Sugestão fonte para power

[designermx2]

Entendi, são os transformadores revestidos de amarelo que tem dentro. Agora vem outra pergunta: Esses transformadores serão utilizados no projeto ou ainda haverá necessidade de reenrolar? Caso haja essa necessidade, existem empresas aqui no Brasil que façam esse trabalho? O custo ainda assim seria muito menor? Mesmo que o custo final seja igual ao transformador original, acho que valeria a pena pelo peso e tamanho do amp, no entanto precisaria ser duradouro.

[Eduardo]

Oi Designer

Aí é que vem a coisa boa. Esses transformadores da fonte de computador podem ser adaptados! O enrolamento pode ser feito em casa na mão, pois são poucas voltas de fio. Você desmonta com cuidado e aproveita o núcleo e provavelmente os fios também.

Nos testes que estou fazendo, peguei os indutores de sucata de lâmpada econômica!

Abraços

Eduardo

[daniel_tubes]

Pessoal perdoem minha ignorancia.. mas onde fica o segredo dessas fontes, o exemplo do link acima.
E a bobina   Eu ja li a respeito e não entendo onde ta o segredo...

Se alguem puder me explicar eu agradeço.. 


Daniel

[Eduardo]

Oi Daniel

Aí é que está o ponto. Não tem segredo! Depois que você entende o princípio é muito simples.

Vou colocar em termos simples para você pegar a idéia.

Os reguladores chaveados funcionam ligando e desligando a corrente para simular o efeito de uma voltagem menor. Um exemplo clássico de regulador chaveado é o ferro de passar roupas! O ferro de passar é uma resistência. Quando ligada nos 127V vai produzir uma temperatura de 200 graus. Mas se você quiser que o ferro fique a 100 graus, pode ligar, esperar ele chegar em 100 graus e então deslivar. Quando a temperatuda cair abaixo de, digamos, 90 graus, você liga de novo, deixa esquentar e desliga.

Para evitar a sua mão de obra de ficar plugando e desplugando o ferro da parede, usa-se um termostato. Ele fica ligando e desligando o ferro para que a temperatura fique mais ou menos constante. O efeito é o mesmo que se você tivesse ligado o ferro em uma tomada de tensão mais baixa!

Nos reguladores chaveados existe um capacitor na saída. O objetivo é manter a tensão no capacitor em um certo valor, digamos 6V. Para que o chaveador funcione, é preciso que exista um retardo de tempo entre a ativação da corrente e resultado esperado. No caso do ferro, leva um tempo para a temperatura subir. Se o capacitor for ligado diretamente no chaveador, ele se carrega com a tensão de pico instantaneamente. Por isso deve se usar um circuito RC ou LC para carregar o capacitor.

Usando um circuito RC, conseguimos um retardo no tempo de carga, mas o resistor queima energia! No LC existe o mesmo retardo sem que a energia seja convertida em calor. Então, quando a tensão no capacitor está abaixo de 6V, o chaveador liga e o capacitor começa a carregar. Como existe um resistor ou um indutor no circuito, leva um tempo para a carga ficar completa. Quando chegou em 6V, o chaveador desliga e o circuito a frente vê apenas os 6V do capacitor.

Dessa forma pode-se reduzir a tensão de 12V ou mais para 6V ou menos sem a necessidade de um transformador e sem dissipar muito calor.

Ficou meio longo, mas acho que deu para pegar a idéia, né?

Abraços

Eduardo

[daniel_tubes]

Eduardo , sua explicação foi mais quesuficiente e fico muito grato pela sua atenção, agora entendi o principio de funcionamento, mas quando a questão e elevar a tensão e não reduzir ela. Como mostra os links nos posts anteriores, como mostra aquele esquema com o ne555 e os diodos zeners.

Att.

Daniel.

[Eduardo]

Oi Daniel

Essa que eu expliquei antes é o conversor buck. Só reduz tensão e é o mais fácil de entender. O que eleva é o conversor booster ou flyback e funcina um pouco diferente.

Imagine que você quer cravar um prego na madeira. Você pode usar uma prensa para fazer isso. Vai ver que a força necessária para cravar o prego com a prensa é algo como 200kgf. É uma força muito grande para uma pessoa fazer com as mãos. Mas muita gente prefere usar um martelo para pregar! Para entender o conversor booster, que usa o 555, você precisa entender como funciona um martelo!

