Fonte chaveada para power valvulado

[Ledod]

 Sim, a medida mais correta seria essa mesmo! Mas estou utilizando uma fonte de tensão variável, dai as medidas seriam erradas... Acredito que vou comprar o transformador e os diodos que não tinha no momento e medir a eficiência total. Deve ser algo entre 60 e 70%.

 Então Eduardo, precisaria modificar o layout deixando os mosfets mais para a borda. Realmente, essas chapas são o que há de pior em termos de eficiência na dissipação energética (não são nem anodizadas!). Quem sabe ai a ventilação forçada não seja mesmo necessária utilizando dissipadores melhores...

 Por enquanto vou deixar este circuito deste jeito mesmo, quem sabe utilizar em algum projeto pequeno só para não deixar ele jogado por ai... Uma outra função para esta fonte é como uma fonte variável de bancada para testes de válvulas.

 Muito legal ver a tensão de grade variando com a tensão de placa em polarização fixa por resistor de cátodo! Observar as curvas, os pontos de operação...


 Um abraço!

[Eduardo]

Oi Ledod

Ontem desmontei um transformador de ferrite. Encontrei o mesmo tipo de construção que você reportou. O que achei mais curioso é que a relação de voltas do primário para o secundário não é a relação de transformação esperada. A fonte usa o tempo de chaveamento para controlar a saída, como em um regulador buck. Dessa forma o ciclo ativo deve ser mais perto de 30% que dos 50% teóricos. Por isso você precisou de tanta voltagem no enrolamento de 5V para atingir tensão alta na saída.

Abraços

Eduardo

[Ledod]

 Exato Eduardo!

 O máximo que conseguiríamos usando o primário na tensão de 5v em PP com ciclo ativo máximo seria 160v. Considerando que o ciclo ativo é sempre menor, as perdas no núcleo com as harmônicas do sinal, pois é uma onda quadrada, perdas na retificação e chaveamento, etc, temos um valor muito menor.

 Acredito que reenrolar esse transformador é bem simples para qualquer pessoa, então acho que podemos utilizar ele sem problemas !

Um abraço!

Eduardo

[hgamal]

Será que não podemos usar isto:

http://www.ohm.wz.cz/PDF/moc3020.pdf

Ele aceita uma tensão elevada (220V) e tem uma razoável capacidade de corrente. Mas é um DIAC e não transistor!

[a.sim]

Olá, colegas.

Eu tenho utilizado fontes chaveadas nos meus amplificadores valvulados, com excelentes resultados. Dessa experiência, alguns comentários :

a) A topologia " precisa " ser flyback, a fim de facilitar a regulação cruzada entre as saídas de +B e filamento. A topologia buck / half-bridge, utilizada nas fontes AT/ATX necessita do indutor de equilíbrio ( aquele toróide grande, com 4 enrolamentos ) para amarrar as tensões de saída entre si. Como há uma diferença muito grande entre as tensões ( +B e fil ) a confecção desse indutor é complicada.

b) A fonte precisa ser dimensionada para a potência de pico do amplificador, e não, a média, tal como se faz com fonte a transformador em 60 Hz. A potência de pico é determinada pelo produto V_placa x I_placa_pico ( + P_filamento ). Uma única EL84 fornecendo 5...6 W precisa uma fonte que entregue cerca de 25 W !

c) A confecção do transformador não é trivial, especialmente devido ao enrolamento de +B. A capacitância parasita e a indutância de dispersão desse enrolamento costumam criar problemas. É comum ser necessário enrolar o transformador mais de uma vez até que os resultados sejam satisfatórios.

d) O projeto da fonte costuma levar mais tempo do que o projeto do amplificador inteiro, e é necessário ter recursos relativamente bons - no mínimo, um osciloscópio - para fazer uma fonte chaveada funcionar satisfatoriamente.

[Eduardo]

Oi A.sim

Que bom que apareceu alguém com experiência prévia para nos auxiliar!

O que você colocou corrobora o que eu tenho observado nos estudos que tenho feito. Concordo com você plenamente! A solução por flyback é bem mais elegante, limpa e eficiente, mas, como eu já disse acima, o objetivo é conseguirmos um circuito simples que qualquer um possa fazer em casa e obter algum resultado.

Eu, o Ledod e o Haroldo temos todo ferramental necessário para desenvolvermos o que for para nosso uso pessoal, mas a maior parte das pessoas que frequentam o fórum tem pouco ou nenhum conhecimento. É neles que estamos pensando!

