مبدلهای DC-DC

مبدل ۴۸ به ۲۴ ولت ایزوله ۲۴۰ وات

مهندس سعید جباری
نوشته شده توسط مهندس سعید جباری

مبدل ۴۸ به ۲۴ ولت ایزوله ۲۴۰ وات نسخه بهینه شده و بروز شده ی مبدل کاهنده ایزوله ۲۴۰ وات میباشد. در این نسخه از مبدل ایزوله تغییرات صورت گرفته نسبت به نسخه قبلی در راندمان، طراحی بهینه PCB، کنترل جریان خروجی، کنترل ولتاژ ورودی و بهینه سازی در مدار فیدبک و ترانس و سلف خروجی مبدل میباشد. توپولوژی به کار رفته در این سیستم پوش پول (Push-Pull Converter) می باشد که ولتاژ ۴۰ الی ۸۰ ولت DC را به ۲۴ ولت DC با جریان دائم ۷ آمپر و جریان لحظه ای ۱۰ آمپر تبدیل میکند. این مبدل DC-DC دارای راندمانی بین ۸۸ الی ۹۱ درصد میباشد.

کیسی که برای این سیستم در نظر گرفتیم از جنس آلومینیوم است که نسبت به نسخه ی قبلی فن خنک کننده را حدف کردیم. در این سیستم ما برای خروجی از یک فیوز ۸ آمپر و برای ورودی از یک فیوز ۵ آمپر استفاده کرده ایم که در صورت بروز اتصال کوتاه در خروجی و یا عدم رعایت پلاریته ولتاژ ورودی از بروز مشکل برای مبدل جلوگیری می کند.

مشخصات فنی مبدل کاهنده ایزوله ۲۴۰ وات به شرح زیر:

۱- ولتاژ ورودی بین ۴۰ الی ۸۰ ولت DC
۲- جریان ورودی حداقل ۴/۶ آمپر در ۴۰ ولت و ۲/۵ آمپر در ۸۰ ولت
۳- راندمان مبدل > 90 درصد
۴- ولتاژ خروجی ۲۴ ولت قابلیت تنظیم دقیق خروجی
۵- جریان خروجی ۱۰ آمپر لحظه ای ۷ آمپر دائم کار با قابلیت تنظیم جریان خروجی از ۵ الی ۱۰ آمپر برای مد کاری Constant Current
۶- فیوز خروجی ۸ آمپر
۷- فیوز ورودی ۵ آمپر
۸- دارای قابلیت Over Voltage Protection) OVP)
۹- دارای قابلیت Short Circuit Protection) OCP)
۱۰- دارای قابلیت Under Voltage Protection) UVP)

کاربرد ها این مبدل در صنعت عبارتنداز:

۱- تغذیه مناسب برای کمپرسورهای ۲۴ ولتی برای تغذیه یخچالهای قطار
۲- تغذیه مناسب برای کمپرسورهای ۱۲ ولتی برای تغذیه یخچالهای اتوبوسها و خودروهای سنگین
۳- تغذیه مناسب برای بی سیمهای مخابراتی و بی سیم های پلیس

این مدار در سه ورژن مختلف ارایه شده است:

۱- مبدل ۴۸ ولت به ۱۲ ولت با جریان ۱۵ آمپر
۲- مبدل ۴۸ ولت به ۲۴ ولت با جریان ۱۰ آمپر
۳- مبدل ۸۰ ولت به ۴۸ ولت با جریان ۴ آمپر

در ادامه تصاویر مربوط به این پروژه به همراه نحوه تست و راه اندازی آن را می توانید مشاهده نمائید.

درباره نویسنده

مهندس سعید جباری

مهندس سعید جباری

۱۰ نظر

  • مهندس سلام وقت بخیر شرمنده دوباره مزاحم شدم
    بنده مبدل فلای بک رو بستم ، مشکلی هست اینه که ماسفت می سوزونه و خروجی ولتاژ هم در حد صفر هست. شکل مداری که بستم رو آپلود کردم. ممنون میشم راهنمایی بفرمایید مشکل کار کجاست
    مبدل فلای بک تک کلید هست – فرکانس کلیدزنی ۵۰ کیلو – ترانس فریت EI35
    http://s9.picofile.com/file/8333133742/IMG_20180730_103152.jpg
    http://s8.picofile.com/file/8333134018/IMG_20180730_103205.jpg

    • با سلام و درود
      میتونید بفرمائید مقدار اندوکتانس طرف اولیه چقدره؟ آیا فاصله هوایی برای ترانس در نظر گرفتید؟ آیا سرهای نقطه داره ترانس رو بدرستی بستید؟

