SMPS(Switch Mode Power Supply) imalat deneme çalışmaları

[Mekatro_nik]

merhaba arkadaşlar.
konu başlığının arkasına hemen eklemem gereken bir kelime var, " amatörce "
çünkü bu konunun çok derin, kapsamlı, teknik ve gerçekten zor olduğunu ( en azından benim için ) biliyorum.
ama bir türlü de bu konudan uzak duramıyorum. sayın @taydin in da cesaretlendirmesiyle , konuyu açtım.
sizleri çok sıkmadan kısaca açıklamaya çalışayım.
Emekliyim, ilk okuldan beri elektriğe ve ortaokuldan beri de elektroniğe karşı oldukça ilgiliyim. çok seviyordum.
ilk diplomam meslek lisesi tesviye, ikinci diplomam yine meslek lisesi elektronik.( dışarıdan bitirme )
12 volt aküden 220 volt üretmek yani ups sistemi beni çok cezbediyordu. o zamanlar bir tane yaptım. sadece 12 / 220 vac 50 Hz olarak kare dalga.
ama o zamanlar kare değil de sinüs nasıl çıkarırım diye çok merak edip araştırdım ama çözemedim.
Neyse bu zamanlara gelince de o küçücük ferrit trafolardan nasıl büyük güçler , hem de 50 Hz. çıkabiliyor diye takıldım.
İki sene önce ilk denememi 12vdc 60vdc 10A olarak yaptım. kısmen oldu.

şimdilerde 220vac girişli basit SMPS denemeleri yapıyordum ki mosfeti patlattım.
Yaptığım devreyi görünce ustalar eksikleri hemen fark edeceklerdir. kullandığım ferrit E 42/21/20.
niçin bu ferriti kullandığımı konu ilerledikçe açıklayacağım.

 

[Mikro Step]

Guc katinin semasindan flyback devre ile ugrastigin anlasiliyor.

Oncelikle bu yapida primer ve sekonder voltajlarin arasinda 180 derece faz farki olmak zorunda. Yani MOS iletime gectiginde sekonderdeki diyod iletime gecmemeli. Ne zaman MOS kesime gitti o zaman sekonder dogrultucu devreye girmeli.

Bu en onemli trick. Demek istedigim primer ya da sekonder uclarini kafana gore kullanamazsin.

Ikinci trick ise devren voltaj dusurucu olduguna gore duty %50 den cok daha kucuk olmak zorunda.

Ucuncusu cok sart olmasa da current loop feedback olmasi flyback duzenegin daha iyi kontrol edilmesini saglar. Bu nedenle 3525 yerine 384x serisi cipler daha mantikli secim olur.

Hatta %50 ustune izin vermeyen cipler daha da iyi olur.

Transformatorun kacak enduktansi arttikca snubber ihtiyaci artar. MOS DS arasinda da RCD snubber daha koymakta fayda var.

Urge asamasinda bulabildigin enyuksek voltajli MOSla calismanda fayda var. Tercihen 1000v dan da buyuk. Snubber degerlerin vs oturunca son asamada olusan voltaja gore daha dusuk voltajli MOS secersin.

Bu arada en onemli trick flyback yapida gap kullanmak zorundasin. Yani E nuveleri monte ettiginde orta bacaklar opusmeyecek arada hava boslugu kalacak.

Bu iste scop olmazsa olmaz.

Gate'i transformator ile surmek cok avantaj saglar. Scop ile gate voltajini izlemende fayda var. Gate voltajin mosu olmasi gerektigi gibi iletime ve kesime sokamazsa bol bol MOS yakarsin.

