فلایبک با UC3842

[B2]

به نام خدا
با سلام به دوستداران الکترونیک
با توجه به اینکه منابع تغذیه سوئیچینگ در بین انواع منابع تغذیه از علاقه مندان بیشتری برخورداره و بیشتر هم جهت مصارف توان پایین در سطح انجمن طرفدار داره و از همه مهمتر خودم به همچین مداری برای پروژه دانشگاهیم نیاز دارم! قصد دارم طبق قولی که داده بودم یه منبع 50 وات رو طراحی کنیم و بسازیم.
در این توان ساده ترین ارزانترین مرسومترین و کم قطعه ترین توپولوژی فلایبکه.البته در اینباره خیلی قبل تر کارهای بسیار خوبی انجام شده و مخصوصا فعالیتهایی که جناب استاد احمد کوهستانی در اینباره انجام دادن بسیار عالی بوده و واقعا در مقابل ایشون من حرفی برای گفتن ندارم اما وظیفه دونستم حالا که من با این نوع تاپیکها به اطلاعات خودم اضافه کردم یه قدم هم برای گسترش دادن این اطلاعات بردارم.
دوستان خواهش میکنم اگه اشتباهی توی روند کار بود(که حتما هست) از طریق پیغام خصوصی مطرح کنن و از ایجاد پست تشکر و سوال خودداری کنید.
ابتدا با یه توضیح کوچیک درباره فلایبک شروع میکنیم. فلایبک در لغت به معنای پرواز به عقب هست دلیل این اسم گذاری هم اینه که ابتدا این نوع تغذیه جهت ساخت ولتاژ بالا در تلوزیون مورد استفاده داشت(هنوزم داره) و در اونجا تحریک کردن ترانس هایولتاژ توسط پالسهای برگشت افقی که در زمان برگشتن اشعه(پرواز به عقب) از انتهای سمت راست تصویر به سمت چپ اون بود انجام میشد به تصویر زیر نگاه کنید در این شکل زمان برگشت به عقب با خط چین مشخص شده:


به این زمان زمان فلایبک و به ولتاژی که در این زمان ایجاد میشه ولتاژ فلایبک گفته میشه.
در منابع تغذیه سوئیچینگ زمان فلایبک همون زمان خاموش شدن سوئیچه و دقیقا در همین زمان انرژی ذخیره شده به بار منتقل میشه.چون در فلایبک جریان در اولیه و ثانویه همزمان جاری نمیشه ترانسش هم قاعدتا ترانس نیست و یه القاگر کوپل شده نامیده میشه چون ترانس در حالت ایده ال نباید هیچ انرژی رو در خودش ذخیره کنه و فقط نقش انتقال انرژی رو انجام میده.البته غلط نیست که ترانس صداش کنیم. فرق اصلی فلایبک و فوروارد هم دقیقا همین نکته هست .دقیقا به همین دلیل هم هست که در خروجی فلایبک خبری از سلف نیست چون در زمان خاموشی سوئیچ ترانس دارای انرژیه و لزومی نداره انرژی رو تو یه سلف ذخیره کنیم.
در فلایبک دو مرحله وجود داره مرحله اول ذخیره کردن انرژی در هسته از طریق عبور دادن جریان از سیم پیچ اولیه که اینکار توسط روشن کردن ترانزیستور قدرت انجام میشه .مرحله دوم که طی اون انرژی ذخیره شده در هسته توسط سیم پیچ ثانویه به بار انتقال پیدا میکنه که اینکار در زمان خاموشی ترانزیستور انجام میشه و در واقع ولت ثانیه تولید شده توسط اولیه به ثانویه انتقال پیدا میکنه.حالا چرا ولت ثانیه؟ چون طبق قانون القای فارادی تغییرات شار در واحد زمان باعث تولید ولتاژ در سیم پیچ خواهد شد.در اینجا هسته نقش ذخیره انرژی رو داره و جنس اون در منابع تغذیه سوئیچینگ از ماده ای به نام فریته.دلیل استفاده هسته در ساخت یک ترانس هم هم جهت کردن تمام خطوط میدان و جلوگیری نشت اون به فضای اطرافه مثل این میمونه که برای انتقال اب از دو تا جوب استفاده کنیم و کف یکیشون رو سیمان کنیم تا از نشت اب جلوگیری کنیم.
در فلایبک هر کدام از این دو مرحله مدت زمان خاص خودشونو دارن که در فلایبک دارای محدودیت نصف زمان پریود هستیم .نصف برای شارژ هسته نصف هم برای انتقال به بار.و اصطلاحا ماکزیمم دیوتی سایکل در فلایبک 50 درصده.دیوتی سایکل زمان روشن بودن ترانزیستور قدرته.در شکلهای زیر این دو مرحله و جهت جریانها مشخص شده


خوب چون ما قصد نداریم صفر تا صد رو یاد بدیم (چون اصلا بلد نیستم) و فقط میخوایم یه منبع 50 واتی بسازیم همینقدر مقدمه کافیه.نکات دقیقتر و پایه ای تر رو میتونید لابه لای پستهای استاد کوهستانی پیدا کنید.
در پست بعد مشخصات اولیه مدار رو مشخص میکنیم و از روی اون توان و.... رو بدست میاریم.

[B2]

پاسخ : فلایبک با UC3842

با سلام مجدد به دوستان و همراهان گرامی
قرار بود در این پست مشخصات اولیه طرح رو محاسبه کنیم اما چون یکی ااز دوستان عزیز در پیغام خصوصی به مسئله محدودیت مقدار دیوتی اشاره کرده بودن لازم شد یه توضیحی در اینباره هم بدم.
منابع فلایبک از نظر مد کاری ترانس به دو دسته تقسیم می شوند
1-مد کاری پیوسته یا CCM
2-مد کاری ناپیوسته یا DCM
در اولی انرژی سلف پیوسته است و هیچ وقت انرژیش صفر نمیشه یعنی هیچ وقت سلف کاملا خالی از انرژی نمیشه وجریانش رو یه مقدار دیسی سواره .
در دومی انرژی سلف در پایان هر پریود صفر میشه و قبل از اینکه پریود بعدی شروع بشه سلف خالی از انرژی میشه و در واقع جریان ثانویه قطعه قطعه میشه.
اجازه بدید یه مثال بزنم.فرض کنید یه موتور دیزلی داره کار میکنه و شما وظیفه دارید با یه سطل اب رو روی قسمتی از موتور که گرم میشه بریزید تا خنک بشه و نسوزه و سرعت شما برای انجام این کار هم مشخص و محدوده مثلا 3 بار در ثانیه(فرکانس سوئیچینگ). شما میتونید هر بار سطل رو پر از اب کنید و تا اخرین قطره بپاشید روی موتور و وقتی سطل رو کاملا خالی کردید دوباره پرش کنید(مد ناپیوسته) خوب اینطوری موتور یه لحظات زیادی (زمانی که دارید سطل کاملا خالی رو پرمیکنید) بدون اب میمونه(ریپل جریان بالا) و یا میتونید در هر بار یه مقداری اب ته سطل بذارید بمونه و همشو خالی نکنید(مد پیوسته) خوب اینطوری مجبورید سطل بزرگتری(ترانس) رو نسبت به حالت قبل داشته باشید تا بتونید همون مقدار اب رو به موتور برسونید.
مشابه مثال بالا در فلایبک هم هر کدوم از دو روش مزایا و معایبی دارن
در مد ناپیوسته سوئیچ قدرت و دیودهای خروجی میتونن در شرایط جریان صفر روشن بشن و تلفات کمتر میشه. ترانس هم نسبت به مد پیوسته میتونه کوچکتر بشه در عوض ریپل جریان بیشتری داریم و تلفات تو سیم پیچها بیشتر میشه و خازن بزرگتری هم در خروجی لازمه

در مد پیوسته ریپل جریان کمتری داریم و خازن کوچکتری تو خروجی لازمه.پیک جریان سوئیچ قدرت و دیود تقریبا نصف مد ناپیوسته هست اما ریکاوری تایم بالای دیودهای خروجی میتونه باعث تلفات بشه ولی در ناپیوسته چندان مهم نیست.در ضمن تثبیت حلقه فیدبک هم به دلیل داشتنن دو قطب و یه RHP سخت تر از مد ناپیوسته است.(در این مورد بعدا بیشتر صحبت میکنیم)

