pcbway

48V DC Lithium-İon Aküden 12V-1A ve 5V-0.5A Flyback SMPS tasarımı öneriler

Başlatan BoundedBy, 20 Şubat 2015, 22:26:51

BoundedBy

Herkese merhabalar ;

Ben aranıza daha yeni katıldım fakat üye olmadan önce forumu incelerken yaptığım projeyle ilgili çalışan arkadaşlar olduğunu gördüm ve buraya paylaşım yapmaya karar verdim. Neyse,lafı uzatmadan kendi projemin ne olduğunu size anlatmak istiyorum ve ayrıca bilmediğim konularda desteğinizi bekliyorum.

Ben 3 Fazlı 48V bir motor sürücüsü tasarladım. Bu sürücüde Msp430 serisi işlemci ve TLP250 gate driver kullandım. Bu sürücü 48V(max:55V) bir lityum iyon aküden beslenecek. Ben bu aküden 12V ve 5V izole iki adet çıkış verecek şekilde Flyback smps tasarlamak için uğraşıyorum. Bir hafta kadar araştırdım ve LTspice programı ile bazı devre modelleri kurdum ve simule ettim. Simulasyon sonuçlarına göre istediğim çıkışları ve amper değerlerini görebiliyorum fakat, bu işi gerçeklemiş arkadaşlara sormak istiyorum genelde bunu kurmak istediğimizde büyük ihtimal simulasyondaki gibi çalışmayacak. O yüzden bunu gerçeklemek için ne gibi önerileriniz olur ?

İşte LTspice'ta ki devrelerim :

300Khz'de LT1145 ile yapılan 48V giriş 12V ve 5V çıkış veren flyback tasarımı



150Khz'de LT3748 ile yapılan aynı şekilde 48V çıkıştan 12V-1A ve 5V-0.5A veren tasarım



Burda da istediğim parametrelere göre ve seçilen trafoya göre değerleri hesaplayan başka bir program çıktısı(tam olarak anlayamadım açıkçası tüm değerleri)



Sizlerden ricam bunu gerçeklemek için nelere dikkat etmem gerekicek,hangi trafoyu kullanabilirim istediğim gibi sargı çeşidini(custom design) nerde yaptırabilir veya yapabilirim ? Ayrca, kullandığım çiplerin datasheetinde frekans yüksek olduğu için breadboard veya pertinax üzerine kurmayınız direk PCB'ye basıp test ediniz şeklindeki uyarının amacı nedir anlamış değilim nasıl kurup test edebilirim ? (Her defasında pcb'ye bas boz yeniden tasarla bas falan çok zaman alacaktır)

Şimdiden yardım eden etmeyen herkese teşekkür ediyorum

Saygılar.



[mergedate]1424439970[/mergedate]
Yok mu herhangibir yorum :(

toyer

devrenin en önemli kısmı trafodur benim kendi fikrim. o yuzden enine boyuna öğrenilmeli, iyi hesaplanmalıdır.

BoundedBy

Bende o konuda bilgi edinmek istiyorum zaten önceden kendisi saran veya ürettiren birisi var mıdır ? Ben araştırdım öğrendim az çok bilgi edindim ama tecrübe etmiş birisinden faydalanmam gerekecek.

Yorumunuz için teşekkür ederim.


toyer


Flatron

@BoundedBy
Size lazım olan 55 volttan 5volt 1 amper  ve 12 volt 1 amper se o çok kolay.
Yok ben converterleri flyback tasarımı öğrenmek istiyorum diyorsanız o hemen öğrenilecek bir konu değil

Bu devrelerle haşırneşir olmuş hesaplarınıda tamamen  bilenleri kolay kolay bulamazsınız.Bunlar üç grup dur

1)Tecrübeleride çok olanların işleri çoktur başlarını kaşıyacak vakitleri yoktur.

2) Öğrenciyken bilgi paylaştıkça çoğalır edebiyatı yaparlar.Elektronik piyasasına girince basit bir şey sorsanız"Bu tür yardım için tasarım yapmam gerekir" deyip konuyu paraya getirirler.Bunlarda zaten öğrenciyken firmaların excel hesap programlarının şifresini  kırıp Fairchild/Texas logosunu kaldırıp kendi ismini koymayı başarmış kimselerdir.

