Dados de Ferrites para Fontes Chaveadas. Mato sem cachorro.

[MOR_AL]

Olá pessoal.

Estive relendo alguma literatura sobre fontes chaveadas, mais precisamente das do tipo flyback. Já projetei várias, todas funcionaram.
Nesta minha nova leitura, observei que o procedimento é mais detalhado. Pode-se calcular, por exemplo, a elevação da temperatura no trafo, as perdas no ferrite, as perdas nos enrolamentos, o melhor compromisso entre tamanho do núcleo e potência utilizada.
O problema começa em obterem-se os dados do ferrite.
Possuo um “Catálogo de Núcleo de Ferrite” (o fabricante não importa), que foi impresso em 1980. Nela as informações são mínimas, tais como, seu desenho com suas dimensões, o fator AL (cujo valor nunca casa com o medido indiretamente) e quatro parâmetros geométricos (somatório de l/A, Le, Ae e Ve). Estes últimos sem mais nenhuma definição do que representam, apenas pode-se deduzir com alguma boa vontade.
Pensei “Este catálogo é antigo. Agora com o desenvolvimento das fontes chaveadas, deve haver um novo com maiores informações”. Ledo engano. Baixei na internet o “novo catálogo”. Quase sem alteração.
Procurei por outros fabricantes, mas também não obtive sucesso.
O problema se resume em obter as informações dos parâmetros (listados abaixo), para se poder calcular melhor a fonte.
Os parâmetros são:
Kg – Fator que relaciona a geometria do trafo com a potência da fonte.
Wa – Área da janela do núcleo que contém os enrolamentos.
Ac – Área da seção transversal do núcleo.
MLT – comprimento médio de uma espira.
MPL – Comprimento do percurso magnético.
microm – Permeabilidade do material do núcleo.
Wtfe – Peso do núcleo.
At – Área da superfície do transformador.
Kperda – Coeficiente de perdas do núcleo.
m e n – Fatores que levam ao valor da perda no núcleo.

Pode-se obter quase todos os valores aproximados destes parâmetros, através do cálculo retirado das informações contidas neste catálogo. Imagine levar cerca de meia hora para cada núcleo. São diversos tipos (EE, EI, pot core, toroidal, etc). Cada tipo com diversos tamanhos. Não dá, né?

Minha esperança é que algum de vocês saiba onde obter estes dados. Já procurei nos livros, mas achei apenas para os exemplos. Na internet não obtive sucesso. Os fabricantes nacionais dos núcleos encontrados aqui no mercado não possuem estas informações (há uma remota possibilidade de eu estar enganado).

MOR_AL

[fabim]

Remota, apenas remota..kkk

Fabricantes nacionais de fontes chaveadas.
Através de esperiências, com varios tipos de nucleos e seus dados "AL", sabem que pra x espiras precisam do nucleo com AL tal que para dada frequencia trabalham bem.. isso e mais nada.

O que os fabricantes brasileiros tem. AL e geometricos.

Resumindo. Vai ter que ficar com sua experiencia na escolha do dado nucleo.

Fabim

[MOR_AL]

Olá Fabim. Tudo bem?!

Eu estou partindo para outra metodologia. Estou refazendo uma placa com um circuito que "testa" até onde o trafo ou indutor entram em saturação. Jogo um pulso com a largura e tensão definidas. Meço a rampa de corrente e aí tiro o valor do indutor e até quanto de corrente ele aguenta. Só não posso afirmar nada se ele vai esquentar 3 ou 30 graus.

MOR_AL

[EDSONCAN]

Esquentar um transformador com gap e sem gap dão comportamentos completamente diferentes.
Uma vez gastamos quase 90 dias no projeto de um filtro, depois de aprovado o fornecedor resolveu usar uma bobinadeira feita com um motor de maquina de custura singer e um mandril de furadeira, resultado o indutor tinha um comportamento de capacitor em alta frequencia.
Resumo da historia: o metodo de enrolamento influenciara no resultado e existem muitas tecnicas para isso diferentes que podem ser aplicadas.
Como exemplo transformadores de audio para amplificadores de carro usam reversao de parte do enrolamento para dimnuir a saturação.

Edson

[fabim]

exemplo besta.
Balun para CFTV.

O meu primeiro prototipo foi com um toroide.
Consegui color NTSC/PAL-M para 320 metros.
Perfeição total, sem percas de cor ou sinck.
P&B só medi até 500 metros.

