Optymalizacja obliczeń dla cewki toroidalnej w przetwornicy buck 12V/5V

Mon Oct 05, 2009 8:00 pm   

Witam grupowiczow,

Buduje przetowrnice obnizajaca napiecie w topologii buck 12VDC/125mADC
na 5VDC/300mADC w oparciu o uklad TL494. Przetowrnica pracowac ma z
czestotliwoscia 120kHz. Zgodnie z wyliczeniami opartymi o stronke:

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

moja przetwornica potrzebuje dlawika o indukcyjnosci 337uH (dI = 100mA).
Poniewaz potrzebuje zminimalizowac ta przetwornice ( przed nia
bedze dostepny transformator obnizajacy napiecie) wybralem
dosc maly rdzeni toroidalny produkcji ferroxcube TN10/6
latwo dostpeny dla mnie). Wykonany jest z materialu 3e25 jego parametry
to (Lfe =24.1mm, Ae = 7.8mm^2, Al = 2250nH, przenikalnosc poczatkowa =
5500). Z wyliczeń przeprowadzonych przeze mnie, otrzymalem

z = sqrt(L/Al) = sqrt(337uH/2250nH) = 12,24 (12 zwojów)

Zakładany prąd nominalny to 0.3 A, zatem

H = z*I/Lfe = 12*0,3/24.1e-3 = 149,37A/m
Tutaj zaczynają się moje wątpliwości co do przydatnosci
rdzenia, wartosc natezenia pola jest znaczna jak na rdzen
o takich parametrach i charakterystyce materialu.
Dodam, ze rdzen jest to rdzen ferrytowy.
Jednak niezrazony przeszedlem do dalszych obliczen, gdzie udalo mi sie
ustalic reszte punktu pracy rdzenia

Rm = Lfe/(mi0*mi*Sfe) = 24.1e-3/(4*Pi*1e-7*5500*7,8e-6) = 0,447e6 A/Wb
Strumień = zI/rm = 3,6A / 0,447e6 A/Wb = 8,054Wb
B = 8,054e-6 Wb/7.8e-6 m = 1,032T

Patrzac na wartosci indukcji, juz na "oko" widac, ze wartosc ta jest
podejrzanie duza jak dla rdzeni ferrytowych (ok. 300-400mT)
co oznacza, ze rdzen pracuje zupelnie w nasyceniu. Czy mam tutaj
racje? moze nie wszystko uwzglednilem (np. indukcje przemienna)
przez co moje obliczenia sa calkowicie mylne.
Moge zdobyc rdzenie ciut wieksze np. TN13/7.5 z materialu 3F3.
Posiadam sporo drutu kolowego o średnicy 0,6mm, ktory przy tych pradach
powinien byc wystarczajacy.

Z góry dziękuje za podpowiedzi i porady,
Wojtek.

Mon Oct 05, 2009 8:39 pm   

Hello Wojciech,

Monday, October 5, 2009, 9:00:34 PM, you wrote:


Step down na TL494? Po co? Użyj LM3578A


Trochę za wysoko...


Materiał 3E25 jest materiałem o bardzo wysokiej przenikalności.
Rdzenie z takiego materiału nadaja się na transformatory
szerokopasmowe, dławiki skompensowane itp. Natomiast absolutnie nie
nadają się na dławiki gromadzące energię.
Na dławiki gromadzące energię używa się rdzeni ze szczeliną (dyskretną
lub rozproszoną) - w Twoim przypadku nada się rdzeń:
TN13/7.5/5-3C20-A40 i nawijasz na nim 91 zwojów drutem 0.3 mm -
wystarczy w zupełności.

[...]


Masz rację - indukcja jest dokładnie proporcjonalna do przenikalności.


To niewiele zmienia. Nadal będziesz miał głębokie nasycenie.


--
Best regards,
RoMan mailto:roman@pik-net.pl
Spam: http://www.allegro.pl/sklep/7416823_squadack

Mon Oct 05, 2009 10:56 pm   

RoMan Mandziejewicz pisze:

TL494 - Tutaj chodzi mi glownie o kontrole nie tylko nad napieciem
ale tez nad pradem, w dosc prosty sposob, czestotliwosc pracy max.
150kHz cene i dostepnosc - mam kilka tl494 na skladzie. Fakt ze kloci
sie to z miniaturyzacja (obudowa DIP16) ale tu moge isc na kompromis.

Generalnie, jak rozumiem, chodzi o to, żeby stałe magnesowanie
rdzenia zwiazac, ze szczelina powietrzna, gdyz to ona moze
zgromadzic "dowolnie" duzo energii?
Kolejne moje pytaie, gdzie moge znalezc wskazany rdzen? Mam dostep
do TME (mieszkam w Lodzi), wysylkowo znalazlem firme z Wroclawia
"CONTRANS TI" jednak nie wiem czy oni wysylaja detalicznie (ok.
5-10sztuk). Sprawdzilem tez feryster.pl, jednak oni chyba nie
slyszeli o szczelinie w rdzeniu, albo maja mocno nieaktualny
katalog.

