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

ای سی های درایور مانند TC4427-TC4420.....

[zereshki]

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

سلام-یک منبع تغذیه دارای تابع تبدیل است از مرتبه دوم که اگر در حالت فیدبک به دزستی جبان سازی نشود یعنی محل صفر و قطب تابع تبدیل فیدبک دار درست انتخاب نشود این سیستم نوسانی شده و دچار ناپایداری میشود بسته به مقدار فرکانس نوسانش ممکن است باعث سوختن سوییچها شود.زیرا حالتهایی بوجود میاید که خروجیهای ای سی نوسان ساز با هم هدایت میکنند.لذا باید صفر و قطب مدار با فیدبک بدرستی محاسبه شده وفیدبک را برقرار کرد .تفاوت یک منبع تغذیه خوب و بد بیشتر به همین مسئله مربوط میشود.منبعی که به خوبی پایدار نشد باشد در بار های مختلف نوسانی شده و رایپل خروجی بسیار زیاد و با فرکانس نامشخصی (بسته به بار فرکانس نوسان تغییر میکند) نوسان خواهد کرد.اگر فرکانس نوسان کمتذر از 12 کیلو باشد براحتی قابل شنیدن خواهد بود گاهی به شکل صووت و گاهی به شکل وزوز و این یعنی شبکه ناپایدار است.

ممنون از پاسخ شما. میشه در مورد اینکه چطور باید این مدار رو پایدار کنم توضیح بدید. با موارد تغییراتی که گفتم در واقع فقط بار متغیر داریم و ست پوینت متغیر . چطور باید این پارامتر ها رو در بحث پایداری دخیل کرد. چون توی درس کنترل، موضوع پایداری وابسته به ست پوینت نبود(منظورم مقدارشه نه شکلش) و پارامتری به عنوان بار جهت بدست آوردن حالت پایدار مثلا با ایجاد قطب غالب نداشتیم.

[عباس جبراییلی]

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

سلام-در بحث کنترل قسمتی هست به نام فضای حالت که از ان بحث میتوان استفاده کرد.

[zereshki]

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

سلام
میشه لطفا توضیح بدید، از بحث فضای حالت چطوری باید برای پایدار کردن مدار استفاده کرد ؟!
اصولا انجام این کار یعنی تبدیل پاور کامپیوتر به منبع تغذیه متغیر شدنی هست؟ بخاطر متغیر بودنش چه مسائلی رو باید توش در نظر گرفت ؟ و اگر این کار شدنی نیست علتش چیه و آیا بخاطر ساختار tl 494 این اجازه رو نمیده ؟ اگه اینطوره شما چه آی سی رو برای این کار مناسب میدونید؟

[عباس جبراییلی]

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

در بحث قضای حالت مسئله ای هست که چگونه ورودی به سیستم اعمال شود تا سیستم پایدار باشد ورودی هم میتواند ترکیبی از ورودی و یک و یا چند تا از متغیرهای حالت که میتواند نمونه ولتاژ خروجی-جریان.....باشد.هر کاری شدنی است و فقط باید دید نسبت هزینه به سود مقرون به صرفه میباشد یا خیر.در این مورد به خصوص یعنی پاور کامپیوتر اگر هدف فقط ساخت یک عدد برا خود باشد و یادگیری شدنی است ولی اگر هدف تولید باشد خیر.با 494 به راحتی میتوان منبع متغییر ساخت و مسئله پایداری میباشد.من خودم تمام منابع تغذیه هایی که ساخته ام هم کنتل ولتاژ دارد و هم جریان و هردو متغییر از صفر تا هر مقداری که نیاز باشد.

[Mahdi_Vaziri]

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

اقای جبرئیلی عزیز.
داشتم تاپیک رو میخوندم که ناگهان....
متوجه شدم بحث محاسبه و ملاحظاتی که باید برای سلف سری با مدارات تانک موازی نیمه کاره مونده. از وسطای تاپیک بحث به این طرف و اونطرف کشیده شده!!!.
اون سلف باید چطوری انتخاب بشه تا جریان سوییچها کنترل بشه که اسیب نبینن و همچنین راندمان کاهش پیدا نکنه؟؟؟

[sina_javan]

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

با سلام خدمت استاد جبرائیلی. همونطور که میدونید اکثر قطعات موجود در بازار چینی هستند و حتی وقتی که فروشنده با اطمینان از اصل بودن قطعه صحبت میکند، امکان چینی بودن آن وجود دارد.
تجربه ثابت کرده قطعات چینی پارامترهای متفاوتی نسبت به دیتاشیت دارند. برای همین من قصد دارم مداری برای تست SCR و دیود بسازم . این مدار تست باید قادر باشه کلیدها را در نقطه کار نامی بکار بیندازه. در مورد SCR ها و دیودهای چند کیلوآمپری، ساختن چنین مداری خیلی ساده نیست چون باید بتونه جریان ها و ولتاژهای بالا را تحمل کند.
سوال من این است که پیشنهادی برای این مورد هست ؟ مثلا مداری که بدون نیاز به ادوات خیلی گران، بتونه جریان مثلا 2 کیلوآمپری را در فرکانس حدود 1 کیلوهرتز به کلید تزریق کنه تا از روی شکل موجهای ولتاژ و جریان اون بشه پارامترهای SCR را اندازه گیری کرد و تحمل جریانی اون را هم بررسی کرد.

