نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

با سلام--در مورد دیتا شیت ...شما در مورد ای سی درایور hcpl316j سوال کرده بودید http://pdf1.alldatasheet.com/datashe.../HCPL316J.html نمیدانم این چیزی که اشاره کرده اید مربوط به چیست؟--در مورد ترانس مچینگ این چیزی که این بنده خدا ساخته بیشتر جنبه مطالعاتی و ازمایشی دارد والا در عمل چنین چیزی کارایی ندارد.و فقط به این درد میخورد که رفتار المانها و شکل موجها را دیده و در مورد انها بررسی کرد.در مورد طراحی ترانس با روش فینایت المنت بستگی به علاقه -کاربرد-زمان شما دارد.در مورد درایو ماسفت هم به این شکل مشکل ساز میباشد.حالا شاید در توان پایین گاهی اوقات جواب بدهد ولی در توان بالا به یقین مشکل ساز میباشد.در مورد هیت سینک هم محاسباتی دارد که در دروس الکترونیک محاسبات ان گفته شده و فقط باید در عمل استفاده کنید.http://www.changpuak.ch/electronics/calc_23.php-------------http://www.daycounter.com/Calculators/Heat-Sink-Temperature-Calculator.phtml

[sina_javan]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

سلام . استاد میشه توضیح بدی که دو تا مدار زیر در عمل چه فرقی با هم میکنند ؟ هر دو مدار رزونانسی سری هستند . در مدار پایینی جریان موثر عبوری از خازن دو برابر بالایی است. پس باید تحمل جریانی بیشتری داشته باشد. اما از لحاظ کاربرد کدامیک ارجحیت دارد؟

سوال دوم اینکه اگر از تلفات هدایتی صرفنظر کنیم، عمده تلفات ماسفت ها در زمان روشن شدن آن هاست. برای همین باید ZVS در آن ها رعایت شود. اما در آیجیبیتی ها علاوه بر ZVS به دلیل داشتن tail current باید ZCS هم داشته باشیم . تا اینجاشو درست گفتم ؟ اما میدونیم که زمانیکه بالای فرکانس رزونانس کار میکنیم ZCS برقرار نیست . در صورتیکه برویم زیر فرکانس رزونانس ZCS خواهیم داشت ولی ZVS را از دست میدهیم . خلاصه ... چاره کار برای کم کردن تلفات زمان خاموش شدن آیجیبیتی ها در مدار نیم پل چیست ؟

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

با سلام--در مداری که دو خازن استفاده شده بیشتر در منابع تغذیه سوییچینگ کاربرد دارد--مدار دوم که جریان خازن دو برابر قبلی میباشد بیشتر در کوره القایی-عمده تلفات در حالت عادی ماسفت بیشتر تلفات هدایتی میباشد تا سوییچینگ-ودر ای جی بی تی هر دو مورد تلفات سویچینگ و تلفات هدایتی.ولی هنگامیکه در حالتZVS- یا ZCS کار میکنیم اگر در بعصی از شرایط جریانی سوییچها از حالت ZVS یا ZCS خارج شوند در این حالت تلفات سوییچینگ به شدت افزایش میابد و میسوزند. لذا مدار باید درست طراحی شده و در شرایط مناسب کار کند تا از محدوده طراحی خارج نشود.

[sina_javan]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

ولی هنگامیکه در حالتZVS- یا ZCS کار میکنیم اگر در بعصی از شرایط جریانی سوییچها از حالت ZVS یا ZCS خارج شوند در این حالت تلفات سوییچینگ به شدت افزایش میابد و میسوزند. لذا مدار باید درست طراحی شده و در شرایط مناسب کار کند تا از محدوده طراحی خارج نشود.

خوب درسته استاد... ولی وقتی که کلیدزنی بالای فرکانس رزونانس باشه که عملا نمیشه همزمان ZVS و ZCS را با هم رعایت کرد؟ چون به عنوان مثال زمانیکه کلید بالایی دارد هدایت میکند ، زمانی که پالس گیت آن قطع شود جریان شروع میکند به جاری شدن از دیود پایینی و در همین زمان به ناچار در کلید بالایی ZCS نخواهیم داشت. بگذریم .. یه سوال داشتم که ممنون میشم اگه راهنماییم کنید. در پست های تاپیک های دیگه تون دیدم که گفتید برای محاسبه جریان گیت کلید باید مقدار بار کلید و زمان روشن شدن را از دیتا شیتش در بیاریم و از رابطه i=Q/t مقدار جریان را حساب کنید . اما برای آیجیبیتی که من میخوام کار کنم اصلا باری ذکر نشده برای گیت و فقط دو پارامتر زیر برای گیت است ...