Pela lei da inércia, sabemos que a velocidade de uma massa não pode ser alterada abruptamente. Uma alteração abrupta de velocidade significa uma aceleração infinita! E como a força é igual a massa vezes a aceleração, para haver uma aceleração infinita, é preciso haver uma força infinita! Este é o segredo do martelo! Você acelera a massa do martelo com uma força pequena num percurso de 50cm e quando ele atinge a cabeça do prego faz ele afundar na madeira meio centímetro. Se ele foi acelerado por 50cm e desacelerado em 0,5cm, quer dizer que a aceleração produzida pelo prego foi 100 vezes a produzida pelo seu braço! Se a aceleração é 100 vezes maior, então a força é 100 vezes maior também!

Uma propriedade dos indutores é que a corrente que passa por eles não pode variar de forma abrupta. Ela varia ao longo do tempo! A corrente que passa por um inditor é igual a voltagem vezes o tempo sobre a indutância, ou seja:

    V * t
I=-------
       L

Então o conversor booster funciona assim; uma chave é ligada (normalmente um transistor cumpre est função) e uma corrente começa a fluir pelo indutor. No início não ocorre curto circuto, porque no tempo zero a corrente é zero! Depois de um tempo haverá uma corrente bem alta no indutor e neste instante a chave desliga. Como a corrente não pode parar de repente, aparece uma voltagem muito alta na ponta aberta do indutor. Essa tensão pode ser conduzida por um diodo e acumulada em um capacitor. A corrente então se reduz devido a essa voltagem alta e a chave pode ser ligada novamente reiniciando o processo.

A elevação da tensão acontesse em pulsos curtos. O 555 serve para apenas para ligar e desligar a chave nos tempos certos! Cada vez que a chave é desligada, é como se o martelo elétrico atingisse a cabeça de um prego. Essa pancada gera uma alta tensão, que é o análogo elétrico da força do martelo.

Outro exemplo de como o booster funciona é um sistema de bombeamento de água que tem mais de cem anos de idade. Quem já viu um carneiro hidráulico funcionando sabe como opera um conversor booster.

http://www.youtube.com/watch?v=3ZO6Egp5yIY&feature=related

A interrupção repentina do fluxo de água faz aparecer uma alta pressão que empurra a água para cima, da mesma forma que a interrupção repentina da corrente no indutor cria uma alta tensão.

A física não é linda?!?! Martelos, água e eletricidade são governados pelas mesmas leis!

Abraços

Eduardo

[daniel_tubes]

Eduardo mais uma vez  muito obrigado pela belissima explicação.
Agora tenho a noção nescessaria pra enter essas fontes.

E pelo visto HandMades é muitos mais que queimar os dedos com ferro de solda ou estragar com percloreto  aquela camisa branca novinha que sua namorada te deu pagando com metade do salario dela.

Aqui temos fisica, quimica, matematica, informatica e o mais importante, pessoas dispostas gastar um tempão em pró de uma comunidade inteira..

Estou aprendendo muito com todos aqui e espero um dia retrebuir todo esse conhecimento.

Muito Obrigado mesmo

[Eduardo]

Conhecimento dividido é conhecimento multiplicado!

Disponha!

[designermx2]

Se metade das pessoas que conheço tivessem esse pensamento, teria pelo menos um conjunto/bairro/ e principalmente amigos muito mais felizes e confiantes.

Acho que é isso mesmo. Se um manja de eletrônica (Eduardo, Bossman, Ledod, etc...) , outros manjam de acabamento, estética, confecção de PCI, enrolamento de transformadores, Ferramentas, etc. Isso faz com que todos tenham um produto em comum : Amplificadores, circuitos e pedais totalmente funcionais, bonitos, baratos e o que eu tanto queria está mais perto com este tópico: Bem menores e mais leves!

Parabéns a todos os Handmaders desse forum. Já entrei em vários, mas esse considero o mais ativo e o melhor...

[Ledod]

 Eduardo,

Não li todos os seus posts, mas também tive essa idéia de utilizar uma fonte atx de pc para o projeto de uma fonte chaveada para um amplificador valvulado. Bem o mais interessante é ter primeiro os esquemáticos das fontes e entender o funcionamento das mesmas, procurei na net e encontrei alguns esquemáticos que são próximos a umas fontes que desmontei. Vou postar esses esquemáticos quando tiver tempo...

 Pelo que andei olhando nas horas vagas, existem duas fontes chaveadas dentro de uma atx, uma seria só para alimentar os cis e a outra é a principal. O que pensei foi inverter o transformador principal e na entrada colocar o circuito push-pull chaveando uma tensão baixa e alta frequência. Ainda não testei sobre isso, mas é uma idéia.
 O problema maior disso seria retificar a alta tensão em alta frequência na saída sem perdas, afinal para 30v temos diodos schotky facilmente, e para 300v?? Colocar um diodo comum irá com certeza diminuir o desempenho, mas quanto?

