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28/02/2008 #1


Cálculo de transformador de alta frecuencia
Hola a todos.
Estoy intentando calcular un transformador de núcleo de ferrita (http://www.ariston.es/esp/detalle.aspx?id=3799 )para un convertidor push-pull de 48v-360v de 1kw con una frecuencia de unos 50khz(tiene 2 inductores en el primario y 2 en el secundario). No encuentro información de como calcular dicho transformador de alta frecuencia. He hecho uno con una relacon de 10 con 8 espiras en el primario, pero se calienta mucho 500w
no se si quitarle vueltas y aumentar la seccion de los hilos. Si alguien me podria informaciónrmar me ayudaria mucho.
Gracias.
28/02/2008 #2
Moderador

Avatar de Nilfred

No se entiende.
1kW es mucho para una topología push-pull ¿O son 500W?
El software de cálculo está en el foro, deberías usar el buscador. Tambien hay paginas web online para el cálculo.
Según el controlador que estes usando, las fórmulas estan en el datasheet.
28/02/2008 #3


Te explico Nilfred,
el control que utilizo es un generador PWM SG3525 con realimentacion para que me proporcione 360v a la salida. He conseguido mas de 500w sin problema y regula perfectamente, el ciclo de servicio no llega al 30%(hasta 45% de margen)y si consigo bajar las perdidas del transformador es posible que pueda llegar a 1kw.
El problema es que el transformador se calienta demasiado . Por lo demas esta bien, los mosfet y los diodos estan dentro de su zona de funcionamiento.

Solo necesito optimizar el transformador , y todos los programas de calculos que he conseguido no me lo calcula, por internet viene mucho de calculos de transformadores pero de baja frecuencia.
Necesito llegar a 1kw, cosa que no he probado por que seguro que quemo el transformador.

La proxima prueba que voy hacer es aumentar las secciones de los hilos y reducir su número de espiras(para bajar la resistencia), y ponerle ventilacion forzada, la frecuencia tambien la puedo cambiar, pero creo que eso es andar a ciegas, ¿qué opinas?
¿Porqué 1kw es mucho para una tipología push-pull?, ¿cuál es la causa por la que está limitada a 500w potencia?
Gracias por el interés
28/02/2008 #4

Avatar de Eduardo

Cual de los nucleos del enlace y que alambre estas usando?
28/02/2008 #5

Avatar de zopilote

Lo primero que debes considerar es el tamaño del núcleo de ferrita es lo suficiente como para manejar las potencias que deseas.
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: jpg parametri_ferrites_942.jpg (84,0 KB (Kilobytes), 7480 visitas)
29/02/2008 #6
Moderador

Avatar de Nilfred

No hay un límite de potencia en ninguna tipología, solo que unas son mas eficientes que otras dentro de un rango de potencia. Flyback hasta 150W, Forward entre 100W y 500W, las simétricas de ahí para arriba. 1000W me pinta para una full-bridge.

Para minimizar las pérdidas del nucleo, el ciclo de trabajo debe ser lo mas cercano posible al 50%.

¿Oiste hablar del alambre de Litz?
29/02/2008 #7


El núcleo que estoy utilizando es E6527, doble E, grado N 27(viene en la pagina http://www.ariston.es/esp/detalle.aspx?id=3799), pienso que está bien para 1kw, no estoy muy seguro, ¿pensais que el núcleo que utilizo es adecuado? .

No me acuerdo de los alambres que estoy usando , el transformador lo envie para que me lo enrrollaran de nuevo con menos espiras(estoy a base de pruebas) y no me puedo fijar.

Si, el convertidor full-bridge es el más adecuado, pero ya que tengo montado el push-pull lo intentaré con éste, además para el full-bridge, los mosfets "flotantes" para excitarlos es más complejo, si veo que no puedo conseguirlo con el push-pull, intentare con el full-bridge.

No sabía lo del alambre Litz, es muy interesante, preguntare en la tienda de electronica si lo tiene, si no lo tiene, ¿ podría trenzarlo yo mismo?.

¿Teneis alguna sugerencia más para que el transformador no se caliente tanto?
01/03/2008 #8

Avatar de zopilote

Si ya tenemos tu frecuencia de Oscilacion, por que no nos pasas el voltaje de entrada como de salida, y podemos centrarnos mas en el numero de vuelta del primerio y secundario. Datos no hay adivinos por estos lares.


etolipoz
02/03/2008 #9
Moderador

Avatar de Nilfred

@zopilote: entrada 48v, salida 360v, esta en el primer post unto con la frecuencia.
02/03/2008 #10