Porem com toroide é brabo de enrolar, e fica feio.

aí usei 14 tipos de nucleos, com varios tipos de AL, varios formatos, enrolamentos sobrepostor e bifilares. Nenhum deu certo não passava de 100 metros, um chegou a 200 mtrs e com péssima qualidade de imagem.

Aí eu lembrei de uma coisa e fiz um teste medindo a capacitanacia, dos enrolamentos do toroide, no toroide deu 65pF na média.

Os nucleos, alguns chegaram a +/- 1,8nF e até maior, fora a disperção magnética.

Bom, vou ser sincero.

Você esta no melhor caminho possivel, fazer um lab... Que possa operar em várias tensões, varias frequencias, bw selecionavel, etc..

Se quiser eu desenvolvi uma carga linear com IRF540N, pra 800W. basta apenas dar uma ajeitada no esquema e acabar a logica do pic de forma selecionavel.

Fabim

[MOR_AL]

Olá EDSONCAN. Tudo bem?

Indutores para filtros são mais problemáticos que para fonte chaveada. É necessária precisão no valor do indutor e baixa capacitância associada (devido aos enrolamentos). Muitos filtros tem que operar em frequências mais altas que as encontradas em fontes chaveadas. Em fontes chaveadas a precisão do indutor pode ser 10 vezes inferior que vai funcionar.

Fabin.
Os outros núcleos eram do mesmo material que o do toróide? Outro detalhe. Se você juntar duas metades de um núcleo e, devido à qualidade geométrica do mesmo, ficar um gap de 25um (1/40 mm), a curva B x H dele muda bastante. Eu tenho alguns núcleos EE, nacionais, que juntando os dois fica um gap maior que os 25um.

Com relação à carga não há problema. Para testar um núcleo, faço sempre com 2 enrolamentos iguais. No primário, durante a condução do mosfet, aplico a tensão da fonte e controlo a corrente com o valor do período de condução (Ton). Deixo um período, sem aplicar novo Ton, bem superior (Toff). Ao término do Ton, as tensões no trafo se invertem e o secundário conduz (também durante um período Ton, só que localizado dentro de Toff) , através de um diodo, para a fonte.
Deixo a taxa de repetição deste ciclo entre 100c/s e cerca de 1kc/s para que o mosfet não esquente.
Com este procedimento calculo o valor do indutor por meio da equação
L = (Vcc - Vds(on)) * Ton / Ipk
Vcc - Tensão de alimentação
Vds(on) - Tensão de condução do mosfet.
Ton - período de condução do mosfet.
Ipk - Valor máximo da corrente que tem o formato se uma rampa.
Esta equação é válida para correntes com o formato de rampa (linear). Quando a forma da rampa começar a subir rápido, esta é a corrente que corresponde ao início da saturação do trafo.
Note que com o aumento do gap esta transição vai ficando mais suave (e a inclinação da corrente vai ficando maior), pois a maior parte da energia começa a ficar no ar, no entorno do gap. Isso corresponde a um comportamento de quase inexistência do núcleo de ferrite e a curva B x H passa a ter uma inclinação idêntica a inexistência do núcleo.
Com isso eu posso simular o comportamento do núcleo com a corrente que será exigida pelo primário da fonte flyback.
Outro detalhe é que, para cada valor de gap, inclusive com os núcleos bem juntos, eu tenho o valor de AL (AL = L / Np^2).
Foi com uma experiência destas é que eu verifiquei que o AL fornecido pelo fabricante era bem maior que o medido por mim. Provavelmente devido a falta de paralelismo entre as faces do núcleo que deveriam se encontrar juntas.

Para concluir, estou montando este circuito que possui um astável feito com o ci555. Como sempre na sua saída o Ton é superior ao Toff, coloquei um transistor para inverter a onda e baixar mais a impedância que aciona o mosfet.

[]s
MOR_AL

[fabim]

Olá EDSONCAN. Tudo bem?

Indutores para filtros são mais problemáticos que para fonte chaveada. É necessária precisão no valor do indutor e baixa capacitância associada (devido aos enrolamentos). Muitos filtros tem que operar em frequências mais altas que as encontradas em fontes chaveadas. Em fontes chaveadas a precisão do indutor pode ser 10 vezes inferior que vai funcionar.

Fabin.
Os outros núcleos eram do mesmo material que o do toróide? Outro detalhe. Se você juntar duas metades de um núcleo e, devido à qualidade geométrica do mesmo, ficar um gap de 25um (1/40 mm), a curva B x H dele muda bastante. Eu tenho alguns núcleos EE, nacionais, que juntando os dois fica um gap maior que os 25um.

