Cần giúp về biến áp xung

[goldstar09]

Trước hết xin cảm ơn tinh thần chia sẻ của bạn DTTH. Mình cũng rất muốn để thực hiện được một sản phẩm hoàn chỉnh một chút. Có cơ hội để học hỏi thêm, kiểm tra được lý thuyết. Đúng là nếu làm sản phẩm thương mại thì mọi thứ từ những linh kiện nhỏ, đặc biệt là BAX phải chuẩn. Nếu không cũng chỉ làm mò thôi.
+Sản phẩm của mình đang muốn thiết kế lại(nâng cấp cho sản phẩm cũ đã làm), và cũng để được trải nghiệm với lõi xịn của bạn DTTH, có các thông số cơ bản như sau:
- Chức năng: DC-DC converter only (mình chỉ xin dừng lại ở khâu này)
- Điện áp sử dụng: 12Vdc
- Điện áp ra: 300Vdc
- Công suất ra max: 600W (tất nhiên cao hơn càng tốt)
- Sơ đồ kiểu push-pull thông thường (có cơ hội sẽ thử với cấu trúc push-pull mới hơn, hoạt động theo chế độ current control mode thay vì là voltage control mode như hiện nay hay dùng trong UPS).
- Tần số f: Theo tần số đáp ứng có thể của "lõi xịn"

Vấn đề mình cũng hơi e ngại đó là vấn đề mạch in tại Việt Nam mình làm kém quá, nhất là với mạch in cho mạch công suất cao. Bên cạnh đó trang bị của mình cũng không được chuyên nghiệp lắm. Cũng còn may là còn có con oscillo chỗ Cty mình đang làm.

Bạn DTTH có lẽ đã và đang thực hiện nhiều về các ứng dụng DC-DC thì phải. Cái hình bo mạch của bạn đủ cho thấy mức độ chuyên nghiệp rồi. Chắc là mình phải xin theo bạn để học hỏi rồi. Mình đồng ý với điều kiện mà bạn đưa ra. Mình cũng sẽ cố gắng hết sức, dù là đạt được kết quả như thế nào mình cũng mong muốn được chia sẻ với mọi người.

Thân,

[DTTH]

Công thức tính số vòng dây cuộn sơ cấp bạn đưa ra, là dựa trên định luật faraday. Mình ban đầu thực hiện cũng tham khảo và áp dụng công thức này. Trong công thức trên, tham số quan trọng và cũng không biết chính xác đó là Bmax và tần số f. Chính do không xác định được chính xác (Theo nghĩa từ nhà sản xuất), nên việc áp dụng công thức trở nên không mấy khả quan lắm. Ban đầu mình cũng đã cho một giá trị nào đó với hai tham số trên, sau khi thực hiện quấn và kết quả cũng không khả quan lắm nên rồi cũng quên luôn công thức mà áp dụng theo kiểu xác định theo giá trị nào đó và thử. Tuy nhiên có nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến kết quả, hiệu suất, công suất như thiết kế mạch in, kỹ thuật quấn, thiết kế mạch lái fet chưa tối ưu. Hoàn toàn không hẳn là do tại công thức.

+Mình cũng hiểu quấn biến áp đẩy kéo là rất khó. Ở chỗ phải quấn giống nhau hai nhánh của cuộn sơ cấp.Nếu bị lệch (độ tự cảm, điện trở) sẽ dẫn đến một bên fet nóng, quá tải và cháy. Mà vấn đề đo các thông số này, ta lại không có dụng cụ để đo chính xác được (không biết được giá trị).

+Nếu sử dụng kiểu nửa cầu hay full cầu (với thứ cấp cũng chỉ có một cuộn ra), thì việc quấn có dễ hơn. Nhưng với ứng dụng điện áp thấp (12V, 24V), thì kiểu đẩy kéo là phù hợp nhất. Cho nên hầu như ứng dụng trong thực tế đều dùng kiểu sơ đồ này.
+Mình có quấn bằng lá đồng mỏng (rộng 3cm, chỉ có lót giấy cách điện thông thường) với một lõi E 65,(hàng chợ trời) sơ cấp 2 vòng x2, thứ cấp 100 vòng, tần số 32khz. Điện áp ra được điều chỉnh trong dải từ 200V - 600V. Công suất cao nhất là 625W tại 300V. So với việc quấn bằng các sợi dây đồng, thì cách này dễ làm hơn.Nếu dùng nhiều sợi chập lại thì dây cộm lên và quấn khá khó để cân bằng được hai nhánh dây ở sơ cấp.

