Flyback güç kaynağı zımbırtısının gizemli hesaplamaları

[marecrisium]

Devre çizim ve pcb işlerini ben halledebilirim elimden geldiğince, yeter ki şu başlık başarılı bir şekilde sonlansın.

[sadogan]

FORUM önünde Zoroya teklifimdir; madem faydalı bir şeyler yapacağız, gel foruma yararlı bir şey yapalım, sen devre şemasını oluştur ben yarı iletkenlerini ve unut EE20 trafoyu, ETD29 nüveli benim trafomla mosfetimle yürüyelim, aynı trafoyu sağlayayım, foruma bir akü şarj devresi armağan edelim ne dersin? 14V/5A gücünde. Açık donanım olarak, hesap kitabıyla birlikte güzel bir dökümantasyonla? Benim destekleyeceğim kısmı yazdım, PCB'yi hallederim dersen ya da biri çıkar ben el atarım derse süper olur! Ne diyorsun? FORUM AHALİSİ SİZ NE DERSİNİZ?

Süper olur derim.

[FxDev]

O halde bir adet PCB çizimciye ve bu PCB'leri hemen elde edecek bir arkadaşa ihtiyacımız var.
Sadece şunun kararını verelim, kullanacağımız kontrolcü ne olsun? Piyasada da kolay bulabileceğiniz, kafa ağrıtmayan, çevre komponentleri az. UC38xx serisini kullanmak istemiyorum ben artık, çok ilkel kalıyorlar. Tercihim Fairchild kontrolcülerinden yana.

Bir de bana piyasada bulabildiğiniz, kolay ulaşılabilir 600V üzeri mosfet ve 200V schotkey diyotları söyler misiniz? Sonra tasarıma geçelim. Bunu bir döküman olarak da kitapçık şeklinde yayınlayalım. Adım adım nasıl tasarlandığı görülsün.

Çizim programımız Eagle Free Edition olsun.

[Zoroaster]

Akü şarj biraz specific bir konu ve herkesin de buna ihtiyacı yoktur. Madem çalışma yapılacak flyback ile başlandı flyback güç kaynağı ile devam edelim.

Forumda herkesin öyle yada böyle smps güç kaynağı ihtiyacı oluyor. İşte bu başlık sayesinde hiç olmazsa kendi flyback güç kaynağını yapmak isteyenlere örnek tasarım teşkil eder.

Öyle özel malzeme arayışına falan girmeden piyasadan apar topar bulunacak malzemelerle hemen bir flyback tasarımı yapıp herkesin ben yaptım diyebileceği güç kaynağı olsun.

Bunun için benim özel bir şema oluşturmama gerek yok. Çipin uygulama notunda ne varsa aynı devreyi kuracağız.

Sadece çalışmak istediğimiz akım/voltaj değerleri için transformatör sarım hesabı yapılıp güç elemanları seçilecek.

Fxdev'de o işi üstleniyor zaten. Baskı devreyi çizecek de var. Apar topar bir organizasyon yapılabilir.

[marecrisium]

Çizim programımız Eagle Free Edition olsun.

Eagle daha önce hiç kullanmadım. Proteus veya Altium ile yapabilirim çizimleri.

[Cemre.]

PWM IC araştırdım biraz, sonuçlar aşağıda.

Direnç.net'te benim bulabildiğim UC38xx serisi mevcut. @FxDev hocamın eskidi onlar yeaa serzenişine kulak vererek bluemavi.com'a baktım.

Orada çeşit daha çok. Özellikle Fairchild Semi'nin FAN serisi entegreleri göze çarpıyor. Standart PWM entegrelerinden FAN5554 ve FAN7602 2,5-3TL aralığında fiyatları ile dikkat çekiyor ancak biri 2000'de diğeri ise 2007'de ilk üretimi yapılmış en az 10 yıllık mazileri olan çipler. Biraz daha güncel birşey bakayım deyince FAN6756'yı buluyoruz.

FAN6756 fiyatı KDV hariç 6,47TL

@Zoroaster hocam soru faslına pek katılamadım kusura bakma, relüktans makinaları ile ilgili sorular çözmekle meşguldüm
Sınavlar bitti sayılır, buralardayım artık.

Ekleme:
600V MOS sorusu için de birşeyler baktım. Çoğunlukla xxN60 isimli mosfetler dikkatimi çekti. TO220 kılıfta 1ohm altı RDSon dirençleri ile.
Bir de Direncnet'te ilginç bir indirime giren yine kendisi de ilginç olan bir mosfet'e rastladım. Belki sizin de ilginizi çeker.
STP9NK60ZFP
Gate-Source arasında 30V zener koruması olan, Extremely high dv/dt capability diye ballandıra ballandıra anlatılan (datasheet'te) birşey.
Bu zener koruması ne iş yapar? Tek amacı GS geriliminin 30V'u aşmamasını sağlamak değil galiba?

