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FORO TÉCNICO => Foro Técnico => Mensaje iniciado por: juaperser1 en 02 de Marzo de 2021, 16:23:22
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Hola.
Normalmente para todos los proyectos en los que necesito conectar a tensión de red (230 AC 50Hz en mi país) tiro de transformador o de fuente conmutada (transformador electrónico también llamado) tipo Recom (https://d311uvhi8lkjbj.cloudfront.net/media/Datasheet/pdf/.f7S7vjMX/.t5ca32a5e916099fe1de3/Datasheet-130/RAC05-K.pdf)
Pero estos tienen unas claras ventajas y desventajas, por enumerar algunas:
Transformador:
Ventajas: Muy fácil diseño, bajas emisiones, pocos componentes...
desventajas: Gran tamaño (mas grande mientras mas potencia) tienes que buscar el especifico para tu país y si lo montas en otro con distinta red ya no sirve...
Fuente conmutada:
Ventajas: La pones y ya esta, la mayoría cumple con todas las normativas aplicables a emisiones y seguridad, tienen rangos de entrada de tensión y frecuencia que las hace ideales para ponerlas en cualquier país tenga el tipo que tenga de red.
Desventajas: Son carísimas, la mayoría solo tienen una salida positiva si quieres la negativa tienes que tirar de inversores.
Creo que va siendo hora de que aprenda a diseñar fuentes tipo flyback o algún otro tipo que me permita mayor flexibilidad. Algunas cosas las tengo claras, otras no tanto, y me gustaría que alguien que entienda del tema me ayude con las dudas y con el diseño de una como aprendizaje (Esquemático y rutado)
Como todo proyecto, lo primero debe ser colocar unas especificaciones o condiciones, pues creo que podrían ser estas:
-Entrada de 85VAC a 265VAC (Me gustaría 300 pero para empezar supongo que es mas fácil ese margen)
-Que pueda funcionar en 50 y 60Hz.
-Que se puedan obtener salidas positivas y negativas, como con un transformador con punto medio, +-12V de salida por ejemplo.
-Que este aislada.
-Que no sea una antena, que sea capaz de pasar una certificación de emisiones si en algún momento lo necesitara.
¿Alguien se anima a ayudarme con el diseño? si alguien se anima iré posteando aquí todos los avances, esquemáticos, rutados etc para que sirva de guia para otros.
Lo primero es la selección del integrado de conmutación, supongo que lo mejor es de tipo flyback. creo que seria una buena opción tirar por "power integrations" (https://ac-dc.power.com/products/) o por un texas intruments (https://www.ti.com/power-management/offline-isolated-dcdc-controllers-converters/flyback-controllers/overview.html)
un saludo.
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¿Qué potencia o qué intensidad de salida necesitas?
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¿Qué potencia o qué intensidad de salida necesitas?
Cierto, es verdad eso no lo he especificado, es un ejercicio para aprender pero lo que aprenda me gustaría aplicarlo a futuros proyectos, suelo necesitar entre 5W y 10W rara vez necesito mas potencia en los sectores que me muevo. O sea de momento es una fuente digamos pequeña, además supongo que para intensidades mas grandes las emisiones se harán mayores o los transformadores se harán mayores una de dos.
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Entonces puedes comenzar por desmontar un alimentador de smartphone para ver cómo están hechos por dentro.
Lo que buscas es muy similar y puedes aprender mucho por unos pocos euros.
PD:
http://www.righto.com/2012/05/apple-iphone-charger-teardown-quality.html
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Y diría que lo general es buscar algún integrado con el mosfet incorporado (para esas potencias), estilo TYN263/268 , 275, 284, etc TOP223, LNK62x.
Lo digo por lo siguiente....
- En los datasheet tenes como "diseñarlos" (apenas, pero te da una gran idea y luego vos podes extrapolar de ahí) y te da ejemplos. Ejemplo:
https://www.mouser.com/datasheet/2/328/linkcv_family_datasheet-1083.pdf
https://www.mouser.com/datasheet/2/328/tinyswitch-4_family_datasheet-1511375.pdf
- Usualmente la parte mas "complicada" es el transformador. SI, ya que hay que fabricarlo, PERO en algunos casos vienen transformadores diseñados exclusivamente para algunos de estos integrados con 1 o mas salidas de tensión. Por lo tanto buscaría si existe alguno ya fabricado. Ej:
https://www.we-online.de/katalog/datasheet/750871032.pdf
http://www.premiermag.com/pdf/pol-jx.pdf
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Entonces puedes comenzar por desmontar un alimentador de smartphone para ver cómo están hechos por dentro.
Lo que buscas es muy similar y puedes aprender mucho por unos pocos euros.
PD:
http://www.righto.com/2012/05/apple-iphone-charger-teardown-quality.html
Me encanta
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Entonces puedes comenzar por desmontar un alimentador de smartphone para ver cómo están hechos por dentro.
Lo que buscas es muy similar y puedes aprender mucho por unos pocos euros.
PD:
http://www.righto.com/2012/05/apple-iphone-charger-teardown-quality.html
Si ya me he visto varios, no solo cargadores, si no fuentes de PLC, sistemas de domótica, mas de un electrodoméstico etc, pocas cosas hay hoy en día que vayan con transformador o con una fuente ya montada.
Y diría que lo general es buscar algún integrado con el mosfet incorporado (para esas potencias), estilo TYN263/268 , 275, 284, etc TOP223, LNK62x.
Entonces, texas intruments descartado y mejor power integrations que los de la familia tny264 por ejemplo los tienen integrados.
- Usualmente la parte mas "complicada" es el transformador. SI, ya que hay que fabricarlo, PERO en algunos casos vienen transformadores diseñados exclusivamente para algunos de estos integrados con 1 o mas salidas de tensión. Por lo tanto buscaría si existe alguno ya fabricado. Ej:
https://www.we-online.de/katalog/datasheet/750871032.pdf
http://www.premiermag.com/pdf/pol-jx.pdf
Sinceramente esa es la parte que me preocupa, ya que lo demás es mucho mas "mecánico por así decirlo", he buscado transformadores para fuentes flyback pero no encuentro ninguno con la salida con punto medio para poder sacar las tensiones negativas. Y es lo que mas me preocupa, por que si vas a hacer 1000 o mas pues encargas el transformador y listo, pero si lo que quiero hacer es uno, o el prototipo antes de hacer las 1000 unidades o las que sean ¿Como lo hago? He visto que venden núcleos pero no se hasta que punto es factible que yo mismo pueda hacer un transformador.