حالا فرض میکنیم در مثال موتور دیزل شرایط عادیه و شما روش اول رو انتخاب کردیدو دارید موتور رو خنک میکنید که ناگهان به دلیل اینکه هوا گرم شده یا موتو داره شدیدتر کار میکنه(افزایش بار خروجی) سعی میکنید اب بیشتری به موتور برسونید و همین عجله کردن باعث میشه شما سطلو کامل خالی نکنید و اقدام کنید به دوباره پر کردنش و ادامه بدید تا جاییکه به حالت دوم وارد بشید
این دقیقا همون اتفاقیه که در بار خروجی زیاد و ولتاژ پایین برای منابع فلایبک مد ناپیوسته میفته.البته در اکثر رفرنسهایی هم که مطالعه کردم دیوتی ماکس برای مد پیوسته رو نهایتا 60 درصد توصیه کردن.مبدلی هم که ما اینجا قصد داریم بسازیم به دلیل دیدتایم اسیلاتورو...تو مد ناپیوسته کار میکنه که تو بار سنگین و ولتاژ پایین وارد مد پیوسته میشه.در عمل هم شرایط کاری بین این دو مد و اصطلاحا BCM توصیه شده.
تو عکس زیر هم شکل موجهای دو روش کشیده شده



توی عکس Krf ضریب ریپل جریانه.و DI هم ریپل جریان سیم پیچ اولیه ترانسه
منتظر نظرات دوستان هستم(البته فقط در پیغام خصوصی)

[B2]

پاسخ : فلایبک با UC3842

با سلام
اگه منبع تغذیه ای که قصد ساخت اون رو داریم یه جعبه سیاه در نظر بگیریم که باید یه ولتاژی به عنوان ورودی بگیره و ولتاژی در خروجی تولید کنه مشخصات زیر رو خواهیم داشت

ولتاژ ورودی 200 تا 240 ولت
ولتاژ خروجی 12 ولتاژ ریپل قابل قبول 100 میلی ولت
جریان خروجی 3امپر
خوب در مر حله بعد میریم سراغ محاسبات اولیه
توان خروجی
[img]http://latex.codecogs.com/gif.download?eq.1:&space;P_{out}=V_{out}*I_{ou t}\Rightarrow&space;12*3=36W[/img]
بازدهی 75 درصد.eff=75%
توان ورودی


مینیمم ولتاژ یکسو شده ورودی
[img]http://latex.codecogs.com/gif.download?eq.3:&space;V_{in(min)}=200*\sqrt {2}=280Volt[/img]
ماکزیمم ولتاژ یکسو شده ورودی
[img]http://latex.codecogs.com/gif.download?eq.4:&space;V_{in(max)}=240*\sqrt {2}=336Volt[/img]
متوسط جریان ورودی

جریان پیک ورودی از رابطه زیر بدست میاد
[img]http://latex.codecogs.com/gif.download?eq6:&space;I_{pk}=\frac{KP_{out}} {V_{in(min)}}\Rightarrow&space;k=5/5\Rightarrow&space;\frac{5/5*36}{280}=700mA[/img]

ضریب کا در فرمول بالا برای توپولوژیهای مختلف متفاوته و برای فلایبک باک بوست و بوست 5/5 برای باک و فول بریج 1.4 و برای هاف بریج 2.8 هست.
با توجه به بازده پیش بینی شده 75 درصد تلفات توان 12 وات خواهد بود که طبق جدول زیر 33 درصد ان در سوئیچ قدرت 57 درصد در دیودهای خروجی 5 درصد در عناصر مغناطیسی و 5 درصد هم در قسمتهای دیگر.


تا اینجا محاسبات اولیه مربوط به تغذیه مورد نظرمون رو بدست اوردیم.این اعداد پایه محاسبات بعدیمون هستن. در تاپیک بعدی شمای کلی مداری که میخوایم این توان رو با اون ایجاد کنیم و اجزای تشکیل دهندش مورد بررسی قرار میگیره.
منتظر نظرات دوستان هستم(البته در پیغام خصوصی)

[B2]

پاسخ : فلایبک با UC3842

با سلام دوباره خدمت دوستان
قرار بود شماتیک کلی منبع رو داشته باشیم تا مرحله به مرحله نقشه رو طراحی کنیم. شماتیک زیر منبع مورد نظر ماست



همونطور که میبینید شماتیک برحسب قسمتهای مختلف و ترتیبی که برای طراحی داریم مشخص و شماره گذاری شده.
طبق نقشه اولین مرحله نوبت فیلتر ورودی و قسمت یکسوسازه. در تاپیک بعدی این بخش رو طراحی میکنیم. در مرحله بعد با ایسی 3842 کاملا اشنا میشیم و وظیفه هر یک از پایه ها رو توضیح میدیم.

[B2]

پاسخ : فلایبک با UC3842

با سلام دوباره خدمت دوستان و عرض پوزش بابت وقفه که دلیلش هم امتحانات بود.
طبق نقشه ای که در پست قبل قرار دادم اولین مرحله طراحی فیلتر ورودی و یکسوسازه که اول از فیلتر شروع میکنیم.
در ابتدا توصیه میکنم از چوکهای اماده که از 1 تا چندین میلی هانری در بازار وجود داره به همراه خازنهای 100 نانو استفاده کنید چون در نهایت بدون این فیلتر هم مدارتون کار خواهد کرد و انتشار نویز بیشتر و راندمان کمتر خواهد بود. اما برای اشنایی در چند مرحله به طور ساده طراحی این قسمت رو توضیح میدیم.برای طراحی دقیق تر میتونید از کتابهای متعددی که در این مورد هست استفاده کنید.
به طور کلی در SMPS ها دو نوع نویز وجود داره 1.نویز مد تفاضلی 2.نویز مد مشترک
نویز مد تفاضلی بین دو هادی اصلی مثلا فاز و نول ایجاد میشود و جریان به صورت رفت و برگشتی بین منبع و مصرف کننده درجریان است اما نویز مد مشترک بین هر دو هادی و زمین (ارت) به طور همزمان ایجاد شده و مسیر برگشت جریان از زمین میباشد. به شکل زیر توجه کنید


خازنهای Cp خازنهای پراکندگی مسیر میباشد.
برای حذف این نویزها از فیلترهایی استفاده میکنیم که از خازن وسلف تشکیل شده است که EMI فیلتر نامیده میشود.
نویزهای مد تفاضلی به راحتی توسط یک فیلتر پایین گذر تضیف میشود مانند شکل زیر



حذف نویزهای مد مشترک کمی سخت تره و روشهای زیادی وجود داره که ما از چوک مد مشترک استفاده میکنیم.اگه سلف فیلتر شکل 9 رو دو تکه کنیم و هر تکه روی یکی از ورودیها قرار بدیم میتونیم نویزهای مد مشترک رو هم تضییف کنیم.مثل شکل زیر


در این حالت جهت جریان در سلف تو حالت تفاضلی به صورت شکل زیر میشه و با توجه به این که جهت میدانهای ایجاد شده مخالفه پس همدیگه رو خنثی میکنن و این یعنی امپدانس سلف در این حالت صفره و عبور سیگنال تفاضلی به راحتی انجام میشه

در حالیکه برای نویزهای مد مشترک جهت جریان سلف به صورت شکل زیر میشه با توجه به اینکه جهت میدانها یکی میباشد با یکدیگر جمع میشن و باعث میشه امپدانس چوک برای سیگنالهای مد مشترک بسیار بیشتر بشه و این نویزها تضعیف بشن

مراحل بدست اوردن مقادیر سلف و خازن به طور ساده
1. بدست آوردن امپدانس ورودی
[img]http://latex.codecogs.com/gif.download?eq.7: R_{L}=\frac{V_{in(min)}^{2}*eff}{P_{_{out}}}\Right arrow&space;\frac{280^{2}*0.75}{36}=&space ;1633\Omega[/img]
2.بدست آوردن میزان تضعیف لازم
[img]http://latex.codecogs.com/gif.download?eq.8: attenuation=20Log\frac{I_{avg}}{I_{ripple}}\Righta rrow&space;20log*\frac{0.17}{0.001}=44[/img]
در فرمول بالا جریان متوسط از رابطه شماره 5 بدست اومد و جریان ریپل(مخرج کسر) هم 1 میلی امپر در نظر گرفته شده است.
3.بدست اوردن فرکانس قطع فیلتر

