JBC marka saplara kontrol unitesi tasarimi projesi

[Mikro Step]

En son verdigim semada primer voltajinin integralini alan bir integrator koydum. (LM358 li devre) bu analog olarak fluxi izliyor. sifirdan sapma oldugunda sicaklik regulasyonunun cani cehenneme deyip fluxdaki sapma yonune bakarak transformatorde akiyi sifirlayacak bir iki pals vermeyi hedefledim.

Aki tekrar sifir civarina gelince sicaklik regulasyonuna devam ederim diye dusundum.

Tasarimlara boyle artislik cozumler getirilirse yapilan ise bir sanat katildigini dusunuyorum.

Aksi halde DC voltaji iki ayri mosla anahtarla gitsin bitsin is cozumune cok sicak bakmiyorum. Dikkat ederseniz cok cok az malzeme ile cozum getirildi. (getirilmeye calisildi)

 

[clc]

Yontemlerden birisi bir bobine V*T gerilimi uygulandi ise artik miknatisiyeti silmek icin -VT kadar ters akim akitacaksin.

Burada dikkat edilmesi gereken bir nokta var, kağıt üstünde bu muhteşem bir çözüm gibi gözükmesine rağmen ideal malzemeler ile çalışmadığımız için bunu yalnızca dutyleri eşitledim artık kesinlikle çözdüm diyemiyoruz, simulasyona non ideality katarak bunu gözlemleyebiliriz.

Tek transistorlu forward yapida bu is kendiliginden oluyordu. (Primerin ayni ikinci bobin akiyi ters yonde akim akitmak suretiyle siliyordu.)
(Bu nedenle dutyye max %50 siniri konur)

Klasik olarak %50 dememize rağmen, sarım oranları ile bu %50 yi manipüle edebiliriz. Ancak pratikte yine pek kullanılan bir yöntem değil.

 

[Mikro Step]

Evet %50 konusu manuple edilebilir fakat genelde primer tarafindaki bobinler es sarilir.

V*T ye esit -V*T yapmak yerine V*T sonucuna esit herhangi bir -V1*T1 kullanilabilir.

 

[Haze]

@clc bu durumu engellemek icin airgap koymakta yeterli olabilir demissin, bu konuda @Mikro Step bir video cekmisti bir nuveye airgap ekleyerek nasil daha fazla guc elde ederiz diye, ama oradaki amac B/H egrisini uzatmakti, buradaki durum ondan farkli bir olaymi, burada flux walking ile kucuk birikimlerden olusan magnetik bir ofset sorunundan bahsediliyor diye dusunmustum.
kaldiki airgap bile eklesek bu durum eninde sonunda yine olusmaz mi?

 

[clc]

Beklediğim gibi güzel bir çözüm geldi, aslında baya öğretici bir konu oluyor. Primerden akım geri bildirimini izolasyonu bozmadan almak için ucuz ve pratik bir yol yok. Akım trafosu düşünülebilirdi ama uygulamada çıkaracağı sıkıntılara değmeyebilir, izole bir akım sensörü maliyet açısından ilgi çekmeyebilir, shunt koysak emitter e onu izole etmek için isolation amplifier lazım e bunlarda hep pahalı şeyler.

Motorlarda search coil adıyla buradakine benzer şekilde airgap flux ını gözlemleme amaçlı coiller olabiliyor, bu da onun gibi olmuş. Son halini bekliyorum ancak neden lm358? Fiyat mı yoksa jellybean component olarak mı nitelendiriyorsunuz

 

[Mikro Step]

Elimde tek bir direnc dahi malzemem yok. Atelyemde olsaydim simdiye 10 kere farkli devre kurar denerdim. Mevcut durumda tum malzemeleri Farnell'den almak zorundayim ve Farnell cok maliyetli. Cinden malzeme getirmekle de zaman kaybetmek istemiyorum.

O yuzden hic dusunmeden en ucuz opamplardan LM358i sectim. Bana getirecegi buyuk bir olumsuzluk gormuyorum.