¿Como lo hace la gente cuando diseña una fuente de este estilo? hacen ellos el transformador, o hacen los cálculos fabrican 1000 y se la juegan?
Otras cosas que me preocupan son el diseño del filtro y que el ruido del transformador no sea audible pero eso se puede hacer con componentes del mercado, sin tener que realizar nada custom.
un saludo.
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Puedes hacer el transformador tú mismo a mano.
Te puedo ayudar con eso.
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Puedes hacer el transformador tú mismo a mano.
Te puedo ayudar con eso.
A pues perfecto entonces muchas gracias. Voy entonces a empezar el esquemático y demás y voy poniendo los avances.
gracias.
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He seleccionado finalmente el TNY28xD aun no he seleccionado la potencia, pero si quiero tener una salida de +-12V (o +-15 para meter LDOs) necesitaría al menos 10W, asi que el TNY286 debería estar bien.
Bueno creo que podría empezar por este esquemático genérico o simplificado e ir mejorándolo para mis características (Faltan cosas)
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
El Funcionamiento seria el siguiente el puente de diodos mas el condensador c1 Actuarían de rectificación por lo tanto este sistema puede ser alimentado a 85-254VAC o a 120-374VDC no veo en la hoja de datos del TNY la frecuencia máxima de entrada:?
El circuito formador por D2, R2 R1 y C2 sirve para cuando apaga el mosfet disipar la potencia almacenada en el transformador, además de que limitan la corriente inversa del diodo cuando enciende el mosfet.
C9 supongo que actúa como filtrado, siendo un condensador de seguridad. filtrando ruido hacia presente en la salida hacia la red.
el diodo D4 y el condensador C6 actúan como rectificación del lado secundario.
EL diodo Zener D7 junto con la resistencia R5 activan el optoacoplador cuando la tensión de salida pasa de 12V. Haciendo que el mosfet se apague. Con la caida del zener mas la caida del led del opto la intesidad es de unos 3,5mA suficiente para el optoacoplador. La resistencia R6 no tengo muy claro para que sirve, he leido que es para cuando limitar a 0,5mA cuando el zener entra en modo avalancha, Esto no me queda muy claro la verdad.
En el devanado 2 del secundario, la verdad es que no se muy bien como funciona, veo que un método de apagado si existe sobretensión en la salida. ¿Pero no se encarga de esto ya el optoacoplador? Si alguien me puede explicar esta parte agradecido estaré.
un saludo.
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https://www.mouser.es/datasheet/2/328/tinyswitch-4_family_datasheet-1511375.pdf
Te falta una línea del secundario a masa. Creo que ese secundario (pines 5 y 6 en tu esquema) es la alimentación del circuito.
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
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No era la alimentación, es un filtro emi. Está en el datasheet:
In addition to the simple input pi filter (C1, L1, C2) for differential mode EMI, this design makes use of E-Shield™ shielding techniques in the transformer to reduce common mode EMI displacement currents, and R2 and C4 as a damping network to reduce high frequency transformer ringing. These techniques, combined with the frequency jitter of TNY288, give excellent conducted and radiated EMI performance with this design achieving >12 dBμV of margin to EN55022 Class B conducted EMI limits.
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entonces supongo que (sobre mi esquemático) D3 y C5 generan una tensión rectificada que equivaldrá a 1,41* la salida del¡ ese secundario, R4,R5 y D6 es una protección para que la tensión del ese secundario no pase de 15V y R3 no es mas que una resistencia de pull-up para el encendido.
ok ahora si entiendo esa parte, pero, al estar unido con la masa del primario, deja de estar aislado, no se cuanto cuesta un transformador pero no seria mas barato, hacer una pequeña fuente capacitiva o usar un RL8 por ejemplo? (https://www.microchip.com/wwwproducts/en/LR8) y así ahorrarse un devanado?
Osea que eso es mejor aceptarlo tal y como dice el fabricante y usar un devanado para mejorar las emisiones, entonces esa parte del diseño se asume como fija ya ya esta.
aunque esto dice del pin, no parece que diga nada de que sea para un filtro emi
BYPASS/MULTI-FUNCTION (BP/M) Pin:
This pin has multiple functions:
• It is the connection point for an external bypass capacitor for the
internally generated 5.85 V supply.
• It is a mode selector for the current limit value, depending on the
value of the capacitance added. Use of a 0.1 μF capacitor results
in the standard current limit value. Use of a 1 μF capacitor results
in the current limit being reduced to that of the next smaller device
size. Use of a 10 μF capacitor results in the current limit being
increased to that of the next larger device size for TNY285-290.
• It provides a shutdown function. When the current into the bypass
pin exceeds ISD, the device latches off until the BP/M voltage
drops below 4.9 V, during a power-down or, when the UV function
is employed with external resistors connected to the BP/UV pin, by
taking the UV/EN pin current below IUV minus the reset hysteresis
(Typ. 18.75 μA). This can be used to provide an output overvoltage function with a Zener connected from the BYPASS/MULTIFUNCTIONAL pin to a bias winding supply
Por cierto se que aun no hemos llegado al transformador pero una cosa que creía que tenia yo clara aquí me lia un poco, la convención del punto del transformador en esta aplicación me lia un poco, en el lado primario no seria mas lógico que estuviera en el pin 1? o tiene que estar invertida la salida por algún motivo? además el condensador C4 (o C13) en el que has pasado une el positivo del primario con el negativo del secundario, no deberia unir los dos negativos?
por cierto yo me estaba basando en este:
https://ac-dc.power.com/sites/default/files/product_document/design_example/rdr-839_12watt_power_supply_using_tinyswitch-4.pdf
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El flyback funciona parecido a un Buck-Boost. https://en.wikipedia.org/wiki/Buck%E2%80%93boost_converter
Primero se carga la bobina del primario con energía durante la conmutación y luego se descarga la energía almacenada, en el secundario, durante el tiempo que el transistor está abierto.