Com relação à carga não há problema. Para testar um núcleo, faço sempre com 2 enrolamentos iguais. No primário, durante a condução do mosfet, aplico a tensão da fonte e controlo a corrente com o valor do período de condução (Ton). Deixo um período, sem aplicar novo Ton, bem superior (Toff). Ao término do Ton, as tensões no trafo se invertem e o secundário conduz (também durante um período Ton, só que localizado dentro de Toff) , através de um diodo, para a fonte.
Deixo a taxa de repetição deste ciclo entre 100c/s e cerca de 1kc/s para que o mosfet não esquente.
Com este procedimento calculo o valor do indutor por meio da equação
L = (Vcc - Vds(on)) * Ton / Ipk
Vcc - Tensão de alimentação
Vds(on) - Tensão de condução do mosfet.
Ton - período de condução do mosfet.
Ipk - Valor máximo da corrente que tem o formato se uma rampa.
Esta equação é válida para correntes com o formato de rampa (linear). Quando a forma da rampa começar a subir rápido, esta é a corrente que corresponde ao início da saturação do trafo.
Note que com o aumento do gap esta transição vai ficando mais suave (e a inclinação da corrente vai ficando maior), pois a maior parte da energia começa a ficar no ar, no entorno do gap. Isso corresponde a um comportamento de quase inexistência do núcleo de ferrite e a curva B x H passa a ter uma inclinação idêntica a inexistência do núcleo.
Com isso eu posso simular o comportamento do núcleo com a corrente que será exigida pelo primário da fonte flyback.
Outro detalhe é que, para cada valor de gap, inclusive com os núcleos bem juntos, eu tenho o valor de AL (AL = L / Np^2).
Foi com uma experiência destas é que eu verifiquei que o AL fornecido pelo fabricante era bem maior que o medido por mim. Provavelmente devido a falta de paralelismo entre as faces do núcleo que deveriam se encontrar juntas.

Para concluir, estou montando este circuito que possui um astável feito com o ci555. Como sempre na sua saída o Ton é superior ao Toff, coloquei um transistor para inverter a onda e baixar mais a impedância que aciona o mosfet.

[]s
MOR_AL

Morris.
Lembra dessa discução ?

Cara, você tem algo acerca de calcular qual a area do nucleo em função de CM³, ou pelo fator do mesmo ?

To fazendo um programa no delphi pra resolver estes paradigmas, e preciso não apenas basear a potencia, mais ter valores a serem cruzados.

Abraços

[MOR_AL]

...
Morris.
Lembra dessa discução ?

Cara, você tem algo acerca de calcular qual a area do nucleo em função de CM³, ou pelo fator do mesmo ?

To fazendo um programa no delphi pra resolver estes paradigmas, e preciso não apenas basear a potencia, mais ter valores a serem cruzados.

Abraços

Fabim!
Dessa vez você cavou fundo ein?!
Desenterrou um tópico de 3 anos...
O que eu tenho é um livro que contém essas relações todas.
Para apenas dados geométricos, você tem que identificar o núcleo, se EE, EI, C, etc, e colocar a fórmula da relação entre área e volume.
O livro é o "Transformer and Inductor Design Handbook" do "Colonel Wm. T. McLyman".
Já tem até uma versão mais recente que inclui mais detalhes de fontes chaveadas.
Bons programas.
MOR_AL

[Jorge_Francisco]

Moris,

Falando nisso! Eu te enviei hoje por Sedex os LM2576-ADJ e o indutor que mandei fazer.

Te enviei um MP com mais detalhes.

Abraço,
Jorge.

...
Morris.
Lembra dessa discução ?

Cara, você tem algo acerca de calcular qual a area do nucleo em função de CM³, ou pelo fator do mesmo ?

To fazendo um programa no delphi pra resolver estes paradigmas, e preciso não apenas basear a potencia, mais ter valores a serem cruzados.

Abraços

Fabim!
Dessa vez você cavou fundo ein?!
Desenterrou um tópico de 3 anos...
O que eu tenho é um livro que contém essas relações todas.
Para apenas dados geométricos, você tem que identificar o núcleo, se EE, EI, C, etc, e colocar a fórmula da relação entre área e volume.
O livro é o "Transformer and Inductor Design Handbook" do "Colonel Wm. T. McLyman".
Já tem até uma versão mais recente que inclui mais detalhes de fontes chaveadas.
Bons programas.
MOR_AL

[andre_luis]

Em todas as fontes que tive de fazer até hoje foi um parto acertar o transformador.
Tinha de recorrer á uma verdadeira colcha de retalhos de livros direfentes, cada um com uma abordagem e enfoque diferente.