 

[clc]

@clc bu durumu engellemek icin airgap koymakta yeterli olabilir demissin, bu konuda @Mikro Step bir video cekmisti bir nuveye airgap ekleyerek nasil daha fazla guc elde ederiz diye, ama oradaki amac B/H egrisini uzatmakti, buradaki durum ondan farkli bir olaymi, burada flux walking ile kucuk birikimlerden olusan magnetik bir ofset sorunundan bahsediliyor diye dusunmustum.
kaldiki airgap bile eklesek bu durum eninde sonunda yine olusmaz mi?

Şöyle ki bu airgap çözümünü kendim hiç uygulamadım, bilinen bir yöntem sanırım 80-90 lardan kalma, elimizdeki 90lardan kalma pwm kontrolcülerin kabiliyetleri gözlemlendiğinde peak akım kontrolü işinin pek yaygın olmadığı görülebiliyor. Mantığı Rds on olayı ile aynı, ufak bir gap koydunuz magnetezing current arttı, conduction losslar arttı ve dc asimetriyi düzeltme şansınız oldu. Ancak burada bitmez tabiki, core da enerji depolamanıza sebep oluyor, bunun içinde snubber eklemeniz lazım, oraya da loss olarak döner. Verim açısından çok sıkıntılı bir çözüm kısacası. BH eğrisini uzatmayı yani enerji depolamayı değil de magnetizing current ı arttırmak yani buradaki amaç. Flyback gibi topolojiler kadar gap verilmesi gerekmez bence, ama dediğim gibi tahminimce bu teknik çok eski ve kullanımı artık yok olmuş olabilir.

Edit: Current mode control bu sorunu çözüyor, günümüzde de artık current mode çok yaygın. O yüzden belki de alternatif çözümler ve hatta problemin kendisi aşırı konuşulmuyor olabilir.

 

[clc]

Elimde tek bir direnc dahi malzemem yok. Atelyemde olsaydim simdiye 10 kere farkli devre kurar denerdim. Mevcut durumda tum malzemeleri Farnell'den almak zorundayim ve Farnell cok maliyetli. Cinden malzeme getirmekle de zaman kaybetmek istemiyorum.

O yuzden hic dusunmeden en ucuz opamplardan LM358i sectim. Bana getirecegi buyuk bir olumsuzluk gormuyorum.

Smd kullanırım derseniz, maliyet artacaktır ancak TLV906X ve TLV900X lere(x kaç opamplı paket olduğunu bildirir) bakabilirsiniz bence.

 

[Mikro Step]

Son semada transformator hesabini yapmadik. En baslarda miknatislama akimini max yuk akiminin 1/10'u olsun demistik. (Kabul)

Eger miknatislama akimini artirirsak mesela 1/5 yaparsak bu uygulamada da sorun azalir.

Cunlu miknatislama akimini 1/10 yerine 1/5 yapmak demek miknatislama bobininin enduktansini yari yariya azaltmak demek.

Sekonderdeki havya direnci R ise exponansiyel dusme miktari R/L olacagindan L yi azaltmak R/L yi artirir ve sonumu hizlandirir.
(Zaten bu teknikte R yi degistiremeyecegimiz icin oynayabilecegimiz tek buyukluk L kaliyor)
Bu cok iyi bir sey. Ayni durum gap ile de yapilabilir. Fakat bu cozumler bostaki kayiplari artiracagi icin hosuma gitmiyor. Transistorler buz gibi olsun isterim.

Primer yada sekonder tarafta akim yolundaki direnci artiracak kayipli cozumler de mevcut sorunu hafifleten ama yakisiksiz cozumler.

Bu yorum yanlis oldu asagidaki linkten gorulebilir. Enduktansi artirarak depolanan enerjiyi azaltabiliyoruz. Fakat L nin artmasi sonumlenmeyi guclestirecek. Bunun yeniden yorumlanmasini asagidaki mesajda yada sonrasinda ele alacagiz.

