Tutorial ASM51 Fórum - Cálculo Fonte Flyback

[MOR_AL]

Estava dando uma olhada em meus guardados e achei um tutorial sobre fonte chaveada do tipo Flyback.
Não confio na maior parte do que se encontra na internet, apenas pesquiso para “filtrar” uma informação daqui e outra dali. Sempre pesquiso o assunto com base encontrado nos livros. Estes sim possuem crédito.
Resolvi estudar e fazer um tutorial, que me permitisse entrar com dados por mim escolhidos e conhecer com detalhes os parâmetros que nem sempre se dá muita atenção, durante o projeto.
Nesse tutorial, eu:
1 – A partir de dados que considero importantes, calculo diversas equações que regem o comportamento da parte de potência de uma fonte flyback.
2 – Faço um resumo da sequência de cálculo dessas equações para que possam ser inseridas em um programa, que calcula os valores a partir dos dados fornecidos.
4 – Apresento um exemplo que parte dos dados desejados e calcula os valores das equações. O resultado se encontra em anexo, onde pode-se confirmar seus valores esperados.
5 – Com os resultados dos parâmetros obtidos e partindo-se de um tipo de ferrite desejado, calculam-se os demais parâmetros para este tipo de ferrite, tais como tamanho do núcleo, número de espiras, gap, potência dissipada no trafo, elevação de temperatura do trafo etc. Esta sequência se encontra no livro “Transformer and Inductor Design Handbook”.

Pelo fato de não depender de programas de fabricantes de ferrites ou de integrados, que disponibilizam softwares, que calculam parte desses parâmetros, fornecendo seu produto como parte do circuito, reconheço que este tutorial não ficou trivial. Com ele pode-se determinar a tensão de bloqueio da chave que lhe convém (transistor, mosfet ou o que for usado para comutação) etc.
Reconheço que ainda faltam calcular outros detalhes, como circuito de snubber, capacitor de secundário etc, mas esses parâmetros podem ser calculados, baseados nas Notas de Aplicação (Application Notes) encontradas em sítios de fabricantes de integrados.
Como fiz esse tutorial em 2010, algumas passagens não ficaram totalmente claras, pois hoje reli rapidamente.
Caso alguém possua alguma dúvida, terei prazer em tentar esclarecer, restritas a minha limitação.
Seque o link para download do tutorial.

http://d01.megashares.com/dl/zAlzk5o/Pr ... 8_2010.pdf

Grato.
MOR_AL

[enigmabox]

Moris,

O link nao está funcionando.
Um problema também é saber a permeabilidade do nucleo que será montado o trafo da fonte chaveada. Só com datasheet do fabricante em maos.

[MOR_AL]

Moris,

O link nao está funcionando.
Um problema também é saber a permeabilidade do nucleo que será montado o trafo da fonte chaveada. Só com datasheet do fabricante em maos.

Estranho!
Eu e mais um fizemos um download ontem.
Já deletei o arquivo daquele sítio.

Coloquei nesse aqui:

http://www.datafilehost.com/download-19f2d428.html

Testei e funcionou. Desmarque o quadradinho "Use our download manager and get recommended downloads" e tudo bem.

Eu tenho diversos ferrites da "Thornton". É nacional. Tinha o datasheet impresso de muitos anos atrás e baixei o datasheet há um ano pela internet. São praticamente iguais, quase sem informações acrescentadas, além das medidas geométricas.
Mesmo assim já fiz muitos projetos baseados nas parcas informações do manual. O que me auxiliou foi o livro. Lá tem todas as informações necessárias, mas tem que ler praticamente todo para fazer o projeto.
Os ferrites são facilmente encontrados e pode-se comprar aqui no Brasil.
MOR_AL

[Emilio Eduardo]

Muito bom MOR_AL!

Vou dar uma boa lida, estudo engenharia, não elétrica, mas tem muitas coisas que quero aprender e fonte chaveada era uma das coisas que eu sempre estive pesquisando um pouquinho..

Muito obrigado!

[andre_luis]

MORA_L,


Bacana mesmo, e tem até o efeito Skin já considerado na receita.
Só que eu subtraía a área externa ( PI*R^2 ) da área interna ( PI*R-e^2 ), e o resultado era a área efetiva do AWG a ser escolhido.

Pena que não havia um tutorial como esse na época que eu mexia com isso, apesar de que eu mexiam mais com a topologia Full-Bridge.


+++

[MOR_AL]

Emilio!
Você deve estar sabendo que existem empresas que fabricam ferrites que fornecem o cálculo em seus sítios. Eles tem o software que faz o cálculo, bastando entrar com os valores de tensão de entrada e das tensões e correntes de saída. Obviamente que os ferrites apresentados são vendidos por eles. Caso você se permite usar ferrites desses fabricantes, então nem precisa de cálculo nenhum.

André!
O "pulo do gato" é ler sobre o assunto e juntar as partes mais interessantes e tê-las como consulta. Eu tenho artigo de 1929, que apresenta um método de cálculo de indutores em função do material do ferrite, de sua geometria e da energia. O artigo nem mencionava fontes chaveadas. Alguém juntou o artigo com as fontes e ficaram conhecidas no meio como "Curvas Hanna".
[]'s
MOR_AL

[andre_luis]

Beleza,


Mas será que o cálculo do efeito skin está correto ?


+++

[enigmabox]

Mor_al

Lembro de ter visto estes calculos no livro ARRL Handbook for Amateurs, mas lá estão mais simplificados, se assemelham como calcular um trafo convencional.
Quando voltar pro Brasil, vou dar uma olhada no livro e comparar com seu descritivo.
Lembro de ter visto neste livro um projeto completo de uma fonte chaveada, desde o calculo do trafo de ferrita e outros componentes, mas nao chegam a fundo como o calculo de seu descritivo.

