اصول پایه ای و مقدماتی منابع سوئیچینگ

[ahmadmn]

پاسخ : منبع تغذیه سوئیچینگ

دوتا نکته وجود داره دایی جان
اول اینکه این آی سی های خانواده TNY ذاتا LED driver هستند یعنی داخل خودشون محدود کننده جریان وجود داره
دوم، مداری که نرم افزار پیشنهاد می کنه ابتدایی ترین مدار ممکنه و برای کارهای دقیق باید از مثالهای شرکت استفاده کنیم که توش فیدبک جریان دقیق داره:
http://www.powerint.com/en/design-support/reference-designs/design-examples

[feredi]

پاسخ : منبع تغذیه سوئیچینگ

البته قبل از اینکه سوالمو اینجا مطرح کنم ، sample های خود شرکت سازنده برای drive کردن LED رو بررسی کرده بودم ، که اکثرا با opamp فیدبک جریان داشتند.
ولی چون نرم افزار این قسمتهارو به مدار من اضافه نمیکرد ، این سوال برام پیش اومد. که اون هم مثل همیشه با توضیح شما روشن شد. :applause:

[feredi]

پاسخ : منبع تغذیه سوئیچینگ

از همان اوایل من توی درک واکنش سلف توی مدارات dc مشکل داشتم. ولی دیگه این روزها دارم روی کامل شدن این قسمت از اطلاعاتم ، خیلی وقت میگذارم.میخوام به قول دوست عزیزم ahmadmn درک صحیحی از این مغوله داشته باشم.منابع دانشگاهی که قربونشون برم ، تا بخوای یه چیزی ازشون در بیاری اینقدر این در اون در میکنند (طبق رابطه زیر . . طبق فرمولهای زیر . . .) و اینقدر آدمو جون به لب میکنند که دیگه گاهی حتی از مبحث زده میشم.اینه که با ارائه یه مدار بسیار ساده میخوام مدار رو تحلیل کنم تا دوستان بخصوص ahmadmn در صورت لطف ، برای بر طرف شدن ابهاماتم کمکم کنند.



این یه مدار پایه فکر میکنم boost باشه. که میخوایم ، دامنه ولتاژ یک عدد باطری رو تا مرز روشن شدن یک LED بالا ببریم.
تغذیه که وصل میشه ترانزیستور از طریق R1 جریان مثبتی دریافت میکنه و روشن میشه . در نتیجه جریان از طریق کلکتور وارد سیم پیچ اولیه که در واقع فعلا یه سلفه وارد میشه و هسته شروع به شارژ شدن میشه. همزمان با عبور جریان از اولیه و بالا رفتن ولتاژ دو سرش ، ولتاژی هم در سیم پیچ فیدبک القا میشه با اختلاف 180 درجه. پس اینبار در خروجی سیم پیچ فیدبک ولتاژ منفی خواهیم داشت ، که موجب خاموش شدن ترانزیستور خواهد شد. و بار ذخیره شده در هسته راهی جز خالی شدن در LED که یک دیود هم هست ، ندارد. و این سیکل تا بینهایت ادامه پیدا میکند.
در صورت صحیح بودن مطالب تا اینجا
1- ما هسته رو با پتانسیل 1.5 ولتی شارژ کردیم ، پس چطور هنگام تخلیه شدن به اختلاف پتانسیل بیشتر از ولتاژ مرجعمون می رسیم. آخه اینجا سیم پیچ دیگری با تعداد دور بیشتر از اولیه هم نداریم که .
احتمالا جوابتون این خواهد بود که مهم نیست که هسته با چه منبعی و ولتاژی شارژ بشه ، مهم شارژ شدن هسته است. اگه اینجور باشه آخه . . .

