Merhabalar,
Hobi amaçlı pilli bir uygulama için, giriş voltajından bağımsız olarak sabit çıkış verebilen bir güç katı yapmak istiyorum.
Çıkış geriliminin 12V ta tutulması isteniyor, akım ise 30A civarı.
Örneğin pil voltajı 24V iken 12V a düşüren, pil voltajı 5V iken ise 12V a yükselten bir SMPS güç katı olması gerekiyor. Minimum anahtarlama kayıpları için de ZVS gibi anahtarlama özellikleri olmalı.
Ne önerirsiniz?
Çıkış gerilimi giriş geriliminden hem yüksek hem de düşük olabilir diyorsan 3 çevirgeçten birini kullanmalısın:
1) Buck-Boost
2) Cùk
3) Flyback
Flyback aslında izolasyonu olan Buck-Boost çevirgeçtir, verimi düşük olur diğer seçeneklere göre.
Buck-Boost'da çıkış voltajı negatif olur, kaçış yok. Çıkış gnd'si giriş gnd'sinden 12V düşük olacak.
Flyback ve Cùk Converter'da çıkış gerilimi negatif olmaz.
Benim tavsiyem Buck-Boost:
(http://www.torex-usa.com/knowledgebase/voltage_regulator/images/inverting_regulator.gif)
Buck-Boost çevirgeci ZVS modunda çalıştırmak istersen
1) Mosfetin source bacağına seri indüktans
2) Mosfetin drain-source bacakları arasına paralel kondansatör
3) Diyota paralel kondansatör
bağlamalısın. Daha ayrıntılı bilgi istersen IEEE makale veya kitaplardan ilgili sayfaları gönderebilirim (Mohan ve Rashid' den).
@xenix,
Čuk(чук) ta arada seri kondansatör olduğu için maliteyi yüksek olacak, kondansatörün R komponentinin çok düşük değerde olması gerekiyor ve 30A gibi bir akıma dayanması...
O yüzden bende Flyback düşünüyordum. Beslemenin pilli bir uygulamada izolasyonlu olmamasının pile zararı dokunur mu?
Bu tip bir sisteme "bağımsız regülatör" mü deniyor türkçede?
Yardımcı dökümanlar gönderirseniz sevinirim.
ZVS modu için anahtarlara R-C-D devreleri takıldığını biliyorum fakat artık bu oldschool bir yöntem.
Bu işlemi yapan pwm chiplerinin satıldığına da eminim, bunlar hakkında bilgisi olan var mı acaba?
ZVS için ekstra L+C+C takmalısın, "old school" yöntem değil bu, başka türlü olmaz zaten.
500kHz gibi frekanslara çıkıldığında kullanman gereken ZVS elemanlarının değerleri oldukça düşüyor. Bu durumda diyotun ve mosfetin parazitik kapasitansını kondansatör olarak kullanıyorsun. Mosfetin de source bacağını diyota bağlarken baskı devre üzerinde zigzaglar çizerek ZVS indüktansını oluşturuyorsun. Yani bu elemanlar yine var.
Güç elektroniğinde 100-150W ve altında Flyback uygundur, 500W-1kW a kadar push-pull, daha yüksek güçlerde full bridge kullanmalıyız. siz 360W lık bir flyback yapmak istiyorsunuz. Flyback çevirgeçte hem giriş hem de çıkış kondansatörü yoğun baskı altında kalır. Örneğin, %50 duty de çıkış akımı 30 amperken çıkış kondansatörü yaklaşık 40A rms akım görecek. Böyle bir kondansatör yok, 4A lik 10 tane kondansatör paralel bağlamalısınız. Eğer Senkron Flyback kullanırsanız kondansatörlerdeki akım inanılmaz azalır, 3-5 ampere iner. 2 fazlı senkron çevirgeç kullanırdım ben.
Beslemenin izole olmaması pile zarar vermez, pil zaten float, başka yere bağlı değil.