+Hiện tại mình muốn được thử nghiệm với một lõi xịn, có thông số rõ ràng, kích thước E55 như bạn nói là vừa đủ. Mức công suất lớn hay bé cũng chưa quan trọng, vấn đề là phải làm chủ được khâu biến áp. Mình thấy mảng này việt nam mình còn đi sau so với các nước bạn quá.

Nói chung áp dụng công thức này cho lõi chợ trời thì phải có duyên lắm hoặc kiếp trước tu hành đắc đạo mới gặp được lõi tốt.
Hồi trước tính không được mình mới mang đi xem bói, thầy sờ lõi một lúc và phán số vòng sơ cấp , thứ cấp, phục quá.

Còn về kiến trúc của các bộ biến đổi, ta thống nhất như sau:

- Dưới 150W dùng Flyback
- Từ 150-200W dùng Forward một khóa bán dẫn
- Từ 200-400W dùng Forward hai khóa
- Dưới 600W dùng nửa cầu
- Dưới 1000W dùng đẩy kéo
- Trên 1000W dùng cầu H
- Trên 2000W dùng cầu H cộng hưởng hoặc nhiều cầu H mắc song song có cân bằng tải

Vì lõi xịn đã về và như đã hứa, mình sẽ share free cho bạn goldstar09 một lõi để thử nghiệm, tuy nhiên đến phút cuối có kèm theo một điều kiện là :

- Sau khi làm xong, bạn phải public cách tính toán và report lại kết quả cho mọi người trên thread này, để những người đang gặp khó khăn đỡ vất vả sau này, suy cho cùng cái này cũng chả có gì bí mật, thế giới đã public từ lâu.

- Nếu bạn ok mình sẽ nhắn thông tin liên lạc cá nhân vào hộp tin của bạn, mình ở HN.

[DTTH]

trời jav4u à hihihi, có link nào ngon share private cho mình đi .Mà mình có cái nguồn DVD sao cái BAX nó kêu quá ko biết tại sao ??

Không biết bạn đã gắn keo và ngâm tẩm dầu cho biến áp đó chưa?

[newbiedt]

Sáng nay hàng đã về, trông ngon như Maria Ozawa

[ATTACH=CONFIG]32994[/ATTACH]

Mình mới thử nghiệm được cái lõi bột từ trên mạch Flyback, kết quả khả quan đến không ngờ, gần như đúng tuyệt đối so với công thức tính toán.
Còn các lõi khác mình sẽ thử dần dần, có gì thông báo cho các bạn.
[ATTACH=CONFIG]32997[/ATTACH]
[ATTACH=CONFIG]32996[/ATTACH]

trời jav4u à hihihi, có link nào ngon share private cho mình đi .Mà mình có cái nguồn DVD sao cái BAX nó kêu quá ko biết tại sao ??

[DTTH]

Sáng nay hàng đã về, trông ngon như Maria Ozawa



Từ trái qua phải : Lõi ferrite E55 loại F , lõi EC52 loại P của Magnetics, Lõi bội từ MPP (xuyến to), lõi ferrite loại W (xuyến nhỏ)

Mình mới thử nghiệm được cái lõi bột từ trên mạch Flyback, kết quả khả quan đến không ngờ, gần như đúng tuyệt đối so với công thức tính toán. Đang sướng âm ỷ.
Còn các lõi khác mình sẽ thử dần dần, có gì thông báo cho các bạn.

[meocon_87]

đúng vậy, mình cũng đã cuốn rất nhiều mà không được ổn lắm, có được lõi hiệu pc40 loại ee55 chạy cũng tạm tạm. để kiếm được cái lõi ngon quả là khó,đọc 1 bài của bọn nước ngoài thì nó có cái loại ee55 của magetic thì phải, chạy 24V kiểu push pull, có hẳn cả số vòng, số sợi, cỡ dây mà mình cuốn theo mà không được, nhưng lõi của nó ngon, chạy được ở tần số 100khz cơ.
bác DTTH làm xong kết quả thế nào cho anh em cùng biết nhé!

