Regulador reductor

[micro_pepe]

Hola, sigo trasteando con el regulador reductor, y me surge un problema. Segun el esquema:

NOTA: el recuadro mas grueso es un integrado SG3524.



Cuando le conecto una carga a 12V y 1.7A en la salida (una lampara de 21W), con 24V en la entrada, el transistor Q1 se me calienta bastante, y ademas la corriente por la alimentacion es practicamente la misma que en la salida (unos 1.6A) cuando deberia de ser menor que la salida, teniendo en cuenta que el voltaje es el doble en la entrada.

Sospecho que el problema está en la saturacion del transistor Q1, que no es muy fuerte, pero he probado a reducir el valor de R1 y no consigo nada.

Agradeceria cualquier comentario.

Saludos.

PD: Tambien tengo colocado un condensador de 470uF a la entrada de alimentación.

[Chaly29]

Hola micro_pepe, o la frecuencia es muy baja, y muy bajo el valor de la bobina de 55uH, estas pueden ser algunas de las causas.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[micro_pepe]

Hola, charly gracias por la respuesta.

La frecuencia de conmutacion es de 44Khz, asique creo que no es conveniente subirla mas.
He probado a aumentar la bobina, calculandola con una pagina que tiene una aplicacion que la calcula, a 160uH, y sigue dando el mismo problema, sinembargo, he probadoa sustituir el transistor de conmutacion por un mosfet, un IRF9530, y funciona perfecto. me pregunto porque con un bipolar no funciona.

Por otro lado me gustaria saber como se calcula la seccion del hilo de la bobina, pues creo que los calculos para 50Hz no sirven, me refiero a :

Seccion = (diámetro / 2) * (diámetro / 2) * 3.1415926

Ampers = Sección * 4A

Saludos y gracias.

[Chaly29]

Hola micro_pepe, esa fórmula esta bien para el cálculo de la sección con 50 Hz, y es la misma que para los reguladores como el que intentas hacer salvo por una variable, en ves de usar una intensidad de 4A por cada mm2 debes usar una de 2A por cada mm2, esto es debido a que en este tipo de regulador los picos corrientes que puede tener la bobina pueden llegar al doble de la intensidad de salida.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[micro_pepe]

Gracias de nuevo.

Por otro lado ¿Como se escoge la corriente eficaz del diodo? no se si para una corriente de salida de 6A valdria con uno de 8A eficazes, como el BY229.

Saludos.

[JavisusII]

Buenas,

Je je , antes de nada felicidades micro_pepe, como siempre tu mente tan activa. La verdad es que personas como tú sóis la verdadera alma del foro sin duda.

En fin, queda claro que uno de los genios del foro eres tú. Ciertamente tengo que decirte que nunca he trabajado como ingeniero de diseño, pues ya sabes que en las empresas te ofrecen un hueco, y lo coges o adiós muy buenas, y precisamente hoy en día no está la cosa muy bien. Sobretodo aquí en España.

Ciertamente es en los foros, y sobretodo leyendo a personas como tú, son los que de verdad te animan a sobrevivir
dentro de esta jungla actual, en la que dificilmente trabajas de lo que quieres.

Y bueno, yo humildemente sólo puedo hacerte un par de questiones,

- Trabajas a una frecuencia bastante elevada. ¿Has revisado los tiempos de conmutación del transistor?
  Estos circuitos suelen trabajar a unos 20khz

- ¿Es posible que sobreexcites la puerta?, en tal caso una pérdida de potencia se traduce en un calentamiento del
  transistor.

- ¿Sabes que la bobina y el condensador son un simple filtro pasa bajos?

- Has mirado el tiempo de recuperación del diodo. Suele ser bastante alto. Piensa que en ese momento se comporta como  un cortocircuito. Es por ese motivo que se pone una bobina limitadora en el colector para respetar su di/dt. osea el
tiempo de retraso/levantamiento. (Capacidad Base-Emisor). La intensidad no puede amanecer de golpe.