[enigmabox]

Mor_al

Lembro de ter visto estes calculos no livro ARRL Handbook for Amateurs, mas lá estão mais simplificados, se assemelham como calcular um trafo convencional.
Quando voltar pro Brasil, vou dar uma olhada no livro e comparar com seu descritivo.
Lembro de ter visto neste livro um projeto completo de uma fonte chaveada, desde o calculo do trafo de ferrita e outros componentes, mas nao chegam a fundo como o calculo de seu descritivo.

[MOR_AL]

André!
Com relação ao efeito skin eu não sei. Apenas mostrei o conteúdo do livro para a continuação do projeto.
Acredito que esteja correto pois no livro, o autor apresenta o efeito skin e um exemplo.
Além disso, o primeiro livro com o mesmo título, foi escrito há muito tempo, tendo tido a oportunidade de incluir as correções na edição atual.
O autor é muito conceituado no meio e trabalhou em grandes empresas.
Mas quem sabe, né?

Enignabox!
Eu tentei calcular todos os parâmetros da parte de potência.
Depois eu coloquei as equações no PC e fiz um exemplo, que confirmou os valores esperados.
Se você ou alguém descobrir algum erro, eu gostaria de saber para corrigí-lo.
[]'s
MOR_AL

[enigmabox]

Eu tentei calcular todos os parâmetros da parte de potência.
Depois eu coloquei as equações no PC e fiz um exemplo, que confirmou os valores esperados.
Se você ou alguém descobrir algum erro, eu gostaria de saber para corrigí-lo.
[]'s
MOR_AL

Mor_Al,

Se não me engano, me corrija se tiver errado, o calculo de um trafo de fonte chaveada se assemelha a um calculo de um trafo normal, muda a permeabilidade do nucleo, a frequencia de operação e tamanho do nucleo conforme a potencia. A maioria dos dados estão no datasheet do fabricante.
O calculo de espiras de primario e segundario senao me engano é proporcional a tensao de entrada e saida, a seção do fio é de acordo com a corrente.
O tipo de enrolamento é diferente de um trafo convencional, deve ser utilizado fio com revestimento especial e "enrolamento trançado entre primario e secundario.
Lembro que o basico era isso, depois quando voltar, vou analisar seus calculos com o do livro que tenho.

[andre_luis]

MOR_AL,



Já sei onde está a diferença.

O autor simplificou o modelo, considerando a área de condução efetiva muito inferior á área restante, que seria o caso de frequencias muito altas.


+++

[MOR_AL]

MOR_AL,



Já sei onde está a diferença.

O autor simplificou o modelo, considerando a área de condução efetiva muito inferior á área restante, que seria o caso de frequencias muito altas.


+++

Eu li no livro, que a "profundidade skin" (e) é definida como a distância, abaixo da superfície do condutor, em que a densidade da corrente cai a 1/e ou 37% de seu valor na superfície.
MOR_AL

[MOR_AL]

Eu tentei calcular todos os parâmetros da parte de potência.
Depois eu coloquei as equações no PC e fiz um exemplo, que confirmou os valores esperados.
Se você ou alguém descobrir algum erro, eu gostaria de saber para corrigí-lo.
[]'s
MOR_AL

Mor_Al,

Se não me engano, me corrija se tiver errado, o calculo de um trafo de fonte chaveada se assemelha a um calculo de um trafo normal, muda a permeabilidade do nucleo, a frequencia de operação e tamanho do nucleo conforme a potencia. A maioria dos dados estão no datasheet do fabricante.
O calculo de espiras de primario e segundario senao me engano é proporcional a tensao de entrada e saida, a seção do fio é de acordo com a corrente.
O tipo de enrolamento é diferente de um trafo convencional, deve ser utilizado fio com revestimento especial e "enrolamento trançado entre primario e secundario.
Lembro que o basico era isso, depois quando voltar, vou analisar seus calculos com o do livro que tenho.

... É o básico é isso mesmo.
Apenas que no caso de fonte flyback, você deve considerar que durante a condução da chave, o indutor de primário armazena energia, enquanto que o secundário não tem corrente, devido ao diodo polarizado reversamente.
Quando termina o período de condução da chave, ocorre o seu corte, invertendo as tensões nos enrolamentos. O diodo fica polarizado diretamente e aí começa a condução no secundário. Isso no modo DESCONTÍNUO.
O interessante é que a energia acumulada no indutor de primário é descarregada pelo indutor de secundário.
O capacitor de saída da fonte e a tensão de saída, determinada pelo controle, forçam um V0 fixo.
Então pode-se considerar que a fonte flyback fica melhor caracterizada se considerarmos o trafo como dois indutores magneticamente acoplados em tempos distintos. No transformador o acoplamento ocorre ao mesmo tempo.
Isso tem um comportamento tal que você pode, dentro de limites práticos, escolher a tensão de saída, o que não ocorre em um transformador, que fica amarrado pela relação entre as espiras de primário e de secundário.
MOR_AL

[Marcelo_SP]

olá



"Em conseqüência, dispõe-se de maior
variedade para a escolha das chaves. Como será mostrado, a relação entre a tensão de overswing Vos e o
período de overswing Tos é constante, para uma mesma potência nas cargas. Ao reduzir-se a tensão Vos ,
aumenta-se o período Tos"

aqui não seria o contrário? pois se a tensão Vos diminui, o período Ton no qual a chave fica ligada é maior e consequentemente o Tos fica menor, considerando um controlador com frequencia fixa?