[goldstar09]

Công thức tính số vòng dây cuộn sơ cấp bạn đưa ra, là dựa trên định luật faraday. Mình ban đầu thực hiện cũng tham khảo và áp dụng công thức này. Trong công thức trên, tham số quan trọng và cũng không biết chính xác đó là Bmax và tần số f. Chính do không xác định được chính xác (Theo nghĩa từ nhà sản xuất), nên việc áp dụng công thức trở nên không mấy khả quan lắm. Ban đầu mình cũng đã cho một giá trị nào đó với hai tham số trên, sau khi thực hiện quấn và kết quả cũng không khả quan lắm nên rồi cũng quên luôn công thức mà áp dụng theo kiểu xác định theo giá trị nào đó và thử. Tuy nhiên có nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến kết quả, hiệu suất, công suất như thiết kế mạch in, kỹ thuật quấn, thiết kế mạch lái fet chưa tối ưu. Hoàn toàn không hẳn là do tại công thức.

+Mình cũng hiểu quấn biến áp đẩy kéo là rất khó. Ở chỗ phải quấn giống nhau hai nhánh của cuộn sơ cấp.Nếu bị lệch (độ tự cảm, điện trở) sẽ dẫn đến một bên fet nóng, quá tải và cháy. Mà vấn đề đo các thông số này, ta lại không có dụng cụ để đo chính xác được (không biết được giá trị).

+Nếu sử dụng kiểu nửa cầu hay full cầu (với thứ cấp cũng chỉ có một cuộn ra), thì việc quấn có dễ hơn. Nhưng với ứng dụng điện áp thấp (12V, 24V), thì kiểu đẩy kéo là phù hợp nhất. Cho nên hầu như ứng dụng trong thực tế đều dùng kiểu sơ đồ này.
+Mình có quấn bằng lá đồng mỏng (rộng 3cm, chỉ có lót giấy cách điện thông thường) với một lõi E 65,(hàng chợ trời) sơ cấp 2 vòng x2, thứ cấp 100 vòng, tần số 32khz. Điện áp ra được điều chỉnh trong dải từ 200V - 600V. Công suất cao nhất là 625W tại 300V. So với việc quấn bằng các sợi dây đồng, thì cách này dễ làm hơn.Nếu dùng nhiều sợi chập lại thì dây cộm lên và quấn khá khó để cân bằng được hai nhánh dây ở sơ cấp.

+Hiện tại mình muốn được thử nghiệm với một lõi xịn, có thông số rõ ràng, kích thước E55 như bạn nói là vừa đủ. Mức công suất lớn hay bé cũng chưa quan trọng, vấn đề là phải làm chủ được khâu biến áp. Mình thấy mảng này việt nam mình còn đi sau so với các nước bạn quá.

[DTTH]

Trong khi chờ đợi mình kiểm tra tính đúng đắn của lý thuyết trên lõi từ chính hãng (có thể mất 2 tuần đến 1 tháng) bạn thử áp dụng cách tính với điều kiện amatuer như sau:

Mình giả sử rằng bài toán bạn cần:

- Thiết kế phần nâng áp DC-DC có công suất thực 600W (cho Inverter )
- Phần nâng áp từ 12VDC lên 400VDC dùng đẩy kéo
- Hiệu suất n=75%
- Điện áp accu vào thấp nhất là 10.8V (vẫn cung cấp đủ 600W đầu ra)
- Tần số phần nâng áp DC-DC là 25KHz (lõi chưa rõ chất lượng nên không dám dùng 50-100KHz)

Do bạn đang vướng phần biến áp xung nên mình chỉ nêu phần này.

- Công suất cần cung cấp đầu vào : Pin=Pout/n = 600/0.75=800W

- Dòng trung bình vào lớn nhất : Iav = Pin/Vinmin = 800/10.8 = 74A

- Dòng điện đỉnh trên một nhánh khóa bán dẫn : Ipk=k*Pout/Vmin = 1.4*600/10.8=78A (đối với kiến trúc đẩy kéo thì k=1.4)

- Điện áp lớn nhất mà khóa bán dẫn phải chịu bằng VDSS > 2*Vin =24V + dự phòng.

- Chọn chất liệu Ferrite : đúng ra là phải chọn kỹ càng qua một số tài liệu của hãng sx ferrite, nhưng do ở VN nên hãy liên hệ với các chuyên gia ở phố Thịnh Yên hoặc Nhật Tảo, xin hãy gọi số 113.

