Smps flyback 3842, dudas.

[martin12as]

hola, estoy tratando de aprende a construir fuentes, ya tengo calculados la mayoría de los componentes pero tengo dudas en la parte del 3842 con la salida del opto, en todas las hojas de datos que descargue viene el diagrama de la imagen que dejo abajo.



pero en ningún lado dice como calcular esos componentes.. si alguien me puede dar una mano en esto se lo agradecería.

y ademas subí el esquemático completo por si quieren dar una opinión general. los valores que están ahora son copiados de otra fuente pero me gustaría saber como calcularlos, serian R4, R5, R6, R8, R13 y C4 los valores que me faltan calcular, y ademas en los diagramas de las hojas de datos hay un capacitor extra también.

como referencias use:
este post https://www.forosdeelectronica.com/f21/fuente-conmutada-switching-8558/ sobre todo la fuente de 95W del señor juan romero y los datos que aporto para hacer los cálculos.

una nota de appnote de PI http://www.powerint.com/sites/default/files/product-docs/an32.pdf

el software PI expert 9 de donde saque algunos valores que no sabia calcular.

y el libro de Power Supply Cookbook de Brown

los datos de la fuente:

entrada 220Vac@50hz
salida 12V@2A + 5V@2A = 34W
Frecuencia: 132 Khz

en fin, necesitaría saber como calcular los valores de esos componentes que nombre, y si alguien revisa el diseño general y nota algo raro o quiere opinar/preguntar algo lo escucho con mucho gusto.

desde ya muchas gracias, saludos

 

[palurdo]

Pues los valores de esos componentes son los que pueden hacer que tu fuente regule de maravilla o acabe siendo un desastre. La buena noticia es que de la buena regulación al desastre hay cierta distancia por lo que es fácil conseguir una regulación aceptable con valores "a ojo".

Pero si quieres calcular los valores, debes de entender perfectamente esta teoría (te parecerá que tiene poco que ver con electrónica pero cuando lo entiendas bien sabrás cómo calcular los valores de esas resistencias y condensadores).

Te voy a hacer un pequeño resumen:

En tu fuente conmutada, o en una lineal, o en general en cualquier sistema abierto, una perturbación de un estado estable en la entrada (cualquier transitorio) produce una respuesta en la salida. Por ejemplo un incremento de la tensión de entrada en la fuente produce un incremento de la tensión de salida. Para mitigar los efectos de esa perturbación se utiliza un bucle de control, convirtiendo el sistema abierto en un sistema cerrado. El bucle de control toma una muestra de la salida y la utiliza para compararla con una referencia. La señal que resulte de la comparación modificará el comportamiento del sistema para responder de manera opuesta a la perturbación, cancelándola en la medida de lo posible.

Un ejemplo: un horno transforma electricidad en calor. El objetivo del horno es manener la temperatura a 150 grados de manera constante. Disponemos de un termostato lineal, de manera que cuando la diferencia de la temperatura es muy grande, el termostato calienta mucho la resistencia, y cuando es muy pequeña, el termostato calienta poco (el termostato es un sensor/actuador que formaría el lazo de realimentación o de control). Cuando la temperatura llega a 150 grados, el termostato no calienta nada porque el sistema de control determina que la diferencia de temperatura real con la de referencia es de 0 grados.