[عباس جبراییلی]

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

با سلام-در مورد محاسبه سلف سری شده با مدار تانک موازی بحث نسبتا پیچیده ای میباشد که نوشتن فرمولها در اینجا از خود بحث هم دشوار تر میباشد فقط شما را به یک رفرنس ادرس میدهم انرا مطالعه کرده و اگر سوالی بود در خدمتم.Features and Design of the Voltage-Fed L-LC
Resonant Inverter for Induction Heating

[عباس جبراییلی]

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

سلام-در مورد مدار تست تریستور.اگر بخواهیم تریستور را در جریان و ولتاژ نامی تست نماییم نیاز به یک منبع تغذیه با توان بسیار بالا خواهد بود مه تهیه ان مقرون به صرفه نمیباشد.لذا باید شرایط را به گونه ای فراهم سازیم که از تهیه منبع ولتاژ و جریان بالا خودداری شود.لذا بپیشنهاد میشود ابتدا یک ولتاژ دی سی قابل کنترل از برق 3 فاز تهیه شود (در صورت نیاز مدار اماده ان را موجود دارم.)سپس تریستور تحت تست را با جریانی حدود 10 درصد جریان نامی و از ولتاژ کم تا فول تحت عمل سوییچ زنی قرار بدهید و با اسیلوسکوپ مقادیر مورد نیاز را اندازه گیری نمایید.سپس نوبت به تست با جریان بالا خواهد رسید که در اینجا نیازی به تست با ولتاژ بالا نخواهد بود و یک منبع کم ولت جریان بالا (توان کمتر از حالت فول تست با ولتاژ بالا) نتیجه را میدهد.حال چرا اینگونه؟زیرا سوییچهایی که به صورت پک ساخته میشوند در داخلشان از چندین سوییچ موازی استفاده شده(این مورد بیشتر در ای جی بی تی ها -و ماسفتها دیده میشود)و هنگامیکه سوییچی میسوزد برادران چینی انها را تعمیر کرده و المانهای سوخته شان را از مدار خار ج میکنند و سوییچی که مثلا 400 امپری بوده و مثلا در داخلش از 4 سوییچ موازی ساخته شد بوده بعد از تعمیر و مثلا خارج کردن 2 سوییچ سوخته از مدار تبدیل به یک سوییچ 200 امپری ولی با ظاهر همان 400 امپری میشود. وانرا اندکی ارزانتر به اسم یک سوییچ 400 امپری به فروش میرسانند.و فقط زیر جریان کامل هویتش اشکار میشودو گاهی از اوقات هم سوییچ ظاهرا سالم هست ولی مشکلی که پیدا میکند مشخصات زمانی ان به هم میخورد و زمانهای فال تایم و رایز تایم ان به شدت زیاد میشود وبا هیچ اهم متری هم متوجه خرابی ان نخواهید شد..هنگامیکه ما با 10 درصد جریان سوییچ را تست مینماییم از رفتار سوییچینگ ان مطمئن میشویم و میماند حالت بعدی که از تعداد سوییچهای داخل ان مطمئن شویم که با تست جریانی از ان نیز مطمئن خواهیم شد.پس تهیه یک منبع تغذیه جریان بالا و ولتاژ پایین-تهیه یک منبع دی سی شده 3 فاز قابل کنترل-و مداری که پالس های مورد نیاز با فرکانس مورد نیاز را به سوییچ بدهد و یک لود سلفی یا اهمی برای بار جهت سوییچ زنی-اسیلوسکوپ حافظه دارو...

[sina_javan]

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

با تشکر از پاسخ راه گشاتون.

سپس تریستور تحت تست را با جریانی حدود 10 درصد جریان نامی و از ولتاژ کم تا فول تحت عمل سوییچ زنی قرار بدهید و با اسیلوسکوپ مقادیر مورد نیاز را اندازه گیری نمایید.

فقط این ابهام برام باقی مونده که آیا نیازی نیست برای اندازه گیری مشخصات کلیدزنی، حتما جریان نامی باشد؟ یعنی همین ده درصد جریان نامی کفایت میکند؟ البته برای اینکار احتمالا باید منحنی پارامترهای کلیدزنی SCR را بر حسب جریان عبوری ( در صورتی که در datasheet ذکر شده باشد) نگاه کرد. ولی چون فکر کردم شاید دیتاشیت های مختلف این اطلاعات را نداشته باشند این را از شما پرسیدم که مطمئن شوم.