 

[Mekatro_nik]

neredeyse bir haftaya yakın flyback devre ile ilgili çoğunluğu türkçe olmayan videoları altyazılı olarak izledim.
uyarıları bu kadar net ve anlaşılır özetlemeniz abartmıyorum benim için çok kıymetli.
siz yazınca aklıma geldi. faz farkı denemeleri yapmıştım ama 300vdc de değil 30vdc girerek yapmıştım. tabi orada patlama vs. olmamıştı.
şimdi kontrol ettim trafoyu sararken işaretlemiştim. aynı fazda bağlantı yapmışım.
duty %50 yi de göz ardı ettim. geri besleme uygulamadım. şimdi tekrar baktım duty %55 miş.
%50 üstüne izin vermeyen cipler'e örnek verebilir misiniz.

 

[Mikro Step]

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/uc3843.pdf?ts=1733686524754&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FUC3843%253Futm_source%253Dgoogle%2526utm_medium%253Dcpc%2526utm_campaign%253Dapp-hvp-null-44700045336317428_prodfolderdynamic-cpc-pf-google-ww_en_int%2526utm_content%253Dprodfolddynamic%2526ds_k%253DDYNAMIC+SEARCH+ADS%2526DCM%253Dyes%2526gad_source%253D1%2526gclid%253DCj0KCQiApNW6BhD5ARIsACmEbkU67iCpRu9We7gp1MguphpQpKHdGKRPnDM4fTlozGFco1Fd6RLjZa4aArOjEALw_wcB%2526gclsrc%253Daw.ds

Sayfa 3'den UC3844 secebilirsin.

UC serisi cok populer ve hakkinda cok konusulmus cok fazla dokumani olan bir cip.

 

[Mekatro_nik]

esas hedefim " two-switch-forward-converter " . ama flyback den başlamak istedim. 3525 i push pull olarak kullanmıştım. yeni devre yapmamak için hazır darbe alırım diye düşündüm. ama şimdi yeni sistem sizin uyarılarınızla şekillenmeye başladı. bir de net çözemediğim konu RCD snubber hesabı.

 

[Mikro Step]

Two switch forward bence daha az problemli. En azindan buyuk voltaj darbeleri ile bogusmak zorunda kalmazsiniz.

 

[Mekatro_nik]

merhaba arkadaşlar.
Nihayet UC3844 ile temel bir devre montajı yaptım. elimdeki delikli pertinaksa sığdırmak için sıkışık lehimledim.
sayın @Mikro Step in tavsiye ve önerileri doğrultusunda birkaç düzenleme yaptım.
Ferrit trafoya ilave besleme sarımı yaptım. 0,3 mm gap oluşturdum. 0,6 mm gap denemesi de yapacağım.
Geri besleme regülasyon için pc817 ve zenerli basit sistem kullandım. sonra TL431 ilave edeceğim.
Devre olarak uygulama notlarından faydalandım.
Ama şebeke voltajı ile çalışmak gerçekten çok sıkıntılı ve tehlikeli.
yalıtıma çok dikkat etmek gerekiyor.

devre çalıştı mı, şöyle böyle çalıştı.
en önemli malzeme ferrit trafo olduğu için , benim hesaplayıp yapacağım trafo da bu kadar olur diye kendimi teselli ettim.
tabi ki pes etmek yok. ilk konumuz flyback.
Mutlaka çalıştırıp sonuç almak istiyorum.
bir nevi uygulamalı eğitim gördüğüm bu süreçte , yardımcı olan/olacak değerli
form üyelerine şimdiden teşekkür ederim.

 

[Taçsız Kral Pele]

 

[Mekatro_nik]