Pozdrawiam,
Wojtek.

Tue Oct 06, 2009 12:35 am   

Ze swoje strony (wczoraj znalazłem):
http://mse.beep.pl/listtest.php?grupa=DCDC7
http://www.andpol.eu/?a=sklep.view&p=620

zyga
--
A fe, A psik, A ha

Tue Oct 06, 2009 9:00 am   

Hello Wojciech,

Monday, October 5, 2009, 11:56:38 PM, you wrote:


Ale to właśnie LM3578A daje Ci kontrolę nad prądem (nóżka 7) - pracuje
w trybie prądowym właśnie. TL494 to przestarzały kontroler trybu
napięciowego. Bez możliwości kontroli prądu w każdym cyklu - tylko
poprzez wzmacniacze błędu.
Skoro masz dostęp do TME, to nie masz problemów z dostępem do LM3578A
- chwalą się, że mają 51 sztuk (ale podrożał - ja kupowałem je jeszcze
u nich po 4 PLN netto). Przy pomocy tego układu zrobisz przetwornicę
bez dodatkowych tranzystorów, z ograniczeniem prądowym w locie a nie
na wzmacniaczu błędu i naprawdę małą.


Dokładnie tak - to pustka gromadzi energię pola magnetycznego -
jakkolwiek absurdalnie to brzmi.


A próbowałeś w linku w moim podpisie?


Wyślą ale będzie drożej niż u mnie - mają wyższe koszty przesyłki
(kurier).


Nie muszą mieć wszystkiego na stronie - to jest jednak producent
dławików i transformatorów impulsowych a nie detaliczny sprzedawca
rdzeni. Ale gdybyś do nich zadzwonił, to na pewno by Ci sprzedali -
ale znów koszty przesyłki wyższe.

--
Best regards,
RoMan mailto:roman@pik-net.pl
Spam: http://www.allegro.pl/sklep/7416823_squadack

Tue Oct 06, 2009 11:49 am   

Jest po prostu MNÓSTWO gotowych układów pracujacych w trybie step-down,
które takie rzeczy robia, bo sa to zabieg niezwykle powszechne. Nawet w
obudowie SOT-23. Sprawność oscyluje wokół 85% nawet istotnie
przekraczając 90%. Wiele z tych układów ma wbudowany tranzystor pmos,
ograniczenie prądowe, synchronizację generatora, tryb wyłaczenia.
Polecam sprawdzenie zawartości sklepów internetowych z częściami pod
kątem układów firm LT i ST.
Można też kupić wiele różnych gotowych dławików, które da się zastosować
bez zadnych modyfikacji. 5V/300mA to nie są wymagania, do których warto
bawić się w liczenie i nawijanie. Chyba że w celach edukacyjnych.

--

Pozdrawiam,

A. Grodecki

"Wszystkie zwierzęta sa równe.
Ale te, które mają futerko w trzykolorowe pasy, są równiejsze."

Tue Oct 06, 2009 2:32 pm   

Użytkownik "Wojciech Bartczak" <orangekiller_wytnij_to@o2.pl> napisał w
wiadomości news:hadq44$u97$1@mx1.internetia.pl...


jeśli szukasz toroida ze szczeliną dyskretną to możesz mieć problem po
prostu tak się nie robi, taka konfiguracja geometrycznie nie ma sensu.
Spokojnie dostaniesz za to rdzenie proszkowe (dla Ciebie niedobre, za duże
f) oraz różne rdzenie ferrytowe serii E ze szczeliną.

e.

Tue Oct 06, 2009 2:46 pm   

Hello entroper,

Tuesday, October 6, 2009, 3:32:18 PM, you wrote:


Masz mocno nieaktualne informacje - od 5 lat Ferroxcube produkuje
ferrytowe rdzenie toroidalne ze szczeliną: http://www.ferroxcube.com/prod/assets/gaptor.htm

--
Best regards,
RoMan mailto:roman@pik-net.pl
Spam: http://www.allegro.pl/sklep/7416823_squadack

Tue Oct 06, 2009 5:13 pm   

Użytkownik "RoMan Mandziejewicz" <roman@pik-net.pl> napisał w wiadomości
news:1724057805.20091006154609@pik-net.pl...


Widziałeś gdzieś zastosowanie takich rdzeni? Może sam je stosujesz w
swoich projektach? Nie musiałeś mnie uświadamiać, że technicznie jest
możliwe przecięcie toroida i wsadzenie takiego wyrobu do oferty. Jestem
ciekaw, gdzie się takie coś stosuje, szczególnie w konfiguracji "winding
equally distributed", dla której jest podawany Al.

e.

Tue Oct 06, 2009 5:15 pm   

Hello entroper,

Tuesday, October 6, 2009, 6:13:36 PM, you wrote:


Oczywiście, że stosuję. I bardzo dobrze się zachowują.