Bence Buck-Boost kullanın. Buck-Boost çevirgeçte %95 verimlere kolaylıkla çıkabilirken flyback te %80 verimi görmeniz çok zor. Çünkü flyback te primer kaçak indüktansındaki enerjinin hepsi snubberda harcanmak zorunda, sekondere geçemez. Buck-boost ta böyle bir kayıp olmaz.
"Bağımsız" dan kasıt "İZOLASYONLU" demek istiyorsun sanırım :)
Girisin dusuk voltaj oldugu uygulamalarda flyback yapi nasil is gorecek?
Yariiletkenlerde Imax/Iort cok buyuk olacak. Malzemeler cok stresli calisacak.
5.....24v araligindaki girise karsilik 12v 30A cikis verecek bir guc kaynagi oldukca ciddi bir is.
Hangi yontem kullanilirsa kullanilsin giris geriliminin dusuk degerleri icin yuksek verimden soz etmek cok zor.
Ayrica 24v pil voltaji 5v seviyelerine indiginde hala 12v cikis almak icin pillerden guc cekmeye calismak dogru olurmu?
350W lık bir uygulama olduğu için zaten buraya sorma ihtiyacı duydum, flyback sınırlarını aşıyor çünkü.
Alıntı yapılan: "z"Ayrica 24v pil voltaji 5v seviyelerine indiginde hala 12v cikis almak icin pillerden guc cekmeye calismak dogru olurmu?
Pilin sınırlarını zorlamayacak şekilde olursa, olabilir diye düşünüyorum. Yine de araştırılması gereken bir konu.
"Bağımsız" derken autonomous (независимый) demek istiyorum.
Buck-boost kullanacağız diyelim, giriş gerilimi 12V dan düşük iken nasıl davranacak?
ZVS konusunda; bunu ölçüm-anahtarlama şeklinde yapan mikroişlemci kontrollü sistemler de yok mu?
Buck Boost çevirgecin çıkış gerilimi:
Vo=ViÃD/(1-D) dir (D=Duty cycle, continious conduction mode).
Giriş çıkıştan düşükken de çalışır, yüksekken de, eşitken de, bu onun doğasında var.
Flyback teorik olarak buck-boost ile tamamen aynıdır. Yukarıdaki formul flyback için de geçerlidir, sadece Nsekonder/Nprimer çarpanı eklenmelidir. Çevremizde gördüğümüz flyback lerin hepsi gerilimi düşürse de flyback gerilimi yükseltmek için de kullanılır.
Bağımsız regülatörü duymadım hiç.
ZVS yapmadan buck-boost ile %95 verime rahat çıkabilirsin. ZVS sis %97 verimle çalışan buck ve boost çevirgeçler yaptım bi kaç kilowatt seviyelerinde, mosfetleri 2-3 kat akımda seçip, doğru kondansatör kullanıp indüktörü dikkatli sarman yeterli. ZVS+Flyback ile %90 ı geçmen zor, kaçak indüktansı olmayan trafo lazım, öyle bişey de yok.
Xenix
Flyback ile elbette gerilim yukseltilebilir de dusurulebilirde. (Ornegin TV lerdeki EHT) Benim dikkatinize getirmek istedigim giris voltajinin dusukluk ve cikis gucunun yukseklik seviyesi.
Nasil kucuk giris gerilimleri icin bridge yapi uygun değilse flyback de uygun yapi değil.
Giris voltaji 12V hatta 24v gibi dusuk ise flyback tercih edilen bir topoloji değildir. Bunu soyluyorum.
Guc degeri kucuk olsa anlarim ama 360w in 5 v giris icin ortalama akim degeri 72A. Tepe deger bunun cok cok ustunde olacak.
(Tahminimce 200A falan)
Cok stresli bir is cok.
Cozum icin birden fazla sayida senkron calisan uniteler sart gibi gorunuyor.
Bence de flyback uygun değil, senkron buck-boost çevirgeç lazım
Boyle bir projeye asla bulasmazdim ama illede ugrasmam gerekseydi soyle yapardim.