merhaba arkadaşlar.
kendi çapımda amatörce denemelerim devam ediyor. bazı hesaplama proğramları yardımı ile trafolar sarıyorum.
ben şöyle basitçe işin içinden sıyrılıp çıkayım , biraz volt biraz amper alayım derken karşıma dcm/ccm konusu çıktı.
bunlar da neymiş , hangisi nerede niçin nasıl neden kullanılırmış demeye kalmadan kendimi yeni bir açmazın içinde buldum.
Ustalarımız mutlaka bilir . ExcellentIT flyback proğramını kullanarak trafoyu hesaplamaya çalışıyorum.
bu hesaplamada bile tam tutturduğumdan emin değilim.
kafamdaki sorular;
1- şemadan bakarak DCM mi CCM mi anlamak mümkün mü? değilse nasıl anlaşılır.
2- basit adaptör tarzı 50w-100w gibi sistemde gerçekten avantajlı hangisidir. dcm/ccm
3- Ti nin " Power Stage Designer 5 " proğramında dcm/ccm seçimlerinde benim fark edebildiğim kadarıyla sadece endüktans
değeri değişiyor. bu proğramı da öylesine bi karıştırdım. pek anlamıyorum.
flyback bir adaptör yapıp hobi arşivime ekledikten sonra , " forward converter " daha sonra da " two switch forward converter "
çalışmaları yapmak istiyorum.
sayın @Taçsız Kral Pele önerileriniz çok güzel. tabi hemen konuya tam hakim olamıyorum. pratik denemeler yaparak minik ilerlemelerle
yol almaya çalışıyorum.

 

[Mikro Step]

DCM yada CCM semadan anlasilmaz.

PWM OFF periyodu sonunda nuvedeki enerjinin tamami bosalmissa bir sonraki PWM ON periyodunda akim sifirdan itibaren tirmanmaya baslar. Bu DCM yani akimda sureklilik yok demek. Primer akimi tirmandi sonra primer enerjisi kesildi. Sonra nuvedeki enerji sekondere aktarildi ve tamamen tukendi. Bir sonraki periyoda akim sifirdan baslandi demek.

CCM modunda ise OFF periyodu sonunda enerjinin tamami sekonderde tuketilmez. Bir sonraki ON periyodunda akim sifirdan degil belli bir ofsetle baslar.
Haliyle nuvede surekli DC bir akim vardir.

Primer akimi kagit kalemle cizersen DCM modunda akimin ucgen dalga, CCM de ise akimin DC ofset +ucgen dalga oldugunu goreceksin.
DCM de egim yuksek, CCM de egim dusuk olacak.

Durum boyle olunca DCM de daha cok yayilim olur. CCM de ise egim az oldugu icin yayilim daha az olur.
DCM de DC bilesen olmadigi icin kucuk bir nuve is gorur. CM de DC bilesen oldugu icin Nuve boyutu buyumek zorundadir.

DCM de kontrol daha kolaydir. Cunku her defasinda primer baslangic akimi sifirdan baslar. CCM de ise DC ofset var. Ofset yuke gore degisir. Kontrol isi biraz daha zorlasir.

DCM mi CCM i anlamanin en kolay yolu varsa MOSUN Source direncindeki voltajin dalga seklinde bakmaktir.

Baska nerden bakilir? Mosun Drain voltajinin grafiginden. Eger bu grafigi DCM vs CCM icin cizmeyi becerirsen zaten olayi kavrayacaksin.

 

[Mekatro_nik]

DCM mi CCM i anlamanin en kolay yolu varsa MOSUN Source direncindeki voltajin dalga seklinde bakmaktir.

Açıklamalarınız için çok teşekkür ederim. ilk fırsatta bakacağım.
yine Sayın Hüseyin Yeşilyurt'un bir videosunda, yüksek güçte olmasına rağmen DCM tercih edilmişti.
handikapları da galiba snubber den halletmişlerdi.
Sizin de bahsettiğiniz gibi, DCM nin daha kolay kontrol edilebilmesi tercih sebebi olabiliyor.

 

[Mikro Step]

Yuksek gucte DCM iyi bir secenek degil.

PWM ON asamasinda akim egrisinin altinda kalan alanlari kirmizi ile boyadim. Bu alan ne kadar buyukse guc te o kadar buyuk demek.

Ayni guc icin ustteki grafikte ucgenin tepesi yuksek olmak zorunda. Halbuki alttaki grafikte tepe deger hem dusuk hem de egim dusuk.