Schottky için MUR20200CT, 20A 200V, KDV Dahil 1,96TL

[FxDev]

@marecrisium sadece layout'a dikkat etmeni isteyeceğim, yoksa program çok da önemli değil. Ben Eagle'a çok vakıf olduğum için onu önermiştim. O halde PCB işlerini sana bırakalım. Eagle ile çizerim diyen bir arkadaş olursa ona da görev verebilirim, @Cemre. ne dersin bu konu hakkında?

Kontrolcü seçimi ana seçimlerden bir tanesi, Unitrode'un ünlü entegrelerinden UC38xx serisini kullanırsak yandık. Oraya buraya ek devreler kurmak zorunda kalacağız. Oysa @Cemre. 'nin önerdiği entegre harika özelliklere sahip. Forum olarak bir karara varmamız lazım, kontrolcü FAN6756 olarak mı yürünecek, yoksa başka bir kontrolcü mü istersiniz?

Bu arada Unitrode'u artık bilen yoktur ama Texas'ı bilen vardır. Bugüne kadar duyduğumuz UCxxxx ile başlayan çok ünlü entegrelerin yapımcısıdır Unitrode. PFC'den tutun Bridge controllerlara. Texas'ın zamanında bünyesine katıp, ismini bile unutturduğu firmalardan. Texas'ın bu politikasından dolayı kendilerinden nefret ederim.

Hikayesi şurada okumak isteyen için.
http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1122124

@Cemre.  modfet'in içinde neden o zenerli yapı var zamanı gelince anlatacağım. Şimdilik acele etmeyelim.

Güç değerini 12V/5A olarak seçiyorum buna itirazı olan var mı? Gerilim 10~15V arasında da ayarlanabilir olacak?
Giriş gerilimi hakkında bir değer söyleyin, universal kaynağa ihtiyacımız olduğunu düşünmüyorum, 85V'lar ile kimse uğraşmaz, ama 150V alt sınır iyi bir değer. Alt gerilime indikçe trafomuz büyüyecek ona göre bir alt değer seçebilirsiniz.

Sonrasında tasarıma giriyoruz.

2014 yılında forumda aşağıdaki konuşmaları yapmıştık.

@Zoroaster , bu konuşmayı yaparken ben dumanlı charger'ımın tasarımını finalliyordum işte.

https://www.picproje.org/index.php/topic,54929.msg420520.html

Orada UC38xx serisinin, modern entegreler konusunda eksiğini aşağıdaki gibi belirtmişim.

Nedenlerini şöyle sayayım hocam, gelişmiş bir kontrol entegresi ile UC38xx serisinde olmayan özellikleri, söylediklerimi bu işlerle uğraşanlar merak içinde dinleyeceklerdir.