No funciona como un trafo normal, funciona más bien como una bobina.
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además el condensador C4 (o C13) en el que has pasado une el positivo del primario con el negativo del secundario, no deberia unir los dos negativos?
El condensador C4 (o C13) une el negativo del secundario (la masa) con el positivo del primario que son los puntos de tensión del transformador más estables en alta frecuencia. Creo que se coloca para anular las capacidades parásitas del transformador y reducir el ruido.
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¿Y ese condensador no rompe el aislamiento galvánico entre la entrada y la salida?
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Yo no conocía esa solución.
Lo que sí sé es que todos los trafos tienen una pequeña capacidad parásita entre primario y secundario. Solo hay que pensar que el primario es una capa de cobre separada por un dieléctrico del secundario, que es otra capa de cobre. Eso es un condensador.
Por otro lado el secundario está flotando respecto a masa, por lo que el condensador parásito puede introducir oscilaciones de tensión de alta frecuencia.
Este otro condensador C13 imagino que pretende sobreponerse a las capacidades parásitas para que el secundario no tenga oscilaciones muy grandes en alta frecuencia en el cable de salida negativo respecto a masa.
PD: Si alguien encuentra algo al respecto en algún datasheet, que nos ilumine.
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yo me apunto al tema, ahora mismo no puedo experimentar porque estoy en un projecto, pero me pondre hacer una Fuente conmutada.. con ese iC Tiny..
el Condensador que comenta Picuino , que esta´en Arriba es Esquema C13 y el del Datasheet C9
Aqui pongo el Texto
EMI Design Aspects
In addition to the simple input filter (C1, L1 and C2) for differential mode EMI, this
design makes use of shielding techniques in the transformer to reduce common mode
EMI displacement currents. Resistor R2 and capacitor C3 are added to act as damping
network to reduce high frequency transformer ringing. These techniques combined with
the frequency jitter of TNY288PG gives excellent conducted and radiated EMI
performance.
4.8 ESD Design Aspects
Component placement and board layout play a crucial role in order to pass ESD
compliance requirements. The following design considerations were applied in this
reference board:
Place C6 as close as possible and directly to BP and SOURCE pins.
Separate the ground trace of U2 from the ground trace of C5. The two ground
traces can be merged at the bulk capacitor C2 ground pin. This minimizes
coupling of ESD.
Route Y capacitor C9 traces directly to bulk capacitor C2 positive pin, and the
other end to directly to RTN terminal
Route the spark gap between RTN terminal and Neutral termina
Saludos
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¿Y ese condensador no rompe el aislamiento galvánico entre la entrada y la salida?
Ese condensador, (si es para lo que yo creo que es), se suele usar para protección y filtrado cuando el sistema esta aislado ya que a veces por la masa asialada no puede cerrarse el retorno de corrientes transitorias y estas se desvian rapidamente por condensadores de tipo Y que se llaman, hacia la tierra o el sistema primario. y no no rompe el aislamiento por que son condensadores con una capacidad muy pequeña y una tensión de 2000 voltios fácilmente.
Un ejemplo mas practico es en los sistemas class I que deben ir conectados a tierra, se hacen a través de este condensador:
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
sin embargo en un sistema classII no es necesario ponerlo.
Pero solo los había visto entre las dos masas aisladas no entre el positivo y el negativo, así que no estoy seguro de que este sea su cometido
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A ver pongo los avances, no he tenido mucho tiempo de hacer gran cosa pero bueno:
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
Corregirme si me equivoco pls, he cambiado el zener de salida por un TL431 que se supone que da mas precisión, los cálculos que he realizado son los siguientes:
al tensión a regular será de Vout = R8/R9*2,5 + 2,5 = 12,075V lo que quiere decir que el TL431 actuara para mantener en la resistencia R6 el opto y el propio TL431 12,075V.
Teniendo en cuenta que el opto PC817 necesita 20mA para saturarse y que la máxima caída en Vce en saturación es de 0,2V tenemos 12,07-0,2/20mA = 593,5Ohm ~ 590.
Pero esto me chirria por que si hacemos lo mismo en el ejemplo del datasheet del TNY tenemos 5-0,2/47Ohm = 102mA que supera el margen del opto y del TL431, por lo que algo esta mal en los cálculos.
Aunque por otro lado en ese ejemplo también pone un condensador de entrada de 275VAC para un rango de entrada de 95 a 295VAC :? :? así que tampoco me inspira mucha confianza.
Tampoco se para lo que sirve la red R8, R14 y C10 del datasheet, supongo que R8 es para proteger al opto de tensiones inversas pero esa R14 y C10 no lo se.
un saludo
PD: ¿No había una función para reducir el tamaño de la imagen mostrada? si la reduzco con el paint pierde mucha calidad.
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Hola Juaperser,
en el datasheet te explica todos muy bien, yo he tenido y creo tener algunas fuente de esa por ahi y he reparado algunas,
pero algo debe tener muy en claro en cuanto al Diseño y el uso de la fuente.. esta fuente tiene su ventaja y debentaja.
en tu esquema despues del D1(Rectificador) te falta un Diododonde va R1, fijaste bien en datasheet su funcion, esto debe tener en cuenta.
lastima ahora mismo no tengo tiempo para subirte informacion aunque aqui te pongo otros ejemplo.
https://ac-dc.power.com/sites/default/files/product-docs/topswitch-hx_family_datasheet.pdf (ftp://ac-dc.power.com/sites/default/files/product-docs/topswitch-hx_family_datasheet.pdf)
ese link creo que no funciona,
probar tambien este
https://doc.xdevs.com/docs/_Datasheets/Power_Integrations/an43_TOPSwitch-HX%20Family.pdf
mi idea es hacer como esa es casi lo mismo :)
yo me imagino tu preocupacion sobre Ruido y problema de certificacion, pero si te acoje a la norma puede ir tranquilo con respecto al EMI, el acabado y final funcion es lo que determina su optimal uso...
Saludos
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lastima ahora mismo no tengo tiempo para subirte informacion aunque aqui te pongo otros ejemplo.
No te preocupes yo te lo agradezco igualmente.