3) Bunlarda elektronik bilgilerinin sarhoşluğundan dünya üzerinde uçma modundadırlar.Bunlar maillerinize cevap bile vermezler .Yeryüzüne inişleride  youtube da yada bir blog sayfasında 60 yaşlarında  bir amerikalının,almanın yada 17 yaşında bir gencin onun bildiklerinden çok daha fazlasını videolarda gösterene kadardır.Hele birde o modülün  dx.com da 5 USD ye shipping dahil fiyatınıda görünce komaya girerler.

Bu kadar cümleyi birazda bu tür insanlara kızgın olduğum içinde yazdım
Sorularınıza gelince
Anahtarlama frekansı yükseldikçe componentlerin değerleri pcb tasarımı kurallarına uyulmadığından sadece pcb den dolayı devre çalışmayabilir.
Bu yüzden PCB kullanmalısınız.
SMPS in bu konusunu öğrenmek istiyorum diyorsanız sondan başa gitmek daha uygun olur.Trafolar önemlidir bu tür yazılımların uygulama notlarındaki trafolardan çokça tedarik edin tabiki pcb ve chipi de
Ekran görüntüsünü paylaştığınız o programda pekçok değer var hangisini anlamadığınızı yazarsanız yardımcı olunabilir.Ayrıca forumda 3-4 yıl (belki daha uzun bir süre önce" Ferrit Trafo bilgi paylaşımı" diye bir konu vardı orada bu kavramların türkçesinin olduğu bir sayfa vardı size yardımcı olabilir.

SMPS konusunu iyi öğrenebilmek için iyi bir elektromanyetizma bilgiside gerekir.Matematik,ingilizce ve çokça sabrı yazmıyorum bile

Kolay Gelsin

serkan_48



flyback tasarlayacaksanız çok fazla değişken olduğu için bir çok teorik bilgiyi bilmeniz pratikte uygulamanız ve ölçümleyip tekrar deneyimlemeniz gerekecek.

Eğer pratik bir çözüm isterseniz yukarıdaki şemadan bir karta 2 adet uygulayıp birini sabit 5 volt diğerini sabit 12 volt için kullanabilirsiniz.

Benim önerim pratik çözüm içindir.

Bir diğer sorum ise ;

bu 48 volt lityum ion akü tek bir hücreden değil bir guruptan oluştuğunu düşünüyorum.

size gerekli olan 12 volt ve 5 voltu bu guruplardan ara birleşimlerden alabileceğinizi düşünüyorum. genemde 3.7 volt olan lityum pillerin voltajları 2. hücreden 7 volt alıp 7805 ile 5 voltu 4. hücrenin çıkışındanda 7812 ile 12 volt alabilirsiniz. Düşüncesindeyim.

Kolay gelsin iyi çalışmalar dilerim.


Flatron

yada
Şöyle bir devre


asma

İzoleli çıkış isteniyor. ;)
12V ve 5V birbirinden izoleli olacak mı bilmiyorum ama 48V ile kontrol kartının beslemesi izoleli olacakmış.
Flyback belki basit göründüğü için tercih edilmiştir, bridge veya push-pull da olabilirdi. Önemli olan transformatör kullanmak. (İzolasyon için)
Ayrıca örneklerde akım geribesleme var , çıkıştan girişe gerilim geribesleme yok. ;) Opto kuplör le iş çözülür ama yine de iki ayrı bağımsız çıkış üzerine gidilmiş. ;)

Kolay gelsin.

toyer

arkadaşın verdiği devrede feedback primerdeki ekstra sargı ile sağlanıyor.  ekstra sargı hem fb için hemde entegrenin beslemesi için kullanılıyor.
flyback smpslerde genelde bu şekilde bir uygulama var.

uc3842,3,4,5 gibi entegrelerin application notlarında flyback trafonun tasırımıyla ilgili açıklamalar vardır. 
@BoundedBy  incelemenizde fayda var.