        • با سلام دوباره
          دوست عزیز بنده بنابه محاسباتی که انجام دادم متوجه شدم جریان اولیه شما با جریان ماسفتهاتون نمیخونه! در علم پاورالکترونیک این موضوع رو به خاطر داشته باشید که المانهای اکتیو ( ماسفت و دیود ) که دارای ولتاژ و جریان هستند باید از این استاندارد پیروی کنند تا بتونند بطور دائم فعالیتشون رو انجام بدن.
          ۱٫ در هنگام انتخاب ماسفت و دیود باید به این نکته توجه داشت که حداکثر ولتاژی که میتونیم به پیوندهای این المانها بدیم نباید بیشتر از ۸۰ درصد ولتاژ نامی قطعه باشه! مثال: اگه ولتاژ درین-سورس ماسفت ما ۱۰۰ ولت هست بهترین حالت برای کارکرد این المان ۸۰ ولت خواهد بود. در این حالت استرس ولتاژ بر روی المان به حداقل خواهد رسید.
          ۲٫ در مورد جریان این درصد بین ۴۰ الی ۶۰ در جریان نامی خواهد بود. یعنی اگه جریان نامی قطعه ۱۰۰ آمپر باشه بنابه شرایط مدار ( اینم باید طراح تعیین کنه ) شما میتونید جریانی بین ۴۰ الی ۶۰ آمپر رو از دیود و یا ماسفت رد کنید تا بتونه به خوبی کار کنه.

          یه قانونی در ماسفتها هست که اگه یه خورده توجه کنید متوجه میشد که هرچه ولتاژ نامی ماسفت بالاتر میره جریان کاهش پیدا میکنه و مقاومت درین سورس بیشتر میشه! شما اومدید از ماسفتی استفاده کردید که ولتاژ درین سورس بیشتری داره اما به جریان و مقاومت درین سورس و افت ولتاژ این ماسفتها دقت نکردید! پیشنهاد بنده به شما استفاده از ماسفت IRF150N هست، این ماسفت ۱۰۰ ولت ۳۸ آمپر و با مقاومت درین سورس ۵۵ میلی اهم هست. بنابه محاسباتی هم که بنده انجام دادم حداکثر پیک جریان شما ۷ الی ۸ آمپر خواهد بود.

          فقط موردی که بنده رو به شک انداخته اینکه شما تو عکس نوشته از ماسفت ۴۷N60C3 هم استفاده کردید! آیا این ماسفت هم سوخته؟ اگه سوخته باشه دو تا سه تا عامل بیشتر نداره!
          ۱٫ ماسفت Fake هست
          ۲٫ ماسفت برای ولتاژهای پایین مناسب نیست
          ۳٫ درایور ماسفت خرابه و یا هسته به اشباع رفته

          در مورد سرهای نقطه دار هم بنده یه فایلی رو برای یکی از دوستان آماده کرده بودم که اونجا نحوه تست ترانس رو توضیح دادم. فک کنم مطالعه این فایل خالی از لطف نباشه. لینک دانلود

  • با عرض ادب
    بله کار آزمایشگاهی هست و می خواهم اگوریتم ژنتیک و pso و فازی رو برای mppt بررسی کنم و توان خروججی این الگوریتم ها رو بررسی کنم. مد کاری هم dcm هست .
    من حدود یک سال پیش یک فلای بک تکل کلیده با آی سی ap-3844 مطابق فایلی که در زیر آپلود کردم an-4137 طراحی کردم . دو کلیده فقط محاسبات سمت اولیه ترانس کمی تغییر می کنه پس.
    ممنون از راهنماییتون امید وارم موفق و پیروز باشید و شاهد طرح های زیبای شما باشیم.
    http://s8.picofile.com/file/8329645792/AN_4137.pdf.html

    • فقط سخترین قسمت کار طراحی گیت درایور مناسب برای ماسفت High-Side است که اگه این مورد رو بهینه کنید مابقی کار مثل تک سوئیچ خواهد بود. نکته جالبی که اینجا هست اینکه بنده در سال ۸۸ اولین فایلی که در مورد منابع تغذیه سوئیچینگ خوندم و استارت کار طراحیم رو زدم همین فایلی بود که شما لینکش رو فرستادید. AN-4137

  • مهندس سلام وقت بخیر، طراحی های زیبای شما رو همیشه پی گیر هستم ، انشالله موفق باشید
    می خوام محاسبات ترانس فلای بک (two-switch flyback) 24ولت به ۱۱۰ ولت رو انجام بدم. تعداد دور سیم اولیه و ثانویه و قطر سیم و….
    ممنون میشم فایلی ، سایتی ، اپلیکیشن نوت یا هرچیزی که سریع منو راه بندازه بدید ،ممنونم