Bu ne demek anahtarlma elemaninin kafasina usttekinde balyozla vuruyorsun, alttakinde cekic ile vuruyorsun. DCM mde hem mos hem sekonder dogrultucu stresli calisacak.

CCM de ise daha az stresle calisacak.

DCM de akimdaki yukselme ve ozellikle dusme cok fazla. CCM de ise daha az. Bu da ne demek cihaz daha az RF yayilim yapacak.

 

[Mikro Step]

Bu arada Flyback ogrenmek icin deney ortami kurup calisirken 220v ile calisma. Mesela 60v..70v sekonderli bir transformatorle devreni besle. Akimi da dusuk degerlere set. (UC38xx ile calisirken MOS Source akim sense direncini biraz yuksek tut.

Bu MOSla calisirken yuksek voltajli darbelerle MOS'un delinme riskini azaltir. Ustelik sebeke ile izolasyon saglayacagin icin scopu istedigin gibi primer tarafta kullanabilirsin.

Zirt pirt mos yakarsan motivasyonun duser.

 

[Mekatro_nik]

Bu arada Flyback ogrenmek icin deney ortami kurup calisirken 220v ile calisma. Mesela 60v..70v sekonderli bir transformatorle devreni besle. Akimi da dusuk degerlere set. (UC38xx ile calisirken MOS Source akim sense direncini biraz yuksek tut.

Bu MOSla calisirken yuksek voltajli darbelerle MOS'un delinme riskini azaltir. Ustelik sebeke ile izolasyon saglayacagin icin scopu istedigin gibi primer tarafta kullanabilirsin.

Zirt pirt mos yakarsan motivasyonun duser.

uygun bir trafo sardıracağım. açıklama ve önerileriniz için teşekkür ederim.

 

[Taçsız Kral Pele]

Trafo için son dönemde kurulan firmalardan TAMSA ile çalıştık. Ahmet Bey gayet yardımcı oluyor, memnunuz. Önerebilirim.

Tamsa Elektronik

Tamsa Elektronik

tamsaelektronik.com

Bu arada Hüseyin Hoca'ya bir yerde katılamadım. DCM diye çok bastırıyor ama DCM'de özellikle de yüksek güçlerde çıkış ve giriş kapasiteleri çok zorlanıyor. Bunun nedeni oradaki akım dalgalanmasını kapasite üzerine alacak ki çıkışta bir DC akım elde edelim. Akım dalgalanması ne kadar olursa kapasite bir o kadar zorlanacak. Zaten flyback'in en büyük handikapı bu. Bir simülasyon programı kurarsanız anlarsınız dediğimi.

Ayrıca üstüne tam düşünmedim ama yine DCM ve CCM arasında kaçak bobin nedeniyle snubber dirençlerinde harcanan enerji benzer olabilir. Burada kaçak bobinin ne kadar az olduğuna bakar durum. DCM ya da CCM olsun çok farketmiyor.

Bir diğer konuya gelecek olursam, hava aralığı verilir bu trafolarda. DCM'de yüksek güçlerde daha fazla hava aralığı çıkar. Bu da daha fazla EMC demek. Bunu da belirtmekte fayda var.

DCM'nin tercih edilmesinin en güzel yanı, 1 hep DCM çalışıldığından kontrol kolay, osilasyon riski az, %50 altı tutturuldu mu tamamdır. İkincisi hesaplamalar biraz daha basit.

 

[clc]

@Taçsız Kral Pele DCM in snubber noktasında bence şöyle bir avantajı olabilir, aynı specler için DCM de yapılan bir tasarımın indüktansı daha ufak olacak dolayısı ile daha küçük kaçak elde etmek daha kolay. Bu açıdan bir avantaj doğabilir.

 

[Mekatro_nik]

Trafo için son dönemde kurulan firmalardan TAMSA ile çalıştık. Ahmet Bey gayet yardımcı oluyor, memnunuz. Önerebilirim.

baktım istanbul'da bu firma. Ankara'dayım. Daha önce scop için izolasyon trafosu aldığım ustaya sardırırım diye düşünüyorum.