در عوض فکر کنم از این منحنی باید مقدار جریان گیت را حساب کنم . میشه راهنماییم کنید که چطوری باید با داشتن منحنی زیر این کارو انجام بدم ؟

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

اگر خوب دقت کرده باشید من هم نگفتم همزمان گفتم یاzvs یا ZCS یعنی فقط یکی میتواند باشد نه هر دو.بگذریم.شماره ای جی بی تی مورد نظرتان را بدهید. تا معلوم باشد قرار است روی چه چیزی بحث شود.

[sina_javan]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

اگر خوب دقت کرده باشید من هم نگفتم همزمان گفتم یاzvs یا ZCS یعنی فقط یکی میتواند باشد نه هر دو.بگذریم.شماره ای جی بی تی مورد نظرتان را بدهید. تا معلوم باشد قرار است روی چه چیزی بحث شود.

نه اگه حوصله جواب دادن دارید میشه یه دقیقه نگذریم ؟ . پس یا ZVS یا ZCS را از دست میدهیم که چون در حالت سلفی هستیم ZCS حتما از دست میرود . خوب باید با این موضوع کنار بیاییم یا چاره ای وجود دارد؟ من در مورد اسنابر زمان خاموش شدن چیزهایی شنیدم. باید از اسنابر استفاده کنیم یا راه دیگری هست؟
bup314
در ضمن دستتون درد نکنه که همیشه در دسترس هستید

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/siemens/BUP314.pdf این دیتا شیت ای جی بی تی مورد نظر شماست.مجموع زمان های خیز 100+110=210 نانو ثانیه ودر لبه پایین رونده یا خاموشی 560+60=620 نانو ثانیه که جمع این دو 210+620=830 نانوثانیه میشود--10 برابر این مقدار میشود 8300 نانو ثانیه پریود حاصل از این میشود 2برابر 8.3 میکرو ثانیه برابر است با 16.6 میکرو ثانیه که فرکانس ان میشود حدود 60 کیلو هرتز.این حداکثر فرکانسی است که این ای جی بی تی میتواند کار کند انهم به شرط ها و شرو طها-که جوینده یابنده بود.در مورد مقاومت گیت ان زمان خاموش شدن از روی منحنی 400+40 نانو ثانیه در بد ترین حات کاری که بار سلفی باشدبرابر440 نانوثانیه.بار گیت هم از روی منحنی 130 نانو کولن در ولتاژ 15 ولت .خواهیم داشت جریان برابر است با 130/440=0.3 امپر و مقاومت گیت برابر است با 15/0.3=50 اهم.نزدیکترین مقاومت استاندارد برای ان برابر است با 47 اهم.یعنی همان مقاومتی که خود دیتا شیت پیشنهاد داده.معمولا همیشه از همان مقاومتی که دیتا شیت پیشنهاد میدهد استفاده نمایید. در مورد ZVS ,ZCS بدلیل حجم بالای مطالب ان بهتر است در اینترنت سرچی کرده و مطالعه نمایید.زیرا اگر خود به ان برسید بهتر است. و دیگر شک وشبه ای نمی ماند.

[sina_javan]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

برای محاسبه مراحل زیر را داریم.
I=dQ/dt این فرمول جهت محاسبه جریان گیت است که در ان جریان مساوی است با تغییرات بار در زمان.یعنی چنان جریانی به گیت باید تزریق شود تا در زمان t on ماسفت را روشن کند از جدول ton=12+60=72ns و q=60nc حا جریان برابر است با 60/72=0.83 امپر اگر ولتاز گیت را 10 ولت در نظر بگیریم مقاومت ان برابر است با 10/0.83=12 اهم