http://noel.feld.cvut.cz/hw/philips/acrobat/8014.pdf
http://www.ti.com/lit/an/slua143/slua143.pdf

http://www.ti.com/lit/ml/slup127/slup127.pdf

Flatron

Alıntı yapılan: asma - 21 Şubat 2015, 22:38:52İzoleli çıkış isteniyor. ;)
12V ve 5V birbirinden izoleli olacak mı bilmiyorum ama 48V ile kontrol kartının beslemesi izoleli olacakmış.
Flyback belki basit göründüğü için tercih edilmiştir, bridge veya push-pull da olabilirdi. Önemli olan transformatör kullanmak. (İzolasyon için)
Ayrıca örneklerde akım geribesleme var , çıkıştan girişe gerilim geribesleme yok. ;) Opto kuplör le iş çözülür ama yine de iki ayrı bağımsız çıkış üzerine gidilmiş. ;)

@asma ,üstad bunları  arkadaşın devresi için yazdınız sanırım ,anlamadım :o


 

serkan_48

Konuyu tekrar okudum da evet arkadaşımız izole çıkış almak istiyormuş. Önerdiğim devreler bu işi görevi görmez.

Flatron


BoundedBy

Herkese yanıtları için teşekkür ediyorum. Öncelikle Flatron sinirlendiğin 3 kategorideki insan tipinde benzer fikirleri paylaşıyoruz bende çektim az çok :) neyse. İşe gelince evet izoleli 12V ve 5V çıkış lazım bugün yeni ölçüm aldığımda driver'dan 12V kanalın 60mA 5V kanalın işe 50mA çektiğini ve farklı torklarda ve akımlarda dahil bu akımların oynamadığını gördüm. Birçoğunuz buck-converter veya push-pull topolojilerinden bahsetmişsiniz çok güzel. Elimde push-pull hazır pcb kart tasarımı var fakat sürekli 30A verebilecek güçte :D o yüzden benim istediğim akım değerlerim için kullansam onu verimi inanılmaz düşük olacaktır bu nedenledir ki flyback tasarımına kalkıştım. Simule ettiğim devrelerin birinde geri besleme,optocoupler vs hatta auxilary winding dahi yok çünkü yük sabit ve büyük güçlerden bahsetmiyoruz.

Bir sonraki fikirde bir arkadaşımız lityum iyon pilden çıkış alabilceğimi söyledi,gerçekten dikkatimi çekti fakat şöyle bir durum var bizim pilimiz dediğiniz gibi hücre hücre geliyor fakat kalem pil boyutunda değil her hücre(bir önceki pil o şekilde bir tasarımdı fakat daha verimsiz bulduğumuzdan bunu ürettirdik bu ise 4 yada 5 cell yanlış bilmiyorsam) Ama dediğim gibi pillerden yakın voltajlar alabilmek için çıkışlarını üretici firmayla konuşmam lazım veya tekrardan ürettirmem lazım ki pil de dahili bir BMS sistemi var sadece de 2 çıkışı var 48V+ ve - şekilde bunu kontrol etmek üzere tasarlanmış bir devre farklı çıkışlar için konuşmalıyım.

Bir üçüncü konu trafo tasarımı konusunda araştırmalar yaptım ferit core kullanacağım doğru da bu trafo sarımını Türkiyede hangi firmada istediğim şekilde tasarlatabilirim veya kendim sarabilir miyim ? Çünkü, bu flyback trafolar öğrendiğim kadarıyla normal trafolardan çok daha farklıymış

Saygılar.

toyer


Flatron

@BoundedBy
Sardırmak istediğiniz/nüvesini satın almak istediğiniz  trafonun kodu /boyutları ve hangi miktarlarda satın almayı düşünüyorsunuz?
Birde standart trafoların kodlarına görede söylerseniz.Fiyat karşılaştırması daha kolay olur .PC de bulabilirsem  2-3 adres vardı .Onlara sorar sonucu burada paylaşırım

toyer


Flatron

Alıntı yapılan: toyer - 24 Şubat 2015, 13:16:37trafoyu saran yer bulabilirseniz lütfen paylaşın.
Bulamadım malesef.İnternette birkaç yıl önceki sayfalarda birkaç adres vardı.Araştırmaya devam edeyim

Aslında alacaksın bir makina firmalar gönderecek nüveyi sen fason iş yapacaksın.Günde 50-60 adet sarsam bana yeterdi.