Puede parecer que no estoy leyendo el datasheet pero no es asi, es que encuentro inconsistencias, por ejemplo el diodo del que hablas si aparece en la hoja de datos:
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
Pero no aparece en el diseño de referencia del propio fabricante: https://ac-dc.power.com/sites/default/files/product_document/design_example/rdr-839_12watt_power_supply_using_tinyswitch-4.pdf
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
Por eso, veo inconsistencias y cosas que no están bien explicadas, en el ejemplo de la hoja de datos no indica para que son R14 ni C10, yo las pongo sin problemas pero me gustaría saber para que sirven. y al hacer los cálculos para el TL431 del ejemplo del datasheet, o yo tengo mal los cálculos o las resistencias están mal dimensionadas. Que lo mas seguro es que me haya equivocado yo (haber si alguien me corrige) pero también C1 esta mal dimensionado, el esquemático de ejemplo que aparece en el datasheet parece mas bien un copia pega muy genérico.
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https://www.mouser.es/datasheet/2/328/tinyswitch-4_family_datasheet-1511375.pdf
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
R14 y C10, junto con R9 hacen de realimentación negativa para el TL431 (https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431.pdf). Es una red de compensación de frecuencia para estabilizar la salida.
En bajas frecuencias no hace nada, pero en altas frecuencias reduce la ganancia del TL431. La frecuencia de corte es de 1000 Hz con los valores que se han puesto en el circuito. Aquí otra explicación: https://electronics.stackexchange.com/questions/377252/voltage-feedback-using-tl431
Respecto a las imágenes, yo suelo poner en el attachment width=1024 para reducir su tamaño. Puedes ver cómo lo he hecho en este mensaje si le pulsas al botón de citar.
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¿Qué tal juaperser? ¿Cómo va la fuente?
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Buenas, Siento mucho el retraso, pero con la escasez de chip en el trabajo me tienen explotado completamente y no he podido dedicar tiempo a mis proyectos personales :( :(
total, dando un poco de tiempo los fines de semana y estudiando todas las alternativas para conseguir +-12V(con buena precisión):
-fuente conmutada tipo transformador electrónico de 12+inversor o bomba de carga a -12 (Caro y espacioso)
-Transformador de nucleo partido de +-15 mas dos LDOs (No es de entrada universal)
-Fuente de 24 voltios con tierra virtual (¿Alguien conoce como sacan tensiones negativas de los 24VDC industriales? DCDC?)
-CI conmutados que te dan los dos railes con 5V (Solución cara, espaciosa y ruidosa)
...
Creo que finalmente lo mejor como ya veiamos es el diseño de una fuente, para darle una tensión de +-12 voltios mas limpia, creo que lo mejor seria hacerla de +-15 y sumar dos LDOs, y olvidarse del TL431, un simple zener y sin secundario de estabilización en el transformador, así que seria así (Faltan los LDOs positivo y negativo para los +-12V)
He puesto 450mA para la rama positiva y 200 mA para la negativa, creo que esta se podría incluso bajar por que solo será de polarización de AOs y una medida de tensión de pocos uA. La rama positiva alimentará, varios integrados, el uC, y un display de 1,3 pulgadas OLED así que con 450 tiene que sobrar:
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
Ahora, tengo el problema del transformador nunca me he visto en la tesitura de tener que hacer uno, por que claro, para el prototipo no puedo pedir que me lo hagan por que me exigen un mínimo quizá de 700.
Los datos para la fabricación del transformador serian los que adjunto en el PDF, pero no tengo ni idea de donde comprar ni el nucleo, ni el cobre ni el barniz para particulares y unidades sueltas.
https://www.dropbox.com/s/f2xmntz2ygsh1al/Transformador%20Custom.pdf?dl=0
He buscado alguno comercial parecido, pero no encuentro ni de lejos.
un saludo.
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Los nucleos se pueden comprar en cualquier tienda. Por ejemplo en Mouser:
https://www.mouser.es/ProductDetail/Fair-Rite/6278420121?qs=FPho67LveandcxcdAQTZIw%3D%3D
Hay que comprar dos mitades de núcleo, las grapas para juntarlos y un carrete para bobinar el cable de cobre.
Los nucleos gapped son más caros y difíciles de conseguir. Lo que se puede hacer es separar tú mismo las dos mitades colocando una lámina de papel o de plástico para conseguir el entrehierro deseado.
Elegir el tamaño de nucleo no es sencillo. Hay que calcular todo con un tamaño concreto y comprobar si vale o si es necesario pasar a uno mayor.
Cuando pueda te paso las ecuaciones.
¿A qué frecuencia funcionará el integrado TNY286PG?
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Hombre yo supongo que ese que he colgado debe ser correcto, ya que es el que optimiza la aplicación de power integrated. Con ese nucleo me da un "transformer fit" del 99,95. Si me iba a transformadores inferiores la cosa el transformer fit no subia de 60%.
Así que el núcleo seria el ATQ17/11.5A pero no sale para comprar este nucleo en mouser. Hay otras opciones creo seria comprobar una a una si se encuentran en mouser.
El tNY tiene una frecuencia de 132KHz typ aunque su máxima frecuencia es de 140KHz.
Un saludo.
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A mi no me suena de nada esa referencia de núcleo ATQ17. No creo que sea un núcleo de ferrita.
Por eso creo que habrá que escoger un núcleo de ferrita comercial (un RM core puede ser una buena opción) y recalcular el núcleo (gap, vueltas de primario y secundario).
También es posible que la aplicación online que has utilizado te permita escoger otro tipo de núcleo.
Saludos.
PD: He encontrado esto.
http://tbi-tw.com/index.php?target=Products&keywords=&category=&Type=&page=25&sort_by=products_Spec_Date_Code
https://www.alibaba.com/product-detail/hot-sale-ATQ17-core-ferrites-manufacturer_1600151580768.html
Es un núcleo parecido al RM.
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El material del núcleo de ferrita es 3F3, para frecuencias medias de 200kHz a 500kHz
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
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El núcleo ATQ17/11.5A parece una referencia china, porque no he encontrado nada en fabricantes como Philips o TDK ni en distribuidores como Mouser.