شما در اون تاپیک برای محاسبه t در رابطه ی I=Q/t از ton استفاده کردید من هم در دفتر نکاتم این رابطه شما را یادداشت کردم. و در مورد این آیجیبیتی خاص داریم :
td(on)=110ns و tr=100ns . که مجموعش میشه 210ns اما اینجا شما برای محاسبه مقاومت گیت از زمان خاموش شدن استفاده کرده اید؟ :eek: که از منحنی استخراج شده است.
ولی مگه درایور نباید این قابلیت را داشته باشد که بار مورد نیاز گیت را در زمان روشن شدن تامین کند ؟ پس چرا شما زمان خاموش شدن را در محاسبات وارد کرده اید؟
میدونم این دو سه روزه حسابی اذیتتون کردم . ولی باور کنید وقتی میبینم شما اینجا تشریف دارید و اینقدر بزرگوارانه جواب میدید مرتب وسوسه میشم که اشکالاتمو ازتون بپرسم . یکی از مسائلی که بهش برخوردم اینه که برای شبیه سازی در نرم افزار pspice اگر قطعه مورد نظر در کتابخانه های نرم افزار نباشد باید برای شبیه سازی ، مشخصات قطعه خودمونو واردش کنیم . اما وقتی سری به این مشخصات میزنیم میبینیم که توی دیتا شیت خبری از اونها نیست . مثلا برای آیجیبیتی :

که مثلا فقط ولتاژ ترشولدش از روی دیتاشیت قابل استخراجه ... دو سه تا پارامتر دیگه اش را هم از توی یک مقاله خوندم که چطور میشه از منحنی های دیتا شیت استخراج کرد . (kp-Cgs-Coxd) ...اما سوال من اینه که آیا تمامی این پارامترها برای شبه سازی دقیق حیاتیه و حتما باید برم دنبالش ؟ و آیا روش ساده تری نیست که بشه قطعه مورد نظر را در پی اس پایس شبیه سازی کنیم؟
نکته آخر هم اینه که در مورد ZVS و ZCS خودم از روی مراجع و مقالات مختلف مطالعه زیاد کرده ام و دسترسی دارم . اما به قول شما باید مقالات بیشتری در این مورد بخونم. خلاصه دست شما درد نکنه .

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

بله حق با شماست.اشتباه از من بود.باید همان 210 نانو را در نظر گرفت.در مورد شبیه سازی هم از اورکد ورژن 16 به بالا بهتر است استفاده کنید و مشخصات دقیق سوییچ اهمیت چندانی ندارد.زیرا شما در بازار با قطعات چینی طرف هستید.مهمترین مشخصه مشخصه هسته میباشد که باید انرا تعریف نمایید.که برای ان هم باید کتابهای مربوط به اورکد را مطالعه نمایید.ولی قبل از همه اینها توصیه میکنم که ابتدا بر روی یک مدار درایور کار کنید بعد سراغ این مطالب بروید برای شروع شارژ و دشارژ یک خازن 47نانو با فرکانس 500 کیلو هرتزو با پالس مربعی.اگر چنین کاری انجام دادید خیلی از مطالب را خواهید اموخت.و باز برای شروع ان کار بهتر است از خازن 1 مانو شروع کرده و مقدار انرا بتدریج زیاد کنید.

[sina_javan]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

برای محاسبه مراحل زیر را داریم.
I=dQ/dt این فرمول جهت محاسبه جریان گیت است که در ان جریان مساوی است با تغییرات بار در زمان.یعنی چنان جریانی به گیت باید تزریق شود تا در زمان t on ماسفت را روشن کند از جدول ton=12+60=72ns و q=60nc حا جریان برابر است با 60/72=0.83 امپر اگر ولتاز گیت را 10 ولت در نظر بگیریم مقاومت ان برابر است با 10/0.83=12 اهم

استاد .. توی این داکیومنتی که قبلا بچه های این تاپیک قرار دادن، برای محاسبه q گیت در واقع به شکل زیر اقدام کرده است.

یعنی مقدار بار لازم برای حالتی که ولتاژ تغذیه منفی را هم جداگانه حساب کرده است . بعد هم گفته اگر دیتا شیت IGBT قسمت منفی را نداشت، قسمت شیبدار سمت راست خط مسطح را بردارید و در قسمت سمت چپ کپی کنید .
خلاصه اینکه مقدار باری که در اینصورت حساب میشه بیشتر از حالتی است که تغذیه منفی را در نظر نگیریم. :read:

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

با فرض داشتن ولتاژ منفی ---تغییر زیادی در محاسبات نخواهد بود زیرا ولتاژ از مثبت میخواهد منفی شود یعنی تغییرات ولتاژ هم زیاد خواهد بود.یعنی اگر با زیاد شود ولتاژ هم زیاد میشود زیرا گیت دارای ولتاژ مثبت بوده و ای جی بی تی روشن است وسپس میخواهد خاموش شود.