- También es usual poner un circuito freno para poner dentro de un intervalo adecuado la variación de la
  tensión CE del transistor durante la conmutación (RC-freno)


 En fin amigo tú eres el verdadero genio, espero que postees el diseño final.


Saludos.







 

[Chaly29]

Hola JavisusII, perdona que te corrija algunas cosas las cuales veo no encajan con la realidad de estos tipos de circuitos.

Buenas,
- Trabajas a una frecuencia bastante elevada. ¿Has revisado los tiempos de conmutación del transistor?
  Estos circuitos suelen trabajar a unos 20khz

Por lo general y en la gran mayoría de este tipo de circuito no trabajan a menos de 60KHz

- ¿Es posible que sobreexcites la puerta?, en tal caso una pérdida de potencia se traduce en un calentamiento del
  transistor.

Imposible sobre exitar la puerta, ya que es un transistor común o BJT y tiene base, en todo caso la falta de exitación haría que el transistor caliente y no la sobre exitación.

- Has mirado el tiempo de recuperación del diodo. Suele ser bastante alto. Piensa que en ese momento se comporta como  un cortocircuito. Es por ese motivo que se pone una bobina limitadora en el colector para respetar su di/dt. osea el tiempo de retraso/levantamiento. (Capacidad Base-Emisor). La intensidad no puede amanecer de golpe.

Nunca e visto una fuente swiching funcionando con un diodo que posea tiempo de recuperación alto, siempre son del tipo fast recobery (rápidos), y sí, es para evitar el corto (en realidad perdida) que mencionas, pero la bobina no esta para la función que comentas, si nó para que la capacidad del condensador (de bajo ESR) se presente como un cortocircuito al transistor, lo cual haría que este se quemace o en el mejor de los casos calentara muchisimo.

- También es usual poner un circuito freno para poner dentro de un intervalo adecuado la variación de la
  tensión CE del transistor durante la conmutación (RC-freno)

¿Circuito freno? ¿Estarás queriendo decir red de snubber?, ahunque si es usada en las fuentes swiching de tipo flay-back en este caso no es muy conveniente ni tampoco muy usada, con ella lo que lograrías más que mejoras sería que el TR se caliente más de lo necesario, por lo tanto es algo que con la poca intensidad y tensión que esta menojando micro_pepe yo no la usaría.

Espero que no te molesten mis comentarios, pero creo se aproximan más a lo que la realidad dice.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[micro_pepe]

Gracias por las respuestas, creo que me olvidaré del bipolar, pues con un mosfet funciona bien.

Pero sigo sin saber cual deberia de ser la corriente eficaz que debe aguantar el diodo, voy ha hacer un pedido y es para meter el diodo en el, pues el BY229 es un poco lento, unos 135nS, frente a los 35nS del BYW29 o el MUR820. Y se calienta un poco, sin embargo un Soctky de 3A no se calentaba, pero claro necesito mas de 3A.

Saludos.

[JavisusII]

Buenas Chaly
.
Ciertamente nunca he diseñado ningún circuito de este tipo. Pero de todas formas un par de cosillas.

- No me molestan tus comentarios , al revés siempre se aprende algo. Y es de agradecer.
  Espero que no te molesten mis comentarios, pero creo se aproximan más a lo que la realidad dice.
  je je  muy gracioso realidad, realidad....

- Sobre los de los >60khz cierto que lo tengo que mirar.

- Imposible sobre exitar la puerta, ya que es un transistor común o BJT y tiene base, en todo caso la falta de exitación haría que el transistor caliente y no la sobre exitación.
  Factor de sobreexcitación ODF=Ib/Ibs. Pregunta a cualquier profesor de electrónica y te dirá que:
                            - Una vez saturado el transistor el voltage CE no se reduce, pero aumenta la perdida de potencia. Un alto valor
                              de ODF destruirá el transistor por sobrecalentamiento.

- Nunca e visto una fuente swiching funcionando con un diodo que posea tiempo de recuperación alto, siempre son del tipo fast recobery (rápidos), y sí, es para evitar el corto (en realidad perdida) que mencionas
  Comentario redundante.