Esta es una página con dimensiones de núcleos parecidos, en chino:
http://www.hwahe.com/page93?product_id=48
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
Solo aparece el ATQ17/11. Pero puede ser suficiente para estimar los parámetros del núcleo diseñado y hacer uno parecido con otro núcleo de tipo RM, que sí que vas a encontrar en las tiendas.
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Un núcleo RM7 tiene una sección (area efectiva) de 40mm, igual al otro núcleo. Puede ser un buen sustituto si caben los cables con el aislamiento.
En Mouser no encuentro que tenga existencias de un núcleo con material para frecuencias medias.
Este utiliza material N87, para frecuencias un poco más bajas:
https://www.mouser.es/ProductDetail/EPCOS-TDK/B65819P0000R087?qs=%2FsLciWRBLmCw6UHCpMWs%252BA%3D%3D
Creo que este podría valer, si caben los cables:
https://www.digikey.es/product-detail/es/ferroxcube/RM7-I-3F36-A250/RM7-I-3F36-A250-ND/7652176
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Hola, pues estaba probando distintas alternativas con otros nucleos, pero con otros nucleos como el RM8 o el EE16 el parámetro "Transformer Fit Estimate" baja de 99,97% a entre 50 o 70%
que quiere decir este parámetro exactamente, lo mismo me estoy centrando en que sea alto y da un poco igual.
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con el PC40EE16-Z de TDK se queda en un 93% un EE16
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No estoy seguro, pero creo que mide cómo rellenan los cables el hueco del transformador.
Si es muy alto corres el riesgo de que los cables no quepan en el transformador.
Si es muy bajo, estás sobredimensionando el transformador, que no necesita tener tanta ventana para las bobinas.
Edito: busca primero en las tiendas un núcleo que tenga un área efectiva de unos 40mm2 y luego intenta diseñar con ese núcleo que sabes que puedes comprar.
El material también es importante, debe aguantar frecuencias medias y en la tienda solo vas a encontrar unas pocas opciones.
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con el PC40EE16-Z de TDK se queda en un 93% un EE16
Los núcleos EE son baratos y fáciles de encontrar, pero emiten más radiación. Los RM aíslan mejor el EMI.
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Ok voy a buscar a ver que veo.
¿40mm2 por la potencia para que no se sature?
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Hola Juaperser,
Carlos me recomendo hace tiempo este programa ferroxcue SFDT 2010 para calcular el bobinado de los trafo.
Quizas te sirva,
https://www.ferroxcube.com/en-global/design_tool/index
Saludos
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Ok voy a buscar a ver que veo.
¿40mm2 por la potencia para que no se sature?
Si es algo así.
En los Flyback hay que almacenar energía en el núcleo y la energía almacenada depende del volumen del entrehierro (Area efectiva x longitud del gap).
Si eliges una Ae (Area efectiva) menor, tendrás que aumentar el gap o distancia entre las dos mitades del núcleo y aumentar el número de vueltas del primario y secundario. Si aumentan mucho las vueltas, al final hay mayores pérdidas y llegará un momento en el que no quepa el bobinado dentro del hueco del núcleo.
Si escoges un Ae (Area efectiva) mayor, al final el núcleo tendrá muy pocas vueltas en las bobinas y estará desaprovechado. Será un núcleo muy grande y más caro para una aplicación que no necesita tanto tamaño.
Para evitar problemas y dado que el primer diseño estaba hecho con un núcleo con Ae= 40mm2, creo que lo mejor es imitarlo.
De todas formas luego habrá que recalcular todo para comprobar que el nuevo núcleo funciona.
Saludos.
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Ok a ver, por distribuidores mas serios es un poco complicado por que los gastos de envio son 20 euros si no superas los 50 euros, como mouser o digikey.
Pero en aliexpress parece que si hay algo mas de variedad:
El EE22 con 42mm2
El EE25 con 41mm2
El RM6 con 37,5mm2
Aunque si luego el cobre, el barniz y demás se encuentra por digikey o mouser preferiría comprarlo por alguno de estos.
Hola Juaperser,
Carlos me recomendo hace tiempo este programa ferroxcue SFDT 2010 para calcular el bobinado de los trafo.
Quizas te sirva,
https://www.ferroxcube.com/en-global/design_tool/index
Saludos
Gracias STK500 voy a trastearlo a ver si aprendo algo mas ;-)
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Recuerda que antes de comprar el núcleo hay que calcular si el bobinado del transformador va a entrar en el carrete, es decir si hay suficiente sitio para el bobinado.
También tienes que fijarte en el material del núcleo. 130kHz es una frecuencia relativamente alta y no todos los materiales valen.
Para calcular el núcleo yo prefiero utilizar las ecuaciones y hacerlo a mano para enterarme bien de cómo funciona el trafo y el núcleo. Todavía no he puesto ecuaciones porque no quiero escribirlas antes de tiempo. Las iré poniendo según las necesites.
Si utilizas una herramienta como el programa anterior, ten en cuenta que un trafo de flyback se calcula como si fuese una bobina con dos arrollamientos, no como un trafo habitual.
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En el post anterior olvide colocar los enlaces:
https://es.aliexpress.com/item/32737828494.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.482d53d80xBFXV&algo_pvid=e38a68ed-5964-42a2-9ce8-b4476cc187b1&algo_exp_id=e38a68ed-5964-42a2-9ce8-b4476cc187b1-2
https://es.aliexpress.com/item/32747302065.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.7c284b77bFLWD5&algo_pvid=efa18b34-61b9-4416-ad19-f08ed2183926&algo_exp_id=efa18b34-61b9-4416-ad19-f08ed2183926-2
son de ferrita, ¿que material viene bien para esa frecuencia?
Para calcular el núcleo yo prefiero utilizar las ecuaciones y hacerlo a mano para enterarme bien de cómo funciona el trafo y el núcleo.
Si, preferiría hacerlo a mano, ya que es la primera vez que hago un transformador a medida, si mas adelante hago otros diseños me apoyare en herramientas, pero lo suyo es aprender ha hacerlo y no trabajar a ciegas.
Lo que mas me gusta de empezar proyectos nuevos, son las cosas que se aprenden.