- Chọn kích thước lõi : phần này cũng rất quan trọng, chủ yếu liên quan đến chất liệu ferrite ở trên, kích thước to xác nhiều khi cũng chả ích gì, chọn loại "trông cũng to to" là E55 có bán phổ biến, kích thước bạn tham khảo trong hình dưới.



- Tính số vòng dây một cuộn sơ cấp theo công thức



Ở đây Ac là tiết diện lõi và Ac=3.5 cm2
Vpri là điện áp đặt vào sơ cấp bằng 12V
F=25KHz như ở trên.
Bmax là mật độ từ thông cực đại (cảm ứng từ cực đại) , đơn vị là Gauss , thông thường lõi ferrite tốt sẽ có cảm ứng từ bão hòa khoảng 4000-5000G, chúng ta sẽ chỉ lấy Bmax=1200G (đừng nên lấy hơn).

Bắt đầu tính thôi : Npri=(12*10^8)/(4*25000*1200*3.5)=2.85 vòng, làm tròn thành 3 vòng

- Ước lượng số vòng dây thứ cấp : Nsec=Vout * Npri / Vpri = 400*3/12=100 vòng , có thể dùng một cuộn thứ cấp sau đó chỉnh lưu cầu hay dùng 2 cuộn thứ cấp và chỉnh lưu tia.

Tổng kết :

- Lõi E55/28/21 Sơ cấp quấn 3 vòng x 2 , chịu dòng 74A , thứ cấp quấn ~100 vòng dây chịu dòng 2A , trong việc tính toán cỡ dây dùng mật độ dòng điện J=5A/mm2.

- Kiểu biến áp đẩy kéo sợ nhất là mất cân bằng từ thông giữa hai cuộn sơ cấp do quấn không thực sự đồng đều và làm cho lõi bão hòa, gây quá dòng cho MOSFET. Nếu có điều kiện nên chuyển sang Half Bridge hoặc Full Bridge.

- Còn rất nhiều điều để nói nếu các bạn có ý định cho ra một sp tốt thực sự

[goldstar09]

To DTTH:Bạn nói đúng, hầu như các anh em trên diễn đàn khi làm nguồn xung thì phần biến áp xung là phần khó khăn nhất. Vì không biết rõ thông số cụ thể của lõi, nên việc quấn đều dựa trên thử - bỏ là chính. Các công thức tính toán số vòng dây đều không áp dụng được. Cũng vì hạn chế này mà mình mới nghĩ đến giải pháp nối ghép các biến áp để nâng mức công suất. Biết rằng việc làm như vậy cũng có cái khó khăn của nó, đó là làm sao cần bằng tải hợp lý, các vấn đề chênh lệch điện áp, công suất...Vì quấn được các biến áp giống nhau thì lại càng khó trong điều kiện không chuyên nghiệp.

[DTTH]

Thực sự việc tính toán biến áp xung không có gì bí ẩn hay đáng sợ nếu có thông số đầy đủ, hiện nay anh em làm thiết kế ĐTCS cứ như người mù đi đêm khi sử dụng các lõi nguồn gốc không rõ ràng, cứ đoán cuộn này quấn 6 vòng, cuộn kia 80 vòng, bao nhiêu tội vạ là do cái thằng béo phương bắc gây nên.

Giả sử các bạn thiết kế một bộ biến đổi công suất, sẽ có một luồng năng lượng chạy qua van công suất rồi qua lõi từ, nếu phần điện tử bạn thiết kế tốt nhưng phần lõi từ lại không hiểu rõ thì thật là thiếu sót nghiêm trọng.

Ngoài ra phần tính toán mỗi kiểu mạch biến đổi sẽ khác nhau và sử dụng chất liệu lõi cũng khác nhau, riêng cái tên gọi Ferrite cũng có 5-7 loại.

Mình đang nóng lòng đợi cái lõi từ xịn về để kiểm nghiệm lý thuyết rồi public cho anh em, chả có gì phải giấu, nếu giá cả hợp lý có thể tiến hành lấy hàng về cho anh em thử nghiệm xem thế nào.

To goldstar09 : mình vẫn khuyên bạn không nên mắc nhiều biến áp dù song song hay nối tiếp ở mức công suất vài kW, đó chỉ là giải pháp do mấy thằng chinese đưa ra mà có lần mình nhìn thấy trên mạng.