Avatar de Juan Romero

Hola amigo moisesmesa, veo que has armado una fuente de alta potencia pero tienes algunos problemas. Primeramente el nucleo que usas es correcto aunque no el adecuado, con ese nucleo si puedes obtener un poco mas de 1KW si lo haces funcionar a 100KHz, averiguando en unos manuales de ferrita que tengo del fabricante TDK obtube estos datos:
En material PC40
xxxxxxxxxxxxxxxx EI-60 obtengo 618W a 100KHz
xxxxxxxxxxxxxxxx PQ 50 obtengo 1045W a 100KHz (es mas adecuado)
Con esto dedusco que tu ferrita es adecuado para la potencia debido al volumen del nucleo ya que la potencia tambien depende del volumen y peso del nucleo (ver manuales del nucleo).
Para que entiendas de porque no puedes obtener mas de 500W de tu fuente te dare una breve explicacion de lo que puede estar sucediendo.
Primero para obtener en el secundario 1KW, tienes que estar entregando potencia en el primario mayor de 1KW debido a la eficiencia del transformador que para esta topologia es de 72% tipica.
Todo transformador se le considera como un ckto magnetico donde la fuente de energia es la fuerza magnetomotriz generada por el bobinado es decir Fmm=F=NxI , de donde se deduce que la potencia que pueda entregar depende del numero de vueltas (N) y de la corriente (I). Para entender mejor ver el ckto equivalente:



Como se observa en el ckto se tiene una fuente de energia F y dos medios resistivos que se oponen al paso del flujo magnetico, estos medios resistivos son la reluctancia del nucleo Rfe y la reluctancia del entrehierro Rg.
Por lo tanto si no tienes la adecuada relacion NxI no tendras la suficiente energia para transmitir al secundario, asi tambien si el valor de Rfe es demasiado alto se tendra mayor resistencia al paso del flujo por lo tanto el nucleo calentara y como se sabe Rfe determina el valor de la inductancia del primario del transformador. Tambien la longuitud del entrehierro (Lg) influye en el valor de la reluctancia del gap asi que hay que dimensionar bien este factor.
Como tu ckto funciona solo hay que obtimizarlo y para ello te voy a dar algunos tip que me sirvieron a mi para mejorar la eficiencia de mis transformadores. Antes observa este cruadro que lo tome de un libro del autor Marty Brown quien es un especialista en este campo y trabajo para Motorola.



Aqui se relaciona la topologia con la potencia que se podria obtener asi como tambien su eficiencia tipica esperada.
A continuacion te dare algunas causas que ocasionan el calentamiento del nucleo:
El calentamiento de los transformador de debe a que cuando se lo diseña no se calculo el adecuado flujo magnetico y se los hace trabajar muy cercanos al flujo de saturacion del nucleo.
Otra causa es el efecto la inductancia de dispersion (leakage inductance) originada por el incorrecto bobinado del nucleo, es decir al tener un bobinado demasiado largo se tiene mayor inductancia de dispersion.Esto se soluciona con unas tecnicas de bobinado que han demostrado que disminuyen este parametro. Estas tecnicas son:
-Bobinado Margin Wound
-Bobinado Split
-Bobinado Offset
-Bobinado Sandwitch
Observar la siguiente tecnica



Esta tecnica consiste en colocar un marjen de cinta de poliester a unos de los extremos del carrete del nucleo y bobinar ordenadamente capa por capa.
La tecnica Split consiste en bobinar en carretes separados el primario del secundario y con esto se elimina la capacitancia parasita del bobinado. La Offset consiste en colocar margenes pero de manera intercalada entre el primario y el secundario. Observar el grafico siguientes:



Otra tecnica es la secuencia de como se bobinan los devanados intercalandolos de manera adecuada.



Esperando que pongas en practica estas tecnicas que no las invente yo si no que son aplicadas con exito por los fabricantes de transformadores y tan solo este humilde servidor las encontro el la web y las puso en practica obteniendo buenos resultados. Referencia: ver manuales de aplicacion de la empresa TOPSwitch.
Esperando tu comentarios me despido.
Archivos Adjuntos
Tipo de Archivo: zip tecnicas para embobinar.zip (245,3 KB (Kilobytes), 1816 visitas)
03/03/2008 #11


Esas tecnicas de bobinado supongo que son indispensable para mi transformador, pero el principal problema que tengo es calcular el numero de vueltas de primario. Mis resultados son muy raros, y no se cual es el error que cometo.

Lo que se calienta del transformador es el alambre, y con el tiempo, por conduccion térmica el nucleo tambien se pone tela de caliente, pero vamos que es el alambre lo que realmente se calienta.
Por eso no creo que sea de una alta reluctancia del nucleo de ferrita.(el nucleo no es el que se calienta)

Adjunto las formulas que utilizo, asi como los valores de los parametros y el archivo donde consegui las formulas. (N1 es lo que quiero, pero sale raro)

Si alguien ve algun error que me lo comente,

Gracias por todo
Archivos Adjuntos
Tipo de Archivo: doc formulario_214.doc (77,0 KB (Kilobytes), 1874 visitas)
Tipo de Archivo: pdf diseño de inductores y transformadores.pdf (349,9 KB (Kilobytes), 2290 visitas)
05/03/2008 #12