[عباس جبراییلی]

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

میتوانید در چند نمونه اختلاف را ببینید ولی برای ای جی بی تی ها اختلاف بیشتر در رایز تایم میباشد که ان هم در مقایسه با زمان روشن شدن ناچیز است و زمان روشن شدهن با جریان تغییرات زیادی ندارد.

[saeedmcu]

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 میکنیمومحاسبات مربوط به تکفاز میباشد .علت انتخاب توان 1کیلو وات این است که تهیه نمودن المانهای ان از بازار زیاد دشوار نیوده و ساخت ان برای همه دوستان امکان پذیر خواهد بود زیرا برای توانهای بالاتر مباحث دیگری پیش میاید مثل انتخاب ولتاژ ورودی اینکه 3 فاز باشد یا تک فاز که اگر 3 فاز باشد تهیه ان برای همه مقدور نبوده و کار با ان نیاز به دقت و دانش و تجربه فراوان دارد و کمترین بی دقتی گذشته از مسایل مالی خطر جانی نیز دارد. .علت اینکه توان ورودی 1 کیلو باشد نیز این است که وارد بحث راندمان نیز نمیشویم زیرا در این صورت بحث خیلی گسترده شده و به نتیجه نخواهیم رسید.و بعد از طراحی خواهیم دید که راندمان چقدر خواهد بود.پس توان ورودی 1 کیلو وات و ولتاژ ورودی را تک فاز 50 هرتز فرض مینماییم.در ابتدا وارد بحث یکسو ساز ورودی میشویم.مسایلی مانند محاسبه فیوز ورودی-حفاظت جریان پیک دیودهای یکسو ساز ورودی-....بماند برای بعد. 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 ولی برای شروع فرض میکنیم 20 درصد ولتاژ ورودی نامی تغییرات ولتاژ در ورودی داشته باشیم و بعد خواهیم دید که این درصد چه تغییراتی در هزینه و پارامترهای مدار خواهد داشت. پس تا حالا داریم توان ورودی 1کیلو وات و ولتاژ ورودی %20+/-220 و 50 هرتز.میدانیم که در یکسو کننده تمام موج بعد از یکسو سازی یک ولتاژ پیک داریم و یک ولتاژ رایپل.که ولتاژ ریپل بستگی به مقدار خازن و دامنه ولتاژ سینوسی و مقدار بار دارد.در مدارهای سوییچینگ مقدار توان خروجی ثابت است. توان ثابت یعنی اینکه به ازای ولتاژ خروجی مشخص و بار ثابت توان ثابتی از ورودی کشیده خواهد شد.حال اگر ولتاژ ورودی تغییر کند و توان خروجی ثابت باشد مدار پی دبلیو ام عرض پالس را طوری تغیر میدهد که توان خروجی ثابت بماند و این یعنی اینکه با تغییر ولتاژ ورودی جریان ورودی در جهت عکس تغییرات ولتاژ تغییر خواهد کرد.ومعنی دیگر این است زمانیکه ولتاژ ورودی کمترین مقدار را دارد جریان ورودی بیشترین مقدار را خواهد داشت و محاسبه جریان المانهای ورودی باید در کمترین ولتاژ ورودی انجام شود وبرای ولتاژ قطعات باید در بیشترین ولتاژ ورودی.اینرا تا اینجا داشته باشیم.قبل از محاسبات باید بگویم از افت ولتاژ دیودها صرفنظر میکنیم.رنج ولتاژ ورودی 220+/-%20=میشود 264 تا176 ولت ac که اگر تبدیل به دی سی شود باید هر دو را ضرب در رادیکال 2 کنیم میشوند369.9 و 246.9 .این مقادیر دامنه ولتاژ ورودی در بیشترین و کمترین ولتاژ ورودی هستند. که برای محاسبه باید کمترین را در نظر بگیریم زیرا در این ولتاژ است که بیشترین جریان از ورودی کشیده میشود .همچنین گفتیم که بعد از یکسو سازی رایپل نیز داریم .معمولا این رایپل نباید بیشتر از 10 درصد دامنه ورودی باشد.ولتاژ ورودی برای محاسبه 246.9 ولت است که 10 درصد ان میشود 24.69 ولت رایپل ان.یعنی دامنه ورودی زیر بار بین پیک دامنه ورودی و پیک منهای این مقدار تغییر میکند که متوسط ان میشود 246.9-24.69/2=234.555 که توان ورودی از این ولتاژ تامین میشود که اگر 1000 وات باشد جریا ن کشیده شده از خازن ورودی میشود 1000/234.555=4.26 امپر رابطه خازن داریم cxv/t=i که میگوید جریانی که در مدن زمان تی از خازن کشیده میشود باعث تغییرات ولتاژ خازن به اندازه وی میشود.در یکسو کننده تمام موج وطراحی درست مدت زمانی که خازن دشارژ میشود و جریان از ان کشیده میشودبین 8.5 تا 9 میلی ثانیه میباشدکه اگر ما زمان دشارژ 9 میلی ثانیه در نظر بگیریم و جریان 4.26 و تغییرات ولتاژ یا رایپل 24.69 ودر رابطه بگذاریم میشود1550 میکرو فاراد واگر زمان را 8.5 میلی بگیریم میشود 1466 میکرو فاراد که مقدار 1500 میکرو فاراد برای ان در نظر میگیریم.همه اینها محاسبات سر انگشتی بود که در دروس دانشگاهی گفته شده.و میتوانید صحت انها را با نرم افزارهایی مانند اورکد و غیره تست نمایید.و با تغییر مقادیر ولتاژ ورودی یکسو کننده ویا خازن ببینید که چه تغییراتی در جریان ورودی و جریان دیودها پدید میاید.فقط باید دقت نمایید که مقدار توان ورودی تغییر نکند یعنی برای تست و شبیه سازی اگر مقاومتی به ورودی و در دو سر خازن به عنوان مصرف کننده وصل میکنید همواره باید توان ثابتی مصرف کنند.ودر ضمن لازم نیست مته لای خشخاش گذاشته و همه چیز را خیلی دقیق انجام دهید چون همانطور که میدانید مهندسی یعنی هنر تخمین زدن با خطای کم .خطای مورد قبول معمولا کمتر از5 درصد میباشد.لذا جهت تغییر ولتاژ ورودی و محاسبه مقاومت مصرف کننده در ولتاژ جدید در شبیه سازی یک محاسبه سرانگشتی کرده و انرا قرار دهید و ولتاژ را نیز ابتدا دی سی کرده یعنی دامنه ضربدر رادیکال 2و نتیجه شبیه سازی را ببینید.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.