En un sistema ideal, el amplificador de error puede tener ganancia infinita, de manera que el margen de error entre la medida real y la referencia fuera tan pequeño que tendiera a cero. En la realidad no podemos tener una ganancia infinita por una sencilla razón: En un sistema real la respuesta a cualquier impulso no es inmediata sino que tiene cierto retraso. Imaginemos que el amplificador de error tiene ganancia unidad para todas las frecuencias. Por definición el signo de la ganancia en un amplificador de error es negativo para que exista realimentación negativa. Sin embargo a cierta frecuencia, el retardo del sistema principal produce un desfase de 180º de la entrada con respecto la salida. Si tenemos una ganancia unidad en la realimentación y otro desfase de 180º en el amplificador de error, entonces tenemos 360º de desfase y una ganancia que contribuye positivamente lo que implica que la salida en lugar de volver al estado de reposo, se convierte en una salida oscilante. Si la ganancia es mayor que uno, empezará a subir de nivel hasta que los límites físicos impidan que suba más en las oscilaciones. En cualquier caso tenemos cualquier cosa menos un sistema regulado y estable. Por eso la ganancia a esa frecuencia no puede ser mayor que 1 y mucho menos infinita. La ganancia del amplificador de error puede ser muy grande, pero en frecuencias lejanas a la frecuencia característica del sistema. Esto se consigue mediante sistemas que además de dar una ganancia en el régimen estacionario, en el transitorio provocan una respuesta integradora (responde con precisión a las perturbaciones de baja frecuencia) o derivadora (responde con rapidez en los transitorios impulsivos) en el tiempo. Así hay sistemas de control Proporcionales, Proporcionales Integradores, Proporcionales Derivadores, y Proporcionales Integradores Derivadores.

Todos estos sistemas se definen por su función de transferencia y las soluciones de esta función determinan la respuesta del lazo de control a este sistema. Las soluciones normalmente son exponenciales y senoidales y de cómo sean depende de la resolución de la función de transferencia mediante ecuaciones diferenciales.

Por ejemplo, el diagrama que has puesto contiene dos elementos de memoria, es decir, dos condensadores, uno integrando en la entrada del amplificador de error, y el otro integrando en el bucle de realimentación del amplificador de error. Por lo tanto la función de transferencia del lazo de realimentación es una función de segundo orden por tener doble integración. Al utilizar sólo un control PI, la respuesta de la fuente será mala ante los impulsos rápidos, pero muy buena a las perturbaciones relativamente lentas por muy amplias que sean. Sin embargo este es el mejor control cuando el sistema principal es lento en respueta ya que la parte derivadora amplifica las altas frecuencias y ya sabemos lo que pasa cuando hay mucha amplitud a la frecuencia característica del sistema realimentado...

 

[martin12as]

gracias por la respuesta, entendí algo del resumen pero voy a leer el documento que dejaste para entenderlo mejor, muchas gracias

 

[martin12as]

ya leí todo, pero creo que lo que me hace falta es algo mas "practico"..

o sino la otra opción es dejar esos valores que copie de otra fuente y ver que pasa..

por cierto, otra duda que tengo es sobre la carga mínima, debo colar alguna resistencia en las salidas para que no quede en vació? o no pasa nada si no tiene carga?

 

[martin12as]

Ya tengo casi todo listo, por cuestiones de tiempo y algunas complicaciones para conseguir las cosas no pude terminar de armar la fuente, pero ya falta poco.

Ahora al momento de armar el transformador, parece simple cuando lo ves, pero al momento de armarlo tengo algunas dudas, se supone que los bobinados primarios y secundarios van en sentido contrario, esto implica el sentido en que se enrrosca el alambre en el carrete? O implica que empiezo por el lado contrario al que había empezado antes?

También tengo el problema que supuestamente necesito 5 pines del lado primario del carrete, y 3 pines del lado secundario, y el que compre solo tiene 4 de cada lado, se me ocurren 2 posibilidades, puedo poner 1 pin del bobinado de bias de un lado y otro del otro, o puedo usar el pin que queda libre del lado secundario para soldar la unión entre los 2 primarios, esta bien lo que quiero hacer? Cual seria la mejor solución a ese problema?

Se que es mucho pedir, pero si alguien tuviese algún dibujito bien simple que explique por que pin empezar, en que sentido enroscar el alambre, donde terminar se lo agradecería. Sino si pueden ayudar con alguna explicación también le agradezco.

El transformador tiene el primario divido, mitad al principio y mitad al final. Tiene el bobinado de bias y tiene 2 secundarios que comparten la masa.

