diseño de una PSU

[Picuino]

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

[Picuino]

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

[Picuino]

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

[juaperser1]

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 

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.

[Picuino]

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

[Picuino]

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.

[juaperser1]

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.

[Picuino]

Podemos probar con un RM6 - 3C95 y lo que aprendas lo puedes aplicar a otras fuentes.

[juaperser1]

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.

[Picuino]

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

[Picuino]

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.

[Picuino]

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.

[juaperser1]

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?

[Picuino]

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.

[Picuino]

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