1 ) Frequency Hopping: UC38xx serisinde frekans sabittir, dolayısı ile küçük salınımlar yapmaz ve EMC/EMI testlerinde tek bir noktada gürültü baskın çıkıyorsa bu noktadaki enerjiyi yayarak bu performansı iyileştiremez.
2 ) Slope Compansation: Bunu açıklama gereği bile duymuyorum, UC38xx serisinde bunu yapabilmek için ek devreye ihtiyacınız var iken, çoğu yeni entegrede bu olmazsa olmazlardan. Ek bir devreden artık kurtulabilirsiniz.
3 ) High Voltage Startup: Bu da UC38xx'ler için çok büyük problem. Sistemin ilk açılışında AUX kapasitesini şarj etmek zorundasınızdır, ilk hareketlenme için; ama bir bakmışsınız 400V -> 8-9V çevirici yapmak gerek, sonra ısınmasın diye bir de buna cut-off devresi eklemek gerek. Büyük ve gereksiz zahmet. Yeni entegreler mi; HV pinine yüksek gerilim girmeniz yeterli, AUX kapasitesinde yeterli gerilim olunca kendi kendini kapıyor sistem, sonuç: İlk açılış hızını kolayca ayarlayabildiğiniz startup devreniz oldu. Hem de sadece küçüçük bir dirençle.
4 ) Open Loop Protection: UC38xx'de optoyu bir koparın, şenliğin başladığını göreceksiniz. Çoğu entegrede bu koruma artık standart.
5 ) Gate Drive Akımları: Yine bir çok entegrede artık gate drive akımları UC38xx'den oldukça yüksek. Bu özellikle anahtarlama elemanını OFF tutmak için önemli.
6 ) Latch/Restart: UC38xx'de bu modu seçemezsiniz, oysa uygulamaya göre hata durumlarında Latch ya da Restart özelliği istenebiliyor, UC38xx her daim Restart özelliğine sahip, Latch için ayrı devre şart oluyor.
7 ) Vsens Gerilimi: UC38xx serisinde peak akım detector'un gerilimi 1V, çoğu entegrede yine bu değer korunsa da yeni entegrelerde bu değer artık 250mV civarlarına inmeye başladı. Shunt direnç değerinizi ve kaybınızı etkileyen bir unsur.
8 ) Soft Start: UC38xx'in kendinden bir soft start devresi bulunmuyor, ek devre kesinlikle şart. Çoğu entegre artık bunu kendi içinde standart hale getirdi.
9 ) OVP (Over Voltage Protection): UC38xx'in besleme gerilimi arttığında entegrenin bir koruması olmadığı için yanıncaya kadar çalışmaya devam eder. Artık çoğu entegrede OVP koruması da mevcut.
10 ) Short Circuit Protection, Over Load Protection: Çıkış kısa devre olduğunda ya da aşırı yüklendiğinde güç limiti yapan entegreler de artık klasikleşti.
11 ) Green Mode: Verim ile mi uğraşıyorsunuz o zaman bu tam size göre; çıkış güç oranınıza göre frekanslar artık değişken SMPS kontrolcülerinde, düşük güçte düşük frekansta çalışıyorsunuz sonuç anahtarlama kayıplarınız azalıyor. UC38xx de bu bir hayalden başka bir şey değil!
12 ) Leading-Edge Blanking: Mosfet iletime geçtiği ilk an, peak akımda çeşitli nedenlerden ötürü abnormal bir yükseliş meydana gelir, bunun için UC38xx'de bir RC filtreye ihtiyaç duyulur, ama yeni entegrelerde bu özellik bu RC filtreyi gereksiz kılar.
13 ) Thermal Protection: Entegrenize dışarıdan bir NTC bağlayarak en ısınan komponentinize göre sisteminizi istediğiniz sıcaklıkta ON/OFF yapma şansına sahipsiniz. UC38xx için bu sadece bir şaka.
14 ) Input Over Voltage Detection: Giriş geriminiz çok mu yükseldi, UC38xx mi kullanıyorsunuz, anahtarlama elemanınıza el-fatiha. Yeni entegreler giriş gerilimini sense edip anahtarlamayı artık kesebiliyor. Çok çok önemli bir özellik.
15 ) StandBy için iyileştirmeler: Yeni entegrelerin çoğu <0.3W için tasarlanıyorlar.
16 ) Komponent sayısı: UC38xx serisinde, sistemin çalışabilmesi için primary tarafta en az 20-25 eleman gerekirken yeni entegrelerde bu sayı sadece 4-5 adet.

Bu ve bunun gibi ufak tefek daha bir çok özellik sayabilirim.

UC38xx'in tek avantajı entegre maliyeti. Yalnız yeni entegrelerin getirdiği yenilikler yanında maliyet de komik değerlere gelebiliyor.

Bunun en büyük kanıtı şudur; Türkiye'nin büyük beyaz eşya üreticileri incelendiğinde UC38xx'i en son 10 sene önce kullandıklarını da söylemek isterim. O yüzden bu dönemde UC38xx'in savunacak bir yanı kalmadı.

[Zoroaster]

Açıkçası flyback ile ilk kez uğraşacaklar için hangi çipin kullanılacağının hiç önemi yok.

Ben ucuzluktan yanayım.

Birden fazla sekonderli kaynak fena olmaz.

Örneğin

5V DC
12v ya da 24v DC

Böylece lojik devreler 5v'dan, role ıvır zıvır da yüksek voltaj tarafından beslenir.

Seçilecek nüveye bağlı olarak +5v için 1.5A,  +12 yada +24v tarafından da Allah ne verdiyse.

Hatta 100mA kadar da -5v yada -12v çıkışı hiç fena olmaz.

[JOKERAS]

ZorO ve FxDev ustalar,
Bu işin tatlıya bağlanmasına çok sevindim:)

Haklısınız FxDev,Matematik olmadan bu iş zor.
Bu saatten sonra kafayı kırıp Matematik öğrenmem gerekecek.
Matematiği öğrenirsem o zaman korkun benden:)

Ben tasarlancak Cihaz konusunda ZorO ustaya katılıyorum.
Flayback Smps tasarlayalım,her yerde karşımıza çıkan bir alet bu.
Şöyle 5V, 12, 24 vs çıkış veren güçlü bir Smps süper olur derim.
Flayback Transistör'ü için  9N90, Entegre için UC3842 öneriyorum.
http://www.bdtic.com/datasheet/fairchild/fqp9n90c_fqpf9n90c.pdf

[Zoroaster]

Eski kafalı olmak iyidir.