Muchas gracias

edit: subo la imagen del programa que indica como armar el transformador

 

[shevchenko]

comenzas pegado al pin hacia el lado que mas codo te quede, el sentido de la primer parte del primaro determina todos los demas sentidos, tiene que estar bien tenso el alambre, podes fijar el final de las vueltas con una gota de "la gotita" antiguamente se usaba una pinselada de barniz, para los 2 pines del bias podes NO usar pines, salis con 2 cablesitos desde adentro, el negativo de los secundarios tambien podes hacer lo mismo si es que ellos comparten el negativo, tienen que estar muy muy parejas las vueltas! en esto es mejor quemarse los dedos ANTES! usa buen aislante entre primario y demas bobinados!


Podes leer aca tal vez te aclare sobre el transformador, si bien se modifica uno ya echo tal vez se aclara algo!
https://www.forosdeelectronica.com/f21/modificar-fuente-pc-6318/

 

[martin12as]

es buena esa de dejar sueltos los cables del bias, no se me había ocurrido, te cuento que al final lo arme el transformador, pero todavía no lo probé, la forma de bobinado esta bien detallada en la imagen que puse, pero me hice lió con el tema de los pines que faltaban, y cuando empece soldé uno en un lugar que después lo tuve que sacar.

Como aislante use 2 o 3 vueltas de cinta aisladora de pvc marca 3m, y una vuelta de mylar de 0.12, al final hice como había pensado, use 1 pin del lado secundario para soldar la unión de los 2 primarios, pero podría haber sido mas fácil si hacia los secundarios separados, porque de esta forma tuve que soldar muchos alambres en el mismo pin.

a que te refieres con que estén parejas las vueltas del secundario? te cuento, la primer parte del secundario, use 6 alambres en paralelo, y eran 4 vueltas, las enrosque tratando de que no se encimen y tratando de que queden siempre los 6 lo mas junto posible, entraron justo las 4 vueltas en el ancho del carrete, cuando llegue al final, puse una vuelta de cinta, y luego doble para atrás los alambres en linea recta hacia el pin donde iban soldados y después unas capaz mas de cinta, luego la otra parte del secundario eran 5 vueltas con 3 alambres, hice el mismo proceso, pero fue mucho mas fácil.

es el primer transformador que armo, con que funcione medianamente ya me conformo, luego iré aprendiendo y perfeccionando con la practica, el tiempo y los consejos de gente con experiencia, muchos de los problemas no están en los libros

 

[martin12as]

hay alguna forma para saber si el transformador funciona bien?
que inductancia y resistencia tiene que tener en el primario y en el secundario aproximadamente?
recién hice una prueba y se quemo el mosfet en 1 nano segundo y quedo en corto

 

[shevchenko]

me referia a eso! que quede parejo y se vea bien prolijo y esten apretadas (para que no haya ruido!! podes soldar el primario de tu transformador a alguna fuente similar que tengas andando sin sacar el trafo original de esa fuente, si tu transformador no tiene gap seria mas facil y podrias conectarlo a una fuente de pc de igual manera! no te olvides de conectar una carga si ya le conectas los diodos y capacitores (la carga va en + y - del capacitor)



Pero ese metodo SI funciona con una fuente de pc, con una flyback tal vez la doble inductancia del primario destruye el mosfet.. o no! si solo calienta serviria para testear y saber que esta bien, esta noche hago la prueba y comento! para hacer pruebas baja el ciclo de trabajo como para no quemar nada inmediatamente...

 

[shevchenko]

Bueno no funcionò.... no arranca si pones 2 transformadores con sus primarios en paralelo en una flyback (en una halfbridge si!)... podria intentar poniendo el secundario de uno con el secundario del otro (secundarios en paralelo) y medir la tension del primario del tansformador que agregamos como se hace con los transformadores comunes.... pero me parece que podria dar cualquier medida, lo probe con un circuito con uc3842 pero que funciona a 20 volts (lo uso para probar flybacks) y da unas medidas no muy cercanas... a las reales/esperadas..
Para comenzar las pruebas usa una resistencia que va en emisor del mosfet un poco mas grande de la real/final normalemte es de 0.47Ω o 2 de 1 Ω en paralelo, usa 2Ω o 3Ω
podes alimentar el uc3842 con una fuente externa de 20volts y si anda medis la tencion que tenes en el bias que vos bobinaste en tu transformador, tal vez es muy alta...
La resistencia de arranque tenes que desconectarla si usas una fuente externa, podes medir esa tencion tambien debe ser muy cercana al voltage del bias/auxiliar
si se quemo el mosfet seguro tambien el uc3842
resumen:
desconecta el bias y resistencias de arranque
alimenta el ic con una fuente exterior
usa una resistencia de emisor (del mosfet que va a gnd) un poco mas grande para amortiguar mejor, y si esta todo mal, te da tiempo de desconectar todo sin quemar nada (con suerte)
-- si arranca medi el voltage del bias debe ser el deseado/calculado.
Las resistencias de arranque tambien deben dar un voltage muy similar al anterior.
Suerte!

