Autor Tema: Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up  (Leído 67146 veces)

0 Usuarios y 1 Visitante están viendo este tema.

Desconectado Picuino

  • Moderador Local
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 5892
    • Picuino
Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up
« en: 22 de Marzo de 2017, 06:36:45 »
Este nuevo tema continúa el proyecto finalizado en este otro tema:
[Proyecto] - Step UP 12V a 19V para notebook - Finalizado






Documentación:
Documentación para analizar la etapa Boost

UC3843 Datasheet and Technical notes
UC3843 Datasheet
MBR1645


Cálculos:
Modelo en pequeña señal de la etapa Boost
Hoja de cálculo para compensador PID
Hoja de cálculo para representar diagrama de bode
Red Snubber


Esquema:



PCB:


Primer PCB construido
Primer PCB con componentes montados


Funcionamiento:
Prueba de rizado a la salida





Aquí tienes el diseño básico del layout de un conversor Boost, según Linear Technology:


* Boost-layout.png
(31.58 kB, 646x565 - visto 709 veces)


Un saludo.





Aquí explica Microchip la técnica de enrollar un cable en la punta del osciloscopio:

http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01466B.pdf

Un saludo.
« Última modificación: 09 de Julio de 2017, 18:04:43 por Picuino »

Desconectado micro_pepe

  • Moderadores
  • DsPIC30
  • *****
  • Mensajes: 3216
Re:Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up
« Respuesta #1 en: 22 de Marzo de 2017, 09:58:55 »

De todas formas todo esto sirve para aprender, porque no creo que tu notebook te dé problemas con la salida que tienes ahora mismo.

Un saludo.

De eso se trata, de aprender. Voy a diseñar otra PCB, una dificultad que veo es como hacer el nodo más "ruidoso", el que une el drenador, diodo y bobina, tanto el diodo como el transistor necesitan un disipador, esto dificulta que estos componentes estén lo más cerca posible, además un automovil tiene vibraciones y los disipadores deberian estar bien sujetos, el anclaje al PCB puede separarlos aun más ¿alguna idea rspecto a esto?

Se me ocurre hacer un taladro en el disipador, y ponerlos más juntos, salvando los terminales de sujección del disipador.

Sobre este nodo habla la nota 136 en la página 4.

AN136. PCB Layout Considerations for Non-Isolated Switching Power Supplies  http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an136f.pdf 

Dice que se puede poner un plano de masa por debajo este nodo, pero quisiera hacer la placa de una sola cara.
« Última modificación: 22 de Marzo de 2017, 10:12:53 por micro_pepe »
Se obtiene más en dos meses interesandose por los demás, que en dos años tratando de que los demás se interesen por ti.

新年快乐     的好奇心的猫死亡

Desconectado Chaly29

  • Moderador Global
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 4315
Re:Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up
« Respuesta #2 en: 22 de Marzo de 2017, 12:23:05 »
Hola micro_pepe, y gracias por presentar el problema y compartir tus experiencias. Picuino, muchas gracias por los aportes, se está aprendiendo mucho, lastima que no tengo todo el tiempo que me gustaría poder dedicarle

Gracias a todos, un saludo.

Atte. CARLOS.

La teoría es cuando se sabe todo y nada funciona. La práctica es cuando todo funciona y nadie sabe por qué.

Desconectado Picuino

  • Moderador Local
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 5892
    • Picuino
Re:Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up
« Respuesta #3 en: 22 de Marzo de 2017, 13:24:44 »
Gracias Chaly por tus aportes. Si no lo hubieses comentado, no me habría dado cuenta de que la frecuencia era el doble de lo que pensaba.