Pero antes que nada me gustaría saber si puedo conseguir todos los materiales, si no de poco servirá.
Para elegir uno y empezar voy a usar este que propusiste tu, https://www.digikey.es/product-detail/es/ferroxcube/RM7-I-3F36-A250/RM7-I-3F36-A250-ND/7652176
veo que aquí si indica el tipo de material del núcleo 3F36, en aliexpress no veo que ponga material del núcleo.
un saludo.
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Si no pone material puede que sea uno para frecuencias más bajas.
Si el material no es el adecuado, el núcleo se calentará mucho y tendrá más pérdidas de las necesarias.
Yo compraría a través de un distribuidor más fiable (Mouser, Farnell, Digikey, etc)
Para ver las propiedades de los materiales puedes buscar por internet, por ejemplo aquí:
https://www.tdk-electronics.tdk.com/en/529404/products/product-catalog/ferrites-and-accessories/epcos-ferrites-and-accessories/ferrite-materials
https://www.ferroxcube.com/en-global/ak_material/index/power_conversion#6
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De acuerdo pues entonces, teniendo los datos de 40mm2 de Ae, un material de 3F36 para una frecuencias < a 600Khz, que esta en stock y en un distribuidor de confianza... Me quedo con el RM7 de digikey:
https://www.digikey.es/product-detail/es/ferroxcube/RM7-I-3F36-A250/RM7-I-3F36-A250-ND/7652176
Creo que es la mejor opción, además si comentas que tiene menos emisiones que un EE pues mejor aun, aunque supongo que a la hora de fabricarlo en serie será mas caro.
un saludo.
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Antes de comprarlo yo calcularía todos los parámetros para comprobar que todo está bien.
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Estas ecuaciones estarían bien para el diseño?
http://rubensm.com/analisis-del-conversor-flyback/
Este trabajo Capitulo 6 sección 6 también tiene buena pinta:
https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/91274/MOLINA%20-%20Dise%C3%B1o%20de%20un%20convertidor%20DC-DC%20Flyback%20para%20aplicaciones%20fotovoltaicas..pdf?sequence=1&isAllowed=y
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Si, tienen buena pinta.
Ahora lo que tienes que calcular es la inductancia del primario del Flyback. Esa inductancia ya te la había calculado la aplicación que usaste asociada al circuito integrado y era de 1138uH.
A partir de aquí tienes que calcular una bobina parecida para el primario de tu nuevo transformador.
Teniendo en cuenta que el núcleo ya tiene un gap asociado y un factor A_L = 250nH/Turn2
L = N^2 * A_L
A_L = 250nH/Turn2 = 0.250 uH/Turn2
N = sqrt(L / A_L) = sqrt(1138 / 0.250) = 67 Vueltas en el primario
Ahora el factor de transformación debe mantenerse, por lo que en el secundario tendremos:
N_2 = 11 * 67 / 58 = 13 vueltas en cada uno de los secundarios
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Las ecuaciones para el Flyback en el límite entre el modo continuo y discontinuo son las siguientes.
D = Vo' / ( Vo' + Ve )
Vo' = Vo * (N_1 / N_2)
dIe = (D * Ve) / (f * L_1)
Pe = (dIe * D / 2) * Ve
Y la bobina:
L_1 = N_1^2 * A_L
En realidad el conversor trabajará a veces en modo contínuo (poca tensión de entrada y mucha potencia de salida) y a veces en modo discontinuo (mucha tensión de entrada y poca potencia de salida)
Yo lo calcularía para que esté en límite entre modo continuo y discontínuo para 230V de entrada y máxima potencia de salida:
Ve = 230Vac (alterna) * sqrt(2) = 325Vdc (Tensión de entrada al flyback)
Vo = 15V (tensión de salida del flyback)
N_1 = 67 Vueltas del primario
N_2 = 13 Vueltas de un secundario
f = 130000 Hz (frecuencia de trabajo)
Vo' = 15V * 67/13 = 77V (Tensión de salida vista en el primario)
D = 77 / (325 + 77) = 0.192 (Ciclo de trabajo del 19.2%. Tiempo que el transistor conduce)
L_1 = 67^2 * 250nH = 1122 uH (Inductancia del primario)
dIe = (0.192 * 325)/(130000*0.001122) = 0.428 Amperios pico a pico (rizado de corriente de entrada)
Pe = (0.428 * 0.192 / 2) * 325 = 13.35 Watt de potencia de entrada
Suponiendo una eficiencia del 85%, la potencia de salida sería de 11.3 Watt
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Ahora hay que comprobar el núcleo, que todo funcione bien.
Voy a suponer una corriente de pico en el primario
Ip = 0.5 A
La ecuación del campo magnético del núcleo es la siguiente:
B = N_1 * Ip * A_L / Ae
Ae = 44mm2 = 0.000044 m2
A_L = 250nH/Turn2 = 0.00000025 H/Turn2
B = 67 * 0.5 * 0.00000025 / 0.000044 m2 = 0.190 Tesla
Es correcto. El núcleo no está saturado porque ese material aguanta hasta 0.250 Tesla antes de comenzar a saturarse.
https://www.ferroxcube.com/en-global/download/download/99
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Hola, siento tardar tanto en contestar pero el trabajo me tiene absorbido con la falta de semiconductores, y como esto es personal debo dejarlo para mis pocos ratos libres :5]
Bueno total, en general lo entiendo pero tengo algunas dudas, que supongo que seran de falta de conceptos, voy a empezar por el principio:
Si, tienen buena pinta.
Ahora lo que tienes que calcular es la inductancia del primario del Flyback. Esa inductancia ya te la había calculado la aplicación que usaste asociada al circuito integrado y era de 1138uH.
A partir de aquí tienes que calcular una bobina parecida para el primario de tu nuevo transformador.
Teniendo en cuenta que el núcleo ya tiene un gap asociado y un factor Ae = 250nH/Turn
L = N^2 * A_L
A_L = 250nH/Turn = 0.250 uH/Turn
N = sqrt(L / A_L) = sqrt(1138 / 0.250) = 67 Vueltas en el primario
Ahora el factor de transformación debe mantenerse, por lo que en el secundario tendremos:
N_2 = 11 * 67 / 58 = 13 vueltas en cada uno de los secundarios
por que tiene un Ae de 250 nH por vuelta? creía que el parámetro Ae era el área efectiva del núcleo, no se si es un error de escritura ya que luego lo llamas A_L, pero tampoco veo en la hoja de datos que parámetro tiene como valor 250nH/turn, salvo la condición de medida para la Bsat.
un saludo.