[sina_javan]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

1-یکسو کننده ورودی
برای شروع کار توان ورودی 1 کیلو وات در نظر میگیریم و از مدار اصلاح ضریب قدرت و فیلتر ورودی فعلا صر فنظر میکنیم باید بدانیم رنج ولتاژ ورودی چقدر میباشدمیتوانیم انرا 10 درصد 15 درصد ویا 20 ویا 50 درصد ویا هر چه قدر که میخواهیم انتخاب نماییم اینها تا اینجا بماند تا بعد برویم سراغ نحوه انتخاب دیود یکسو کننده ولی قبل از ان خواهشند است ابتدا شبیه سازی نماییدو مطالب را دقیق خوانده وسپس سوالها را مطرح نمایید.

الوعده وفا ... اگه ممکنه قدری در مورد مدار اصلاح ضریب قدرت و فیلتر ورودی صحبت کنید. چون همانطوری که فرمودید بنده شبیه سازی کردم و به یه مشکلی برخوردم که احتمالا برای همون بوده که شما میخواستید مورد مدار اصلاح ضریب قدرت توضیح بدید. شما خازن فیلتر را طوری طراحی کردید که ریپل ولتاژ کمتر از ده درصد باشد. پس فقط جریان ورودی از فازها زمانی جاری خواهد شد که ولتاژ فاز بیشتر از 90 درصد مقدار ماکزیممش باشد . یعنی جریان غیر سینوسی و ایجاد هارمونیک . یعنی به ازای مقدار ثابتی توان خروجی، جریان موثری که از دیودهای یکسوساز عبور میکند خیلی بیشتر از زمانی است که هارمونیک نداشته باشیم . پس مجبور میشیم دیودهای ورودی را خیلی گردن کلفت انتخاب کنیم. و هم اینکه احتمالا در توان های بالاتر به شبکه آسیب میزند.. درسته ؟
میگم اگه سه فازش کنیم بهتره و هارمونیک های بالاتر و ضعیفتر ایجاد میکنه اما برای تک فاز راه حل چیست ؟ یکی از دوستان یکسو ساز valley-fill را پیشنهاد دادند اما عیب آن این است که ریپل 50 درصدی ایجاد میکند.

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

با سلام--در ابتدا خواهشمند است ابتدا مدار و شکل موجهای انرا اپلود نمایید تا بر روی ان بحث کنیم--مقدار جریان موثر دیودها تفاوت چندان زیادی با هنگامیکه اصلاح ضریب قدرت داشته باشیم نمیکند تفاوت انها در جریان موثر نمیباشد در جریان پیک دیود ها میباشد.-همجنین نیازی به دیود های گردن کلفت نمیباشد مهم پارامتر های فنی دیود در جریان لحظه ای پیک انها میباشد و الا جریان موثر خیلی کمتر میباشد.

[sina_javan]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

این شکل موج جریان و ولتاژ ورودی :

شکل زیر هم دو نمودار را نشان میدهد : نمودار زرد رنگ حاصل ضرب ولتاژ موثر ورودی در جریان موثر ورودی است. نمودار آبی رنگ مقدار متوسط ولتاژ ورودی در جریان ورودی است. میدانیم که در صورتیکه هارمونیک نداشته باشیم باید هر دوی این ها با هم برابر باشند. اما اینجا نمودار زرد رنگ بیشتر است که بدلیل هارمونیک ها است. همچنین توان خروجی هم تقریبا به اندازه نمودار آبی رنگ است. در واقع توان اکتیوی که ما از شبکه میکشیم به اندازه نمودار آبی رنگ است. چون توان اکتیو = (متوسط ولتاژ ورودی * جریان ورودی). حالا چرا نمودار زرد رنگ بزرگتر شده است ؟ چون هارمونیک 3-5و ... هم روی آن سوار است که این با گرفتم FFT از جریان ورودی مشخص میشود. و این نهایتا منجر به افزایش مقدار موثر جریان ورودی شده است.

این هم شماتیک مدار :

[atefe.fallah]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

پس فقط جریان ورودی از فازها زمانی جاری خواهد شد که ولتاژ فاز بیشتر از 90 درصد مقدار ماکزیممش باشد .

اینی که گفتید یعنی چی؟