Pushpull yapi ile giris gerilimini yukseltir ve dogrultur, ardindan da step down ile 12v a inerdim.
sistemden istenen:
12 volt sabit dc çıkış voltajı altında,
0-30 amper arası akım çekilmek istenmesi.
maximum çıkış gücü 360W. yapar.
sisteme verilenler:
5-24 volt arası değişken dc gerilim,
kontrol elemanlarından geçen en fazla akım 360/5 = 72 amper.
tabi burda sistemin besleme devresinin 5 volt dc gerilimde en az 75 amperi sürekli verebildiğini düşünüyoruz burda güç kaynağı
zannediyorum seri veya paralel bağlı normal oto veya kamyon akü grubu
standart oto aküsünü 13,2 volt 80-120 A/h olarak biliyorum.
buraya kadar ciddi hatam yoksa benim nacizane önerim.
öncelikle sistemin sorunlarla karşılaşılsada bıkılmadan usunmadan takibi ve başarı ile neticelendirilmeye çalışılması.
sistem 450-500 wat gücünde bir ferrit nüveli tarafo ile yapılabilir düşüncesindeyim trafonun giriş sargısı iki uçlu H köprü kontrollü çıkış sargısı ise orta uçlu olmak üzere 3 uçlu bir sargı.çıkışın dc olarak doğrultulmasına karşı giriş tarafı dc olduğundan dc bara filtre ve kondansatör kullanım olayları kolaylaşmaktadır.H köprü kontrol elemanları 35-50 volt civarından uygun akımlarda seçilebilir.
öncelikle sistemin mikro işlemcisi ve güç elektroniği kontrol elemanları ana besleme olan minimum 5 volt dc gerilim üzerinden çalışacak şekilde seçilmeli ve bu gerilim 24-30 volta çıktığındada sorun oluşmamalı.
tarafonun çıkışında işlemciye geri besleme olarak trafo çıkış voltajı iletilmeli burda çıkışın dc gerilim istendiğinden frekans ölçülmeyebilir ama akım kontrolü isteniyorsa seri direnç üzerinden akan akım değeride mikro işlemciye verilmeli
ve şöyle bir program oluşturulmalı ben sana 5-24 volt arası gerilim verecem ve bu gerilimde 75 amper üzeri asılmayacam seni oluşturan parçalarda 5-30 volt arası sorunsuz çalışabilen parçalar sistemin çıkış gerilim ve akım değerlerini değerlendirip tarafonun girişini H köprü üzerinden mosfetlerle öyle bir sürki (burda değişken bir frekans ve bu frekansın iş yapan saykıl genlikleriyle oynanması gerekir) çıkışı istediğim düzeyde sabit tutmaya çalış.
bildiğimiz lm2576-12 (3A.) smps regüle IC si mantığı yani.
bu regülede;
giriş 7-40 volt un regülated dc,
çıkış 12 volt 3 A.
hatalarımı bildirirseniz sevinirim.
Çalışma anında gerilim bu oranlarda değişiyorsa z'nin dediği gibi iş biraz zor. Benden istenmiş bir iş vardı onun gibi ise,
Hem 12V luk araçlarda hem 24Vluk araçlarda çalışacak PS istemişlerdi. Ben de 3525 kullanıp Trafonun Primer bobinini 5 uçlu yapmıştım. Sistem enerjilenince voltajı ölçüyor ve bir röle ile 2 dış uç anahtarlanıyor. Mosfetler daha sonra sürülmeye başlanıyordu ve gayet başarılı oldu.
Akım değerinin yüksek olması işleri yokuşa sürüyor.
Pil 45A den fazla verebilecek tipte bir pil değil yani alt sınır olan 5V, pile göre çok aşağıda. Yani alt sınırı 8-9V a yükseltmek gerekecek ki bu sefer de bukadar az bir voltaj farkı için bununla uğraşmaya değmez. Çıkıştaki 12V gerilimin ömrü çok uzamıyor.
