İdeal Köprü Diyot (LTC4320+AOT290L)

[HexfeT]

Çekmeceleri karıştırırken uzun zaman önce aldığım LTC4320'ler elime geldi. Elimde Riden 6012P ve eski bir amfiden söktüğüm 2x43VAC toroid trafo vardı. Sargıları orta ucundan ayırıp, iki sargıyı paralel bağlamıştım. Eski bir Pentium 4 soğutucusuna monte edilmiş KBPC3510 köprü diyotun kaybı canımı sıkıyordu. Yine uzun zaman önce LTC4320 ile kullanmayı düşünerek aldığım AOT290L mosfetlerle yalapşap bir işçilik ile ideal köprü diyot yapıverdim.

Mantık basit. Uygun VDS gerilimine ve mümkün olduğu kadar düşük RDSon direncine sahip dört adet mosfeti, onları doğru zamanlama ile sürecek olan LTC4320 ile bir araya getirip diyotların iletim kaybından kurtulmak.

https://aosmd.com/sites/default/files/res/datasheets/AOB290L.pdf

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/4320fb.pdf

Test için Riden 6018'i 45V 12A'a ayarlayıp yüklenmek için on grid invertere bağladım. İnverter güç kaynağından 514W güç çekerken, güç kaynağı şebekeden 586W çekiyordu. Herhangi bir soğutucuya bağlı olmayan mosfetlerin gövde sıcaklığı 68°C civarında kaldı.

Aynı şartlarda KBPC3510 ile test edilince şebekeden 604W güç çekildi. P4 soğutucu (fansız) 65°C yi görürken köprü diyotun bacaklarında 80°C ölçüm aldım.

 

[Taçsız Kral Pele]

Peki şimdi kritik soruyu soralım

4 mosfet ile verim kazancı sağladık.
1 köprü diyotla da verimden yiyoruz.

Ama her köşe başında bunu görmüyoruz. Verimin çok kritik olduğu yerlerde dahi hala köprüler görüyoruz. Bu işte bir şey var.

Peki mosfetli devrenin hiç bozulmayacağını varsayarak, 35A köprü yerine, hepsi 35A olan 4 mosfetli yapıyı kafadan köprü diyot yerine kullanabilirim diyebilir miyiz?
Dersek ne deriz, demezsek ne deriz.

Benim aklımda olmayacağına delalet 3-5 senaryo geldi bile

 

[Altair]

Inverter : 514
Mosfet : 586
Kopru : 604

Dogrultmadaki Mosfetlerin ve diyotlarin uzerinde kac W kaliyor acaba? RMS olcen bir olcu aleti ile bulunabilir sanirim. 90'tan 72W'a dusurulmus kayip. Peki devreye bobin eklense daha ne kadar duserdi acaba?

Edit: Datasheet'te mosfetlerin uzerinden 10A gecerken yalnizca 1.5W guc kaybi oldugu yaziyor. Bu durumda kopru diyotlarda 20W kadar harcaniyor olmali.

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/4320fb.pdf

 

[Taçsız Kral Pele]

P.F. bilmeden tek RMS ölçmekle zor olur sankim

 

[HexfeT]

Trafo ve köprü diyotu Riden 6012P ile kullanıyorum fakat testi Riden 6018 ile yapmışım. Normalde 6018'in gerisinde akım-gerilim ayarlı, PFC li 1200W SMPS var. Bu ikili kaba güç için. Trafo ve Riden 6012P'yi daha hassas işler için bir araya getirdim. 6012P SMPS+Lineer yapıda, ayar ve ölçüm çözünürlüğü, doğruluğu olarak iyi, sevdiğim bir alet. İyi ki zamanında almışım.

Trafoyu 6018'e takıp tekrar denedim. İnverter normalde doğrudan güneş paneline bağlanan bir ürün. MPPT nedeniyle akım ve gerilim biraz geziniyor. Maksimum güce vurduğu anları aldım.

 

[ckocagil]

Ama her köşe başında bunu görmüyoruz. Verimin çok kritik olduğu yerlerde dahi hala köprüler görüyoruz. Bu işte bir şey var.

Her yerde flyback var, kimse AC doğrultmuyor ki. Gerekirse flyback sekonderde de benzeri sayılabilecek synchronous rectifierlar var. Mantık aynı, diyot yerine mosfet.

