Buck Converter yüksek akım sorunu.

[mistek]

Sorunlu devremin son hali bu şekilde. İlave olarak snubber ekledim.


Şemada
Q1=PSMN3R5-80PS
Q2=IRF3006 (Mosfetler özdeş olduğundada aynı durumlar oluşuyor)
F=20KHz (Önceden 50KHz di düşürdüm)
L=100uH 1mm2 tel ile sarıldı.
Nüve= 3E27 kodlu
Vin=31.3V
Vout=15v
Iout=1.5A
Dead Time= 500ns
Snubberdaki kondansatörler kutuplu değil seramik

Tüm resimlerde
Kırmızı: Q1 mosfetinin D-S ucu.
Mavi: Q2 sinyalinin D-S ucu.
Sarı: Çıkış
Bol resimli oldu biraz.

Sorun: Q1 mosfetin uçlarında acayip derecede voltaj sıçraması oluyor ve çekilen akıma bağlı olarak artıyor kullandığım elemanların sınırlarını aşıyor. Aynı zamanda akıma bağlı olarak ısınmasıda artıyor.
Mavi Sinyalin düşen kenarında kırılmalar var.
Sarı sinyalde sıçramaları gideremedim.
Önceki nüveler çok ısınıyordu beyaz renk 3E27 nüveye geçtim ısınma yok denecek kadar az.

[FxDev]

Bu skop neyse sevdim, güzel şekiller var.
Bir de şunları deneyerek dener misin:
1) Mosfetlerin ikisinde de DS uçlarına 10k bağla.
2) Mosfetleri olabildiğince birbirine yaklaştır. Yani Q1'in Source ucuyla Q2'nin drain ucu birbirine en yakın noktalarda olsunlar.
3) İlk yapacağın deneyse Q2'nin gate'ini ateşleme yani direk toprağa ver. Diyotu iş yapsın, zıplamaların olmamasını sağla.
4) R1 ve R3 dirençleri ne kadar ısınıyor? Kaç W direnç bunlar? Artı taş direnç mi karbon direnç mi, taş direnç kullanma karbon direnç kullan onları!!
5) Eğer yükselmeler devam ediyorsa gate dirençlerini 2R2, 4R7 şeklinde yavaşça arttır.
6) Daha sonrasında dead time süreni 500ns falan değil 2us 3us yap. Garantiye al işini.

[wolf88]

Senin sorunun yani mosfetin VDS voltajının sıçraması snubber ı bildiğim kadarı ile yanlış seçmiş olman. Çünkü seçtiğin RC snubber osilasyon ve turn off snubber ıdır. Senin kullanman gereken RCD snubber ıdır.

Deadtime için 500ns vermişsin ki bence bu çok az. Mosfet driver a yani IR2110 a giren HIN ve LIN PWM lerini nerden alıyosun bilmiyorum ama aralarında biraz daha deadtime olması gerekir. Çünkü zaten mavi ve kırmızı sinyallere bakarsan (anladığım kadarı ile biri anahtarlama yapan mosfetin diğeri ise diyot yerine kullanılmış olan mosfet) çok yakın ve hatta biri tam kapanmadan diğerini açıldığını görmüşsün. Böle olursa giriş voltajını sen çok kısa sürede kısa devre yapmış oluyorsun ve akım da haliyle tavan yapıyor bu nedenden dolayı mosfetin ısınması normal. Peak akımlarını ölçme imkanın varsa ölç bence.

Tavsiyem sağdaki Q2 mosfeti yerine tekrar diyot takıp öle bi deneme yapman.

Ayrıca snubber ı tam iyi olarak hesaplamak istiyorsan orada osilasyon yapan VDS kırmızı sinyalin osilasyon periyodunu alıp snubber ı öle hesaplaman senin için en iyisi olacaktır. Snubber duayeni olan Rudi Severns in pdf ini araştır yararlı olabilir. Osilasyon yapması devrede endüktansın kapasitansa göre daha ağır bastığı anlamına gelebilir. Bu tür osilasyonlar CCM den DCM e geçtiğinde de olur fakat seninkinde bu sorun yok gibi. Çünkü o osilasyon farklı yerde oluyordu sanırım.

