Fórum témák

» Több friss téma
Cikkek » Stabilizált kimenetű rezonáns tápegység
Stabilizált kimenetű rezonáns tápegység
Szerző: lorylaci, idő: Dec 27, 2011, Olvasva: 48494, Oldal olvasási idő: kb. 5 perc
Lapozás: OK   4 / 10

Ez a méretezés az előzővel szemben sokkal gyakorlatibb jellegű. Első lépésként nézzünk körbe, hogy milyen magokat tudunk beszerezni, lehetőleg legyen róluk minél teljesebb adatlapunk. Én elsősorban az EPCOS kínálatából szoktam választani, tekintettel arra, hogy a Farnelltől (Farnell disztribúció, FDH Kft) könnyedén beszerezhetők. A Tali Bt-nél is nagyon sokféle mag beszerezhető, valamint sok termékükről található adatlapjuk.

Én személy szerint azt javaslom, hogy ne dolgozunk ismeretlen magokkal, és szánjuk rá a pénzt a jó minősségű ferrit magok (EPCOS N97, TDK PC47, Würth 1P2400) beszerzésére.

Becsüljük meg, hogy a kívánt teljesítményre mekkora magra lesz szükségünk. Közelítésképpen kiindulhatunk az EPCOS alkalmazási segédletéből, amely 24-28 oldalak között táblázatban tartalmazza különböző anyagú, méretű és formájú magok push-pull konverterrel átvihető teljesítményét különböző frekvenciákon. Habár ezek push-pull konverterre vonatkoznak és optimális tekeréssel, mind gyakorlati, mért adatok. Attól függően, hogy mennyire vagyunk kezdők, és mennyire tartjuk magunkat ügyesnek, válasszunk nagyobb magokat.

Ezek után keressük ki a választott mag (magok) adatlapját. A frissített táblázatban egy külön munkalap található a leggyakoribb magok adataival, megkönnyítve munkánkat. Én egy N97 anyagú ETD29 magot választottam, amely a legkisebb veszteségű átvitelt nyújtja 100kHz környékén. Ennek működése során B_max=0,231Tesla indukcióval, valamint A_e=0,76cm^2 keresztmetszettel számoltam. N87 vagy ahhoz hasonló minőségű magok esetén B_max=0,2Tesla vagy kisebb indukcióval érdemes számolni. Ezekből a primer menetszámot a táblázat kiszámolja és felfele kerekíti, mivel csak egész meneteket tudunk tekerni.

A szekunder menetszám ebből az áttét segítségével adódik: N_sec=N_pri/n_gyak. Ezt a számot kerekítsük , majd számoljuk belőle vissza a primer menetszámot  N_pri=N_sec*n_gyak. Ennek a lépéssornak értelemszerűen az a célja, hogy a kiszámolt menetek egészek legyenek (mert csak ilyet tudunk tekerni), valamint meglegyen kellő menetszámarány egyszerre. Ezek után magunk válasszuk ki azt a segéd-szekunder menetszámot, amivel kb. 12-18V lesz, hogy az IC-t tápláljuk.

dB 0,23 T Indukcióváltozás a magban
Ae 0,76 cm^2 Mag keresztmetszete
Np 21,99   Transzformátor primer menetszáma
Npgyak 22   Az előbbi felfele kerekítve
Nsz 6,60   Szekunder menetszám
  7   Az előbbi felfele kerekítve

A számolótábla itt javaslatot tesz későbbi adatok felhasználásval a huzalkeresztmetszetre, és megadott szálvastagság esetén a szálak számára. Kiszámolja a szükséges tekercselési keresztmeteszetet egy empirikus faktor segítségével (mennyire szorosan tudunk tekerni), figyelembe véve az elválasztó vastagságát is.

Ezután számoljuk ki a folyó áramokat (amelyek többek között a vezetékek keresztmetszetének és a FET kiválasztásához szükségesek). Elsőnek kiszámolunk egy köztes adatot (I_1), ebből kiszámolja a primer csúcsáramot, majd az effektív értékét, majd ezeket a szekunder áramokra.

I1 1,61 A Üresjárati   meddó áram a mágnesezési induktivitásban.
Ipri(pk) 4,98 A Primer csúcsárama,   terhelt állapotban
IpriRMS 3,52 A Primer effektív árama
Is1pk 15,71 A Szekunder csúcsárama,   terhelt állapotban
Is1rms 7,85 A Szekunder effektív   árama = diódát terhelő áram
Is2pk 0,02 A Szekunder csúcsárama,   terhelt állapotban
Is2rms 0,01 A Szekunder effektív   árama
Is2rms_d 0,01 A Diódák effektív árama   ezen a szekunderen

Az áramoknak megfelelően válasszuk ki a szükséges huzalkeresztmetszetet. Tekintettel arra, hogy a frekvencia nagyon nagy és szkinhatás kép fel (100kHz-en ez 0,21mm rézben), sodorjunk össze sok vékonyabb huzalt. A nagy szórt induktivitás eléréséhez szinte mindig osztott csévére van szükségünk. Osztott csévét könnyen készíthetünk házilag, ha a gyári csévére kartonpapírból, vagy ami jobb, rossz telefonkártyából (feltöltőkártya) elválasztót készítünk. Ezt érdemes epokittel felragasztani, mert az kiválló szigetelő. A trafó megtekerése után használjunk ilyen célra ajánlott szigetelő szalagot. Ezek után a primer-szekunder szigeteléssel különösebb problémánk nem lesz. A trafó megtekerése után, ha elértük a kívánt szórt induktivitást, akkor a kellő mágnesező induktivitást légrés kialakításával állítsuk be (melyre a táblázat tesz ajánlást)!