    • با سلام و درود
      از اینکه کارهای بنده رو پیگیری و وقت گرانبهاتون رو صرف بازدید از سایت میکنید از شما بسیار سپاسگزارم.
      میتونید در مورد پروژه ای که میخواهید انجام بدید توضیحاتی رو ارایه بفرمائید؟
      بازه ولتاژ ورودی / جریان خروجی / ایزوله یا غیرایزوله / حداقل و حدکثر راندمان / حداکثر زمان کار کرد مدار یا به عبارتی دائم کاز بودن یا کار کرد موقت / حداقل و حداکثر دمای محیطی که مبدل قرار اونجا کار کنه
      لطفا این موارد رو برای بنده بفرستید تا بهتر بتونم راهنماییتون بکنم. یا علی

      • ممنون
        عکس مدار رو آپلو کردم
        http://s8.picofile.com/file/8329243134/%D9%81%D9%84%D8%A7%DB%8C_%D8%A8%DA%A9.jpg
        در واقع اینورتر فلای بک دوکلیده متصل به یک بار مثلا مقاومتی مد نظر است که با mppt ، توان خروجی پنل رو می خوام کنترل کنم.
        رنج ولتاژ ورودی فلای بک بین ۱۲ تا ۳۶ ولت ،جریان ورودی حدود ۳ تا ۳٫۵ آمپر، ولتاژ خروجی ۱۱۰ ولت، جریان خروجی بین ۰٫۳ تا ۰٫۵ امپر ، مدار دائم کار نیست و دمای محیط خیلی مد نظر نیست.
        پالس رو هم از طریق سیمولینک متلب و ارتباطش با آردوینو تولید می کنم و سوییچ ها رو با hcpl3120 درایو می کنم. به جای پنل البته می خوام از یک منبع ثابت dc که ولتاژ بین ۱۲ تا ۳۶ میده استفاده کنم. کار فقط آزمایشگاهی هست و صنعتی نیست.

        • با تشکر از توضیحاتتون
          بنده کاملا متوجه نیازتون شد. تو بحثهای آزمایشگاهی و یا بحثهای مقاله نویسی که هدف نشان دادن کارکرد الگورتیم کار و صحت نوشته های موجود در مقاله هست از خیلی چیزها صرفه نظر میکنیم. نکته ای که در اینجا هست اینکه محاسبات ترانس فلایبک توپولوژی تک سوئیچ یا دو سوئیچ هیچ فرقی با هم نداره! شاید بگید پس فرق تک سوئیچ یا دو سوئیچ تو چیه!!!! تنها دلیلی که میان از ساختار دو سوئیچ استفاده میکنند فقط و فقط به خاطر کاهش استرس ولتاژ بر روی ماسفت طرف اولیه هست! چون پیدا کردن ماسفت ولتاژ پایین با مقاومت درین-سورس پایین و جریان درین-سورس بالا خیلی خیلی راحتر از پیدا کردن ماسفت ولتاژ بالا با مقاومت و درین-سورس پایین و جریان بالا هست! در ماسفتها این قانون وجود داره که هرچقدر ولتاژ درین-سورس بالا میره مقاومت درین-سورس افزایش و جریان درین-سورس کاهش پیدا میکنه و این باعث کاهش راندمان و افزایش تلفات بر روی ماسفت میشه! اگه هم بتونید ماسفت ولتاژ بالا پیدا کنید که مقاومت پایین و جریان بالایی رو ساپورت کنه ۱۰۰ در ۱۰۰ از نظر اقتصادی توجیه پذیر نخواهد بود چون قیمتش بالا میره!
          پیشنهاد بنده به شما و همه دوستان استفاده از کتاب معروف Power Supply Cookbook اثر Marty Brown هست که توضیحات کاملی در مورد منابع تغذیه سوئیچینگ داده. ولی از اونجایی که شما زمان کافی برای مطالعه کامل کتاب ندارید بهتون پیشنهاد میکنم که صفحات بین ۱۰۰ الی ۱۳۳ کتاب رو بررسی کنید چون اونجا مثلهای عملی رو بخوبی توضیح داده و گفته که به چه شکلی میتونید محاسبه ترانس و انتخاب قطر سیم رو انجام بدید.
          مورده بعد استفاده از سایت معروف و بسیار کاربردی Heinz Schmidt-Walter هست که میتونید به خوبی در مورد رفتارها و شکل موجهای مربوط به ولتاژ و جریان سوئیچها اطلاعاتی رو بدست بیارید و نتیجه رو بررسی بفرمائید.
          درضمن اینم خدمتتون عرض کنم که شما میخواهید در مد CCM کار کنید یا DCM ؟ چون محاسبات این دو ترانس کمی با هم متفاوت هستند. البته اگه این دو جمله رو گوگل کنید به فایلها و ANهای زیادی میتونید دست پیدا کنید که خیلی خیلی براتون مفید خواهند بود.
          Flyback converter CCM transformer design یا Flyback converterDCM transformer design

نظر بدهید

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.