Ben seçtiğin transistörü çok sevdim. Neden dersen flyback devreyi yapıp örnek tasarımı çalıştıran arkadaşlar farklı voltaj çalışmaları için sarım sayıları ile oynamaya kalktıklarında,  acemice sarılmış yeni sarımın neden olacağı büyük kaçak endüktansın oluşturacağı yüksek voltajlı tepe örnek tasarım için optimum değerde seçilmiş transistörü  sitrese socakacak ve transistör muhtemelen yanacaktır.

Bu nedenle üzerinde bolca deneyler yapılacak flyback kaynakta güç transistörünün şimdiden yüksek voltajlı olması benim tercihimdir.

Öte yandan UC3844'ü duty değerini %50 ile sınırladığı için, UC3842'ye göre tercih ederim.

Fakat çip için illede bu olsun diye ısrarcı değilim. Yeterki Farnel yada Çin ile uğraşmayalım.

Çıkış voltajları konusunda son önerim.

+5v 1.5A
+12v +24 ile aynı anda akım çekmemek kaydıyla Allah ne verdiyse
+24v +12 ile aynı anda akım çekmemek kaydıyla Allah ne verdiyse
-12v  100mA

Böylece standart devreleri beslemek ve üzerinde değişiklik yapabilmek adına herkesin elinde referans bir tasarım olmuş olur.

Sekonder sargı sayısının fazla olması biraz işçilik getirecek sadece.

Bu arada +5v çıkışını regüleli, -12v çıkışını da 7812 gibi lineer regülatörle yaparsak +12 ve+24 çıkışlarının regülesiz olması sanırım katılımcıları fazla rahatsız etmeyecektir.

[FxDev]

Giriş: 150V~265V
Çıkış1: 24V, 2A
Çıkış2: -24V, 1A

Değerlere itirazı olan var mı?
Bunun yanında bulabileceğiniz trafo tiplerini de bana söyleyin?

Bunun yanında çoklu çıkışlarda sıkıntı şudur; genellikle en yüksek güçlü çıkış regüle edilir, diğeleri sargı oranıyla o değerde olması beklenir fakat sonuç itibariyle yük değiştikçe gerilim oynamaları baş gösterir. Bu yüzden bu tür uygulamalarda yüklerin tüm sargılarda %50 olması beklenir, standardın adını hatırlamıyorum bulursam söyleleyim, bununla ilgili.

Çıkışlar oluştuktan sonra güzel switching regülatörlerle, ya da lineer 12V,5V,3.3V ve bunların negatifleri üretilebilir.

Diğer türlü her bir çıkışı ayrı ayrı üretip bir regülatörle düşürmemiz gerekecek.

UC38xx serisini ben hala önermiyorum. Başlangıç için çok zorlayıcı bir entegre, kaş yapalım derken göz çıkabilir, millet saç baş yolabilir. Diğer entegre her şeyi içinde hallediyor. Son kararı yine de siz vereceksiniz.

Frekansımız 67kHz, mosfet'i sizi mi kıracağız 900V seçeriz, koca bir soğutucu bağlayaraktan.

[Melih1802]

@FxDev hocam.
"Bunun yanında çoklu çıkışlarda sıkıntı şudur; genellikle en yüksek güçlü çıkış regüle edilir,"

Demişsiniz benim kullandığım çok çıkışlı smps lerde 5 volt varsa o referans alınmıştı.
Bıradaki mantık farklımıdır.

[FxDev]

Aslında biraz yanlış söyledim; taş gibi durması gerekenden regüle alınır, fakat diğerleri yüke bağımlı oynaklıklar gösterecektir.
Aşağıdaki linkte nasıl geliştirmeler yapacağımız gösterilmiştir.

http://www.ti.com/lit/an/snva562/snva562.pdf

[Cemre.]

Neden değişken çıkışlı birşey düşünülmüyor? Flyback yapıda adjustable bir güç kaynağının ne gibi dez avantajları olur? Ya da yapılamaz mı?

[Zoroaster]

Nasıl olsa PCB çizilecek. PCB çiziminde  önerdiğim (5v, 12v, 24v -12v) sekonder çıkışlarına bağlı diyodlar ve kapasitörleri de olsun. İsteyen istediği gibi diyod/kapasitör eklesin yada eklemesin.

Öteki türlü sadece 24v ve -24v çıkışlı kaynak gene özel amaçlı bir güç kaynağına döner.

Önerdiğim çok çıkışlı flyback yapıda regülasyon sorunları var. Fakat işin de kolayına kaçmak bizlere yakışmaz.

Regüle etmek istediğimiz çıkış kaya gibi sağlam olsun. Diğer çıkışlar varsın oynasın.

Neden değişken çıkışlı birşey düşünülmüyor? Flyback yapıda adjustable bir güç kaynağının ne gibi dez avantajları olur? Ya da yapılamaz mı?

Derslere girmeyenler hemen belli oluyor. Bu konuya videolardan birisinde değinmiştik.