Bir diğer konuya gelecek olursam, hava aralığı verilir bu trafolarda. DCM'de yüksek güçlerde daha fazla hava aralığı çıkar. Bu da daha fazla EMC demek. Bunu da belirtmekte fayda var.

ilgili videoda, trafonun arasındaki boşluk için konulmuş malzemenin kalınlığını görünce şaşırmıştım. demek ki böyle oluyormuş demiştim.
Yine de Hüseyin Hoca bir çözüm üretmiştir veya öyle tercih etmiştir diye düşünüyorum.
bu gibi yüksek güçlerde DCM çalışamayacağımı kesin anladım. teşekkür ederim.

 

[Taçsız Kral Pele]

@Taçsız Kral Pele DCM in snubber noktasında bence şöyle bir avantajı olabilir, aynı specler için DCM de yapılan bir tasarımın indüktansı daha ufak olacak dolayısı ile daha küçük kaçak elde etmek daha kolay. Bu açıdan bir avantaj doğabilir.

Hocam doğru ama mesele primer bobin değeri ile kaçak bobin değeri oranında.
Örnerğin DCM'de 100uH çıksa kaçak 3uH çıkacak. Oran %3.
CCM'de ise 500uH çıksa kaçak 15uH çıkacak. Oran yine %3.

Kaçak oranı karşıya aktaramayacağımız enerjiyi temsil ettiğinden değişen çok bir şey olmaz diye düşünüyorum.

 

[clc]

Hocam doğru ama mesele primer bobin değeri ile kaçak bobin değeri oranında.
Örnerğin DCM'de 100uH çıksa kaçak 3uH çıkacak. Oran %3.
CCM'de ise 500uH çıksa kaçak 15uH çıkacak. Oran yine %3.

Kaçak oranı karşıya aktaramayacağımız enerjiyi temsil ettiğinden değişen çok bir şey olmaz diye düşünüyorum.

Evet sonradan yazdığımda bir hata daha fark ettim zaten, trafoların akımları da farklı olacak o yüzden sadece kaçak küçük olacak diye snubber da yanacak küçük olma ihtimalinden bahsetmek yanlış. Mümkün olabilir ama net değil.

Konuya ekleme olarak güçten bağımsız CCM/DCM mümkün, her topoloji her güce mümkün. Ama ekonomik olarak ya da yayılım limitleri olarak yapmak mantıklı olmayabiliyor. Yoksa gidip 1kW flyback de yapabilirsiniz ama trafo olur kocaman, etrafındaki bütün cihazları sapıttırır. Şebekeden beslenen 50W civarı bir flyback için bence DCM kullanılabilir, daha üstünde CCM kullanmak trafoyu belki biraz fazla büyütebilir. Hesaplayıp bakmak lazım

 

[Taçsız Kral Pele]

Yeni teknolojilerde artık yarı resonant flyback çok kullanılıyor, öyle böyle değil. Çünkü her şey hayatımızda maliyet. DCM/CCM sınırı şu an en iyi koşul. Özellikle EMI maliyetlerini azalttığı için. Ama başlangıç için biraz karmaşık olabilir. Chargerlab diye bir youtube kanalı var arada bakıyorum, hangi şarşörü açsalar içinden bu özellikli entegre çıkıyor.

Burada inceleme yazısı var. Hatta hepsini kıyaslamışlar CCM DCM dediğimi.

Quasi Resonant Flyback Converter

Güç elektroniğinde, elektrik ve enerji aktarımında konu “izolasyonlu converter” arenasına geldiğinde, 300W ve altında, onca dönüştürücünün yanında Flyback açık ara, “hâlâ”, en popüler dönüştürücüler arasında yer alır. Bu nedenledir ki gerekse web sitem üzerinde gerekse internette flyback...

www.firatdeveci.com