2- فرض بکنیم این LED در مدار نباشد ، و فعلا نگران خراب شدن ترانزیستور در اثر ولتاژ معکوس هم نباشیم ، پس موقع خاموش شدن ترانزیستور ، دو سر اولیه (سلف) را open مطلق فرض کنیم ، در اینصورت ولتاژ معکوس ماگزیمم تا چه ولتاژی بالا خواهد رفت ؟؟؟ (برام خیلی مهمه)
طبق معمول قبل از پرسش به پستهای قبلی شما مراجعه کردم . حتی با پیگیری اونها به یه سایت دیگه ، که اونجا هم فعالیت داشتید رسیدم ، ولی مطلب رو در جای بسیار حساسی تمام کرده بودید. اینه که دوباره ابهاماتم برطرف نشدند.
با سپاس

[ahmadmn]

پاسخ : منبع تغذیه سوئیچینگ

دمت دایی جان
1- وقتی می گیم هسته سلفی شارژ میشه با جریان شارژ میشه نه ولتاژ. در واقع جریان سلفه که میدان مغناطیسی رو می سازه نه ولتاژش.
2- اگه سلف ایده آل باشه ولتاژش تا بی نهایت میره. رابطه بسیار ساده V=Ldi/dt این ولتاژ رو می سازه.
وقتی ترانزیستور ناگهان خاموش میشه جریان سلف راهی برای جاری شدن نداره و یهو باید صفر بشه پس di/dt از نظر تئوری میشه بی نهایت.
در کویل اتومبیل همین روش باعث ایجاد ولتاژ بالا و جرقه شمع میشه.

[arvinfx]

پاسخ : منبع تغذیه سوئیچینگ

دمت دایی جان
1- وقتی می گیم هسته سلفی شارژ میشه با جریان شارژ میشه نه ولتاژ. در واقع جریان سلفه که میدان مغناطیسی رو می سازه نه ولتاژش.
2- اگه سلف ایده آل باشه ولتاژش تا بی نهایت میره. رابطه بسیار ساده [glow=red,2,300]V=Ldi/dt[/glow] این ولتاژ رو می سازه.
وقتی ترانزیستور ناگهان خاموش میشه جریان سلف راهی برای جاری شدن نداره و یهو باید صفر بشه پس di/dt از نظر تئوری میشه بی نهایت.
در کویل اتومبیل همین روش باعث ایجاد ولتاژ بالا و جرقه شمع میشه.

این فرمولی که گفتی رو بیشتر توضیح میدی؟ مثال بزنی؟


یه سوال هم داشتم البته این آخرین سوال درمورد اون منبع تغذیس :rolleyes: یه حلبی بستم دور ترانس اونو باید وصلش کنم به زمین مدارم؟ برای کاهش EMI شنیدم اینکارو میکنن ...

[ahmadmn]

پاسخ : منبع تغذیه سوئیچینگ

ولتاژ دوسر سلف متناسب است با مشتق جریانش (مشتق= تغییرات یک چیز نسبت به زمان)
یعنی هرچی جریان سلف سریعتر تغییر کنه ولتاژ دوسرش بیشتر میشه.
مثلا اگه جریان سلف ثابت باشه یعنی نسبت به زمان تغییر نکنه، ولتاژ دوسرش صفر ولته.
جالبه بدونی همه عناصر الکتریکی با رابطه ولتاژ به جریانشون شناخته میشن.
مثلا توی مقاومت ولتاژ و جریان رابطه خطی دارند یعنی V=R I
اما توی سلف ولتاژ با خود جریان رابطه نداره، بلکه با تغییر جریان رابطه داره.
حالا اگه ولتاژ یه سلف دست ما باشه، جریانش چطور میشه؟
اگه یه ولتاژ ثابت به سلف وصل کنیم توی سلف تغییر جریان خواهیم داشت. یعنی جریانش خطی شروع به زیاد شدن می کنه.
اگه ولتاژ صفر ولت به یه سلف بدیم یعنی دوسرش رو اتصال کوتاه کنیم تغییر جریانش صفر میشه و هر جریانی که داشت تا ابد توش می مونه.
حالا اگه به یه سلف ولتاژ ثابت بدیم جریانش شروع می کنه زیاد بشه. بعد یهو کلید رو قطع کنیم و سلف اتصال باز بشه. یعنی ما جریان سلف رو یهو از یه مقداری صفر کردیم. پس تغییرات جریان خیلی خیلی زیاده در نتیجه ولتاژ دوسر سلف میشه بی نهایت!
همینه ولتاژ بی نهایت باعث جرقه توی شمع ماشین میشه. وقتی که پلاتین جریان رو قطع می کنه.
تمام این حرفا مال سلف ایده ال بود. یعنی سلفی که مقاومت نداشته باشه یا حداقل مقاومت سیم پیچش کم باشه.
...
آره دایی. به زمین وصلش کنی EMI کم میشه. البته این نوار فلزی تلفات ترانس رو اندکی زیاد میکنه که قابل صرف نظر کردنه!