Böyle elemanın olacak 6 ayda fabrika sahibi olursun :D
http://www.youtube.com/watch?v=HEJn74Z3wHk#
 

toyer

üretim yapmıyoruz ki üretim için trafo saran yerimiz olsun. bende ki de akıl işte.

Flatron

Alıntı yapılan: toyer - 24 Şubat 2015, 20:13:09üretim yapmıyoruz ki üretim için trafo saran yerimiz olsun. bende ki de akıl işte.

Bu imalatın kar marjı yada miktarları yüksek olsa bunlarda yapılır hocam 70-80 MVA lık güç trafoları yapan firmalar bunları mı yapamayacak

toyer

abi kar marjı değil sorun. sürümden kazanma sorunu. yüklü miktar alan olmaz, o yuzden girmezler bu işe.  1 lira kazanayım ama senede 200k-300k falan satayım.

BoundedBy

Ya beyler cost hesabina dönmüş işler rica etsem tasarım aşamasına gelsek :) bakın tekrardan belirtiyorum çekeceğim maximum total akım sekonderden 110-120mA civari olacak. Bunun için linear technology firmasinin cokta populer bir entegresi var lt8300 ne auxilary winding ne opto-isolator hatta ve hatta external mosfet gerektirmeksizin totalde 250-350mA lik bir çıkış elde edilebiliyor 12V veya 5Vtan yani yeterli gücü sağlıo entegre artı input voltaji 5-100 arası geniş entegre aslinda tam istediğim isi yapacak nitelikte fakat gel gelelim bilmedigim tarafina : entegre sadece surface mount pakette üretilmiş, dip paketi yok ve ben surface mount lehim yapmayi pcb cizmeyi bilmiyorum hiç. Kullanilan sop direncler bile film direncler kapasitorler bir acayip arti sop trafo bile var tirnaginiz kadar :)

Işin ozu o yüzden ben uc3842 veya lt1245 üzerinden gitmeye cabaliyorum sonucta ikiside birbirinin muadili aslında ve dip paket.

Ayrıca trafoyu yazin demissiniz.Istedigim sekilde bir trafo yok ama ferite core olacağını primer tek sargı sekonder çift sargı (izoleli) olacağını biliyorum suanlik ondan ziyade primer değerini hesaplayabilirim ama su kontrol entegresi canımı skmaya başladı !

Öneriler lütfen

toyer


Flatron

http://www.mornsun-power.com/product/ProductLine.aspx?channelid=17

*Girişi 50 volt yukarası, çıkışı 12 ve 5 v (double) olanlarda var (arama sonuçlarını buraya yapıştıramadım desteklemedi)

http://www.mornsun-power.com/contactUs/overseasDistributors_Asia.aspx

Ortalama fiyatları 2-3 usd.Ayrıca başka firmalarında bu tip modülleri de var

Ayrıca bayisi signal elektroniktede ferrit trafo nüve falanda var gözüküyor

Yok ben kendim tasarlamalıyım diyorsanız ondada çok zorlanacağınızı sanmıyorum sonuçta en çok 3-4 komponentli devreler.
Trafoların detaylarını araştırırsanız akımdan, frekanstan dolayı hangi nüveyi/trafoyu kullanmanız gerektiği zaten  ortaya çıkacaktır
Kolay gelsin

BoundedBy

Alıntı yapılan: Flatron - 25 Şubat 2015, 09:09:37http://www.mornsun-power.com/product/ProductLine.aspx?channelid=17