Son olarak şunu diyim CCM olarak tasarladıysan, SMPS in DCM e geçmemesi için minimum çekeceğin bi akım olmalı. O akımdan altında çekersen CCM den DCM e geçicektir. O da sistemi kararsızlaştırır ve osilasyonlara yol açar. Dediğim kitaplarda bahsettiğim şeyleri bulabilirsiniz.

[mistek]

Bu skop neyse sevdim, güzel şekiller var.
Bir de şunları deneyerek dener misin:
1) Mosfetlerin ikisinde de DS uçlarına 10k bağla.
2) Mosfetleri olabildiğince birbirine yaklaştır. Yani Q1'in Source ucuyla Q2'nin drain ucu birbirine en yakın noktalarda olsunlar.
3) İlk yapacağın deneyse Q2'nin gate'ini ateşleme yani direk toprağa ver. Diyotu iş yapsın, zıplamaların olmamasını sağla.
4) R1 ve R3 dirençleri ne kadar ısınıyor? Kaç W direnç bunlar? Artı taş direnç mi karbon direnç mi, taş direnç kullanma karbon direnç kullan onları!!
5) Eğer yükselmeler devam ediyorsa gate dirençlerini 2R2, 4R7 şeklinde yavaşça arttır.
6) Daha sonrasında dead time süreni 500ns falan değil 2us 3us yap. Garantiye al işini.

Osiloskop Tektronix MSO3014. Memnunum bende.
1) Snubberdaki kondansatörü kaldırıp yerine 10k direnç bağladım.
2) Mosfetler birinine çok çok yakın yarım cm kadar mesafe var.
3) Low Side mosun PWM çıkışını disable yaptım lojik sıfıra çektim.
4) 0805 standart direnç 1/8 watt sanırım.  43R ısınmıyordu.
Sıçramalar devam ediyor dalga şeklide değişti
5 ve 6 birazdan gelecek

Şuanki haliyle osiloskop görüntüsü.
Kırmızı High side mosfet D-S ucu
Mavi Diyot mosun D-S ucu

[restore]

o ferrite o topolojide o frekansta bence o akımı verecek kapasite de degil.  belki de başka topolojiyi denemelisin. mesela push pull.
o ferrite doyuma giriyor.

dc bara hattın yetse o moslar felan hepsi çuff.

[mistek]

o ferrite o topolojide o frekansta bence o akımı verecek kapasite de değil.  belki de başka topolojiyi denemelisin. mesela push pull.
o ferrite doyuma giriyor.

dc bara hattın yetse o moslar felan hepsi çuff.

Hocam şuan yüksek akım çekemedim hiç. 1-2 amper civarında high side mosfetin ısınma sorunu var ve verim çok düşüyor. Mosfet D-S ucunda çok büyük pik oluşuyor henüz engelleyemedim. Durum, Son verdiğim osiloskop görüntülerindeki gibi.

Biraz daha detaylandırabilir misiniz?

[mistek]

Belalı buck converter devremde büyük bir gelişme kaydettim.

Günlerce kendi sardığım bobinlerle uğraştım hiçbir netice alamadım.

En son artık bayağı para verip satın aldığım SMPS'imi söktüm      

İçerisinde çıkışta bulunan 47uH değerinde 15A kaldırabilecek bir bobinle karşılaştım gözümü kırpmadan söktüm kendi devreme taktım.

Sonuç? High side mosfet ısınma sorunu ortadan kalktı.
Devasa Pikler kayboldu makul seviyelere geldi.
Nüve ısınması? Yok.

Verim? %95 civarında.

Bu sonuca son 10 dakika içerisinde ulaştım. İlerleyen günlerde emin olup detaylandıracağım.

Yeni problemim Doymayan nüve veya hazır toroid'i ülkemizde kim yapar/satar? Olabildiğince yüksek akımlı. 10-20 belki 50-60A bile olabilir.
Birkaç tane lazım sadece.

Her türlü fikire açığım.

[z]

1 nuve doyuyorsa sende iki nuveyi birlestir ona sar.

[mistek]

Isınan yeşil nüveleri çift sarmıştım.

Şimdi Gri nüveleri çift sardım. Yaklaşık 83uH.