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Errores corregidos.
A_L = 250nH/Turn2 (Factor de inductancia, viene en la página web del núcleo)
La hoja de características indica un A_L = 2000nH/Turn2 como si no tuviera gap. En este caso me fío más de la página web que indica que el núcleo tiene un gap, por lo que el factor A_L es más bajo.
Ae = 44mm2 (Área efectiva, está en la página web y en la hoja de datos)
https://www.digikey.es/product-detail/es/ferroxcube/RM7-I-3F36-A250/RM7-I-3F36-A250-ND/7652176
https://www.ferroxcube.com/upload/media/product/file/Pr_ds/RM7_I.pdf
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Otro problema es que solo veo bobinas para núcleos RM6 y RM8, no hay en stock para los RM7.
https://www.digikey.es/products/es/magnetics-transformer-inductor-components/bobbins-coil-formers-mounts-hardware/935?k=&pkeyword=&sv=0&pv1291=397261&pv1291=397266&sf=0&FV=-8%7C935%2C47%7C397248%2C184%7C322069%2C184%7C322070%2C184%7C322071&quantity=&ColumnSort=0&page=1&stock=1&pageSize=25
Igual deberíamos calcular la fuente para un RM6 y si se queda pequeño, saltar a un RM8. A no ser que encuentres bobinas en otro proveedor.
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Puag, cuando por fin decidimos el nucleo no hay bobinas.
He hecho tus cálculos para el RM6 y si no me he equivocado, se queda pequeña en potencia, a parte de que el que tiene el mismo nucleo el 3F36 tampoco esta en stock:
https://www.digikey.es/product-detail/es/ferroxcube/RM6S-ILP-3F36/RM6S-ILP-3F36-ND/7652163
en stock lo encuentras con nucleos 3C95 y PC200.
Creo que habría que irse a un rm8, pero estamos en las mismas, tampoco hay stock para el núcleo 3F36.
El problema de abastecimiento no son solo los semicoductores, esta habiendo muchos problemas con los reles y los transformadores por falta de cobre, están dando plazos de un año de fabricación.
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Podemos probar con un RM6 - 3C95 y lo que aprendas lo puedes aplicar a otras fuentes.
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Te refieres a solo teoricamente o llegar a fabricarla?
La idea era fabricarla para poder aprender no solo a calcularla si no también a bobinarla, muchas veces de lo teórico a lo practica hay un camino bastante amplio.
No me importa rebajar la potencia, lo que no quiero rebajar es la frecuencia de funcionamiento, si no tendría que buscarme otro integrado de conmutación, aunque si hay otro que encaje tampoco me importa cambiarlo.
Lo principal yo creo que es conseguir los +-12Voltios sin muchas emisiones, si luego en vez de dar X watios pues da algo menos, pues bueno, que le vamos a hacer
un saludo.
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Lo puedes fabricar con el mismo integrado. He leído que ese material trabaja bien hasta los 500kHz.
* Núcleo: https://www.digikey.es/product-detail/es/ferroxcube/RM6S-I-3C95/1779-1230-ND/7041690
* Datasheet del núcleo: https://www.ferroxcube.com/upload/media/product/file/Pr_ds/RM6S_I.pdf
* Datasheet del material: https://www.ferroxcube.com/en-global/download/download/94
* Bobina o carrete: https://www.digikey.es/product-detail/es/ferroxcube/CPV-RM6S-I-1S-8PD-TZ/1779-1401-ND/7034246
* Clamp: https://www.digikey.es/product-detail/es/epcos-tdk-electronics/B65808B2203X000/495-5239-ND/3915524
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Ahora a calcular el núcleo. Como no tiene gap, habrá que añadir gap con una hoja de papel entre los dos núcleos.
El papel normal de 80gr/m2 tiene un grosor aproximado de 0.108 mm
Las fórmulas son:
----------------------------
Factor de inductancia con gap hecho con una hoja de papel
A_L = u0 · Ae / L_gap
uo = 1.2566 · 10^−6 N/A2
Ae = 37 mm2 (área efectiva del núcleo)
L_gap = 0.216 mm = 216 · 10^-6 m (gap o distancia entre núcleos)
Se cuenta dos veces el grosor de una hoja porque hay dos separaciones entre núcleos, la de la zona central y la de la zona externa.
A_L = 215 nH/Turn2 (este es un valor aproximado, en realidad será algo mayor porque la fórmula no es exacta)
----------------------------
Número de vueltas de primario y de secundario
L_1_deseado = 1150 uH
N_1 = sqrt(L_1 / A_L) = 73 vueltas
N_2 = 73 * 11 / 58 = 14 Vueltas
----------------------------
Factor de trabajo de la fuente de alimentación (modo de conducción continuo)
D = Vo' / ( Vo' + Ve )
Ve = 230Vac * sqrt(2) = 325Vdc
Vo = 12.6V (se añaden 0.6V a la tensión de salida para tener en cuenta la caída de tensión del diodo rectificador)
Vo' = Vo * N_1 / N_2 = 12.6V * 73 / 14 = 66 V
D = 0.168
----------------------------
Corriente de rizado del primario del transformador
dIL = (D * Ve) / (f * L_1)
f = 130000 Hz
dIL = 0.367 A (rizado de corriente del primario = rizado de la corriente de entrada)
----------------------------
Corriente máxima admitida por el primario del transformador
IL_max = B_max · Ae / ( A_L · N1 )
B_max = 0.2 Tesla
IL_max = 0.470 A
----------------------------
Corriente media de entrada
Ie_media = D · (IL_max - dIL/2)
Ie_media = 0.048 A (Corriente media de entrada en modo de conducción continua, para corriente máxima en la bobina)
----------------------------
Potencia de entrada a la fuente
Pe = Ie_media · Ve
Pe = 15.7 W
Creo que estará bien por ahora.