*Girişi 50 volt yukarası, çıkışı 12 ve 5 v (double) olanlarda var (arama sonuçlarını buraya yapıştıramadım desteklemedi)

http://www.mornsun-power.com/contactUs/overseasDistributors_Asia.aspx

Ortalama fiyatları 2-3 usd.Ayrıca başka firmalarında bu tip modülleri de var

Ayrıca bayisi signal elektroniktede ferrit trafo nüve falanda var gözüküyor

Yok ben kendim tasarlamalıyım diyorsanız ondada çok zorlanacağınızı sanmıyorum sonuçta en çok 3-4 komponentli devreler.
Trafoların detaylarını araştırırsanız akımdan, frekanstan dolayı hangi nüveyi/trafoyu kullanmanız gerektiği zaten  ortaya çıkacaktır
Kolay gelsin


Teşekkürler Flatron inceledim bunları fakat uygulamama uygun olur mu bilmiyorum total güçleri 1-2W civarı. Aslında araştırdım fakat şimdi tek başına ferit core tasarlamak çift çıkış izoleli 12V 5V yerine piyasada 12V ve 5V ayrı ayrı veren 2 tane trafo kullanmak istiyorum. Verimleri %80 olsa her ikisinden %20 kayıp söz konusu olsa dahi çalıştığım akım ve volt değerlerine göre hiçbirşey etmeyecektir. Bunun sonucunda tekrar birkaç simulasyon yaptım ve güzel sonuçlar elde ettim. Simulasyon yaptığım devrelerin linklerini paylaşıcam burda bunların üzerinden ilerlemek istedim veyai bu firma ile de iletişime geçeceğim. Yani illa kendim tasarlamalıyım demiyorum tabiki fakat, aradığım primerden gereksiz güç harcamayacak ve çıkışta micro-power mertebelerinde güç göreceğim küçüjk bir uygulama olmalı ki bu paylaştığınız  şirketin ürünleri dikkatimi çekti gerçekten teşekkür ederim tekrardan. Bir başka seçenek olarakta aşağıdakileri incelerseniz sevinirim.

48V to 12V max 120mA
http://www.linear.com/solutions/4707

48V to 5V max 250mA
http://www.linear.com/solutions/5027

Bunlardan 5Vluk olanı simule ettim ve değerler gayet beklenilen gibi. Trafo modelleri de zaten şematiğin üzerinde yazıyor hatta 5V için olanı piyasada mevcut ;
http://www.digikey.com/product-detail/en/750312366/1297-1016-1-ND/3992664

Ama tabiki bu belirttiğim devreler ve trafolar dahil hepsi "surface mount" bunların pcb çizimi ve lehimleme aşamasında gerçekten hiç deneyimim yok fakat ona bir yol bulunabilirse üretime ve satın almaya başlayacağım artık bir denemek lazım :)


toyer

Wurth elektronik
Coilcraft.

Bu üreticilerden istediğiniz türde flyback trafo temin edebilirsiniz.

Çift cikis aux sargili olanda var . veya 5 ve 12 volt ayri ayri 2trafo da

Flatron

Alıntı yapılan: toyer - 24 Şubat 2015, 13:16:37trafoyu saran yer bulabilirseniz lütfen paylaşın.
@toyer hocam

http://www.mhzelektronik.com/index.php
http://ferritnuve.com/

http://www.el-kom.com.tr/
Örneğin
Telini siz saracaksanız
10 adet aşağıdaki pdf deki özellikteki trafo için (Karkas+Nüve) 2 USD/Ad (Kargo hariç) fiyat verildi

http://www.el-kom.com.tr/PDFs/Switch_Mode/6.pdf
Ayrıca firma verilen specktlerde SMPS trafoalarıda sarıyor


Kemal88

Smps trafolarini kendiniz sararsaniz hem ogrenir hem de istediginiz sekilde ayar cekersiniz. Lt nin entegrelerini piyasada bulabilirmisiniz bilemiyorum. Onun icin piyasadaki entegrelere gore hareket etmek daha mantikli gibi. Simulasyonlar gercegi gostermedigi durumlar olabiliyor. Flyback trafosu en zorlarindan biridir. Cunku aslinda trafo degil bi sok bobini oldugu icin isler biraz degisiyor. Kolay gelsin.
"Ne kadar çok bilgi o kadar düşük ego, ne kadar az bilgi o kadar yüksek ego" Albert Einstein