 

[martin12as]

me referia a eso! que quede parejo y se vea bien prolijo y esten apretadas (para que no haya ruido!! podes soldar el primario de tu transformador a alguna fuente similar que tengas andando sin sacar el trafo original de esa fuente, si tu transformador no tiene gap seria mas facil y podrias conectarlo a una fuente de pc de igual manera! no te olvides de conectar una carga si ya le conectas los diodos y capacitores (la carga va en + y - del capacitor)




Pero ese metodo SI funciona con una fuente de pc, con una flyback tal vez la doble inductancia del primario destruye el mosfet.. o no! si solo calienta serviria para testear y saber que esta bien, esta noche hago la prueba y comento! para hacer pruebas baja el ciclo de trabajo como para no quemar nada inmediatamente...

antes que nada, muchas gracias por la respuesta y disculpa mi demora en responder.
el transformador tiene gap de 0.5 mm, pero también tengo 2 E del mismo tamaño sin gap, si vale la pena puedo cambiarle las E y probar con una fuente de pc, pero tengo miedo de romper la fuente.

uno de los errores que cometí es no poner una carga en el secundario. cual seria la mínima carga recomendable?

el ciclo de trabajo lo había puesto en 25% aproximadamente. esta bien?

el ex-mosfet era un irf840, no había muchos para elegir donde lo compre, debería funcionar ese?

el 3842 no se quemo, había hecho el circuito que aparece en el datasheet como "Open Loop Test Circuit" y lo alimente con una fuente externa.

resistencia en el emisor del mosfet no puse, hay que ponerla igual si no esta conectada al 3842? o mejor me conviene armar el circuito del 3842 tal cual va a estar en la fuente?

hay algún valor aproximado de inductancia y/o resistencia que debería tener el transformador en el primario y/o secundarios para saber si esta bien?

 

[shevchenko]

-No nos sirve ya que el cambio de topologia nos obligaria a cambiar el tipo de rectificacion, incluso la forma en la cual se bobinò ese transformador!.
-Para unos 12v: 200 ohms esta bien un poco mas un poco menos, de 2 wats, tambien sirve una lamparita de auto de pocos watts
-El ciclo esta bien, conecte un potenciometro para poder subirlo en el caso que conectes todo y nada responda, a veces al subir el ciclo arranca todo ok
-El ex mosfet estaba bien! si tenes acceso a monitores viejos o tvs viejos ahi encontraras muchos para hacer pruebas!
-La resistencia debe estar, tambien agrega un diodo zener, el diodo zener debe ir de la base a emisor o de base a gnd (negativo) para limitar el voltage que llegue al gate del mosfet! (si el mosfet soporta 10v en la base, usa un diodo de 9v por ejemplo) la resistencia de base suele ser de 10 a 50 ohms! rara vez mas grande! tambien se usa (a veces) una resistencia a la par del zener, osea tambien de base a gnd, para "apagar" el mosfet mas rapido cosa que ya deberia hacer la salida totem pole del uc3842.... pero no esta de mas!
No tengo inductometro pero de resistencia dara valores muy bajos... medi uno y me dio 4.2 ohms!

