim mesaj kutum yasaklı değil kimseye.
Hadi ama bekliyorum cevabını. Atıyorsam gel hadi İzmir'e, rezil et beni tüm foruma. Güvenmiyor musun kendine? Çay + Boyoz (İstersen Kumru) benden, hem de kordonda. Hiç olmadı İzmir Kumrusu yedim, bir tane de gençten bir çocukla tanıştım der üstüne bir de bedava fabrika gezersin, hatta pardon iki tane. Ege Üniversitesine de götürürüm seni orayı da görmüş olursun. Biraz çevren değişir, hem bakarsın dost oluruz, birlikte işler yaparız. Whatssuptan da yazabilirsin.

Zoro ben üniversitede yüksek lisansımı güç elektroniği üzerine yaptım. IEEE'ye gir, ismimi yaz arat. Bir tane daha geliyor şimdi yine IEEE'ye PFC ile ilgili. Ben Bülent Ünalmış yazınca bir şey bulamadım maalesef. Şimdi sessizce otur yerinde Flyback anlat insanlara.

@edX haklısın konunun içine ettik. Yalnız tüm bu mesajlaşmayı bu başlık altında aşağıdaki mesaj başlatmıştır. İşin içine ben de gireyim millete o 25 küsür soruluk sorularla ilgili bilgi birikimimi aktarayım dedim, baksana adamın tavra hiç bir şeyden anlamaz biri olduk, hatta onu bırak mühendisliğimiz sorgulanır oldu. Aldığım yanıt aşağıda. Öyleyse dedim ben soruları sorayım, bazı soru cevaplar oluşsun. Akıllı biri bu işle uğraşmaya başladığında benim sorduğum sorularla er ya da geç karşılaşacak. Konunun akışını da bozduğunu düşünmüyorum o soruların. Zoro bir üniteyi bitiriyordu, ünite sonunda soru cevap bölümü olacaktı o. Kontrol bölümüne geldiğinde ne sorular hazırladım bir görseniz şaşardınız. Bunun ilk ip uçlarını o ikinci mesajda verdim, DC Trafo vs. diye.

Üniversite hocalarını matlapla, excell grafikleri ile tablolarla, scop görüntüleri ile tavlayabilirsiniz de ben bunları yutmam.

Zoro nasıl yanlış gördüğü yerleri kendi üslubunda yeriyor eleştiriyor kırıyor döküyor ya, ben de kendimce yanlış gördüğüm yerleri kendi tarzımca cevaplıyorum. Bu tarz çatışmasına dönüşüyor Zoro ile aramızda. Çünkü ben üretim tarafında/gerçek hayata dokunan yerdeyim, yaptığım ürünlerin bazıları ekstra güvenlik isteyen yerlerde, o ise evinin içinde bir odada hobi yerinde. Ben hiç bir zaman anlatacağım bir konuya "flyback zımbırtısı" demem, Flyback Dönüştürücü, Flyback Converter der bilimsel terim neyse, google adamın önüne aradığında nasıl faydalı bilgi dökecekse o şekilde anlatırım. Buna en güzel yer sitemdir. Farkımız budur, yazdıklarımıza da buna göre bakılırsa dediğimi anlarsınız.

[Zoroaster]

Hafta sonu mesai yapıyorum ve iş yerinde zamanım olmasına rağmen ne resim yükleme sitelerine ne de youtube'a erişebiliyorum.

O yüzden ancak mesai bitimi eve varınca bir kaç şey yükleyebilirim.

L değerindeki  endüktansdan hiç akım akmazken V değerinde DC bir voltaj uygularsak endüktansdan akacak akım

[latex=inline]i(t)=\frac{1}{L}*V*t[/latex]  bağıntısına göre rampa şeklinde yükselmeye başlar.

Örneğin 100 uH değerindeki bobine 10V uygularsak

t=0 ta i=0 
t=10 us  de akım  1 Amp
t=50 us  de akım  5 Amp
t=100 us de akım 10 Amp olur.

Gördüğünüz gibi bir kaçyüz mikrohenri değerindeki bobinden,  10v da 100us gibi bir zaman sonra dehşet akımlar akmaya başlar.

Eğer 200v DC gerilimle çalışmaya kalkarsak 100uH bobinin akımı daha T=10us olduğunda 20Ampere tırmanır.