Piklerin boyu yaklaşık 2 kat arttı.

Verim %89'a düştü.
Mosfet'te ısınma var.

Kaynaktan çok değişken akım çekiyor. Önceki nüvede 20-30mA oynarken şimdi sardığım nüvede 100-200mA kadar değişen akımlar görüyorum. Verim bir artıp bir azalıyor.


mesaj birleştirme:: 19 Mart 2014, 11:34:50
Çok açık yeşil renkli 2cm çaplı nüveye sarım yaptım.

Verim %94 civarında. Nüvede hafif bir sıcaklık var. Belki tel ısınıyordur 0.85mm2 ile tek damar sardım. 4.7Amper çekiyorum.


Hazır sarılmış nüve alsam daha çabuk sonuca ulaşacağım gibi duruyor. Nerde bulurum ki ?   

[mistek]

Bobinajcıda arızalı bi devreden kalan irice toroid bobin buldum. Çapı 5cm, Giriş filtresi herhalde. Çapı 2mm olan telden 2 tane sarmışlar yaklaşık 28uH değerinde. Toroidin rengi sarı beyaz.

Taktım %95 gibi bir verim elde ediyorum nüvede çok az bi ısınma var.
Birde bu renk hiç smps rengi gibi durmuyor.

Şuan bütün herşey toroid ve nüve arasında dönüyor.
Çeşit çeşit renk ve boyutta nüveler aldım en verimli olanı hazır smps'ten söktüğüm siyah(gri değil) renkli nüve. Diğerleri %1-%15 arasında verimi değiştiriyor. Beyaz olanlar evlerden ırak olsun. 
Nüve ısınma konusunda kaçırdığım bişeyler var ama bulamıyorum bir türlü.

Kimse bu tip devrelerle uğraşmıyor sanırım. 

[wolf88]

Hocam ben zaten söyleceğimi söyledim de beni bek tınlamamıştın 

Senin sorunun, yanlış nüve seçip sarımı yanlış yapman. Buck converter da nasıl nüve seçileceğini, nüveye göre nasıl sarılacağını söylemiştim. Buck converter da hem enerji depolanması lazım hemde DC akım taşıması gerekiyor. Ferrit bi nüve seçersen, nüveden aralık bırakman şart. Yoksa nüve kesinlikle doyuma gidecektir. Şu an ki kullandığın nüve, %99 ferrit değil o yüzden boşluk bırakmadan da kullanabiliyorsun. Diğer boşluk bırakmadan kullandığın, ısınan nüvelerin hepsinin ferrit olduğunu rahatlıkla söyleyebilirim.

[z]

Hava araligi olan nuve kullanilmasi soyleminde haklisin. Fakat bu kural PC guc kaynaklarinda bozulmus durumda.

PC de transformatorun simetrik sargili sekonderi birer diyodla dogrultulur ve seri toroid bobine girer. Toroidin cikisi da filitre kondansatorlerine gider.

Simdi bu toroid bobine bakarsan hep DC akim tasir hem de magnetik enerji depolar fakat gap yoktur.

[wolf88]

Hocam zaten gap a ihtiyaç duymamasının sebebi dediğim gibi %99 nüve materyalinin ferrite olmaması. Ferritlerin geçirgenliği çok fazla olduğu için az bi DC akım ile çok kolay doyuma gidebiliyor. Fakat iron powder core yada diğer materyallerde zaten, içindeki malzemeden dolayı enerji depolayabiliyor, geçirgenliği de ferrite kadar olmadıklarından dolayı DC akım da doyuma gitmiyorlar. Dediğim gibi bu toroid in gap kullanılmadan doyuma gitmemesinin tek sebebi var o da ferrite olmaması.

Sanırım 100kHz e kadar dı, bu frekansa kadar iron powder core yada başka ferrite olmayan nüveler kullanılabiliyor, gap olmadan, fakat frekans artıkça nüvedeki kayıplar da artıyor bu yüzden yüksek frekans ta tek tercih ferrite kalıyor. Ama adamlar bildiğim kadarı ile güç kaynaklarında çok yüksek frekansla çalışmadıkları için ve bu frekanslarda çekirdek kayıpları az ve yoksayılabildiği için ferrite değilde başka materyal kullanıyorlar böylece boşluktur bilmem nedir uğraşmıyorlar.