Le dejo un esquema para que mire un poco, donde hay MUCHAS resistencias va la resistencia de 1 o 2 Ω
El primario debe tener las vueltas que usted calculo, ese es un ejemplo en el cual se usò para unos 30v
tiene ademas unos diodos, inductores y capacitores que forman una red "snuber" estan conectados al primario/colector-emisor del mosfet, sirve para proteger el mosfet ya que al apagar (cortar o estado off), el mismo primario produce un voltage elevado que podria dañarlo, para las primeras pruebas no lo necesita. Olvidelo por ahora!
La fuente de pc le puede servir para: alimentar el uc3842 usando los -5v y +12v =17v y los +12v para el colector del mosfet, obtendras un voltage de salida proporcional al voltage final de esa parte del circuito (310v?) podes aumentarlo de a poco (si la fuente no se apaga podes usar -12 y +12) rectificar a media onda de red... lo que usted suponga menos peligroso y mas practico.
No se olvide de usar una lampara Serie al circuito asi si algo entra en "corto" la lampara enciende sin que se dañen demasiados componentes!

 

[martin12as]

-No nos sirve ya que el cambio de topologia nos obligaria a cambiar el tipo de rectificacion, incluso la forma en la cual se bobinò ese transformador!.
-Para unos 12v: 200 ohms esta bien un poco mas un poco menos, de 2 wats, tambien sirve una lamparita de auto de pocos watts
-El ciclo esta bien, conecte un potenciometro para poder subirlo en el caso que conectes todo y nada responda, a veces al subir el ciclo arranca todo ok
-El ex mosfet estaba bien! si tenes acceso a monitores viejos o tvs viejos ahi encontraras muchos para hacer pruebas!
-La resistencia debe estar, tambien agrega un diodo zener, el diodo zener debe ir de la base a emisor o de base a gnd (negativo) para limitar el voltage que llegue al gate del mosfet! (si el mosfet soporta 10v en la base, usa un diodo de 9v por ejemplo) la resistencia de base suele ser de 10 a 50 ohms! rara vez mas grande! tambien se usa (a veces) una resistencia a la par del zener, osea tambien de base a gnd, para "apagar" el mosfet mas rapido cosa que ya deberia hacer la salida totem pole del uc3842.... pero no esta de mas!
No tengo inductometro pero de resistencia dara valores muy bajos... medi uno y me dio 4.2 ohms!

Le dejo un esquema para que mire un poco, donde hay MUCHAS resistencias va la resistencia de 1 o 2 Ω
El primario debe tener las vueltas que usted calculo, ese es un ejemplo en el cual se usò para unos 30v
tiene ademas unos diodos, inductores y capacitores que forman una red "snuber" estan conectados al primario/colector-emisor del mosfet, sirve para proteger el mosfet ya que al apagar (cortar o estado off), el mismo primario produce un voltage elevado que podria dañarlo, para las primeras pruebas no lo necesita. Olvidelo por ahora!
La fuente de pc le puede servir para: alimentar el uc3842 usando los -5v y +12v =17v y los +12v para el colector del mosfet, obtendras un voltage de salida proporcional al voltage final de esa parte del circuito (310v?) podes aumentarlo de a poco (si la fuente no se apaga podes usar -12 y +12) rectificar a media onda de red... lo que usted suponga menos peligroso y mas practico.
No se olvide de usar una lampara Serie al circuito asi si algo entra en "corto" la lampara enciende sin que se dañen demasiados componentes!

bien, de nuevo muchas gracias, el circuito del 3842 tiene 2 potenciometros y se puede variar el ciclo, me falto decir que en la salida de pwm del 3842 estaba el circuito que decís, un zener de 20V y una resistencia de 10k, entre gate y gnd, ademas una resistencia de 10 ohm y un diodo 1n4148 entre el 3842 y gate.
la red snuber todavía no la hice porque ya había leído que no es necesaria en las primeras pruebas.
por suerte lo de la lampara en serie lo hice en la prueba anterior, sino hubiera explotado todo ja

en resumen, mañana compro algunos mosfet mas, la resistencia de 200 ohm para la carga, quizás un zener de menos tensión porque de 20v es justo lo que aguanta el gate del mosfet.
luego agrego una resistencia de 1 o 2 entre el mosfet y gnd y pruebo con menos tensión en el primario, luego comento los resultados

 

[Mushito]

http://www.ti.com/lit/an/slua143/slua143.pdf