Se pudermos utilizar os TBJs da própria fonte seria fantástico, se bem que mosfets da irf de baixo rds on não são difíceis de conseguir...

Vamos ver onde isso vai levar! Se precisar de alguma ajuda, estou a disposição

Um abraço!

[Eduardo]

Oi Ledod

De fato é isso mesmo. As fontes ATX tem um conversor forward isolado, que usa bem poucos componentes para criar os 5V do standby, e a fonte mestre que é um conversor de meia ponte.

Diodos rápidos para alta tensão são fáceis de conseguir. Isso é o menor dos problemas. A parte complicada é o circuito de controle. A maioria dos CIs chaveadores do mercado são para 5V ou 12V. Não tem nada genérico. Criar um oscilador de onda quadrada em alta frequência e jogar o sinal na meia ponte é fácil. O problema é saber o momento de desligar o oscilador para que a tensão na saída estabilize.

Estou estudando primeiramente os conversores não isolados. Já tenho um conversor buck genérico funcionando e agora estou criando um booster. A simulação no LTSpice está indo bem.

Para quem quiser estudar fontes ATX:

http://danyk.wz.cz/s_atx_en.html

Abraços

Eduardo

[Ledod]

 Bom pessoal, vou descrever mais umas experiências que fiz nesses dias sobre como conseguir uma fonte de alta tensão a partir de baixa, com baixo custo.

Bem, olhando os esquemáticos das fontes ATX, notem que existe o transformador principal que fornece todas as tensões da fonte. Esse transformador existe em todas as fontes e é muito simples de encontrá-lo, qualquer fonte sucateada tem tal transformador.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cf/ATX_power_supply_interior.jpg

É o indicado por "C", nos esquemáticos também é fácil a sua localização

http://danyk.wz.cz/s_atx04a.png

 Este transformador opera em frequências acima de 20khz, olhando alguns esquemáticos me parece 30khz, por isso seu núcleo é de ferrite e não de chapas de aço silício, e também devido a alta frequência de operação seu núcleo pode ser muito menor para uma grande capacidade de corrente.
 Pois bem, observando o esquemático temos que o primário do transformador é chaveado em alta tensão (cerca de 300 v) e a sua saída temos 4 enrolamentos em série, 2 enrolamentos triplos (3 enrolamentos em paralelo em série) para a tensão de 5v e mais 2 simples para as tensões de 12v. Agora a idéia, se invertemos transformador teremos cerca de 300v a partir de 12, ou mesmo 5v !
 Foi isso o que fiz, utilizando um mosfet bem comum, IRF840 usei um astável com 555 para criar o sinal de controle, colocando o mosfet para chavear mais ou menos 12v no primário. No secundário do transformador usei um retificador de meia onda com um UF5408 (ultrafast), capacitor de filtro de 100uF e um resistor de carga de 10k por 10w. Bem simples mesmo o experimento...
 O resultado é que consegui cerca de 350v dc na saída em cima do resistor, ou seja uma potência de 12,3w. A entrada ficou em 13v com 1,2A ou seja uma potência de entrada de 15,6w. Uma eficiência de 75% !!! Bem razoável pela simplicidade do experimento... Depois comecei a mexer na frequência de operação, trocar os enrolamentos que estava chaveando, e acabei queimando todos os diodos ultrafast que estava utilizando (e estes são de 1000v) ou seja a saída devia estar muito mais alta do que estava medindo... Mas de certa forma o experimento mostrou que é possível sim conseguir uma fonte de alta tensão com componentes simples

 Pesquisando, encontrei um circuito bem interessante em push pull que pode aumentar ainda mais a eficiência...

http://www.brannonelectronics.com/images/DCtoDC.pdf

Seria interessante utilizar os mosfets IRF540 que tem baixíssima Rds on (dezenas de miliohms) e são para 100v, projetar um circuito snuber para a proteção dos mosfets e utilizar transistores pnp para drive. Com certeza é possível sim criar uma fonte bem razoável e baixo custo com esses componentes! O maior problema são os diodos que precisam aguentar além de serem ultrarápidos...

Vamos discutindo, quem sabe não surgem boas idéias!

Um abraço
----- Ahh esqueci de dizer, mas os testes que fiz e o circuito proposto não possuem regulação, ou seja a tensão de saída depende unicamente da tensão de entrada. Mais para frente seria interessante um controle PWM em malha fechada para manter a tensão constante, além de circuitos de proteção de sobre corrente e curto circuito. Assim teríamos uma fonte muito legal para qualquer aplicação valvulada...

Um abraço!

Eduardo

[Eduardo]

Oi Ledod

Seu experimento é fantástico! Tenho a ideia de usar este mesmo transformador de fone chaveada, mas para criar uma alta tensão a partir da rede. A intensão é apenas isolar e regular.

