Buck Converter yüksek akım sorunu.

[wolf88]

Hocam ferrite in farkı, yapısında nikel ile çinko yada mangenez ile çinko barındırmasıdır. Mangenez çinko olanların geçirgenliği daha yüksek olurken, nikel ile çinko olanların elektriksel direnci daha fazladır.

Iron powder core lar bi kaç gruba ayrılıyor ama materyal olarak söyleyecek olursam, bunlarda demir, nikel, silisyum ve aliminyum kullanılıyor. Sadece iron powder core diye geçenler yüzde yüz demir kullanıyor. Bunların akı geçirgenliği dediğim gibi ferrite lere göre çok daha az.

Ben hiç bir zaman renge göre hiç gitmedim. Çünkü renkler konusunda okuduğum 4-5 kitabın hiçbirinde öle bişeye denk gelmedim.

Air gap dediğim gibi eğer nüven ferrit ise ve DC akım taşıyacaksa o zaman gerekli. Ayrıca ferritlerde enerjiyi hava boşluğunda saklarsın fakat diğer iron powder core olanlarda enerji nüvenin içinde depolanır o yüzden de gap e gerek yoktur. Zaten geçirgenliği de daha az olduğu için doyuma gitmez.

Sarım olarak ben excel de en çok kullanılan topolojilerin trafo ve şok bobin hesabını yapıyorum. Az bişi kaldı bitince buradan paylaşıcam. Fakat hesapların hepsi şu anlık ferrit nüvelerler ilgili.

Hangi tip nüveyi kullanacağın frekans ile ilgili fakat hangi tip seçersen seç hesabı da kesinlikle değişiyor.

Ferrite kullanırsan ve buck converter gibi yani şok bobin olacaksa, o zaman ferrite de hava boşluğu şart. Diğerlerinde değil.

Sarımdan kastım, sarımı kesinlikle nüveye göre yapmalısın. Yani nüvenin materyaline göre çünkü nüveyi değiştirdiğinde sarımı da değiştirmen gerekebiliyor.

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

Burada nüvenin demir nüve olduğunu ferrite olmadığını, o yüzden enerji saklanmayan trafolarda uygun olmadığını, içinde dağıtılmış olarak gap bulunduğunu o yüzden enerji sakladığını, şok bobin olarak uygun olduğunu, büyük DC akımları taşıdığını, ferrite ise bunun doyuma götüreceğini, flyback trafoda kullanılabileceğini fakat forward, push pull half ve full bridge uygun olmadığını söylüyor. Yani benim düşündüklerimin aynısını söylemiş =)

[mistek]

Ben şimdiye kadar çok yanlış yolda gitmişim ozaman. Verdiğiniz bilgiler için çok teşekkürler. Birde renge takılıyordum sürekli demek ki sil baştan alsam daha iyi olacak.

PC güç kaynağını söktüm içerisinde farklı boyutlarda yeşil-mavi(sarı) toroid bobinler var.
Bunların Iron olma ihtimali nedir? Veya ne olduğunu nasıl öğrenebilirim?

Pratik bilgilerinizden bir cevap verebilirseniz yinede faydalı olabilir. Elimde nüveler var ama kim nedir hiç bilgim yok.

[wolf88]

Ben şimdiye kadar hep aldığım nüvenin ne olduğunu biliyordum onun için renk arayışına hiç girmemiştim. Ferritlede çalıştım iron powder olanla da. Aşağıda verdiğim linkler belki işine yarar fakat bu renkler tüm toroidler için standart mı onu bilmiyorum.

http://skory.z-net.hu/alkatresz/porvas_gyurumagok.pdf

http://193.6.189.120/letoltes/HG0MAT/toroid_datasheet.pdf

http://www.bluemavi.com/vitrin/kategori_vitrini1_new.asp?p=1%20&kategori=35

Yalnız bu sitedeki gibi mesela, toroid lerin siyah olanı hem ferrit hemde iron powder core falan olabiliyor. Ama renkli olanlar benim bildiğim ferrite olmuyor.

Birde aşağıdaki linke bakarsan, siyah ve griler ferrite, diğer renkli olanların hepsi farklı oluyor. Birde MPP diye materyal var oda iron powder core gibi.

Fakat blumavi de bazıları istisna sanırım bazı siyah ve grilerde yazmamış ferrite diye.

Renkli olanlarda ise rengi geçirgenliği vs onları belirliyor.

[mistek]

Demek ki çok tur sarmalarının sebebide kullandıkları nüvelerin yani iron powderların Al değerinin ferite göre daha düşük olması.

Siyah renkte 2 tane smps'ten söktüğüm nüve var tamamını doldurmuşlar 20-30 tur kadar sarmışlar, Henry değeri benim ferite 5 tur sarıp elde ettiğimle aynı.
Bu siyah nüveler çok güzel hiç ısınmıyor ve verimde çok yüksek oluyor aynısından bulsam süper olurdu.

Şimdi PC güç kaynağından söktüğüm yeşil-sarı nüveyi deniyeceğim. Muhtemelen nüve ısınacak ama verim %93-%95 gibi olacak.

[wolf88]

Aynen hocam iki tane nüve olsun biri ferrite diğeri iron powder core, ikisinin de aynı L değeri için, ferrite de daha az tur ile alınırken, diğerinde çok sarmak gerekiyor.