[feredi]

پاسخ : منبع تغذیه سوئیچینگ

به نظر میاد وقتی سیم پیچ اولیه داره شارژ میشه و ولتاژ دوسرش داره بالا میره ، همزمان با سیم پیچ اولیه در سیم پیچ ثانویه هم ولتاژی القا میشه ، و یک ولتاژ دیگر هم موقع قطع ترانزیستور ، توی ثانویه داریم ، که همانطور که قبلا بررسی کردیم این ولتاژ دومی حاصل شار ذخیره شده در هسته است ، و ما توی فلایبک فقط از این ولتاژ دوم استفاده میکنیم. آیا این حرف من درسته که توی ثانویه دو تا ولتاژ مجزا و با اختلاف فاز ، داریم؟
من توی فلایبک با عدد نسبت سیم پیچها مشکل دارم. میدونیم که قطر سیم و تعداد دور اولیه را اندوکتانس متناسب با توان مورد نیاز و مقدار ظرفیت هسته تعیین میکنه. ولی تعداد دور ثانویه رو چی تعیین میکنه؟ انگار اینجا نسبت سیم پیچهای اولیه به ثانویه هیچ نقشی توی پیک ولتاژ ثانویه نداره !
اگه اینطوریه ، این دامنه ولتاژ ثانویه رو فیدبک تعیین خواهد کرد. پس ، طبق بحث قبلیمون چه نیاز به تعداد دقیق دور ثانویه داریم؟ چرا که بار هسته برای خالی شدن به اجبار تا ولتاژ قابل قبول فیدبک بالا خواهد رفت. یعنی اینجا تعداد دور سیم پیچ ثانویه زیاد تعیین کننده نیست؟

[ahmadmn]

پاسخ : منبع تغذیه سوئیچینگ

اول بحث رو کاملا درست گفتی دایی جان.
اما تعداد دور ثانویه تعیین کننده ولتاژ بی باری ثانویه است.
شیب تغییر شار هسته ضربدر تعداد دور ثانویه میشه ولتاژ ثانویه.
اگه ما تعداد دور ثانویه رو کم و زیاد کنیم فیدبک نمیزاره ولتاژ خروجی تغییر کنه.
اما دیگه هسته کاملا تخلیه نمیشه یا خیلی زودتر از زمان خاموش بودن تخلیه میشه.
همین باعث افزایش ریپل یا داغ شدن هسته میشه.

[feredi]

پاسخ : منبع تغذیه سوئیچینگ

دوست خوبم ahmadmn مثل همیشه :nice:
یه نکته بغرنج دیگه هم که چند ساله :redface: داره اذیتم میکنه
توی همین مدارات شارژر موبایل ارزون قیمت ، برای جدا کردن ولتاژ توی خروجی ترانس از دیودهای شاتکی مثل 1N5819 استفاده میکنند.خوب طبق انتظارمون بخاطر فرکانس بالا ، این طبیعیه. ولی توی همون مدار یه دفعه میاند توی مدار فیدبک از 1N4007 یا 4148 استفاده می کنند. خوب فرکانس این نقطه هم که با خروجی دقیقا یکیه که !
خوب اگه این دیودهای معمولی میتونند توی مسیر فیدبک کار کنند باید بتونند ولتاژ خروجی رو هم DC کنند دیگه؟ چون فرکانسها یکیه.
پس چطور فقط برای خروجی دیود سریع انتخاب میکنند؟ بخاطر اختلاف قیمت که نمیتونه باشه ! اون هم در جایی مثل چین که احتمالا قیمت 1N5819با 1N4007 یکی باشه. پس موضوع چیه؟
این مدارات با این تیراژهای خیلی بالا که تولید میشه ، نمیتونه که ایراد به این مهمی داشته باشه؟
برای خروجی اینگونه مدارات تغذیه ، اگه از دیودهای معمولی استفاده کنیم ، عکس العمل دیود بخاطر کند بودنش چی خواهد بود؟
آیا دیود ما تا بخواد روشن بشه بیشتر موج رو از دست خواهد داد؟ یا این که تا بیاد خاموش بشه ممکنه ولتاژهای نیم سیکل منفی رو هم هدایت کنه؟