در این فرمول Fsw در صورت کسر فرکانس سوئیچینگ منبع ماست که 40 کیلوهرتز در نظر گرفتیم بعدا دربارش بیشتر صحبت میکنیم.ودر نهایت Fc فرکانس قطع فیلتره که بدست میاد.
از این فرکانس به بعد تضعیف شروع میشه و به یکباره مقدار سیگنال به نصف کاهش پیدا میکند به این نقطه فرکانس قطع یا گوشه یا نقطه نصف توان یا نقطه -3 دسیبل هم میگن..ببین یه نقطه کوچولو چند تا اسم داره!
4.بدست اوردن مقدار خازن
[img]http://latex.codecogs.com/gif.download?eq.10:C=\frac{1}{2\pi&space;*F_{c }*R_{L}}\Rightarrow&space;\frac{1}{2*3.14*6030 *1633}=16&space;nf[/img]
خوب 16 نانو فاراد بدست میاد که متاسفانه استاندارد نیست و مقدار 22 نانو رو که استاندارده استفاده میکنیم.به همین راحتی بیخیال محاسبات شدیم! به این خاطر بود که در ابتدا توصیه کردم از فیلترهای اماده استفاده کنید....ولتاژ این خازن هم 400 ولت باشه و از نوع X2 که مخصوص همین کاره استفاده بشه بهتره.
5.بدست آوردن سلف
[img]http://latex.codecogs.com/gif.download?eq.11:L=\frac{R_{L}}{2\pi&space;* F_{c}}\Rightarrow&space;\frac{1633}{2*3.14*603 0}=43mH[/img]
خوب دیگه بیش از این این مبحث رو ادامه نمیدیم چون بخش های مهمتر رو باید طراحی کنیم و به قول استاد عزیز" قاصد دل " ممکنه تو همین یکسو ساز بمونیم و جلوتر نریم.
بعد از فیلتر نوبت یکسوسازه که از پل دیود استفاده میکنیم.هر کدوم از دیودها باید بتونه در جریان متوسط ورودی به خوبی کار کنه یعنی جریان فورواردش کمتر از 170 میلی امپر نباشه و همچنین بتونه به خوبی پیک جریان یعنی 700 میلی امپر رو تحمل کنه.یه انتخاب مناسب دیود1N4007 که جریان فورواردش 1 امپره و جریان پیک تا 30 امپر رو تحمل میکنه. و همچنین میبایست در ماکسیمم ولتاژ دیسیلینک که طبق فرمول 4 مقدار336 ولته رو تحمل کنه که این دیود تا 1000 ولت به خوبی کار میکنه
فرمول محاسبه هم به این صورته
حالا نوبت خازن بالک یا همون خازن الکترولیتی دو سر دیسیلینکه.دیسی لینک همون خطوط ولتاژ دیسی بعد از پل دیوده وتا جایی که ترانس اصلی قطعش کنه(افلاین یعنی همین) ادامه داره.چون این خطوط ولتاژ همیشه موازی هم حرکت میکنن و نباید با هم برخورد کنن مثل ریل قطار بعضی جاها بهش ریل دیسی هم میگن...بگذریم برای محاسبه این خازن میتونید از یه راه عملی استفاده کنید و به ازای هر وات خروجی 1 تا 2 میکروفاراد برای این خازن در نظر بگیریم یعنی برای تغذیه ما
[img]http://latex.codecogs.com/gif.download?eq.13:1.5*36=54\mu&space;f[/img]
و یا از فرمول
[img]http://latex.codecogs.com/gif.download?eq.14:&space;C_{blk}=\frac{0.3*P_ {in}}{V_{min}*V_{riiple}^{2}*F}[/img] استفاده کرد.F در این فرمول فرکانس برق شهره که در ایران میشه 50 هرتز.Vripple هم بین 5 تا 8 درصد مینیمم ولتاژ یکسو شدس که از فرمول شماره 3 بدست اوردیم.ولتاژ این خازن هم بر اساس ولتاژی که تو فرمول 4 بدست آوردیم انتخاب میکنیم که رنج استاندارد نزدیک به 336 ولت میشه 400 ولت یا 450 ولت.
خوب ما خازن 54 میکروفارد نداریم و به جای اون از خازن 47 میکروفاراد که استاندارده استفاده میکنیم! میبینید دوباره محاسباتمون رو باید بریزیم دور و با قطعاتی که تو واقعیت وجود داره کارمون رو راه بندازیم. در محاسبات مغناطیسی وضعیت از این هم بدتره! چون محاسبات مغناطیسی اصلا دقت نداره و با 0.1 میلیمتر سیم اضافه یا گپ اضافه همه چیز به هم میریزه! البته جای نگرانی نیست چون در محیط اطرافمون هم از این دست تقریب ها زیاده.....به نظرتون هر بار که موجهای دریا کف و حباب رو به ساحل میاره طبیعت برای درست کردن حبابها عدد پی رو تا چند رقم اعشار محاسبه میکنه؟!
مرحله 1 تمومه! منتظر نظر دوستان به صورت پیغام خصوصی هستم.

[B2]

پاسخ : فلایبک با UC3842

با سلام دوباره خدمت دوستان و پوزش بابت وقفه که دلیل اون هم تکمیل پایان نامه بود که البته به زودی به صورت کامل تو انجمن میذارم.
در این مرحله نوبت طراحی مدار کنترلر که شامل 3842 و اجزای تشکیل دهندشه
این ایسی از دهه 80 میلادی که طراحی شده تا همین امروز در مدارات مختلف مورد استفاده قرار گرفته همین الان بیش از 80 درصد اینورترهای صنعتی تو منبع تغذیشون از این ایسی استفاده میکنن و نه تنها از رده خارج نشده بلکه نوع جدیدش تولید شده با شماره Ucc3842 که از تکنولوژی جدیدتر BiCmos که باعث شده نسبت به قبلی مزایای زیر رو داشته باشه بهره میبره:

این ایسی یه کنترلر مد جریانه. در اینجا یه توضیح کوچیک درباره این مد میدیم.
به طور کلی دو مد کاری متداول برای SMPS ها وجود دارد:
1.مد ولتاژ
2.مد جریان
مد ولتاژ حالتیست که در ان تنها از ولتاژ خروجی نمونه برداری شده و از ان جهت تعیین میزان دیوتی سایکل استفاده میشود.در این نوع کنترلرها اگر بنا به هر دلیلی شبکه فیدبک قطع شود دیوتی سایکل به حد ماکسیمم میل کرده و اگر حفاظت جریان وجود نداشته باشد ترانزیستور قدرت خواهد سوخت.بارها در منابعی که تعمیرشون کردم این مسئله رو دیدم.
شمای کلی این نوع منابع در عکس زیر مشخصه:

ایسیهای متداول این مد
SG3525,TL494,MC34063
2.مد جریان
بر خلاف نوع قبلی در این مد از دو حلقه کنترل استفاده شده یک حلقه کنترل خارجی که همون حلقه ولتاژه که در نوع ولتاژ دیدیم و حلقه داخلی حلقه جریانه.
در این مد علاوه بر ولتاژ خروجی از میزان جریان وارد شده به ترانس(یا سلف) نمونه برداری شده و با یه مقدار رفرنس مقایسه میشه و اگه از اون مقدار بیشتر بشه فورا خروجی قطع میشه.
شماتیک کلی این مد در عکس زیر مشخصه:

در این مد ترانس رو میشه مثل یه منبع جریان قابل کنترل با ولتاژ در نظر گرفت چرا که مقدار ولتاژ خروجیه که تعیین میکنه چه مقدار جریان وارد ترانس بشه مثل شکل زیر:

استفاده از این مد چند فایده داره اول اینکه رگولاسیون خط رو خیلی بهتر میکنه و یا به عبارتی فید فوروارد(برعکس فیدبک) برای مدار ایجاد میکنه چرا که هر گونه تغییری تو ولتاژ ورودی به صورت تغییر جریان ترانس معلوم میشه
دوم اینکه PULSE-BY-PULSE CURRENT LIMITING به مدار اضافه میشه یعنی تو هر پالس جریان اضافه سریع تشخیص داده میشه و خروجی در صورت لزوم قطع میشه
سوم اینکه طرح جبرانساز برای ارور امپلیفایر یا تقویت خطا راحت تر میشه چون به جای 2 قطب فقط یه قطب خواهد داشت(در این باره بعدا بیشتر صحبت میکنیم)
و مورد اخر اینکه میتونیم منابع ماژولار درست کنیم که با هم موازی هم بشن.
ایسیهای مهم این مد:
UC38xx,MC34025,NCP1200
خوب برگردیم به UC3842 خودمون.این ایسی تمام مدارات لازم برای ساخت یه تغذیه افلاین رو تو خودش داره.
بعضی از مشخصات ایسی
فرکانس کاری تا 500 کیلو هرتز
راه اندازی مستقیم ماسفت با استفاده از درایور توتم پل
بهینه شده برای منابع تغذیه افلاین
دارای حفاظت UVLO یا Under Voltage Lockout وظیفه این بخش انست که در صورتی که ولتاژ تغذیه ایسی از مقدار از پیش تعیین شده کمتر شد برای حفاظت از سوئیچ قدرت و عدم کارکرد خطی ان پالسهای خروجی قطع میشود
مدار داخلی این ایسی به صورت شکل زیر میباشد:

معرفی پایه ها و کار هر یک:
1.خروجی تقویت کننده خطا: این پایه جهت جبرانسازی فرکانسی حلقه کنترل استفاده میشود.
2.ورودی وارونگر تقویت کننده خطا:ب این پایه معمولا ولتاژ خروجی تغذیه از طریق تقسیم ولتاژ یا اپتو کوپلر جهت سنس کردن خروجی اعمال میشود
3.ورودی سنس جریان:این پایه هم ورودی حلقه سنس جریان میباشد.به این پایه ولتاژی متناسب با جریان وارد شده به اولیه ترانس اعمال میشود.ماکزیمم این ولتاژ 1 ولت است.
4.RT/CT: این پایه نیز جهت تعیین کردن فرکانس کاری ایسی کاربرد دارد.
5.زمین ایسی.
6. خروجی پالس ایسی جهت راه اندازی ترانزیستور قدرت
7:تغذیه ایسی
8.رفرنس ولتاژ:بر روی این پایه ولتاژ 5 ولت رگوله شده وجود دارد و جهت تغذیه مدارات فیدبک وبایاس تقویت کننده خطا استفاده میشود.

[B2]

پاسخ : فلایبک با UC3842

با سلام مجدد خدمت دوستان و باز هم پوزش جهت وقفه که دلیلش هم پروژه های متعدد کاری بود(وهست).در قسمت قبل با ایسی کنترلرمون کمی اشنا شدیم حالا میخوایم بایاسش کنیم و ولتاژ های مورد نیازشو تامین کنیم.
در ابتدا باید ایسی رو روشن کنیم. با یه نگاه به دیتاشیت متوجه میشیم که جریان راه اندازی اولیه این ایسی 1 میلی امپره یعنی با اعمال ولتاژ مناسب و جریان 1 میلی امپر ایسی روشن میشه و خروجی پالسش فعال میشه .ولتاژ تغذیه ایسی هم میتونه بین 14 تا 30 ولت باشه که ما مقدار 15 ولت در نظر گرفتیم. با توجه به نقشه شکل شماره 7 جریان راه اندازی توسط مقاومت R3 و خازن C4 تامین میشه بعد از اون مدار روشن میشه و خودش جریان مورد نیاز خودش رو از طریق سیم پیچ اگزیلاری و دیود D2 تامین میکنه.و اما محاسبه مقاومت R3 :

اینم بگم که این ایسی دارای رگولاتور داخلی 36 ولته و اگه ولتاژ بالاتری مثلا 80 ولت هم بهش بدیم اگه جریان رو به 1 میلی امپر محدود کرده باشیم مشکلی برای ایسی پیش نمیاد.
خوب حالا که ایسی رو روشن کردیم باید فرکانس اسیلاتور رو درست تنظیم کنیم تا زمانهای سویچینگمون و محاسباتی که بعدا برای ترانس انجام میدیم درست دربیاد.این کار توسط پایه 4 ایسی انجام میشه یعنی خازن C3 و مقاومت R2 تو نقشه شکل شماره 7.شیوه کار به این صورته که مقاومت R2 خازن C3 رو در مدت زمان معینی که به مقدار مقاومت R2 بستگی داره شارژ میکنه که طی این مدت پالس خروجی در حالت فعاله و ماسفت روشنه و بعد از شارژ توسط یه منبع داخلی دشارژ میشه که این کار باعث تولید رمپ یا همون موج مثلثی میشه که بعدا از مقایسه این رمپ و ولتاژ فیدبک خروجی پالسهای لازم جهت راه اندازی ماسفت تولید میشه به هر حال برای اینکه مقدار خازن و مقاومت رو طوری انتخاب کنیم که فرکانس مورد نظرمون(در اینجا 40 کیلوهرتز) بدست بیاد باید به دیتاشیت قطعه مراجعه کنیم.برای این کار میتونیم از جدول زیر که تو دیتاشیت قطعه هست استفاده کنیم


واگه مقدار مقاومت رو بیشتر از 5 کیلو اهم در نظر بگیریم و از آیسی 3842 یا 3843 استفاده کنیم میتونیم از فرمول زیر استفاده کنیم:
[img]http://latex.codecogs.com/gif.latex?eq.16%3AF%5Capprox%20%5Cfrac%7B1.72%7D%7 BR_%7B_%7Bt%7D%7D*C_%7Bt%7D%20%7D[/img]
و اگه از آیسی های 3844 و 3845 استفاده بشه فرکانس خروجی نصف اسیلاتوره پس:



که مقدار مقاومت و خازن برای فرکانس 40 کیلوهرتز به صورت زیر بدست میاد:



در نهایت فرکانس دقیق به عواملی چون تلرانس قطعات دمای محیط و...بستگی داره که میتونید بعد از محاسبه با اسکوپ دقیقا تنظیم کنید.
اسیلاتور هم تنظیم شدحالا میریم سراغ پایه 3 و قطعات مربوطه که شامل R8,R5,C5 میشه.این پایه نمونه جریانی رو که وارد اولیه ترانس میشه برای مقایسه وارد ایسی میکنه که با یه مرجع 1ولتی مقایسه میشه پس ترشلد این پایه 1ولته , اگه ولتاژ این پایه 1 ولت بشه یعنی جریان بیشتر از حد معین وارد ترانس شده و فورا ایسی پالس خروجی رو قطع میکنه تا سوئیچ قدرت اسیب نبینه.پس ابتدا باید جریان ترانس (که از ترانزیستور قدرت عبور میکنه) به یه ولتاژ از صفر تا 1 ولت بسته به مقدار جریان تبدیل بشه که این کار توسط مقاومتR8 انجام میشه که محاسبه اون به این صورته:




در لحظات خاموش یا روشن شدن ترانزیستور مخصوصا در بارهای القایی اسپایکهایی تولید میشن که دامنه و فرکانس بسیار بالایی دارن و اصطلاحا سوئیچ اورشوت میشه این اسپایکها با دامنه بسیار زیاد (و انرژی بسیار کم البته) میتونه ورودی سنس جریان رو به اشتباه بندازه و باعث ناپایداری مدار بشه.برای این که این اتفاق نیفته این اسپایکها که فرکانس بسیار بالایی دارند رو توسط یه فیلتر پایین گذر ساده که از مقاومت R5 و خازن C5 تشکیل شده حذف میکنیم.
مقدار شون طوری انتخاب میشه که فرکانس قطعشون چندین برابر فرکانس سوئیچینگ باشه تا فرکانس سوئیچینگ تحت تاثیر نباشه.
مقدار 470 پیکوفاراد برای خازن C5 و مقدار 1کیلو برای مقاومت R5 انتخاب میکنیم که تو دیتاشیت قطعه هم توصیه شده.

[B2]

پاسخ : فلایبک با UC3842

با سلام خدمت دوستان و طبق معمول پوزش بابت وقفه و تشکر از دوستانی که با پیغامهای خصوصی بالاخره منو دوباره به کاری که شروع کردم برگردوندند !