O siyah nüveler buck converter da ısınmıyorsa, ve herşey yolunda gittiyse, onlar o zaman ferrite değildir.

yeşil sarı olanlar büyük ihtimal iron powder core, o da ısınabilir frekanstan dolayı fakat, akım şeklinin falan düzgün çıkması lazım. O nüvenin ısınması nüve doyumundan değil frekanstan dolayı çekirdek kayıpların artmasıdır.

[mistek]

Evet tam tahmin ettiğim gibi.

Fsw=50kHz
Verim %92 civarı

Nüve hissedilir derecede sıcak. Zaten boşta iken bile siyah nüve ile arasında 50mA civarında fazla akım çekme durumu var.
Akıma bağlı olarak sıcaklık artacak mı yoksa tek parametresi frekans mı? 

Osiloskop görüntüsü.
Kırmızı: High side mosfet D-S
Yeşil: Bobine seri  direnç üzerindeki gerilim.
Eksenler üst üste ama yeşil sinyali ekrana sığdırabilmek için offset verdim seviyesi yanılmasın.

[wolf88]

Yeşil akım grafiği çok güzel çıkmış. Yalnız şunu da unutma, skin effect den dolayı teli, birden fazla paralel teli bir edip öle kullanmalısın. O da ısınmaya sebebiyet verir. Onunda formülü var. Yani sadece nüvenin ısındığından emin ol.

Sıcaklık hem frekansa hem akıma bağlı olabilir.

Şansın varsa frekansı ve akımı değiştirip nüvedeki sıcaklığı gözlemleyebilirsin.

[mistek]

Deri etkisi hesabını yapmıştım onuda bi gözden geçireyim tekrar.

Tel kesiti akıma uygun. Tel ılık gibi nüve belirgin sıcak. Tel muhtemelen nüveden ısı alıyor.

Her türlü değişikliği yapıyorum PWM sinyali mikroişlemciden geliyor. Frekansı değiştirip bakayım hemen.
mesaj birleştirme:: 23 Mart 2014, 20:20:28
Frekansı 20Khz yaptım.

Nüve sıcaklığı çok arttı. Boşta çalışırken çektiği akımda bayağı yükseldi.

[wolf88]

Kullandığın nüvenin ölçülerini ve endüktans değerini verebilirmisin ?

[mistek]

Çap: 27mm
Kalınlık: 13mm
İç çap:13mm

L=38uH

Tel kesiti 1mm2

[wolf88]

Kaç tur sarılı diye sormayı unuttum 

Formülden nüveyi iron powder core formülünde yerine koyarak salınım yaptığı delta B yi bulmaya çalışıp frekanslarda karşılaştırıcam.

[mistek]

Bu çıkma toroid 19 (+-1) tur sarmışlar.

[wolf88]

Dostum şimdi iki farklı kitaptan baktım, senin sorunun nüvenin küçük gelmesi sanırım. Çünkü bildiğin üzere frekans ile nüvenin büyüklüğü ters orantılıdır. Şimdi formüllerle sana izah edeyim, eğer yanlışım olursa düzeltirsiniz.



Şimdi Energy formülüne bakarsan, endüktans sabit, I ise artıyor demiştin.

I artarsa, enerjide artacak, enerji artarsa ilk başta baktığın Ap formülünde Ap de artacak. Ap area product demek yani nüvenin büyüklüğünü gösteriyor. Ap artarsa aşağıdaki tek değişken olan Bm akı da artacak. E Bm artarsa da kayıplar haliyle artacak.

B li denklemlere bakarsan hepsi sabit fakat Bm arttığı zaman B li denklemlerde tek artan Idc olacak. Ayrıca delta I da artmış oalcak. Bpk denklemine bakarsan, Idc artmıyorsa bile delta I nın artmak zorunda kaldığını görebilirsin.

Elimdeki dökümanlar hem ferrit olduğu için senin nüvenin büyüklüğünün düşük frekansta yetip yetmeyeceğini bilemiyorum.

[mistek]

Evet demek ki bu nüve yüksek frekans için tasarlanmış. 15-20 dakikadır boşta çalışıyordu sıcaklığını kontrol ettim şimdi, parmağım yandı.

Boşta çalışırken olması gereken akım: 30mA
Şuan çektiği akım 174mA

50kHz bile az geliyor olabilir. Ulus elektronik diye bir firma buldum yarın onu arayıp durumu öğreneceğim. Yaptırabilirsem hazır toroid sardırmayı düşünüyorum ozaman işin rengi daha net ortaya çıkacaktır.

Burada da güzel şeyler konuşulmuş bulunsun burada: (http://elektronikprojeler.com/index.php/topic,40.0.html)

[wolf88]

Bence hazır sardırdıktan sonra yada önce bir tane ferriti boşluk bırakarak sarıp onu kullan ve sonuçlarını incelesen bence çok faydalı olur. Ferriti kessen bile sonra yapıştırdığın zaman eskisi gibi olur bişi olmaz. Tabi yine de sen bilirsin. Çünkü ferrite olmayanlarda formüllerde falan bile illa sıcaklık artışı olacağından bahsediliyor çünkü sıcaklık artışı doğal tabi çok olmadıkça. Fakat ferrite de düzgün hesaplayıp sararsan sıcaklık artışı olmaz nüvede. O kullandığın nüve doyuma gitmiyor fakat çekirdek kayıpları o kadar artıyor ki parmağını bile yakmış.