Aynı durum EMI filtresinde de geçerli. CM filter da, DC akım taşınmadığı için ferrit gap olmadan kullanılabiliyor fakat SM filter da ya gap li ferrite yada iron powder core vs gibi gap istemeyen nüveler kullanılabiliyor.

[z]

Ferit nuve zaten demir pudrasi icerir.

Ferit lie iron powder nuve arasinda nasil bir fark var?

[mistek]

Hocam ben zaten söyleceğimi söyledim de beni bek tınlamamıştın 

Senin sorunun, yanlış nüve seçip sarımı yanlış yapman. Buck converter da nasıl nüve seçileceğini, nüveye göre nasıl sarılacağını söylemiştim. Buck converter da hem enerji depolanması lazım hemde DC akım taşıması gerekiyor. Ferrit bi nüve seçersen, nüveden aralık bırakman şart. Yoksa nüve kesinlikle doyuma gidecektir. Şu an ki kullandığın nüve, %99 ferrit değil o yüzden boşluk bırakmadan da kullanabiliyorsun. Diğer boşluk bırakmadan kullandığın, ısınan nüvelerin hepsinin ferrit olduğunu rahatlıkla söyleyebilirim.

Yok hocam olur mu yazdıklarınızı okudum aynı gün FxDev'in yazdıklarını uygulayınca konu bölündü.

Snubber'ı dediğiniz gibi osilasyona göre yaptım kullandığım nüveden kaynaklanan büyükçe bir pik kalıyor onu gidermek için nüve arayışına girmiştim.

En son problemin nüveden kaynaklandığını tespit ettiğim için birkaç zamandır nüve arıyordum.
Deadtime süresini arttırdım hatta low side mosfeti sadece diyot olarak kullanıyorum anahtarlamıyorum o konuda problem yok.

CCM olarak tasarladım DCM geçeceği akım hesabınıda yaptım hep CCM aralığında çalıştırıyorum.

Nüve konusundan dediğiniz gibi Gap vermek lazım ama benim gördüğüm ve elimde olan nüvelerin hiç biri hava boşluğuna sahip değil smps'ten söktüğümde Air Gap'lı değil.
Katiyen hava boşluğuna gerek yok gibi bişey söylemiyorum yanlış anlaşılmasın sadece eldeki imkanlarım böyle. Havalı toroid nüveyi satıyorlarsa onuda alırım.

Şimdi kafam çok karıştı ferrite nüve kullanmayacağım öyle mi? Şimdiye kadar hep ferrit nüve arayıp durdum.

Hangi tip nüve kullanmalıyım Iron Powder diye geçenlerde var?

Nüvelerin renkleriyle ilgili google görsellerde bi tablo bulmuştum kaydetmeyi unuttum şimdi bulamıyorum EMI filtre için Sarı beyaz, SMPS için Yeşil Gri Kırmızı gibi şeyler yazıyordu Frekans tablosu falan vardı vs vs. Rengin konuyla ilgisinide açıklabilir misiniz?

Nüve yanlışlığını anladım hocam ama sarım yanlış derken ne demek istediğinizi anlamadım biraz daha detay verebilir misiniz?
Sarıyorum LC metreyle ölçüyorum 
mesaj birleştirme:: 23 Mart 2014, 17:55:49
Ebay'de Toroid bakarken ilanda şöyle bişey yazmış adam ne demek istemiş?

http://www.ebay.com/itm/Toroid-Core-Powdered-Iron-94-24mm-for-power-magnetics-inductor-coil-Qty-6-/171274879082?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item27e0c7406a
This material is powdered iron, not ferrite. It is not suitable for transformers, only inductors. It has a distributed air gap inside the core, and thus stores energy (ideal transformer must not store energy).

It is suitable for high power filters and chokes, carrying large ripple currents and/or large DC current components, which would otherwise saturate a ferrite core.

It is not suitable for transformers in the forward transfer mode, only inductors. OK for FLYBACK transformer ( which is not a real x-former, but a coupled inductor). Not OK for Forward, Push-Pull, Half-Bridge or Full Bridge transformers