خوب از بخش کنترلر فقط مقاومت R1 خازن C2 باقی موندن.این دو قطعه کارشون جبران سازی و بهبود پاسخ فرکانسی ارور امپلیفایر یا همون اپ امپیه که کار مقایسه رو انجام میده . اما چرا در یک منبع تغذیه سوئیچینگ از اپ امپ استفاده میشه؟ با یه کم توضیح سعی میکنم جواب این سوال رو بدم و بعد میریم سراغ محاسبه این دو قطعه.
به طور کلی سیستم های کنترلی به دودسته تقسیم میشن:
1.سیستمهای حلقه باز (Open Loop)
2.سیستمهای حلقه بسته(Close Loop)
منابع تغذیه سوئیچینگ اصولا از دسته دوم هستند اگرچه ممکنه نوع حلقه بازی هم وجود داشته باشه. در این نوع سیستم کنترل یا حلقه بسته مقداری از سیگنال خروجی جهت مقایسه با یک مقدار مرجع به کنترلر برگشت داده میشه که اصطلاحا فیدبک گفته میشه.
در شکل زیر بخشهای مختلف یک سیستم حلقه بسته نمایش داده شده است.

همونطور که در شکل هم معلومه فیدبک در منابع تغذیه سوئیچینگ از نوع منفیه به خاطر همین هم از پایه اینورتینگ اپ امپ برای اعمال فیدبک استفاده شده یعنی هرچه مقدار فیدبک بیشتر باشه باید میزان انرژی که به خروجی انتقال پیدا میکنه(در اینجا مقدار دیوتی سایکل) کمتر بشه و یا به عبارتی 180 درجه اختلاف فاز بین ورودی و خروجی بوجود میاد .فیدبک مثبت باعث تولید نوسان در سیستم میشه و برای یه سیستم حلقه بسته مثل سم میمونه! البته فیدبک مثبت هم کاربردهای خودشو داره مثلا در ساخت نوسان سازها.
در یک سیستم حلقه بسته میبایست بخشی از سیگنال خروجی از یک سیگنال مرجع کم بشه(تفریق) و حاصل این تفریق تقویت و به سیستم برگشت داده بشه تا خروجی در مقدار مطلوب ثابت بمونه.علت تقویت هم اینه که اهرم قوی تری برای ایجاد تغییر تو سیستم داشته باشیم مثل این میمونه که برای دیدن بهتر نواقص یک نقاشی از ذره بین کمک بگیرم.در این مرحله دنبال قطعه ای هستیم که ضمن اینکه توانایی انجام عملیات ریاضی (جمع و تفریق و...) رو داشته باشه بتونه تقویت سیگنال خطا رو هم انجام بده. این قطعه قبلا اختراع شده و همون اپ امپه!
در این مرحله سوال اینه که دلیل این جبران سازی یا همون(Compensation) چیه؟ برای اینکه به این سوال پاسخ بدیم ابتدا چند اصطلاح رو تعریف میکنیم:

تابع تبدیل(Transfer Function):نمودار یا رابطه ریاضی که نسبت خروجی به ورودی یه سیستم رو نشون میده.به عبارت ساده تر نشون میده یک سیگنال وقتی وارد یه سیستم میشه چه بلاهایی به سرش میاد و در خروجی چی دریافت میکنیم!


قطب(Pole):هر قطعه یا مداریکه با افزایش فرکانس دامنه خروجی رو کاهش بده یا تضعیف کنه همچنین هر قطب باعث ایجاد 90- درجه جابه جایی یا شیفت فاز میشه به عبارت دیگه ولتاژ به اندازه 90 درجه از جریان عقب میفتهLag) .در شکل زیر مدار تک قطبی دیده میشه(به این مدار انتگرال گیر هم گفته میشه)


صفر(Zero):هر قطعه یا مداری که با افزایش فرکانس دامنه خروجی رو افزایش بده یا تقویت کنه همچنین هر صفر باعث ایجاد 90+درجه جابه جایی یا شیفت فاز میشه به عبارت دیگه ولتاژ به اندازه 90 درجه از جریان جلو میفته(Lead)مدار زیر دارای یک صفر است.(به این مدار مشتق گیر هم گفته میشه)

فرکانس قطع یا گوشه(Corner Frequency): فرکانسی که تقویت یا تضعیف از این فرکانس اغاز میشود.همچنین جابه جایی یا شیفت فاز از یک دهم این فرکانس شروع شده و در نقطه ده برابر این مقدار به مقدار نهایی خود میرسد.مقدار این فرکانس برای یک فیلترRCکه در بالا نشان داده شد از فرمول 1/2PRC محاسبه میشود.
این قطبها و صفرها در قسمتهای مختلف یه منبع تغذیه سوئیچینگ وجود دارند.مثلا خود ارور امپلیفایر یا اپ امپ چون در مدارات داخلش از قطعاتی که ظرفیت خازنی دارن استفاده (مثل ترانزیستور) شده دارای چندین قطبه اما عموما این قطبها به صورت داخلی جبران شدن به جز یکی که باید با مدارات خارجی جبران بشه.این قطبها باعث میشن که گین یا همون میزان تقویت کنندگی یه اپ امپ که فاکتور بسیار مهمیه با افزایش فرکانس به شدت کاهش پیدا کنه! که اصطلاحا به فرکانسی که این کاهش شروع میشه فرکانس Roll Off گفته میشه.اکثر اپ امپها فرکانس رول اف پایینی دارن و از فرکانس 10 هرتز به بعد گین کاهش پیدا میکنه.با اضافه کردن فیدبک منفی مانند شکل زیر فرکانس رول اف بسیار بیشتر میشه و پهنای باند تقویت کننده افزایش چشمگیری پیدا میکنه

قطب دیگه در قسمت خروجیه مثلا برای مدار خودمون خازن C8 یه قطب محسوب میشه.و مقاومت ESR همین خازن یک صفر محسوب میشه.خازن های غیر ایده ال دارای یه مقاومت اهمی سری هستند که مقاومت سری معادل یا همون ESR گفته میشه.
قبلا گفتیم که قطبها و صفرها 90 درجه اختلاف فاز(مثبت یا منفی) ایجاد میکنن همچنین گفتیم فیدبک منفی دارای 180 درجه اختلاف فاز بین ورودی و خروجیه حالا اگر مجموع اختلاف فازهایی که صفرهاو قطبها در مدار ایجاد میکنن به 180- درجه برسه اختلاف فاز سیستم مجموعا صفر( 0=180-180)خواهد شد که اختلاف فاز صفر یعنی فیدبک مثبت و این باعث نوسان و ناپایداری میشه و به زبان ساده ما به جای ساخت منبع تغذیه اسیلاتور ساختیم! البته معمولا یه حاشیه ایمن برای فاز در نظر میگیرن و نمیزارن میزان شیفت فاز از 60 درجه بیشتر بشه که بهش حاشیه فاز یاPhase Margin گفته میشه.
چاره کار اینه که به جای استفاده از فیدبک مقاومتی ساده از فیدبکی استفاده کنیم که مقدارش با فرکانس تغییر کنه و این اختلاف فاز و همچنین کاهش بهره رو جبران کنه.برای اینکار باید از عناصر راکتیو مثل خازن و سلف که مقدار امپدانس اونها نسبت به افزایش یا کاهش فرکانس تغییر میکنه یه جبرانگر بسازیم.البته به خاطر اندازه و مشکلات دیگه در این فرکانس به ندرت از سلف استفاده میشه و معمولا از خازن استفاده میشه.شکل زیر یه جبرانگر که با استفده از یه خازن ساخته شده رو نشون میده در مدار ما هم مشابه همین مدار ساخته شده.کار این جبرانگر اینه که زمانی که گین ارور امپ بزرگتر یا مساوی با 1 باشه اجازه نده شیفت فاز بیشتر از 60 درجه بشه که به این میگن معیار پایداری یا Stability Criteria

باز هم در اینجا یه سوال پیش میاد(چه قدر سوال!) خروجی منبع تغذیه ما یک جریان dc هست, ورودی هم بعد از یکسوسازی dc میشه پس پاسخ فرکانسی چه معنایی داره و یا چه لزومی داره؟
در جواب این سوال باید گفت بله اگر بار هیچ تغییری نکنه(حتی در حد نانو امپر!) و ولتاژ ورودی هم بدون تغییر باشه(حتی در حد نانو ولت!) کنترلر و بخش فیدبک در فرکانس صفر یا همون dc کار خواهند کرد اما این عملا غیر ممکنه! بار و ولتاژ ورودی همواره در حال تغییر و نوسان هستند(البته با چشم غیر مسلح دیده نمیشه!).انشالا در پست بعد به محاسبه این دو قطعه میپردازیم.
دوستان لطفا سوال نظر و پیشنهاداتون رو فقط در پیغام خصوصی مطرح کنید و از ایجاد پست تشکر خودداری کنید.بعدا سعی میکنم یه تاپیک مخصوص سوال و جواب ایجاد کنم.
با تشکر.