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Ahora hay que calcular los bobinados. ¿Qué diámetros de hilo de cobre esmaltado tienes?
Edito:
Te recomiendo hilo de 0.2mm de diámetro en el primario y de 0.46mm de diámetro o mayor en el secundario.
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Pues tener no tengo ninguno también tengo que comprarlo, en digikey no hay pero en RS si:
para el de 0,2 (0,22 encuentro) esta este:
https://es.rs-online.com/web/p/alambres-de-cobre/7790690/?cm_mmc=ES-PLA-DS3A-_-google-_-PLA_ES_ES_Cables_y_conductores_Whoop-_-(ES:Whoop!)+Alambres+de+cobre-_-7790690&matchtype=&aud-813230962291:pla-476198563842&gclid=CjwKCAjwoZWHBhBgEiwAiMN66UoWU5YlwbI3EaR9UzyEwB0ZmFz2eQEx5eq7qJOItNReS_GbI2-VAxoCrK4QAvD_BwE&gclsrc=aw.ds
El que mas cercano encuentro a 0.46 es el de 0,63mm hay uno de 0.46 pero no venden menos de 300 y pico metros y sale muy caro.
https://es.rs-online.com/web/p/alambres-de-cobre/7790716
el primero también son muchos metros pero bueno.
En los cálculos veo que has calculado para la caida de tensión del diodo.
Estos calculos es para el total del transformador, si lo que quiero es sacar punto medio para tener los +-12Voltios, las potencias se dividirán entre los dos rameles no?
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El de 0.63 está bien. Te servirá para potencias mayores si colocas varios hilos en paralelo.
En cuanto al efecto superficie, para frecuencias tan altas puede afectar a los cables más gruesos, así que 0.63mm no será mucho mejor que 0.46mm.
Si, la potencia se dividen entre los dos secundarios. El último cálculo es para máxima potencia en conducción continua.
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Ahora a ver si caben los hilos en el carrete:
Sección_cobre_primario = 73 vueltas * 0.22mm * 0.22mm= 3.53 mm2
Sección_cobre_secundarios = 14 vueltas * 2 * 0.63mm * 0.63mm = 11.11 mm2
Total = 15 mm2
No tengo las dimensiones del carrete porque no aparecen en la web de digikey. Solo tengo las dimensiones del núcleo. A partir de este estimo que habrá unos 7mm x 3mm = 21mm2 de hueco.
Creo que habrá suficiente sitio incluso añadiendo una capa aislante entre las dos capas del primario y entre el primario y los dos secundarios.
EDITO:
Necesitarás cinta especial para aislar el primario del secundario. No cualquier cinta aislante vale para esas frecuencias.
Por ejemplo esta podría valer: https://es.rs-online.com/web/p/cintas-aislantes/4089489
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Otra solución para bobinar el secundario es utilizar 4 hilos de 0.22mm de diámetro en paralelo. Así te ahorras comprar la bobina de hilo de 0.63mm.
Además para altas frecuencias es preferible usar muchos hilos finos en vez de un solo hilo grueso, porque debido al efecto pelicular:
https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_pelicular
La corriente por hilos gruesos solo circula por la superficie. Para 130kHz la superficie es de unos 0.2mm de grosor, pero para los armónicos de mayor frecuencia es de un grosor todavía más fino. Por ejemplo el tercer armónico de 130kHz apenas circula por una capa superficial de 0.1mm.
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Muy interesante ese efecto, nunca lo había oído, ni visto. Siempre se aprenden cosas nuevas.
En cuanto a colocar 4 hilos en vez de uno grueso, abarataría el comprar dos tipos de cobre pero supongo que será mas dificil de bobinar no? supongo que habrá que ponerlos en paralelo en el mismo plano los 4 hilos.
Ahora tengo un problema, he estado revisando los gastos, es una pasada para que te lo traigan son mínimo un pedido de 50 euros, si no tienes que pagar 20 de gastos de envío, el IVA va a parte por no ser una empresa. y ahora como digikey viene de estados unidos también la aduana con la mier** de la nueva ley. En el ultimo pedido que hice fuera de union europea, me gaste 27 euros, pues me cobraron 28 mas por la aduana, y cuando vi el desglose era para reírse.
-5 euros y pico por el IVA. Ok esto es normal
-20 y tantos euros por GASTOS DE DESPACHOOO!!!
- y luego otros 3 o 4 por el IVA del gasto del despacho.
Me tuve tuve que reír por no llorar.
Por lo tanto debo gastarme unos 100 euros entre digikey y rs para pedir las cosas (RS tiene gastos de envió mucho mas baratos menos mal).
Aun así, me lo iba a gastar para tenerlo para agosto que son mis vacaciones, pero... como todo lo malo siempre viene acompañado. Ayer me dijeron que arreglar la avería de mi coche son mas de 2000 euros :z) :z) :z)
Así que voy a tener que aparcar esto hasta ver que narices hago con el coche. Puedo seguir haciendo el esquemático y las cosas que solo gasten tiempo, pero dinero... No tengo un puñetero duro.
Aparcare la fuente conmutada del proyecto, hasta que tenga dinero e ire diseñando las otras partes. Por cierto, lo quiero para un medidor de impedancia, podría ponerle cualquier fuentecilla o transformador pero la idea es aprender cosas nuevas.
un saludo.
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En cuanto a colocar 4 hilos en vez de uno grueso, abarataría el comprar dos tipos de cobre pero supongo que será mas dificil de bobinar no? supongo que habrá que ponerlos en paralelo en el mismo plano los 4 hilos.
No es difícil. No es necesario ponerlos en plano, también puedes trenzarles un poco girándoles entre sí y bobinarlos así. Lo que prefieras.
Si te falta dinero, yo en alguna ocasión he sacado el hilo de cobre de un trafo de red que tenía sin utilizar. Hay que tener cuidado para no rozar el hilo y no levantar el esmalte y ya tienes hilo de cobre esmaltado. Te ahorras un pedido.
Saludos.
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Tengo un montón de transformadores pero son de esos que vienen dentro de resina epoxi.
A ver si donde trabajo busco por los chismes viejos y hay alguno de esos antiguos que estaban abiertos.
un saludo.