"Trzmiele nie mogą latać - to fizycznie niemożliwe"

--
Best regards,
RoMan mailto:roman@pik-net.pl
Spam: http://www.allegro.pl/sklep/7416823_squadack

Tue Oct 06, 2009 5:40 pm   

Użytkownik "RoMan Mandziejewicz" <roman@pik-net.pl> napisał w wiadomości
news:1098793388.20091006181532@pik-net.pl...


bardzo dobrze, stosuj dalej "bardzo dobrze się zachowują" chyba masz na
myśli, że po prostu mają indukcyjność i magazynują energię jak każdy inny
dławik. Tak samo, jak np. rdzenie szpulkowe i inne podobne. Osobiście bym
ich unikał, ale widocznie czegoś innego oczekujemy od swoich urządzeń.
BTW, nawijasz uzwojenie również na szczelinę?


Tu nie chodziło o możliwość lub niemożliwość. Możliwe jest również
zrobienie rdzenia kubkowego ze szczeliną na zewnątrz. Prawie dokładnie
czymś takim jest ten toroid.

e.

Tue Oct 06, 2009 7:17 pm   

Hello entroper,

Tuesday, October 6, 2009, 6:40:38 PM, you wrote:


Staram się przeskakiwać nad nią ale nie zauważyłem jakiś złych
efektów. Natomiast odradzam ustawiania szczeliny nad płaszczyzną
miedzi na druku czy blisko kondensatorów elektrolitycznych. Ale to już
przy większych rdzeniach i mocach.


Teogderyzujesz teraz. Rdzeń kubkowy ze szczeniną na zewnątrz to nic
innego, jak rdzeń bębnowy z ekranem. Pole rozproszenia toroid ze
szczeliną ma mniejsze a warunki chłodzenia uzwojenia lepsze. Rdzenie
bębnowe z ekranem i zewnątrzną szczeliną stosuje się masowo i jest to
rozwiązanie uważane za wzorcowe pod względem EMC.

Ale dla Ciebie "te winogrona i tak są kwaśne".

--
Best regards,
RoMan mailto:roman@pik-net.pl
Spam: http://www.allegro.pl/sklep/7416823_squadack

Tue Oct 06, 2009 8:33 pm   

Użytkownik "RoMan Mandziejewicz" <roman@pik-net.pl> napisał w wiadomości
news:5310307973.20091006201718@pik-net.pl...


a widzisz :)


od czego lepsze? Zgodzę się, że od rdzenia bębnowego, co do innych
konfiguracji geometrycznych - wcale nie byłbym taki pewien - przecież to
tak, jakbyś wziął jakiś EE czy ETD i nawinął uzwojenie na zewnętrznych
kolumnach albo na środkowej, ale szczelinę dał na zewnątrz (były patenty
ze szczeliną na wszystkich kolumnach, zgadnij co tam robił wielki
miedziany zwój na całym trafie). Na dodatek musisz walczyć z tą szczeliną.
Nawinąć uzwojenia na to nie możesz a umieścić na płytce musisz tak, żeby
nie skierować pola wychodzącego na cokolwiek przewodzącego.


Rdzenie bębnowe mają się tak do rdzeni bębnowych ekranowanych jak muzyka
strażacka do muzyki Rdzenie ekranowane przypominają nieco rdzeń kubkowy
ze szczeliną na zewnątrz, ale tylko dlatego, że nie da się jej zrobić
wewnątrz, więc są pewnym kompromisem (biją na głowę bębnowe pod względem
EMC, ale kubkowe są jeszcze sporo lepsze, zależy, co do czego
porównujemy). Poza tym pole wychodzące jest bardziej sensownie skierowane
(góra-dół, od dołu nawet jest pewien celowy margines wysokości) a
szczelina jest węższa, bo są dwie. Natomiast w porównaniu z toroidem to
zupełnie inna geometria.


nie, po prostu wyobraź sobie, że masz mało miejsca, układ mixed-signal i
musisz wstawić np. 5 takich dławików. Może przez to mam skrzywioną optykę.

e.

Tue Oct 06, 2009 9:25 pm   

Hello entroper,

Tuesday, October 6, 2009, 9:33:41 PM, you wrote:

[...]


Nie, robaczku - po prostu nie miałeś pojęcia o tym, że takie rdzenie
istnieją i teraz za wszelką cenę usiłujesz je zdeprecjonować. A ja
sobie pewnych rzeczy wmówić nie dam.

--
Best regards,
RoMan mailto:roman@pik-net.pl
Spam: http://www.allegro.pl/sklep/7416823_squadack

Tue Oct 06, 2009 9:47 pm   

Użytkownik "RoMan Mandziejewicz" <roman@pik-net.pl> napisał w wiadomości
news:1354498853.20091006222526@pik-net.pl...


Nie miałem pojęcia że istnieją, bo nie wierzyłem, że ktoś będzie odwalał
kaszankę na rdzeniach o takiej geometrii. Okazuje się, że byłem w błędzie.

EOT.

e.