[B2]

پاسخ : فلایبک با UC3842

با سلام دوباره ولی بدون پوزش !چون وقفه زیاد نبود :icon_razz:
خوب قرار بود مقادیر جبرانساز رو محاسبه کنیم که مرحله به مرحله این کار رو انجام میدیم.
ابتدا مقدار گین Dc کل سیستم رو حساب میکنیم:

که بر حسب دسیبل میشه:

در فرمول اول N نسبت تبدیل ترانسه که در مرحله 3.2 محاسبه میشه و برای اینکه تکرار نشه محاسبش رو اینجا نگفتیم.البته با معلومات مسئله میتونیم همین جا هم محاسبه کنیم ولی چون به ترانس مربوط تره تو همون قسمت محاسبه میکنیم.Ve هم ماکزیمم ولتاژ سنس حلقه جریانه که برای UC3842 حدود 1ولته.

فرکانس قطع سیستم تقریبا 20 درصد فرکانس سوئیچینگ انتخاب میشه به دلیل اینکه اگر به فرکانس سوئیچینک نزدیک باشه ممکنه این فرکانس توسط ارور امپلیفایر تقویت بشه پس:


فرکانس قطب از فرمول زیر محاسبه میشه:

RL در فرمول بالا بار خروجی است که از تقسیم ولتاژ خروجی بر جریان خروجی بدست امده.Cout هم مقدار خازن صافی خروجی یا مقدار خازن C8 تو نقشه است که تو مرحله 4 محاسبه میکنیم که برای اینکه تکرار نشه اینجا فقط مقدارشو قرار دادیم که 470 میکروفاراده.
مرحله بعد محاسبه فرکانس صفر ESR خازن صافی خروجیه که از رابطه زیر بدست میاد:

البته چون ما از خازنهای پدر مادر دار! استفاده نمیکنیم از تجربه جناب مارتی براوون استفاده میکنیم که میفرمایند:فرکانس صفر برای خازنهای الکترولیت بین 1 تا 5 کیلوهرتز و برای خازنهای تانتالیوم بین 10 تا 25 کیلو هرتز میباشد.خازن خروجی مدار ما الکترولیته پس مقدار 5 کیلو هرتز رو درنظ میگیریم.
مرحله بعد محاسبه مقدار گین مورد نیاز ارور امپلیفایر جهت اوردن سیستم حلقه بسته به مقدار 0 دسیبل بعد از قطبه:

محاسبه گین مورد نیاز قبل از قطب:

برای محاسبه خازن جبرانساز مقدار مطلق Gxo رو محاسبه میکنیم:

و بالاخره محاسبه خازن جبران ساز:

در فرمول بالا Rg مقدار مقاومت R10 تو نقشه هستش که در ادامه محاسبه میشه و برای اینکه تکرار نشه اینجا فقط مقدارش که 10 کیلو اهمه جایگذاری شده.
و برای محاسبه مقاومت جبرانساز R1 :



و در نهایت مقدار مقاومت R1 :

[B2]

پاسخ : فلایبک با UC3842

با سلام. در پست قبل قسمت جبرانساز و ارور آمپلیفایر که به آمپلیفایر نوع 2 مروف هستن(PI) رو محاسبه کردیم و در این مرحله مدار سنس ولتاژ خروجی با استفاده از مقسم ولتاژ مقاوتی و آیسی TL431 و انتقال اون توسط اپتوکوپلر به ارور آمپلیفایر رو محاسبه میکنیم.دلیل استفاده از اپتوکوپلر هم ایزوله بودن خروجی نسبت ورودیه.
برای اینکه طراحی این بخش رو شروع کنیم ابتدا با آیسی TL431 کمی آشنا میشیم.این آیسی یه رفرنس یا مرجع ولتاژ دقیق+یه ارور آمپلیفایرهستش که مورد دوم این امکان رو میده که بشه بدون قطعه اضافی یه سیستم حلقه بسته رو پیاده سازی کنیم. در واقع میتونستیم به جای استفاده از ارور آمپ آیسی کنترلرمون که 3842 هست فقط از همین 431 استفاده کنیم و ارور آمپ 3842 رو از کار بندازیم!البته در این طرح چون ما از ارور آمپ خود کنترلر استفاده کردیم از این آیسی فقط به عنوان منبع دقیق ولتاژ استفاده میکنیم و از خیر ارورآمپ و جبرانسازیش میگذریم! مدار داخلی این آیسی در شکل زیر دیده میشه :



نحوه کار آیسی به اینصورت هست که هنگامی که ولتاژ پایه رفرنس یا R بیشتر از 2.5 ولت شد شروع به هدایت جریان از آند به کاتد میکنه. میتونید این قطعه رو در نرم افزار پروتیوس شبه سازی و این مسئله رو تحقیق کنید.دلیل انتخاب ولتاژ 2.5 ولت هم اینه که چون اکثر کنترلرها مثل 3842 ولتاژ رفرنسشون (که پ امپ هم با اون تغذیه میشه) 5ولته انتخاب مقدار 2.5 ولت باعث میشه ارور آمپ بدون نیاز به تغذیه منفی بتونه کار کنه.
پس اولین کار تهیه ولتاژ رفرنس 2.5 ولتی از ولتاژ خروجیه(در اینجا 12 ولت)
در مدار ما نمونه برداری از ولتاژ خروجی توسط مقاومتهای R10 و R11 انجام میشه که در واقع مجموعشون با بار خروجی موازی شده به همین دلیل باید جریانی که از این شاخه (مقاومتهایR10 وR11) میگذره به اندازه ای کم باشه که روی بار خروجی تاثیر نذاره به همین دلیل ما جریان سنس رو 1 میلی امپر در نظر میگیریم.طبق قانون اهم مینیمم مجموع این دو مقاومت میشه



مقاومت بالایی یا R10 از رابطه زیر بدست میاد:



و مقاومت پایینی یا R11 :





مقاومت راه انداز LED اپتو کوپلر یا R9 هم با توجه به ولتاژ کار جریان و میزان افت ولتاژ روی پایه های اند و کاتد 431 که حداقل 2.5 ولته حساب میشه طبق رابطه زیر:



جریان LED اپتوکوپلر در CTR اپتو ضرب میشه و روی امیتر(یا کلکتور) ترانزیستور خروجی ظاهر میشه که با ضرب کردن این جریان در مقاومت امیتر که همون مقاومت R13 تو مدار هست افت ولتاژی ایجاد میکنه که از طریق مقاومت R12 میرسه به ارور آمپ پس برای محاسبه مقاومت R13 داریم:




Vfb هم ولتاژ پایه 2 ایسی در شرایط نرماله که 2.5 ولته.

مقدار R12 هم طوری انتخاب میکنیم که جریان بیش از 5 میلی آمپر وارد پ امپ نشه پس:



منظور از CTR هم نسبت جریان کلکتور یا خروجی به جریان ورودی یا همون LED هست.میشه گفت همون بتا در تقویت کننده امیتر مشترکه که برای اپتوی ما مقدارش 0.8 هست.