En cuanto al disipador, micro_pepe, ten en cuenta que con un conversor optimizado y con snubber, el calentamiento de ese mosfet va a ser muy bajo. Probablemente no necesite disipador.
El diodo sí que se va a calentar, no hay otro remedio, pero su disipación es baja, del orden de 2.5 vatios. Eso no necesita un gran disipador. Con uno de 25ºC/W es suficiente. https://www.aavid.com/products/standard/6236bg

Si quieres optimizarlo mucho tendrás que cambiar la bobina. Lo ideal es una que tenga las espiras separadas para que no haya capacidades parásitas.
Con tu núcleo no puedes hacer esa bobina porque con ese núcleo bobinando pocos hilos sale una inductancia baja y una corriente alta (30uH, 16A).
Puedes comprar una inductancia de 100uH y 8 Amperios, como esta:
http://www.mouser.es/ProductDetail/JW-Miller/2300HT-101-V-RC/?qs=sGAEpiMZZMsg%252by3WlYCkU2EAtjh1ljkbPptPmvh67h0%3d
Tiene más diámetro (33mm) y podrías hacerla tu mismo con un núcleo más grande, pero es muy difícil conseguir núcleos con las características a medida que uno quiera.
En cualquier caso, puedes comenzar con tu bobina y si ves que es ruidosa, la cambias más tarde.


Para diseñar el nodo, echa un vistazo a varios diseños que ya estén optimizados. En general suelen hacer una isla cuadrada o rectangular, a la que van conectados todos los componentes.
Tiene un poco de arte. Se puede hacer por prueba y error. Intenta diseñar algo y luego dibuja por encima el bucle de corriente. Si es grande, intenta hacerlo más pequeño. Así una y otra vez hasta que sea lo menor posible.
Ten en cuenta que lo que tiene que estar cerca no es el componente entero, sino sólo el pin correspondiente.
Si posteas el diseño podemos ayudar.

En cuanto a la doble cara, creo que deberías plantearte hacerlo por lo menos con 2 caras. No es difícil, sólo un poco más complicado que a simple cara. Además las pistas se pueden quedar todas en una cara y dejar la otra para plano de masa.

Un saludo.
« Última modificación: 22 de Marzo de 2017, 13:27:05 por Picuino »

Desconectado Picuino

  • Moderador Local
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 5892
    • Picuino
Re:Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up
« Respuesta #4 en: 22 de Marzo de 2017, 13:38:50 »

Desconectado micro_pepe

  • Moderadores
  • DsPIC30
  • *****
  • Mensajes: 3216
Re:Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up
« Respuesta #5 en: 22 de Marzo de 2017, 14:57:14 »
Bueno, presento un primer boceto de la parte de potencia:


* boceto1.png
(180.94 kB, 2153x2022 - visto 763 veces)


Gracias!!! Un saludo.
Se obtiene más en dos meses interesandose por los demás, que en dos años tratando de que los demás se interesen por ti.

新年快乐     的好奇心的猫死亡

Desconectado Picuino

  • Moderador Local
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 5892
    • Picuino
Re:Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up
« Respuesta #6 en: 22 de Marzo de 2017, 15:34:01 »
Veo el lazo un poco grande, y eso que lo he dibujado para el recorrido más corto.


* Lazo.png
(81.77 kB, 623x678 - visto 768 veces)

Desconectado Picuino

  • Moderador Local
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 5892
    • Picuino
Re:Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up
« Respuesta #7 en: 22 de Marzo de 2017, 15:47:11 »
Puedes aprovechar que los componentes son THT para doblar un poco las patillas y que queden así:

  *   *
    *

Desconectado Picuino

  • Moderador Local
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 5892
    • Picuino
Re:Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up
« Respuesta #8 en: 22 de Marzo de 2017, 15:51:34 »
Añade un condensador entre diodo y gnd como el de aquí:


« Última modificación: 22 de Marzo de 2017, 15:54:31 por Picuino »

Desconectado micro_pepe

  • Moderadores
  • DsPIC30
  • *****
  • Mensajes: 3216
Re:Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up
« Respuesta #9 en: 22 de Marzo de 2017, 16:44:43 »
Citar
Veo el lazo un poco grande, y eso que lo he dibujado para el recorrido más corto.

Sí es un poco grande, las resistencias shunt hacen la puñeta, quizás sea mejor ponerlas en vertical, pero por otro lado uno de los hilos de las resistencias iría en vertical con toda la longitud de la resistencia...

Puedes aprovechar que los componentes son THT para doblar un poco las patillas y que queden así:

  *   *
    *


¿Te refieres al diodo y al transistor?

Añade un condensador entre diodo y gnd como el de aquí:




Tengo puesto dos condensadores, uno de 10nF y otro de 100nF SMD (C4 y C10), están justo debajo de las resistencias shunt.
Se obtiene más en dos meses interesandose por los demás, que en dos años tratando de que los demás se interesen por ti.