A táblázat tartalmaz egy külön munkalapot a FETek adatinak. Ide szurjunk be  középre egy sort és írjuk be az általunk választot FEt adataitk, ha nem található. A számolótábla kiszámítja a FET várható veszteségeit, valamint a szükséges bordát is. A számolótáblában taálható egy sor (Tki), ami kiszámolja, hogy az IRS27951 beépített védelme miatt a névleges terhelésnél milyen hőmérsékleten fog kikapcsolni a táp. Amennyiben ez alacsony érték (<40C), akkor számolnunkkell azzal, hogy a táp nem fog elindulni. Ekkor válasszunk más FETet.

FIGYELEM! Mindenki törekedjen a transzformátor biztonságos kivitelezésére! A hagyományos szigetelő szalag egyrészt nem nyújt ezen a frekvencián biztonságos szigetelést, másrészt nem bírja a melegedést. Mindenképpen nézzük meg a szigetelő szalag adatlapját. Például a 3M 1350T-1 tökéletesen megfelel ilyen célra (3M sárga szigetelő szalag, közkeletű nevén).

BIZTONSÁGI TUDNIVALÓ: A biztonsági tervezésnél képzeljük el a primerhez tartozó pontok és a szekunderhez tartozó pontok közötti utat. Minden esetben legyen ezek között kellő szigetelő. Az egyes pontokat, ha a felületeken kúszva (mint a csévetest, huzalok stb.) kötjük össze, akkor legalább 7 mm távolság legyen, így minden bizonnyal a szigorú biztonsági előírásoknak is meg fog felelni.

HUZAL: Ha lehet vizsgáljuk meg a tekercselésre használni kívánt huzal egy kis darabján a szigetelést. Próbáljuk meg körömmel lekaparni. Ezek után hajlítgassuk jól meg, majd megint próbáljuk meg körömmel lekaparni. Ha ezek után is a szigetelés ép, akkor nyugodt szívvel használható. A vékonyabb huzalok általában poliuretán szigetelése elég rugalmas és erős, hogy az igénybevételeket kibírja. Ne használjuk pattogó, vagy könnyen kopó szigetelésű huzalt!

A kondenzátor tervezése ennél könnyebb, azonban itt is gondosan kell eljárnunk. Kérdéses, hogy a választott kondenzátorunk megállja -e itt a helyét. Először is a táblázat kiszámolja a kondenzátoron fellépő nagyfrekvenciás feszültség-ingadozást, majd ebből a feszültségváltozás sebességét, ami a kondenzátor szempontjából életbevágó, ugyanis ez arányos a kondenzátor belsejében folyó áramokkal. Ezek az áramok belül melegítik a kondenzátort.

Vpp 259 V A rezonáns   kondenzátoron fellépő maximális váltóáramú feszültség, csúcstól csúcsig
Vrms 92 V Ez előbbi négyzetes   középértéke
dU/dtmax 82 V/us Feszültségváltozás   maximális sebessége

Most nézzünk bele a lehetséges kondenzátorok adatlapjába, például a WIMA MKP10 adatlapjába (ilyen alkalmazásra ajánlott kondenzátor), ahol egy ilyen táblázatot találunk:

Vizsgáljuk meg, hogy a kérdéses feszültségváltozási sebességet elbírja -e a kondenzátorunk, jelen esetben én a 47nF kapacitású, 400VDC tűrésű típust akartam alkalmazni. Egy ilyen alkalmazásra ajánlott kondenzátornál valószínűleg nem lesz probléma (WIMA termékei közül az MKP10, az FKP1 és az FKP4 ajánlott ilyen célra), mint ahogy a jelen eset is bőven benne van a határértékben. Azonban csak próbaképpen nézzünk bele egy WIMA MKP4 kondenzátor adatlapjából származó táblázatba:

Jól látható, hogy ebben az adatlapban a jelenlegi érték közelebb van a határhoz, egy ilyen kondenzátor várhatóan melegedne nagy terhelés esetén.

Amennyiben nem tudunk beszerezni kellő minőségű kondenzátort, akkor több kisebb értékű párhuzamos kapcsolásával javíthatunk a helyzetünkön. Ekkor a feszültségváltozás hatására létrejövő melegítő áram megoszlik a kondenzátorok között.


A cikk még nem ért véget, lapozz!
Következő: »»   4 / 10
Értékeléshez bejelentkezés szükséges!
Bejelentkezés

Belépés

Hirdetés
XDT.hu
Az oldalon sütiket használunk a helyes működéshez. Bővebb információt az adatvédelmi szabályzatban olvashatsz. Megértettem