Bu kısa yazıda bobine DC voltaj verildiğinde akımın rampa şeklinde yükseldiğini ve yükselme hızının V ye ve L ye bağlı olduğunu gördük.

Akımın alacağı değerin ise zamana bağlı olduğunu biliyoruz.

[Zoroaster]

Flyback yapıyı ve hesaplamaları anlattıktan sonra UC384X gibi bir çiple bir de uygulama yapacağız.

Flyback zımbırtısı dersinin geri kalan kısımlarından olan

Kararlılık/ Kararsızlık,
Kararsızlığın düzeltilmesi
SMPS çipi yerine MCU kullanımı

konularının anlatımını yüksek mühendis FxDev'e bırakacağım.

[FxDev]

Ben o dediklerini parasiz anlatmam zorocum. Cok istiyorsan 10bin dolari gonder hesabima yuksek muhendis FxDev anlatsin sana o dersleri. Sonra da gel burada anlat. Ben konu basligi acip madde madde sunlari anlaticam dedim mi?? Seni seni cok zekisin.

10bin cok mu geldi PSIM, Cuk ve Ridley'in ders ucretlerine bak.

AN-4137 senin anlattiklarina on basar yuze katlar. Benle ugrasma da hadi anlat anlaticaklarini hobici zoro.

Izmir?

[JOKERAS]

ZorO usta,bu seferki videoda Kamera uzak kalmış.

Nüve üzerindeki Bobine DC Akım yüklüyoruz,Nüve manyetik doyum noktasına geldiğinde akımı
kesiyoruz.
Bobin akımını kestiğimizde Nüvenin manyetiklik etkisi aynı şekilde dolum eğrisini takip ederek gittikçe azalıyor.
Hani o geriye ve aşağı inen eğri sıfır noktasına ulaşmıyormu?Yani hep manyetikmi kalıyor?

[Yuunus]

@Zoroaster hocam bobinin enerjisi kesilirken osciloscope da olusan goruntu asagi yukari 1. resimdeki gibi salininmli, bobinin dc deki , akim zaman egrisi 2. sekildeki gibi gosterilmistir okullarda bunu osciloscope da nasil izliyoruz yoksa bobinin davranisi 1. sekildeki en buyuk dalganin tepe noktasi mi dir? yoksa sekil 2 nin anlattiklarinizla alakasi yok mudur.

sekil 1


sekil 2

[Zoroaster]

Nüve üzerindeki Bobine DC Akım yüklüyoruz,Nüve manyetik doyum noktasına geldiğinde akımı
kesiyoruz. Bobin akımını kestiğimizde Nüvenin manyetiklik etkisi aynı şekilde dolum eğrisini takip ederek gittikçe azalıyor.

Hani o geriye ve aşağı inen eğri sıfır noktasına ulaşmıyormu?Yani hep manyetikmi kalıyor?

Evet sıfıra ulaşmıyor. Çünkü primer sargıdan akan akımın yönünü değiştiremiyoruz.

Digiman zaten şimdi bu konuya giriyoruz.

[Zoroaster]

Şekildeki devrede S anahtarını Ton süresi kadar kapatıp endüktansdan akım akıtıyoruz.
Ton süresi sonunda S anahtarını açıp Toff süresi kadar bekliyoruz.

Toff süresi sonunda tekrardan S anahtarını kapatıp endüktansımızdan akım akıtıyoruz ve bu olaylar periyodik devam ediyor.

Bobinden ve dirençten geçen akımların dalga şekillerini grafikte gösterelim.

[Zoroaster]

t=0 ile t=Ton zaman aralığında

[latex=inline]i(t)=\frac{1}{L}*V*t + i_0[/latex] ifadesine göre bobinden geçen akım artmaya başlar.

Burada [latex=inline]i_0[/latex] bobine voltaj verildiğinde zaten akmakta olan bobin akımdır ve ilk başta bu akım [latex=inline]i_0=0[/latex] dır.

[latex=inline]t=T_{on}[/latex] anında bobin akımı [latex=inline]i(T_{on})=\frac{1}{L}*V*T_{on}[/latex] değerine tırmanır. Bu zaman zarfında diyod tıkalıdır dolayısı ile R'den herhangi bir akım akamaz.