- pero la bobina no esta para la función que comentas, si nó para que la capacidad del condensador (de bajo ESR) se presente como un cortocircuito al transistor.
  sigo diciendo que Filtro paso bajo.

- ¿Circuito freno? ¿Estarás queriendo decir red de snubber?  nada de snubber . He dicho circuito freno. Aunque a veces es referido a la misma cosa.

- ahunque si es usada en las fuentes swiching de tipo flay-back en este caso no es muy conveniente ni tampoco muy usada, con ella lo que lograrías más que mejoras sería que el TR se caliente más de lo necesario, por lo tanto es algo que con la poca intensidad y tensión que esta menojando micro_pepe yo no la usaría.
  No has entendido para que es el circuito freno. Pues no entiendo nada de este último párrafo. ¿¿???


Saludos
 

[micro_pepe]

Hola de nuevo, parece que el mosfet no funciona tambien, cuando le conecto una carga de 50W 12V (4,1A en la salida y 2,6 en la entrada) se calienta bastante, tanto que no aguantas con el dedo mas de 2 segundos. Estoy usando un disipador recuperado de una fuente de PC, no se si será muy pequeño.

El diodo tiene un tiempo de recuperación de 35nS, por lo que esto se puede descartar.

El transistor es un IRF9530, que segun el pdf sirve para conmutacion rapida, para excitarlo he usado este circuito:



¿Quizas deberia usar otro transistor con una resistencia de saturación mas baja? este tiene una de 0,3 homios.

He probado a subir la bobina a unos 120uH, y por el grosor del hilo no cro que sea, he puesto hilo doble de 1,3mm de diametro sobre un nucleo toroidal.

Espero alguna respuesta.

Saludos.

[Chaly29]

Hola micro_pepe, a riesgo de que el colega JavisusII me corrija con sus amplios conocimientos de fuentes swiching, te paso este circuito que debería funcionar bien con el mosfet que tienes.



El zener esta para evitar que la tensión del GATE del mosfet exceda los 16V que soporta lo cual tu no as tenido en cuenta, el resto de los componentes hacen que la conmutación sea rápida y no lenta como la realiza el circuito que estas usando.

Espero te sea de ayuda y comentes los resultados.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[micro_pepe]

Hola Charly muchas gracias por la respuesta, pero tengo un par de dudas:

- El transistor mosfet ¿está invertido el drenador y el surtidor? o es así.

- El voltaje de entrada puede ser mas alto, proviene de un rectificador de 24V eficazes y un filtro, con lo cual esta tension en vacio puede rondar los 35Vcc, con carga es de unos 25Vcc. Entonces ¿Tendria que subir el voltaje del zener?

Saludos y gracias.

[Chaly29]

Hola micro_pepe, si tienes razon, el mosfet estaba invertido, ya lo e correjido.

Con restecto a la tensión de la alimentación no hay problema, mientras la tensión entre SOURCE y GATE no supere los 16V, para esto debés cambiar el valor del zener, para saber el valor adecuado, mides la tension que entrega el rectificador si ninguna carga conectada, a esa tensión le restas los 16V y tendrás la tensión del zener, si no encuentras un zener del valor calculado le colocas el inmediatamente superior.

Espero te sea de ayuda.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[JavisusII]

Buenas Chaly,

Muy lejos de corregirte, me gustaría (si quieres) que me aclararas una duda:

En el último circuito has configurado la inyección de corriente mediante un transistor en Emisor común.
Con lo cual la impedancia de salida o de fuente es muy baja. Teniendo una resistencia de salida muy baja
la capacitancia de entrada se encuentra con una constante RC también baja.

Por lo que dispones una fuente rápida y con un buen sustrato de corriente.
Lo del zener es una gran idea.

El transistor operan en la región lineal?

Saludos

[Chaly29]

Hola JavisusII, como ya as de suponer, ninguno de los 2 TR trabaja en la zona lineal, si no que lo hacen de manera corte/saturación y lo más rapidamente posible, que en definitiva es lo que se intenta lograr el las fuentes swiching.

Un saludo.

Atte. CARLOS.