JBC marka saplara kontrol unitesi tasarimi projesi

aynen stm32f103 un kaci kac para, en adi kontrolcu bile nerdeyse ayni fiyata gelmis :) İlla mcu demedim, pwm kontrolcü olarak tl494 tasarlandıktan sonra o alan durmadı, binlerce ürün var belki. Dijital kontrolcü ile bunu yapmak başka bir challenge çünkü analog da cont domain de kontrolcüler ile...

mekatronik.org

 

[Haze]

flux walking i biraz arastirdim ve bu duruma iyi bir cozum bulan nerdeyse yok gibi, yabanci bir forumda da tartisilmis ve orda da kimisi nuveye airgap vererek cozum sunmus kimiside primerdeki current sense direncinden okunan akimin buyuk yikimlari onleyecegeinden bahsetmis ama yuksek guclu bir smps de bu cozumler pek fayda vermez sanki en azindan iyi bir cozum gibi durmuyor, birde seri kapasitor cozumu var, kisacik bir dead time suresinde manyetik aki nasil bir devreyle sifirlanir bende merak ettim simdi,

 

[Mikro Step]

Eger amac DC/DC konverter yapmaksa sorun yok. Primere uygulanan voltajin integralini alir ve integraldeki sapmaya bakarak sirayla anahtarlanan moslarin ton surelerini degistirerek fluxun bir yone yigilmasini engellersin.

%40 %$40 anahtarlama $20 de olu zaman biraktiysan fakat mazlemelerde bir sebeple simetri sorunu varsa ve %40 $40 bir yone kaymaya neden oluyorsa %41 %39 surus yaparsin sorun cozulur.

Elinde yeterki flux ile ilgili geri besleme olsun. Bugune kadar hic tanik olmadim ama transformatorun nuve cekirdegine hall sensor bile eklenebilir.

 

[clc]

flux walking i biraz arastirdim ve bu duruma iyi bir cozum bulan nerdeyse yok gibi, yabanci bir forumda da tartisilmis ve orda da kimisi nuveye airgap vererek cozum sunmus kimiside primerdeki current sense direncinden okunan akimin buyuk yikimlari onleyecegeinden bahsetmis ama yuksek guclu bir smps de bu cozumler pek fayda vermez sanki en azindan iyi bir cozum gibi durmuyor, birde seri kapasitor cozumu var, kisacik bir dead time suresinde manyetik aki nasil bir devreyle sifirlanir bende merak ettim simdi,

İyi bir çözüm var, current mode control. Yalnız yüksek güçlü diyince mesela şöyle durumlar da var, sekonderi center tap olan bir LLC resonant converter da, sekonder sargıların non ideal olmasından ötürü de oluşabilir(center tap sekonder e sahip ama primerine seri kapasitör attığın bir normal yapıda da mümkün) , tabi her llc yüksek güçlü olacak diye bir şey yok düşük güçlerde de olan bi topoloji ama yüksek güç denince geldi aklıma nedense

 

[Haze]

Eger amac DC/DC konverter yapmaksa sorun yok. Primere uygulanan voltajin integralini alir ve integraldeki sapmaya bakarak sirayla anahtarlanan moslarin ton surelerini degistirerek fluxun bir yone yigilmasini engellersin.

%40 %$40 anahtarlama $20 de olu zaman biraktiysan fakat mazlemelerde bir sebeple simetri sorunu varsa ve %40 $40 bir yone kaymaya neden oluyorsa %41 %39 surus yaparsin sorun cozulur.

Elinde yeterki flux ile ilgili geri besleme olsun. Bugune kadar hic tanik olmadim ama transformatorun nuve cekirdegine hall sensor bile eklenebilir.

ben tanik oldum sanirim, bir aram push pull smps nin akimina osiloskop ile bakiyordum ve bir kanalin akimi digerine gore surekli daha yukariya tirmaniyordu yani simetrik degildi, siz bahsedene kadar bu durumu bilmiyordum, cozumunu mantikli ama bu cozum sizin gibi harici bir islemci ile pwm kontrolu yapiyorsaniz ise yarar sanirim, standart bir tl494 te ne yapacaz, istedigimiz kanala mudahale edemiyoruz ki.