[B2]

پاسخ : فلایبک با UC3842

سلامی دوباره خدمت دوستان عزیز و عزیزان دوست! باز به جهت وقفه پوزش میخوام ! البته تو این مدت به قدری تاپیک در این زمینه زیاد شده که اگه ادامه ندیم هم کسی متوجه نمیشه!
در مرحله قبل مدار فیدبک ولتاژ ایزوله رو طراحی کردیم. در این قسمت ترانزیستور قدرت رو انتخاب میکنیم و در مرحله بعد به امید خدا میریم سراغ قلب مدار یعنی ترانس.
برای انتخاب سوئیچ قدرت چندین پارامتر مهم وجود داره:
ولتاژ کار: حداکثر ولتاژی که روی پایه های درین سورس میتونه قرار بگیره.حداکثر این ولتاژدر مبدل فلایبک از فرمول زیر محاسبه میشه:



در این فرمول Vro ولتاژی است که در زمان خاموش شدن سوئیچ قدرت از ثانویه به اولیه برگشت داده میشه که از فرمول زیر بدست میاد:



این ولتاژ با ولتاژ روی دیسیلینک اولیه که در بیشترین حالت 336 ولته جمع میشه و روی درین ماسفت قرار میگیره که ماسفت ما باید این مقدار رو تحمل کنه.عملا ما یه حاشیه امنیت هم برای سوئیچ در نظر میگیریم و 20 درصد به این مقدار اضافه میکنیم.ولتاز 336 ولت رو طبق فرمول 4 شماره حساب کردیم.

جریان قابل تحمل: جریانی که برای انرژی دار کردن سیم پیچ اولیه میبایست از ترانزیستور عبور کنه و ترانزیستور باید توانایی تحمل این جریان رو داشته باشه البته برای این مورد هم بدترین حالت رو در نظر میگیریم که جریان پیک اولیه هست. 20 درصد هم حاشیه امنیت در نظر میگیریم.



در فرمولهای بالا مقدار 20 درصد به این منظور اضافه شده تا مطمئن باشیم هیچگاه ولتاژ و جریان سوئیچ از 80 درصد مقادیر دیتاشیت تجاوز نمیکنه و این به طول عمر سوئیچ و قابلیت اطمینان منبع تغذیه کمک میکنه.



فرکانس سوئیچینگ: فرکانسی که اسیلاتور جهت راه اندازی ترانس تولید میکنه و ترانزیستور باید توانایی کار در این فرکانس رو داشته باشه یعنی بتونه جریانی رو که در مرحله قبل محاسبه کردیم در این فرکانس عبور بده در رابطه با فرکانس سوئیچینگ ماسفت باید چند پارامتر که در دیتاشیت قطعه قید میشه رو در نظر گرفت :
1. Turn-On Delay Time:
از زمانی که ولتاژگیت -سورس به 10% مقدار نهایی خود میرسد(در اینجا1.5 ولت) تا زمانی که ولتاژ درین- سورس به 90% مقدار خود(ولتاژ تغذیه که در اینجا در بدترین حالت 339 ولته) افت میکنه زمان تاخییر روشن شدن گفته میشود.
2. Rise Time:زمانی که طول میکشه تا ولتاژ درین- سورس از مقدار 90% به 10% مقدار خودش افت کنه زمان خیزش گفته میشه.در این زمان جریان درین شروع به زیاد شدن(Rise) میکنه و بخش اعظم تلفات روشن شدن ماسفت در این زمان اتفاق میفته.
3. Turn-Off Delay Time:از زمانی که ولتاژ گیت –سورس به میزان 90% از مقدار نهایی خودش میرسه(10% کم میشه) تا زمانی که ولتاژ درین-سورس به مقدار 10% ولتاژ تغذیه میرسه زمان تاخییر خاموش شدن گفته میشه.
4. Fall Time:زمانی که طول میکشه تا ولتاژدرین-سورس از مقدار10% به 90% مقدار خودش افزایش پیدا کنه زمان نزول گفته میشه.در این زمان جریان شروع به کاهش(Fall) میکنه و بخش اعظم تلفات خاموش شدن ماسفت در این زمان اتفاق میفته.



.مجموع موارد 1 و2 میزان تاخییر روشن شدن و مجموع موارد 3و4 تاخییر خاموش شدن رو تعیین میکنه. مجموع این زمانها میزان تاخییر سوئیچمون رو معین میکنه که عکسش فرکانسیست که سوئیچمون در اون فرکانس دیگه نمیتونه سوئیچ کنه و معمولا ماکزیمم فرکانس کاری رو 5 درصد این فرکانس در نظر میگیرن. تعیین دقیق فرکانس کار به عوامل زیادی مثل جریان ولتاژ و دمای کارکرد و... بستگی داره و واس خودش یه کتاب میشه! البته فرکانس مدار ما پایینه و تقریبا همه ماسفتها به راحتی در این فرکانس کار میکنن.
توان تلفاتی:میزان انرژی است که قطعه میتونه بدون آسیب دیدن به صورت گرما به محیط منتشر کنه که مقداری که در دیتا شیت نوشته میشه در دمای 25 درجه سانتیگراد هست که برای این منظور میبایست قطعه روی هیتسینک مناسب نصب بشه و اگه این کار صورت نگیره هر مقدار که دما بیشتر از 25 درجه بشه توانی که قطعه میتونه تلف کنه کم میشه تا در نهایت این توان به صفر میرسه و قطعه خواهد سوخت. نمودار زیرکه از دیتا شیت برداشته شده نشان دهنده این مطلبه:



طبق فرمولهای 1و2 مجموع تلفات منبع تغذیه ما از فرمول زیر بدست میاد:



و طبق جدول عکس شماره شش 33% این مقدار روی سوئیچ قدرت خواهد بود که میشه :



پس ماسفت ما میبایست این توان رو بتونه تلف کنه.
با توجه به جمیع موارد بالا ماسفت با شماره2SK2717 محصول توشیبا رو انتخاب میکنیم که البته میتونید با مقادیر مجاز بالا مشابه با این ماسفت رو جایگزین کنید.
خوب حالا که ماسفت رو انتخاب کردیم نوبت به مدار راه اندازی گیت میرسه. راه اندازی ماسفت یعنی روشن و خاموش کردن ماسفت در زمانی مناسب برای داشتن کمترین میزان تلفات.ماسفتها عناصر کنترل شونده با ولتاژ هستند یعنی با کنترل مقدار ولتاژ میشه میزان روشن شدن ماسفت و با کنترل نرخ افزایش یا کاهش ولتاژ میشه سرعتش و همچنین میزان نویز منتشر شده رو کنترل کرد. در شکل زیر مدار معادل ماسفت دیده میشه:



همونطور که میبینید ورودی یه ماسفت رو میشه یه خازن در نظر گرفت که برای کنترل کردن قطعه میبایست این خازن رو شارژ و دشارژ کرد یعنی با شارژ کردن این خازن قطعه روشن میشه و با دشارژ کردن این خازن قطعه خاموش میشه که این وظیفه خطیر به عهده گیت درایور هست.برای درایو کردن ماسفت چندین روش موجوده:
1.روشن کردن اکتیو خاموش کردن پسیو
2.روشن کردن پسیو خاموش کردن اکتیو
3.روشن و خاموش کردن اکتیو که به توتم پل یا پوشپول معروفه.
روش سوم بهترین نوع کنترل هستش چون در دو روش اول ممکنه ماسفت تو حالتی که پسیو روشن یا خاموش میشه با شیب روشن یا خاموش بشه که باعث تلفات میشه. در تصویر زیر این روشها دیده میشه:



سوئیچ های قدرت در مدارات مختلف ممکنه بسته به آرایش و توپولوژی در دو حالت زیر قرار بگیرند:
1. High-Side Configuration: اصطلاحا به مداراتی که در آنها پایه سورس (یا امیتر) دارای ولتاژ ثابت در طول دوره کارکرد نبوده و از اینرو نمیتوان زمین مدار گیت درایور را مستقیما به سورس(یا امیتر) متصل کرد.در این شرایط از تکنیکهایی استفاده میشود موسوم به هایساید درایوینگ.بعضی از این تکنیکها:
1.استفاده از یک تغذیه جدا جهت مدار گیت درایور که ایزوله میباشد و میتوان مستقیما زمین مدار را به سورس(امیتر) متصل کرد
2.استفاده از ترانس پالس جهت راه اندازی ترانزیستور که راهی ارزان و مطمئن میباشد.
3.استفاده از Level Shifting یا ایجاد زمین مجازی که معمولا با اضافه کردن یک خازن به مدار گیت درایور زمین مدار به نقطه سورس (یا امیتر) جابه جا میشود و جریان مورد نیاز ترانزیستور به جای تغذیه اصلی از همین خازن تامین میشود.از این تکنیک در توپولوژیهایی که به صورت هاف بریج یا فول بریج بسته شده باشند میتوان استفاده کرد.
به طور کلی های ساید درایوینگ در توپولوژیهای فوروارد و فلایبک دوسوئیچ هاف بریج و فول بریج مورد استفاده قرار میگیرد.
2. Low-Side Configuration:اصطلا به مداراتی که در آنها پایه سورس(یا امیتر) دارای ولتاژ ثابت در طول دوره کارکرد میباشند و میتوان زمین مدار گیت درایور را مستقیما به پایه سورس(یا امیتر) اتصال داد.درایو کردن در این حالت بسیار راحتتر و ارزان تر میباشد که توپولوژی فلایبک نیز از همین نوع درایور تغذیه میشود.
در آیسی UC3842 برای راه اندازی ترانزیستور خروجی یک درایور توتم پل قرار داده شده است که کار طراحی را بسیار راحت میکند و فقط لازم است یک مقاومت خارجی به پایه 6 اضافه شود و پروسه طراحی گیت درایور محاسبه مقدار این مقاومت و همچنین توان آن است.
کار رو با محاسبه پیک جریان مورد نیاز گیت شروع میکنیم.گفتیم که ورودی ماسفت رو میشه با خازن مدل کرد که برای این که قطعه رو روشن و خاموش کنیم باید این خازنو شارژ و دشارژ کنیم.در دیتاشیت هر ماسفت پارامتر مهمی هست به نام Total Gate Charge که مقدار بار لازم جهت شارژ خازن ورودی (مجموع خازن گیت سورس و گیت درین) رو نشون میده که با Qg نمایش داده میشه.
مقدار Qg برای ماسفت ما 45 نانو کولن هست پس جریان پیک خواهد بود:



در این فرمول Ton مجموع تاخییرهای روشن شدن برای ماسفت انتخابی ما هستش که در واقع مجموع مقادیر
. Turn-On Delay Timeو Rise Time هست که در دیتاشیت نوشته شده.
جریان محاسبه شده در بالا در مدت Ton خازن ورودی رو شارژ میکنه یعنی فقط به مدت 130 نانو ثانیه این جریان از تغذیه گرفته میشه که به راحتی از خازن صافی تغذیه دریافت میشه!
و متوسط جریان ورودی از رابطه زیر بدست میاد:



این جریانیست که تغذیه و گیت درایور باید بتوانند به طور مدام به گیت تحویل بدهند.و میزان مقاومت محدود کننده جریان ماسفت یا همون R4 از رابطه زیر:



در فرمول بالا Vg ولتاژیست که با اون خازن ورودی رو شارژ میکنیم و یا به عبارتی ولتاژ گیت درایورمونه که در اینجا 15 ولت در نظر گرفتیم.
مقاومت Rgate جریان ورودی ماسفت رو محدود میکنه تا باعث خرابی گیت نشه و از طرفی با کنترل سرعت روشن و خاموش شدن قطعه باعث کاهش نویز و کاهش تلفات میشه.
و در نهایت توان این مقاومت از رابطه زیر بدست میاد:


به راحتی از یه مقاومت یک چهارم وات معمولی استفاده میکنیم.مقاومت R7 نیز جهت اطمینان از خاموش شدن ماسفت در مواقعی که آیسی دچار مشکل بشه یا...هست که مقدارش میتونه از 7.5 کیلو اهم تا 15 کیلو اهم و 1/4 وات باشه.

[B2]

پاسخ : فلایبک با UC3842

سلام خدمت دوستان عزیز .در ادامه تاپیک به بحث بسیار شیرین! ترانس میپردازیم.
چند خاصیت مهم ترانس در منابع سوییچینگ عبارتند از:
1.ایجاد ایزولاسیون بین ورودی و خروجی
2.امکان داشتن چندین خروجی با مشخصات متفاوت و ایزوله نسبت به یکدیگر
3.امکان داشتن ولتاژ منفی در خروجی
اجزاء تشکیل دهنده ترانس:
1.سیم پیچ(های) اولیه: وظیفه آن تولید شار مغناطیسی و اصطلاحا شارژ هسته است.
2.هسته: وظیفه آن همراستا کردن میدانهای حاصل از سیم پیچ اولیه و تقویت آن و انتقال به سیم پیچ ثانویه است.
3.سیم پیچ(های) ثانویه:وظیفه آن برداشتن شار هسته و اصطلاحا دشارژ هسته و تبدیل آن به جریان الکتریکی و انتقال آن به خروجیست.
به عنوان مثال اگر انتقال انرژی توسط ترانس را به برقراری ارتباط از طریق صحبت کردن تشبیه کنیم زبان نقش سیم پیچ اولیه گوش نقش سیم پیچ ثانویه و هوا یا جو نقش هسته را بازی میکنند و گوش را به زبان اتصال میدهد!
ترانس فلایبک یا القاگر کوپل شده(دلیلش در پست اوله)این کارها رو در دو مرحله انجام میده:
1.مرحله ذخیره انرژی در هسته از طریق سیم پیچ اولیه که این کار توسط روشن شدن ترانزیستور قدرت انجام میشه.
2.مرحله دشارژ یا تخلیه هسته توسط سیم پیچ ثانویه که این کار با خاموش شدن ترانزیستور قدرت و روشن شدن دیود خروجی و تغییر جهت جریانها در ترانس انجام میشه

برای اینکه این دو مرحله با هم برخورد نکنن که حاصلش درگیر شدن ترانزیستور قدرت و دیود خروجیه( که نهایتا ممکنه به سوختن یکی از این دو عزیز ختم بشه! ) باید جهت جریان در اولیه و ثانویه ترانس عکس همدیگه باشه که برای اینکار سر نقطه دار ترانس که نقطه شروع پیچش(هم اولیه هم ثانویه) هست رو در یکی (مثلا اولیه) مثبت و در ثانویه(ها) منفی در نظر میگیریم.تو نقشه مدار خودمون هم همینطوری هست(شکل7).شیوه کارش هم اینطوریه وقتی ترانزیستور قدرت روشن میشه(در شکل 7) سر بدون نقطه از طریق درین به زمین متصل میشه سر نقطه دار سیم پیچ اولیه هم که همیشه به مثبت وصله پس در این لحظه سر بدون نقطه سیم پیچ ثانویه هم منفی و سر نقطه دارش مثبته(درست مثل اولیه) اما چون سر بدون نقطه که در این لحظه منفی هست به آند دیود خروجی(D4) متصله پس در نتیجه دیود روشن نمیشه و جریانی در ثانویه ایجاد نمیشه.در محله دشارژ که ترانزیستور خاموش میشه جهت جریانها در اولیه بواسطه قانون لنز برعکس میشه یعنی سر بدون نقطه اولیه مثبت و سر نقطه دار منفی میشه و در نتیجه در ثانویه هم همین اتفاق میفته و سر نقطه دار منفی و سر بدون نقطه مثبت میشه و این باعث روشن شدن دیود و تخلیه هسته در خازن خروجی و برقراری جریان در بار میشه.انرژی ذخیره شده در خازن خروجی انرژی مورد نیاز بار رو تا زمان خاموشی بعدی تامین میکنه.
اولین مرحله برای طراحی ترانس فلایبک محاسبه سیم پیچ اولیه س که از روی میزان انرژی مورد نیاز بار در هر چرخه بدست میاد.برای محاسبه از یه فرمول بنیادی که در فیزیک دبیرستان خوندیم استفاده میشه.
در پست بعد انشالا مراحل محاسبه ترانس رو انجام میدیم.منتظر نظرتان در پیغام خصوصی هستم.

[mahdifaheca]

پاسخ : فلایبک با UC3842

مقدار مقاومت R9 فرمواش پاک شده. میشه دوباره بزارید.با تشکر

[mohamad_fbh]

پاسخ : فلایبک با UC3842

سلام
کلان همه فرمول ها پاک شده و تنها پستی که توش اموزش فیدبک بود همین بود

[B2]

پاسخ : فلایبک با UC3842

سلام
کلان همه فرمول ها پاک شده و تنها پستی که توش اموزش فیدبک بود همین بود

دوست من از فایل زیر استفاده کنید تا سر فرصت درستشون کنم.

http://kaltaghii.persiangig.com/old%20topics.rar/download