A topologia em meia ponte, que estou estudando, é a que dá o transformador mais simples de ser enrolado. Num flyback os enrolamentos precisam ter os sentidos correstos, ou não funciona.

Por conta de todos os problemas envolvidos, resolvi deixar a regulação de lado e partis apenas para a transformação simples, como seria em uma fonte linear.

O caminho que eu estou seguindo é tentar adaptar o circuito Royer (conversor auto-oscilante) para funcionar em meia-ponte, semelhante ao usado em reatores de lâmpada fluorescente.

Ontem eu consegui obter 250V isolados da rede usando um chaveador auto-oscilante e um transformador que eu enrolei com o núcleo de ferrite de um transformador de fonte chaveada. Ainda não tenho um funcionamento estável, mas está caminhando.

Minha maior dificuldade é ser engenheiro civil. Há uma série de conceitos que fogem do meu arcabouço.

Haroldo, a principal questão sobre este acoplador é se é fácil de conseguir no mercado!

Abraços

Eduardo

[a.sim]

Continuando :

Na foto abaixo, a fonte de 250 W que construí para alimentar um amplificador HiFi de 2 x 20 W. Ela é half-bridge, ciclo ativo fixo em " 50% ", com as tensões secundárias sendo retificadas diretamente sem o uso de indutor de equilíbrio. A regulação das tensões de saída fica a cargo de um conversor buck que ajusta a tensão de alimentação da half-bridge, por isso, a presença de dois transformadores ( um deles, na verdade, é um indutor ).

http://www.orkut.com.br/Main#AlbumZoom?gwt=1&uid=1766721204546236354&aid=1&pid=1265914644935

[hgamal]

a.sim: a foto não aparece! coloca o link!

[a.sim]

Olá, Eduardo

Mais simples do que a topologia flyback parece ser difícil ! A polaridade dos enrolamentos não é problema; é só prestar atenção na hora de enrolar o transformador. Aconselho direcionar os esforços nessa direção, pois todas as outras soluções são mais complicadas. Veja que " ainda não conseguiste um funcionamento estável "...parte para um circuito com UC3842 ou outro CI de controle, que vais obter melhores resultados...

Um bom site para pegar fundamentação é o da Power Integrations www.powerint.com . Eles fabricam os TOPswitch, que facilitam sobremodo a construção de fontes chaveadas. Eu estive lá há duas semanas e voltei com uma série de CIs novos, chamados HyperTFS que parecem ser uma boa alternativa para fontes chaveadas para amplificadores valvulados. Infelizmente, os resultados vão demorar um pouco...

[kem]

a.sim, não tem como colocar a foto em outro lugar que não seja o Orkut? Nem todos aqui tem conta la.
[]s.

[Chris]

a.sim: a foto não aparece! coloca o link!

[Eduardo]

Oi A.sim

A ideia que eu estou perceguinto é justamente uma half-bridge com um regulador buck na saída. Novamente concordo com a opção do flyback. É realmente muito simples para quem tem alguma iniciação mais sofisticada em eletrônica. Dá para fazer um usando dois ou três transistores apenas. Dá até para pegar as partes de uma fonte ATX e fazer um. O problema é quando se trata de potência. Até uns 30W dá para ir bem nessa topologia, mas se a pessoa quiser usar num JCM800, fica complicado.

Se partirmos para uma topologia half-bridge, existem transistores e transformadores para qualquer faixa de potência. Desde o MJE13001 ao MJE13007 dá para cobrir coisas de 10W a 350W com praticamente o mesmo circuito!

Mais atraz eu coloquei as premissas que estou seguindo. No final espero ter um layout de circuito impresso com uma tabela de faixas de potência. Assim, para cada potência necessária, o handmade irá trocar certos valores de componentes e adotar um certo primário para seu transformador.

Por favor me corrija se minha ideia tiver alguma falha conceitual grave que impossibilite tal objetivo, mas pelo que eu estudei até agora, parece factível. Só falta eu aprender como é que se faz a sintonia desses osciladores por saturação de núcleo para que continuem oscilando independentemente da carga.

Abraços

Eduardo

[hgamal]

Olhando a foto, desanima um pouco pela quantidade de componentes!

[Eduardo]

Oi Pessoal

O circuito que estou trabalhando é este:



São dois transformadores. O primeiro, formado por L2 e L6 é um normal com núcleo EI de ferrite. O segundo, formado por L3, L4 e L5 é de núcleo toroidal. É só um anelzinho de ferrite com 1cm de diâmetro. O enrolamento L3 são 3 voltas de fio e L4 e L5 são 6 voltas cada. É muito fácil de fazer e eu tirei esse núcleo de uma lâmpada queimada.