Yalnız, konu anlatmak istediğime doğru gidiyor.
Alıntı YapPushpull yapi ile giris gerilimini yukseltir ve dogrultur, ardindan da step down ile 12v a inerdim.
İşte bu yapıya "bağımsız regulator" deniyor. Benimde yapmak istediğim bu zaten.
Alıntı YapPushpull yapi ile giris gerilimini yukseltir ve dogrultur, ardindan da step down ile 12v a inerdim.
Eğer izolasyon sorunu yoksa ve negatif gerilim problem oluşturmuyorsa, bu yapı yerine 2 fazlı buck-boost çevirgeci tercih ederdim. Push-Pull+step down ile verim %80 lere takılırken, senkron buck-boost ile %95 in üzerine çıkılabilir. Ayrıca kondansatörler üzerindeki stres azaldığından daha küçük ve ucuz kondansatörler kullanılabilir.
Giris akimin yuksekligini goz onune alirsak nuvelerden DC akim akitmak yerine pushpull yapida simetrik AC akim akitmak daha iyi değilmi?
Ayrica bahsettiginiz yapida Imax/Iort un neden olacagi stresi push pulla kiyasla nasil dusuk tutacak ve verimi arttiracaksiniz?
Kisacasi verimin daha iyi olmasi kismini anlamadim.
Flyback, Forward ve Push Pull un kaçak indüktans gibi büyük bir problemleri var, verimi kötü etkiliyor bu durum.
Trafodaki tek primer sargı model olarak aslında seri bağlı iki sargıdan oluşuyor. Bunlardan biri ana sargımız, diğeri ona seri bağlı olan kaçak indüktans (leakage inductance). Ana sargı ile sekonder sargı arasında nüve üzerinden bağlantı varken (coupled), modeldeki kaçak indüktans ile sekonder arasında manyetik bağlantı yok.
Push Pull u düşünelim. 2 transistör var, birini iletime götürelim, primer sargılardan birinde akım akmaya başlar, transistörü kesime götürünce o primer sargının ana indüktansındaki akım diğer primer sargıya otomatik olarak aktarılır (diğer mosfetin diyodu devreye girer) ama kaçak indüktanstaki akım diğer sargılara transfer olmaz. Bu akımı birinci transistörün snubberında harcamak zorundayız. İşte bu verimin %90 üzerine çıkmasını imkansızlaştırıyor, çünkü kaçak indüktans %10 civarında.
4 transistörlü full bridge yapı bu problemi yaşamıyor. Çapraz iki transistörü devreye alın, akım oluşsun, sonra devreden çıkarın, kaçak indüktans üzerindeki akım, diğer iki çapraz transistörün ters diyotlarını iletime sokarak dc bara kondansatörünü şarj ediyor, yani geri kazanıyoruz o enerjiyi. Bu yüzden full bridge'de snubber gerekmez.
Push-pull + buck (step down) kullandığınızda her kademenin verimi yaklaşık %90 altında olacağından toplam verim %80 olur. Ayrıca buck çevirgeçlerin çıkış değil ama griş kondansatörleri stres altındadır. Yine çok yüksek akımlı kondansatör kullanılmak zorunda, yada senkron buck çevirgeç kullanılmalı.
Senkron çevirgeçlerin kondansatörleri neredeyse hiç akım görmezler, stres de yaşanmaz. Örneğin 2 fazlı buck-boost çevirgecin (veya başka bir çevirgecin) %50 duty cycle da çalıştığını varsayalım. Mosfetlerin anahtarlama sinyallerinin arasında 180° faz farkı olmalı (3 faz olursa 120°, 4 faz olursa 90° ). zamanın %50 sinde mosfetlerden biri girişten akım çekerken diğer %50 sinde diğer mosfet girişten akım çekecek. Bu durumda girişten çekilen akım tam DC oluyor, üzerinde AC bileşen yok, yani giriş kondansatörü üzerindeki akım sıfır. %50 duty haricindeki diğer dutylerde giriş kondansatöründen küçük bir akım çekileceği için yine de küçük bir kondansatör takılır.