Tenho essa página salva nos meus favoritos, mas desde então nunca mais precisei trabalhar com isso.

http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/smps_e.html

+++

[fabim]

Morris.
O Die6o tem estes dois livros, "Transformer and Inductor Design Handbook" do "Colonel Wm. T. McLyman", o antigo e o novo.

Acontece que não esta claro a relação que necessitamos.
Ele da W/K, e isto não esta claro quanto a relação de area transversal / comprimento..

Ele possui um outro calculo que tem alguns valores estaticos, que não descobrimos de onde ele tirou, que faz mensão ao AE/CE. Mas nada que ajude a resolver alguma coisa.

Se fosse de teu enteresse eu gostaria de entender estes calculos, e digamos mais por hobby mesmo terminar o programa.

Hoje em dia, os contatos que temos na china. Dizemos assim. Preciso de um trafo de 530uH primario@100khz, com relação de 10:1, com leakage de 35uH maximo, corrente nominal 2.09A e pico de 3.58A, 0,XXTesla conforme o material que você escolher.
O cara manda o modelo e chega em tres dias por DHL, mas assim como a gente você adora eletro/eletronica, e sabe como isso faz bem, digo quebrar a cabeça pra resolver paradigmas.

O livro é realmente impressionante no que diz respeito a didatica de valores de indutor, saturação T/B, corrente de pico, nominal, calculo de skin para escolha de fios etc.
Mas no quesito nucleo, ficou bem estranho.

[MOR_AL]

Em todas as fontes que tive de fazer até hoje foi um parto acertar o transformador.
Tinha de recorrer á uma verdadeira colcha de retalhos de livros direfentes, cada um com uma abordagem e enfoque diferente.

Tenho essa página salva nos meus favoritos, mas desde então nunca mais precisei trabalhar com isso.

http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/smps_e.html

+++

Andre.
Entrei com dados de uma fonte flyback.
Ele fornece alguns valores interessantes para o indutor/trafo.
O problema é que não fornece o material, o tamanho do núcleo e o gap.
Outro problema é a máxima tensão que a chave (transistor ou mosfet) vai suportar. Este parâmetro ficou "solto".
Fiz um desenvolvimento que se parte, dentre outros fatores, da máxima tensão que vai aparecer na chave, durante o período que o secundário conduz.
Fiz também um estudo baseado no núcleo de ferrite que se encontra aqui no brasil (Thorthon! Não tenho nada com eles.) . Com esse estudo posso chegar, para um ferrite EE, ao valor do indutor, do gap, o número de espiras e do tamanho dele. Isso dentro de +/- 15% em no máximo duas tentativas. Mas já não vejo isso há mais de 3 anos. Nem sei onde está mais. Acho que enferrujei um pouco.
MOR_AL

[MOR_AL]

Fabim.
A menção da área e do volume tem a ver com a capacidade de transferir potência (Volume) e o aumento da temperatura (Área).
Reconheço que esse assunto é meio enrolado. Aliás, é por isso que se trata como tabú.
No livro, o que acontece é que você está lendo um capítulo e, de repente, ele referencia outro parâmetro. Aí você fica perdido. Esse(s) outro(s) parâmetro(s) encontram-se em outros capítulos do mesmo livro. Isso te obriga a ler quase todo o livro, para poder acompanhar a explicação.
Não sei se o autor é que gosta de fazer isso, ou se o assunto exige.
No livro tem diversas curvas, ou retas com as escalas logarítmicas, que fornecem a relação para várias geometrias de núcleo.
Certa ocasião queimei pestana para chegar à equação da reta do gráfico e assim poder colocá-lo no computador.
Não desanime. Se insistir você vai acabar entendendo o livro.
Bons estudos.
MOR_AL

[andre_luis]

Ele fornece alguns valores interessantes para o indutor/trafo.
O problema é que não fornece o material, o tamanho do núcleo e o gap...

Clicou em "Transformer Data" ?

+++

[Red Neck Guy]

Tem esse aqui também:

http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/powerstage-designer.html

Dá pra pegar os parametros e mandar confeccionar no Ralp
http://www.ralp.com.br