با سلام هر چقدر گشتم کسی به سوالم پاسخ نداد شرمنده که پست میذارم.
تو این قسمت که جریان خازن محاسبه میشه توان رو برابر 1000 وات قرار دادن.این توان کجاست؟ توان خروجی منبع هست؟ توان ورودی پل دیود هست؟ تو توپولوژی های مختلف این توان رو باید تغییر بدیم؟ اگه دوستان جواب بدن ممنون میشم

[عباس جبراییلی]

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

در توضیح گفته شده توان ورودی-با در صرفنظر کردن از افت ولتاژ در دیودهای یکسو کننده ورودی این توان برابر توانی است که از یکسو کننده عبور کرده و به قسمت ترانس و سوییچها وارد میشود.و برای محاسبه المانهای یکسو ساز از ان استفاده میکنیم.عدد یک کیلو وات برای مثال اورده شده و مقدار ان بستگی به توان خروجی دارد.اگر در ورودی مدار منبع تغذیه مدار اصلاح ضریب قدرت نداشته باشیم و سیستم تک فاز باشد راندمان در بدترین شرایط حدود 80 درصد خواهد بود بنابراین توان خروجی را بر هشت دهم تقسیم کرده و توان ورودی بدست میاید.و در توپولوژیهای مختلف مقدار راندمان تغییر میکند از حدود 75 درصد تا 85 درصد.75 درصد برای توانهای کمتر از 100 وات و 80 تا 85 درصد برای توانهای بالاتر از 100 وات.و اگر مدار اصلاح ضریب قدرت در مدار باشد مقدار راندمان از 90 تا 95 درصد در نظر گرفته میشود.

[saeedmcu]

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

سلام
شرمنده استاد یه جا میگن فلای بک تا 100 وات کاربرد داره یکی میگه تا 150 شما هم که گفتین تا 60............
خب کدومش؟

[عباس جبراییلی]

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

بستگی به کاربرد و هزینه ان دارد.در جاهایی که تغییرات بار خیلی زیاد میباشد یعنی از بی باری تا بار کامل فلایبک گزینه خوبی نخواهد بود.طراحی یک منبع تغذیه در اولین مرحله شناختن بار مصرفی و رگولاسیون مورد نیاز دارد و اینطور نیست که بدون شناخت مصرف کننده یک توپولوژی انتخاب کرده و شروع به ساخت کنیم.شرایط طراحی بستگی به هزینه و نیاز دارد.و این نه فقط در طراحی منبع تغذیه بلکه در طراحی هر سیستمی وجود دارد.مثلا اگر کسی بخواهد که از یک وسیله نقلیه استفاده کند گزینه های زیادی برای اینکار وجود دارد از دوچرخه-ماشین-هواپیما تا فضا پیما.باید دید که نیاز و هدف چیست؟