 

[Mikro Step]

Yaparsin.

Hangi cikis aktif ise bundan alacagin kontrol sinyali ile analog switchler kullanarak opamlarin o anki giris voltajlarini diledigin gibi degistirebilirsin.

Artistik tasarim gerekir.

 

[clc]

ben tanik oldum sanirim, bir aram push pull smps nin akimina osiloskop ile bakiyordum ve bir kanalin akimi digerine gore surekli daha yukariya tirmaniyordu yani simetrik degildi, siz bahsedene kadar bu durumu bilmiyordum, cozumunu mantikli ama bu cozum sizin gibi harici bir islemci ile pwm kontrolu yapiyorsaniz ise yarar sanirim, standart bir tl494 te ne yapacaz, istedigimiz kanala mudahale edemiyoruz ki.

Ekstra devre ekleyeceksiniz eski pwm kontrolcüler için, ancak yeniler zaten current mode control yaparak bunu çözüyor. TI ın pwm kontrolcülerine bakabilirsiniz, tl494 tipi şeyler cidden eskide kaldı, maliyet etkin tasarım yapmak dışında artık kullanmanın özellikle bu topolojiler ile kullanmanın aşırı bir avantajı yok, çünkü bu kontroller işin ekstra devreler tasarlamak, test etmek gerekiyor

 

[Haze]

Yaparsin.

Hangi cikis aktif ise bundan alacagin kontrol sinyali ile analog switchler kullanarak opamlarin o anki giris voltajlarini diledigin gibi degistirebilirsin.

Artistik tasarim gerekir.

@Mikro Step, mesela nasil, tl494 de iki tane hata amplifikatoru var ve bildigim kadariyla sizin herhangi bir kanala ne yapacagini soyleme sansiniz yok.
@clc currentmode bu duruma nasil cozum oluyor anlamadim, sonucta akimin asiri yukselmesini onlemeyecek mi, sonucta sorun ortadan kalkmiyor, yanlis mi anladim.

 

[Mikro Step]

Var tabiki. iki cikis sadece bir FF dan elde ediliyor.

FF un birinci cikisi 1 iken o anki opamp girisleri ile oyna, FF un diger cikisi 1 ken gene opamp girisleri ile oyna.

Yani mux yapacaksin.

Elektronikte olmaz diye bir sey yok.

Fakat boyle yapincaya kadar kafandaki smps cipini ayrik malzemelerle kendin de yapabilirsin.

 

[clc]

@Mikro Step, mesela nasil, tl494 de iki tane hata amplifikatoru var ve bildigim kadariyla sizin herhangi bir kanala ne yapacagini soyleme sansiniz yok.
@clc currentmode bu duruma nasil cozum oluyor anlamadim, sonucta akimin asiri yukselmesini onlemeyecek mi, sonucta sorun ortadan kalkmiyor, yanlis mi anladim.

Sorunun ortadan kalkmasından kastınız tam olarak nedir? Çok basitleştireyim, pushpull converter yapıyorsunuz switchler Q1 ve Q2, flux bir yöne doğru kayıyor siz o yöndeki switch i açtığınız zaman akım hızlıca sizin belirlediğiniz tepe akıma geldi ve kapandı, duty si diğer taraftan az oldu. Yani sadece 10A yı geçmesin diyerek dahi çözersiniz yalnız bu yazdığım yöntemi dijital olarak yapmak pek pratik olmaz, bu sadece analog kontrolcüler için olabilir. Dijital bir kontrolcüde akımlar üzerinden bir observer ayarlayarak bile çözebilirsiniz.

 

[Haze]

aynen stm32f103 un kaci kac para, en adi kontrolcu bile nerdeyse ayni fiyata gelmis

 

[Haze]

@clc ben yanlis anladim, haklisin zaten bahsettigin cipin amaci o, yukselen kanali dizginlemek icin diger kanala yuklenmek.