Também fiz uns testes com o 555 e funciona, mas esbarrei nos mesmos problemas. Primeiramente não tem como fazer a regulação de uma forma simples. Segundo, a frequência de oscilação do 555 não tem relação com o transformador. Não há como saber se está em uma frequência correta para a idutância do primário. Terceiro, é necessário garantir a desmagnetização do núcleo desses transformadores antes do início do próximo ciclo. Caso isso não seja feito ele satura e o circuito torra. Na fonte de computador essa desmagnetização é garantida pela alternância dos ciclos. Da forma como você fez, com a corrente correndo em apenas uma direção, pode não dar tempo do núcleo desmagnetizar.

O Plautz e eu estamos testando um circuito booter tipo flyback super simples que usa apenas transistores comuns e um indutor de lâmpada econômica. O circuito tem regulagem de saída, proteção contra curto, aceita entrada de 6 a 30V e pode fornecer tensões de até 300V sem problemas. Na simulação do LTSpice funciona bem, na prática tem uns pepinos, mas promete.

No circuito que estamos estudando, o indutor faz parte do oscilador. Assim, se seu valor é alterado, a frequência do circuito muda e o equilíbrio se estabelece automaticamente. A regulagem é feita suprimindo a operação do oscilador quando a tensão na saída atinge o valor estabelecido. Opera como um caminhão na banguela, que acelera, desengata, acelera, desengata....

O que dispara o ciclo de oscilação é o rebote do indutor, assim um novo ciclo só será iniciado quando o indutor estiver totalmente desmagnetizado.

A corrente que passa pelo indutor é limitada pela forma como o oscilador opera, então se houver curto na saída, ninguém sai ferido! A medida da tensão na saída é feita através de uma rede de resistores que multiplica por 20 a tensão do zener (na verdade divide por 20 a tensão de saída). Então, para regular em 250V, usa-se um zener de 12,5V.

Os transistores usados são BC547, BC557 e MJE13005. Este último tirado de uma lâmpada econômica pifada! A única parte chata é que precisa de diodos rápidos para alta tensão, como o 1N4937.

Bom, está feita a propaganda! O regulador chaveado para filamentos já está pronto e operando. Mais um pouco e vamos ter pedais valvulados alimentados por pilhas alcalinas!

Grande abraço

Eduardo

[Ledod]

 Refiz o experimento, agora usando o circuito push-pull parecido com o que apresentei acima, só usando mosfets IRF2807 que tem rds-on de 0,013 ohm. Acho que não são difíceis de conseguir (custam cerca de 3 reais cada) mas mosfets equivalentes podem ser usados.

Os resultados coloquei em um gráfico abaixo, de rendimento pela tensão para cada frequência de chaveamento (essa frequência é dividida por 2 na saída do fli-flop). Considerei apenas os valores médios das leituras dos multímetros e não peguei muitos pontos pois com 3 pontos já sabemos a tendência dos gráficos. Acho que vai ficar legal isso! O rendimento não é aquelas coisas, mas considerando que um transformador de 15v por uns 2 A é baratinho já é interessante...





Um abraço!

Eduardo
----- Ahh, esqueci de comentar, utilizei para a retificação 4 diodos rápidos fr302 que encontrei em sucatas de fontes chaveadas, são para 1000v 1A. Não sei se existe uma forma melhor de retificar os pulsos de tensão na saída do transformador, aproveitando os semi-ciclos positivos e negativos...

[Eduardo]

Oi Ledod

Nos conversores push-pull assim como nos de meia ponte existe um problema que deve ser levado em conta. Há um atrazo diferente no tempo de ativação e desativação dos transistores, sejam BJT ou MOSFET. Isso significa que haverá um periodo de tempo no qual os dois transistores ficam ligados ao mesmo tempo, colocando a entrada em curto e fazendo a eficiência do circuito cair bastante.

Estou enfrentando este mesmo problema com o conversor flyback. O transistor abre alguns ns após a queda do pulso de controle, mas fecha quase instantaneamente. Nos integrados que fazem controle desse tipo de fonte, um periodo de "silêncio" é colocado nos pulsos de controle para garantir que um transistor esteja aberto quando o outro fechar.

No caso de alta tensão, acho que o melhor mesmo é usar ponte de diodos. Isso reduz o estresse de tensão sobre cada um deles e não causa grande perda de potência.

No mais seu teste está fabuloso. Acredito que incluindo o pulso de silêncio no circuito será possível aumentar a eficiência.

Tente usar transistores BJT como os MJE13007 na fonte. São bem baratos e estou conseguindo resultados muito bons com eles.

Abraços

Eduardo