[ahmadmn]

پاسخ : منبع تغذیه سوئیچینگ

اتفاقا سوال بسیار خوبی پرسید دایی جان :biggrin:
شکل مدار رو بزارم تا دوستان بدونن درباره چی صحبت می کنیم.

اول اینکه انتخاب دیودها در این مدار و مدارهای مشابه فقط تابع سرعت نیست، بلکه افت ولتاژ دیود هم پارامتر بسیار مهمیه.
دیودهای شاتکی افت ولتاژ بسیار کمی دارند. همین باعث میشه توی خروجی منابع تغذیه ازشون استفاده بشه.
سرعت یک دیود درواقع زمان و جریان خاموش شدنشه.
یعنی وقتی به دیود روشن ولتاژ معکوس میدهیم بجای اینکه درجا خاموش شود و دیگر جریان عبور ندهد، مدت زمانی جریان معکوس عبور می دهد.
اگر برای خروجی از دیود کند استفاده کنیم درصدی از انرژی خازن خروجی را صرف خود می کند و این یعنی تلفات.
اما برای اسنابر ما می خواهیم انرژی سلف سری اولیه را هدر دهیم پس سرعت اهمیت چندانی ندارد.
برای فیدبک هم جریان ناچیز است و سرعت مهم که 1N4148 به اندازه کافی سریع است.

[TNY]

پاسخ : منبع تغذیه سوئیچینگ

با سلام و خسته نباشید.
من با کمک pi expert مداری ساختم که ولتاژ و جریان مورد نظرم را تامین می کند (5V 1A+) و (200mA -5V) البته در خروجی ولتاژ منفی از زینر 5 ولت استفاده کردم ولی دیودهای کلمپ (PKMUR1100E و BZT03C200 )خیلی داغ می شوند . لطفا راهنمائی کنید . متشکرم

[TNY]

پاسخ : منبع تغذیه سوئیچینگ

اساتید محترم تا حالا با با این مشکل مواجه نشدن ؟ مثل اینکه این از بدشانسی منه که کلمپ مدارم داغ می کنه.

[ahmadmn]

پاسخ : منبع تغذیه سوئیچینگ

سلام دایی جان
دیود و زنرت هردو مناسبند پس مشکل از ترانسه.
من از UF4007 و زنر P6KE200A استفاده می کنم و تابحال گرم نشدن!

[TNY]

پاسخ : منبع تغذیه سوئیچینگ

با تشکر از جوابتون
من ترانسو روی یک مدار چینی تست کردم مشکلی نداشت . تنها فرق مدارمن اینه که دیود های یکسوساز ثانویه فسته ولی مال اون شاتکیه . می تونه از یکسوساز ثانویه باشه؟ درضمن من می خواستم یک منبع تغذیه سوئیچینگ سه فاز 380ولت به 12 ولت 1 آمپر طراحی کنم . می تونم از شما کمک بگیرم؟

[ahmadmn]

پاسخ : منبع تغذیه سوئیچینگ

داغ شدن اسنابر ربطی به فست یا شاتکی بودن دیود خروجی نداره دایی جان.
بجای سه فاز بهتره از یه فاز و نول استفاده کنی چون ولتاژ یکسوشده سه فاز تا 537 ولت میره و آی سی های خانواده TNY با این ولتاژ کار نمی کنن.