Çevirgeçlerdeki kaybın bir kısmından da kondansatörler sorumludur, senkron çevirgeçlerde kondansatör kaybı çok az olduğundan verim %95 üzerine kolaylıkla çıkar.
xenix hocam,
2 p kanal 2 de n kanal mosfetlerle kurduğum H köprüdede
tamamı 4 adet n kanal kurduğum mosfetli ve igbt li H köprü devrelerindede RC sunubber devresini herbir mosfet veya igbt için ayrı ayrı kurarak muhakkak kullanıyorum burda snubber devresini kullanma gayem mosfet ve igbt transistörlerin (iç yapılarında ters hızlı diod var olsada) ve dc bara kondansatörlerinin yüksek gerilimden bozulma ihtimalini düşürmek di H köprü devrelerinde snubber devresini hiç kullanmassak bara indüktansının yeteri kadar düşüklüğünden de emin değilsek biraz yüksek kalıyorsa burda bir kaç adet paralel bağlı dc bara kondansatörlerinin çalışma durumu riske girermi? kondansatör çalışma gerilimlerini dc bara geriliminden en az %30 daha fazla tutuyoruz.
Tamam, hard switching yapacaksak kacak enduktansdan dolayi snubber kayiplari konusunda haklisin.
Olaya bir de bost duzeneginde cikis kapasitesinin sartlarina bakalim. Bu kapasitor cok dusuk ESR li olmak zorunda. Cunku cekicle orse vururcasina akim darbeleri ile sarj ediliyor.
Halbuki push pull yapiya bakarsak cikis kapasitorumuz rampa formundaki akimla sarj olacak. Hatta biraz modifikasyonla push pull yapida tamamen sinusel akimlarla calismak ta sozkonusu. Ote yandan push pull yapida giris kapasitorumuz de stres altinda değil.
Ayrica daha once soyledigim gibi push pull yapida nuvede AC akilarla calismak gibi avantajimiz da var.
düşük esr değerli kondansatörleri hep okuyorum formda ama satıcılarda bulamadığımdan ve yüzüme trene bakar gibi baktıklarından 4 transistörlü H köprü devrelerimde hep normal DC Elektrolitik kondansatör kullanırım
H köprü ana bara voltajım +12/0V. ise dc elektrolitik kondansatör voltaj değerini 25 volt, H köprü ana bara voltajım +24/0V. ise bu seferde elektrolitik kondansatör çalışma voltaj değerini 35 volt seçerim.
Bu kondansatörleride genelde ihtiyaç duyduğum gerekli kapasiteyi elde etmek için en fazla 6 adedi geçmeyecek şekilde 2500 ile 4700uF. arası kapasitelerde seçip paralel bağlarım.kullandığım kondansatörlerinde esr değerlerini bilmem yüksek kalıp kalmadığı konusunda da fikrim yok satıcılarda alternatifide yok zaten ama yüksek voltajlı elektrolitik kondansatörlerde 250-600V. civarı iğne bacaklı ve vida terminalli kondansatörler var çeşit artıyor.düşük voltajlı esr değeri düşük olan kondansatörler mevcutmu varsa nasıl temin edebiliriz.
Merhaba.
Benzer bir uygulama fakat dusuk akimli devre ihtiyacim vardi. Arastirir iken bunu bordda sorayim derken bu basligi gordum.
http://cds.linear.com/docs/Design%20Note/dn330fa.pdf
Bana bu yetiyor gibi.
Aynen benim ihtiyacimda 5 volt ile 40 volt arasi degisken calisma voltaji araliginda devremin 12 volt besleme ile calismasi. Ama akim ihtiyacim 250 mili amper. Baska tavsiyeniz ne olur.
Uygulama notundaki chipin çıkışına anahtar bağlanabilen modeli olsa bu iş çözülürdü zannediyorum.