[latex=inline]T_{on}[/latex] süresi sonunda anahtarı açtığımızda bobinden akan akımın son değeri [latex=inline]I(T_{on})[/latex] idi ve bu akım resimde bobine üst taraftan girip şaseye dogru akmaktaydı.

Bobinimizde daha doğrusu nüvemizde mağnetik bir enerji depolanmış durumdadır. Kovaya suyu doldurduk gibi düşünebiliriz. Suyun seviyesi bobinden akan akımın değeri ile orantılıdır.

Bobinlerin huyudur: Bir bobinden akan akım aniden kesilmek istenirse bobin bu akımı muhakkak bir yerlerden akıtıp sıfıra indirmelidir.

(Kovadaki suyun beklememesi gerekir. Eğer bekletmek istiyorsak bobinin uçları kısa devre edilmelidir.)

S anahtarını açtığımızda artık kavayı dolduran musluk kapatıldı demektir ve kovadaki su soldaki direnç ve diyod üzerinden boşalmaya başlar.

Bu akım [latex=inline]i(t)={I_0}*e^{-\frac{R}{L}t}[/latex]

Buradaki [latex=inline]I_0[/latex] kovadaki birikmiş suyun seviyesidir.

Yukarıdaki üstsel ifadeyi nasıl bulduğumu matematikte türev/integral/diferansiyel denklem gibi terimlere yabancı arkadaşlara ifade etmem imkansız. Fakat bir benzetme ile açıklayayım.

Musluğu açtığımızda su kovaya herhangi bir dirençle karşılaşmadan dolmaya başlar ve su seviyesi zamanla doğru orantılıdır. Grafikte kırmızı eğri kovadaki suyun seviyesi anlamına geliyor.

Fakat musluğu kapatıp kovanın altına incecik bir delik delersem kovadaki su seviyesi basınçla suyu delikten attırır. (Ayakta işerken ilk başta sidik en uzağa fırlar sidiğiniz azaldıkça bu mesafe kısalır) Kovadaki su seviyesi azaldıkça suyun fışkırma mesafesi de azalır.

Kovadaki su seviyesi azaldıkça ince delikten akan su miktarı da azalır. Grafikte mavi eğri su seviyesindeki azalmayı gösteriyor.

İşte buradaki üstsel ifade de aynen böyle davranır. İnce delik Dirence denk gelmektedir.

Benzetimim 1/1 gerçeği yansıtmasa da yaklaşık olarak izahı böyledir.

 

Anahtarı açtığımız anda bobinden akan akım yönünü değiştirmez ve direçte aşağıdan yukarı doğru bir akım akmaya başlar.

Burada anlatılan olaylar ve matematiksel bağıntılar bir evin bodrum katında da aynıdır. TI , ST gibi firmaların tasarım odalarında da aynıdır.

[Zoroaster]

Şimdi bir laf edeceğim ve pek çoğunuzun kafası karışacak. (Umarım karışmaz)



Anahtar açıldığında sağdaki direnç çok büyük ise bobinin akımı çok hızlı şekilde azalır. Kovadaki su zort diye boşalır.

Fakat direnç değeri küçük ise kovadaki su çok geç boşalır.

Bu, kovadaki delik örneği ile çok tezat bir durum arzeder.

Bunu izah edebilmek için çok özel bir kova tasarımı yapmam gerekecek.

Lastik bir kovaya su dolduruyorum. Musluğu kapatıp kovanın altına bir delik deliyorum.
Kovanın hacmi aynı olacak şekilde kovanın çapı ve yüksekliği delik çapından etkileniyor ve kova şekil değiştiriyor. (Kovayı böyle hayal edin)

Eğer delik çok küçük ise (direnç büyük ise) lastik kova ince uzun şekil alıyor.

Fakat delik büyük ise (direnç küçük ise) kova bir anda yayvanlaşıyor  çok geniş, fakat yüksekliği çok az bir şekil alıyor. Bu durumda su delikten sıza sıza akıyor.

Eğer sağdaki direnç büyükse bobin akımını kestiğim anda direnç uçlarında çok büyük bir voltaj görürüz. (Suyun yüksekliği)

Eğer sağdaki direnç küçük ise bobin akımını kestiğimizde direnç uçlarındaki gerilim de çok küçük olur.

Halbuki matematikle aramız iyi olsaydı böyle saçma sapan kova örnekleriyle uğraşmamıza gerek kalmayacaktı.