Lý do : chính là việc khó khăn trong cái gọi là kỹ thuật cân bằng tải, bạn phải thực hiện các vòng điều chỉnh (thường là kỹ thuật Peak Current Mode Control), sao cho lượng công suất chạy qua các biến áp là như nhau, không có cái nặng tải, cái nhẹ tải.

Ví dụ : Trong thiết kế UPS offline của Microchip, họ dùng chất liệu Ferrite có tên gọi 3C90 của Ferroxcube, tiết diện lõi chỉ là 2.8 cm2 mà tải được công suất 2kW ở tần số 100KHz.



Đối với các bộ biến đổi công suất rất lớn, nhiều hãng đưa ra giải pháp dùng các thanh I để sắp xếp và gắn keo lại thành kích thước mong muốn, tuy nhiên nhược điểm là từ thông rò lớn.

[goldstar09]

Cảm ơn bạn DTTH. Hy vọng sớm có thể được thử nghiệm với sản phẩm của bạn. Bạn có thể cho biết địa chỉ của bạn được không vậy?

[kkkk]

@ DTH: có hàng ngon thì tốt rồi. anh em có chỗ yên tâm mà thiết kế mạch. cảm ơn bác nhé. Hy vọng bác có hàng sớm. Có hàng up cho anh em biết với nhé. Thanks

[DTTH]

Mình hiểu ý bạn nói. Đúng là ở mức công suất 600W, nếu thiết kế tốt với lõi biến áp phù hợp thì đã đạt được. Vấn đề kiếm được lõi xịn có thông số rõ ràng rất khó, thiết kế để khai thác tối đa mức công suất của nó cũng không dễ dàng trong điều kiện thiếu thốn trang thiết bị kiểm tra. Mặt khác, mình cũng muốn đưa ra để có được giải pháp phù hợp khi muốn nâng công suất cao hơn nữa.

Cty mình đang nhập lõi xịn về dùng, tuần sau 20/9/2011 có thể có hàng về, nếu bạn có hứng thú muốn dùng thử lõi có thông số rõ ràng, mình sẽ share cho bạn dùng thử. (HN)

[goldstar09]

Ở mức công suất 600W, một biến áp xung có chất lượng lõi tốt là kéo ngon lành rồi, không hiểu vì lý do gì mà bạn cần dùng 2 biến áp mắc nối tiếp nhau?
Dùng lõi EE55 là thừa yêu cầu về công suất.
Lõi U-I của hãng Magnetics có công suất tối đa 30KW (khiếp).

Mình hiểu ý bạn nói. Đúng là ở mức công suất 600W, nếu thiết kế tốt với lõi biến áp phù hợp thì đã đạt được. Vấn đề kiếm được lõi xịn có thông số rõ ràng rất khó, thiết kế để khai thác tối đa mức công suất của nó cũng không dễ dàng trong điều kiện thiếu thốn trang thiết bị kiểm tra. Mặt khác, mình cũng muốn đưa ra để có được giải pháp phù hợp khi muốn nâng công suất cao hơn nữa.

[DTTH]

Chào mọi người,

Hiện mình đang tìm hiểu để thực hiện một bộ biến đổi DC-DC. Nguồn cấp từ acquy 12V, điện áp ra là 300V, công suất > 600W. Để tạo được 300V đầu ra và cho công suất cao, mình sử dụng hai biến áp xung nối tiếp để cộng áp với nhau. Tức là mỗi biến áp sẽ cho ra 150V, công suất 300W.

Hai biến áp này đều được điều khiển bởi một nguồn phát xung duy nhất.

Vấn đề mình chưa rõ làm sao để thực hiện nối tiếp hai phần thứ cấp với nhau để cộng áp. Có bạn nào đã thực hiện việc này rồi, xin tư vấn giúp cho mình với? nếuu có thể, xin hãy phác họ sơ đồ nối tiếp hai biến áp với nhau.


Thanks

Ở mức công suất 600W, một biến áp xung có chất lượng lõi tốt là kéo ngon lành rồi, không hiểu vì lý do gì mà bạn cần dùng 2 biến áp mắc nối tiếp nhau?
Dùng lõi EE55 là thừa yêu cầu về công suất.
Lõi U-I của hãng Magnetics có công suất tối đa 30KW (khiếp).