新年快乐     的好奇心的猫死亡

Desconectado Picuino

  • Moderador Local
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 5892
    • Picuino
Re:Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up
« Respuesta #10 en: 22 de Marzo de 2017, 17:12:34 »
Si, con las resistencias es más difícil.
¿Y si les das media vuelta a las resistencias y colocas la red snubber por debajo?
No se si el plano de masa podrías rutearlo bien.


Hay dos cosas que vienen mal, una de ellas es el área del lazo. Cuanto más pequeña sea, mejor. Si dos cables son largos pero van muy juntos entre sí, el área entre ellos es pequeña. Eso está bien porque reduce mucho la inductancia parásita.
Luego también está la longitud de los conductores. Aunque el área sea pequeña, un cable largo tiene inductancia parásita por si solo. Cuanto más cortos sean los cables mejor. Pero lo más importante es el área.


Con el doblado de patillas me refería al diodo y al transistor (como si fuesen un TO-92, que a veces se dobla la patilla central para rutear mejor)


No me había dado cuenta de que C4 y C10 son el condensador entre diodo y mosfet. Con las resistencias de sensado de corriente me había despistado.

Un saludo.

Desconectado micro_pepe

  • Moderadores
  • DsPIC30
  • *****
  • Mensajes: 3216
Re:Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up
« Respuesta #11 en: 22 de Marzo de 2017, 18:36:22 »
A ver que tal de esta otra forma, con dos disipadores pequeñitos de este tipo:

https://www.electropolis.es/disipador-termico-de-aluminio-electro-dh-18-203-granel-8430552128938.html

les hay el doble de altos con la misma anchura.

El diodo lo he cambiado por un MBR745, de 45V y 7.5A, si se queda corto podría poner uno de 16A (MBR1645).

Creo que el lazo es algo más pequeño.


* boceto2.png
(80.24 kB, 1078x1011 - visto 750 veces)


Otra opción es usar las resistencias del shunt de tipo SMD, si hago un pedido para el diodo, la bobina y algunas cosas más, podria meter las resistencias.

Una comparativa:



Puede que el área del bucle sea similar, pero las conexiones son algo más cortas.

Gracias!!! Un saludo.
« Última modificación: 22 de Marzo de 2017, 19:06:59 por micro_pepe »
Se obtiene más en dos meses interesandose por los demás, que en dos años tratando de que los demás se interesen por ti.

新年快乐     的好奇心的猫死亡

Desconectado Picuino

  • Moderador Local
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 5892
    • Picuino
Re:Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up
« Respuesta #12 en: 22 de Marzo de 2017, 18:57:48 »
Podrías poner 2 o 3 resistencias de 0.1 Ohm y 1 vatio (depende de la corriente máxima que quieras)
http://www.mouser.es/ProductDetail/Bourns/CRM2010-FX-R100ELF/?qs=sGAEpiMZZMu61qfTUdNhG%2fYwJfESKBsXYZlsLff2C0s%3d

El MBR745 lo veo un poco pequeño. Vas a tener hasta 8 Amperios de pico con la carga de 70W.

El lazo sigue siendo grande, pero se puede mejorar si bajas un poco el diodo al lado del mosfet.
He puesto en amarillo el lazo de la snubber y en rojo el lazo de salida.


* boceto2.png
(50.6 kB, 749x811 - visto 739 veces)


« Última modificación: 22 de Marzo de 2017, 19:00:48 por Picuino »

Desconectado Picuino

  • Moderador Local
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 5892
    • Picuino
Re:Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up
« Respuesta #13 en: 22 de Marzo de 2017, 19:00:07 »
Las pistas, mejor que no tengan esquinas por donde pase la corriente.
(La pista que va del mosfet a las resistencias).

Un saludo.

Desconectado Picuino

  • Moderador Local
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 5892
    • Picuino
Re:Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up
« Respuesta #14 en: 22 de Marzo de 2017, 19:12:19 »
Abusando un poco del bolígrafo (siempre empiezo a diseñar con lápiz) y del Paint, ¿que tal así?


* boceto3_.png
(53.32 kB, 558x431 - visto 724 veces)



* boceto3.png
(58.6 kB, 558x431 - visto 717 veces)







 

anything