Avatar de zopilote

Si estas preocupado por en Nprimario, tus calculos de 8 espiras son correctos, ahora lo del nucleo de la ferrita, creo que no alcanza para los 1000W que pretendes, pero se acerca muchisimo. El calor si puede ser de la seccion del conductor del primario ( lo que puede disipar tu nucleo es de 5W). Abra que pensar en el tipo de alambre a colocarle.
14/03/2008 #13


Bueno amigos ya lo he conseguido, el circuito regula perfectamente 360v a la salida con una potencia de 1kw.
He conseguido calcular el transformador con todos sus parametros, cuatro vueltas en el primario con una relacion de 9. El diametro del alambre del primario me sale un poco mas de 3mm, el calentamiento del transformador ahora es normal.
Tambien le he puesto gap de longitud pequeña(mejora).

Muchas gracias a todos
22/07/2008 #14


Tamaño nucleo
Yo he estado trabajando en una fuente dede hace ya algo de tiempo y estoy orgulloso en poder decir que he obtenido 1700W a 250V de salida usando el mismo nucleo, de hecho fue comprado en ariston. También uso el sg3525. Mi voltaje de entrada es de 24V y la frec. es de 100kHz. La topología es push pull y funciona de maravilla. No se porque dicen que no es muy recomendable. El transformador tiene como primario 2 vueltas y uso alambre de litz hecho por mi tanto en el primario como en el secundario.
Si te puedo ayudar en algo dejamelo saber.
09/09/2008 #15


Calculo Transformador
Estimado, me gustaria me ayuden con el calculo de la inductancia del primario de un transformador con nucleo de ferrite. Les pido me ayuden, no puedo calcularlo.
Desde ya muchas gracias
09/09/2008 #16

Avatar de Eduardo

Empeza por averiguar que nucleo tenes y anda a la pagina del fabricante.

Si es un nucleo fabricante y caracteristicas desconocidas, lo unico confiable es un ensayo para estimar al menos la inductancia/cuadrado de vueltas.

Si no tenes como medir, lo unico que te queda por hacer es revisar paginas de fabricantes buscando el nucleo mas parecido cruzando los dedos.
22/11/2008 #17


ayudenme! necesito algo semejante, solo que de 12 a 48 volts con la topologia push pull, y 25 watts en la salida, mi frecuencia de conmutacion es de 50Khz, pero no se como diseñar mi transformador.....no se que hacer, soy nuevo en el foro..
22/11/2008 #18


Diseño de elevador push pull
hola! quisiera ver si me pudieras ayudar, necesito hacer algo semejante a lo que tu hiciste solo que a baja escala, necesito de de 12 a 48 volts y una potencia de salida de 25 Wpero mi detalle es que no se como calcular mi transformadorr de alta frecuencia, si pudieras mandarme la onformacion que utilizaste y tal vez si se pudiera un diagrama de como lo hiciste me ayudaria bastante, atentamente ignacio Zarate del instituto de tecnologias de celaya mexico...
12/05/2009 #19


Calculo de transformador para jefemaestro
Te recomiendo que te consigas una fuente vieja de compu. Estas traen 2 o 3 transformadores. Uno es el que manda la señal a los transistores de entrada el otro es el de la fuente de standby, y las fuentes viejas normalmente no lo tienen, pero el que te interesa es el mas grande de todos y tiene un cable grueso que sale por la parte de arriba del mismo. Desmonta este transformador. Normalmente son para 200W y mas asi que no hay bronca con los 25 que tu requieres. Estos transformadores tienen un secundario de 7 vueltas para 12 volts. Asi que si haces un primario de 7 vueltas debe de funcionar muy bien. Si lo queires push pull son 7 vueltas, el punto central y otras 7 vueltas. Para el secundario usarias de 28 a 30 vueltas. Esto es para una frecuencia de aprox. 60-80kHz. Esto significa que cada uno de los transistores funciona a 30-40kHz. Si consigues la fuente ya tambien tienes el controlador PWM. Los transistores te podrían servir ya que normalmente son de 8 Amps y tu solo requieres de aprox. 2A. Y pues si son de alto voltaje no importa. Tambien puedes usar el toroidal que tienen a la salida con varios embobinados cambiandolo por uno solo. Esto es tu bobina de filtrado. El capacitor de salida si debe de ser otro ya que quieres 48V. Pues como puedes ver es una buena opcion conseguir una fuente vieja y ahi en el instituto seguro tienen una que ya no usan o esta muerta. Yo tengo como 5 y siempre las uso para cosas de este estilo.

Espero te sirva la información para empezar tu proyecto.

Saludos -micha-
12/05/2009 #20


hola, aprovecho el post ,para sacarme una duda a un transformador de alta fracuencia si se le envian pulsos de 1hz por ejemplo ,,va a funcionar ?baja el rendimiento o que es lo que sucede?gracias ,,saludos
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