Ama bunlar mesela lineer güç kaynakları için çok iyi. Trafo koyduk 220'den 30V 5A elde ettik. Bunu doğrulturken 0.6V * 2 * 5A = 6W kaybedeceğiz. Transistör üzerindeki kaybın yanında devede kulak sayılsa da tasarruf.

 

[ckocagil]

Flyback primer öncesi köprü diyot var ama primer akımı çok düşük...

 

[HexfeT]

Nispeten düşük gerilim yüksek akım gereken uygulamalar için bence güzel bir çözüm. Maliyetinden dolayı bir ticari üründe görülmesi zor. Benim şu an yapamadığım gibi maliyeti dışında sakıncalı olabileceği derin mevzular da olabilir.

İlk kalkış mecburen mosfetlerin olağan diyot yapısı üzerinden olmak zorunda. Anahtarlama daha sonra başlayacak. Acaba mosfetlerin olağan diyot yapısı bunu kaldırır mı diye düşündüm. Trafonun kendisi ve şebeke tarafına bağladığım PTC'nin bir miktar soft start etkisine güvenerek üzerinde pek durmadım.

Enerji verimliliği takıntılı olduğum bir konu olsa da burada asıl mesele koca alüminyum bloğa rağmen neredeyse üstüne bir de fan isteyen köprü diyottan kurtulmak oldu.

Verimlilik demişken sistem boşta iken dahi 65-70W tüketen Ryzen 5 1600AF + GTX1660 Super masaüstü sistemden notebook anakartı kullandığım sisteme geçtim. Üzerinde Ryzen 7 4800H ve GTX 1660TI olan çıplak notebook kartı kullanıyorum. Hem daha performanslı hem de boşta tüketim 10W civarına kadar düşüyor.

Boşta 40-45W civarı tüketen Logitech Z5500'ü kapattım. Masa üstü hoparlörlerimi 12V smps ile çalıştırdığım eski bir amfime bağladım. Boşta tüketim 10W civarı oldu.

Online UPS'in sırf açık kalabilmek için 45W gücü kendi tüketmesine de sinir oluyordum. Beslemeyi şebekeden yaptığı eko modda dahi eviriciyi kapatmadığı için bu güç harcanıyor. UPS'i de kapattım. Sadece kesintilerde açıp kullanıyorum. Bu arada sinüs inverterlerde boşta harcanan bu gücün büyük kısmı çıkıştaki indüktör üzerinde tüketiliyor. Yüksüzken bile deli gibi ısınıyor. Hatta online UPS sökerseniz söz konusu indüktörün sargılarının epey kararmış olduğunu görmeniz olası. Bu sıklıkla yapılan bir tasarım-nüve seçimi hatası mı? Yoksa olağan bir durum mu merak ediyorum.

Malzeme seçiminde koca firmaların dahi hata yaptığına şahidim. PFC indüktörü kömür olmuş belki yüzden fazla, hatırı sayılır markaların güç kaynağını tamir ettim. Bir dönem çalıştığım firmanın ithal ettiği FSP üretimi güç kaynakları başımın belasıydı. Konya sokaktan nüve alıp habire elde indüktör sarıyordum. Parmaklarım nasırlanmıştı artık.

Anlı şanlı Japon Enermax markasının dizgide değil taa şematik aşamada bir kapasitörü ters polaritede kullandığını gördüm. Forward yapıdaki güç kaynağının iki mosfeti trafo üzerinden sürülüyor. Trafoyu da totem-pole bağlı PNP-NPN çifti 10uf elektrolitik üzerinden sürüyor. 10uf ters polaritede, garantisi dolmadan güç kaynağı susup geliyor. Hatayı kabul ettiremedik. Üstü kapalı "siz kimsiniz de bizim güç kaynaklarımıza müdahale ediyorsunuz" gibisinden mevzular oldu. Daha sonra arızalı bir tek güç kaynağını dahi geri yollamadığımızı görünce bolca yedek parça desteği vermeye başladılar. Elimde o zamanlardan kalma bir dolu shottky diyot ve mosfet var.

Yine başka bir markanın ithal edilen 1000W PC güç kaynakları patır patır döküldü. Yük altında osilasyon başlatıp sisteme reset attırıyordu. feedback compensation kısmında 1uf seramik görmek saçma geldi. Kullanılan entegrenin referans bir tasarımına bakınca mesele çözüldü. Ben bunu bulana kadar bir sürü güç kaynağı iade alınmak zorunda kalındı.

 

[Taçsız Kral Pele]

Hemen cevap vermeyeyim ama var aklımda bir şeyler