O princípio de funcionamento é baseado na saturação do núcleo de ferrite. Quando a tensão é estabelecida, Q1 e Q2 estão em corte. Com o tempo C6 e C7 vão se carregando e um deles irá atingir a tensão da junção VBE de um dos transistores primeiro. Imaginemos que C6 termine sua carga e a corrente passe a fluir de R6 para Q1. Uma corrente passará a fluir pelo coletor de Q1 e atravez de L3 e L2. L3 irá induzir um feedback positivo em Q1 por L4 que irá conduzir cada vez levando Q1 a saturação. Quando o núcleo toroidal saturar, a corrente em L4 irá cair e Q1 entrará em corte. Por efeito flyback L5 promove o disparo de Q2 que irá conduzir e a corrente em L3 se inverte, forçando ainda mais o corte em Q1 e saturando Q2. Quando o núcleo toroidal saturar novamente, o processo se repete fazendo Q1 conduzir novamente e Q2 ser forçado ao corte.

Este circuito é conhecido pelo nome genérico de Conversor Royer, embora o circuito original fosse push-pull e não meia-ponte.

Apesar de não ter obtido um funcionamento estável, estou insistindo neste caminho pela óbvia simplidicade do circuito. Não tem nenhum componente exótico, CI dedicado ou coisa difícil de encontrar. Mesmo os diodos estou usando o nosso querido 1N4007!

Ontem eu consegui fazer funcionar antes de prender o núcleo no transformador de força. Com o núcleo preso e o gap bem fechado o circuito perdia marcha. Soltado a fita e deixando um pouco aberto a oscilanção recomeçava. É uma questão de equilibrar as coisas e teremos um conversor muito simples.

Abraços

Eduardo

[a.sim]

Olhando a foto, desanima um pouco pela quantidade de componentes!

Essa outra foto mostra uma fonte de 70 W para alimentar duas EL84 num amplificador 6 + 6 W. Tem menos componentes porque usa um TOP226 no lado primário.

http://www.orkut.com.br/Main#AlbumZoom?gwt=1&uid=1766721204546236354&aid=1&pid=1322240051619

A quantidade de componentes é grande também por causa das várias proteções necessárias, bem como os circuitos de soft-start, regulagem da corrente de filamento e chaveamento de +B. O uso do HyperTFS na fonte de 250 W vai possibilitar uma substancial redução na quantidade de componentes, já que, ali, tudo precisou ser feito de forma " discreta ". O pessoal da Power também reclamou, mas eu contra-argumentei que a fonte foi construída com o que eu tinha disponível em termos de componentes. Bom, eles ficaram com tanta pena que me deram os HyperTFS para experimentar...
-----Olá, Eduardo :

"A ideia que eu estou perseguindo é justamente uma half-bridge com um regulador buck na saída. Novamente concordo com a opção do flyback. É realmente muito simples para quem tem alguma iniciação mais sofisticada em eletrônica. Dá para fazer um usando dois ou três transistores apenas."

Não recomendo. Use um UC3842 que é mais confiável. E a flyback é a fonte chaveada mais fácil de construir.

"O problema é quando se trata de potência. Até uns 30W dá para ir bem nessa topologia, mas se a pessoa quiser usar num JCM800, fica complicado."

Para um JCM800 eu recomendaria um transformador de força. A fonte, se chaveada, precisaria ter quase 1 kW de potência.

"Se partirmos para uma topologia half-bridge, existem transistores e transformadores para qualquer faixa de potência. Desde o MJE13001 ao MJE13007 dá para cobrir coisas de 10W a 350W com praticamente o mesmo circuito!"

Lembre que a fonte precisa ser capaz de entregar a potência de pico, não somente a média...

"Por favor me corrija se minha ideia tiver alguma falha conceitual grave que impossibilite tal objetivo, mas pelo que eu estudei até agora, parece factível. Só falta eu aprender como é que se faz a sintonia desses osciladores por saturação de núcleo para que continuem oscilando independentemente da carga."

O oscilador Royer que estás tentando implementar vai ficar " explosivo " a partir de certa potência. É necessário garantir o dead time dos transistores, bem como implementar uma proteção / limitação de corrente nos transistores chaveadores, o que é difícil de fazer na half-bridge. Eu continuo aconselhando a usar um CI ( pode ser o TL494, encontrável em qualquer fonte ATX ) e, não esqueça, usar diodos rápidos ao invés dos 1N4007 !