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 Oggetto del messaggio: Filtro ripple sul secondario
MessaggioInviato: mer ago 18, 2010 14:39 
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Ragazzi ho bisogno di una mano a dimensionare correttamente il filtro per livellare la continua sul secondario.
Qui stiamo parlando di uno stadio raddrizzatore full bridge che può far passare fino a 200A. La frequenza è di 30Khz e, sebbene venga facile l'utilizzo di un filtro standard a condensatori (con 1000uF avrei un ripple di 3,33V che sarebbe un lusso), per ovvie ragioni questa strada non è percorribile per via della corrente di ripple troppo elevata.
Non mi resta che una soluzione a LC ma gradirei qualche aiuto sul corretto dimensionamento. Per l'induttanza potrei utilizzare dei prodotti finiti della COILCRAFT (serie SER2900 http://www.coilcraft.com/pdfs/ser2900.pdf); le versioni fino a 2.2uH arrivano a 100A di corrente di saturazione. Pensavo di metterne 2/3 in parallelo.
Alternativamente potrei utilizzare un core in traferro (di recupero da un trasformatore a 50Hz) ed avvolgere sul nucleo una piattina di rame. Il core in traferro tra l'altro aiuterebbe non poco visto che a quella frequenza non passerebbe nulla.

Oltre all'induttore dovrei abbinare un'adeguata capacità; ovviamente ceramico o film plastico visto che ho bisogno una ESR la più bassa possibile.

Idee, suggerimenti, aiuti per fare i conti ?

Grazie

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 Oggetto del messaggio: Re: Filtro ripple sul secondario
MessaggioInviato: ven ago 20, 2010 11:57 
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Se non ricordo male il full bridge è una configurazione forward, che quindi richiede sempre un'induttanza di filtro (la corrente non si interrompe mai) e un ovvio diodo di ricircolo.
Per l'induttanza andrei su ferriti, mi ispira poco un core in lamierini, però non prenderlo come oro colato, non ho esperienza.
Per il dimensionamento dovrei avere qualche formula, vedo se ricavo qualcosa...

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 Oggetto del messaggio: Re: Filtro ripple sul secondario
MessaggioInviato: ven ago 20, 2010 12:11 
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Ecco un paio di formule, che copio da un testo specializzato.
Per il calcolo dell'induttanza bisogna tenere conto della corrente di ripple che si vuole avere. Il libro suggerisce un valore compreso tra il 10 e il 20 % della corrente massima. Serve inoltre il valore del duty cicle minimo di funzionamento (essendo un full bridge andrà riferito alla frequenza raddoppiata).
Il valore di induttanza sarà quindi:

Lout = (Vout + Vf) x dcmin / f / Iripple

Vout è la tensione di uscita dello stadiio
Vf è la tensione di conduzione dei diodi di raddrizzamento/ricircolo
dcmin è il duty cycle minimo
f è la frequenza di funzionamento (per il full bridge va raddoppiata)
Iripple è a corrente di ripple precedentemente scelta.

Da notare che il valore dcmin / f corrisponde è un tempo, e corrisponde al minimo tempo di on di funzionamento del regolatore. Vista in questo modo forse è più facile da capire (l'induttanza diventa una tensione per un tempo diviso una corrente, come deve essere). Da controllare che il valore rishiesto deve essere garantito anche in presenza della componente continua.

Per il dimensionamento del condensatore il testo suggerisce di dimensionarlo in base all'ESR massimo, con la formula:

ESRmax = Vripple / Iripple

Probabilmente, scegliendo un condensatore con questo criterio, esso risulta sovrabondante per quanto riguarda la capacità.

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 Oggetto del messaggio: Re: Filtro ripple sul secondario
MessaggioInviato: ven ago 20, 2010 18:02 
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guardate che i due pwm al primario viaggiano a 39.qualcosa khz , diciamo pure 40 e non 30 , ocio a non fare i conti coi numeri sbagliati .

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 Oggetto del messaggio: Re: Filtro ripple sul secondario
MessaggioInviato: ven ago 20, 2010 18:49 
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Quello che conta è l'impostazione giusta, poi i conti li rifacciamo quando vogliamo... :grin:

Altre considerazioni: il condensatore va ovviamente dimensionato in base alla corrente ac che lo attraversa, e alla potenza che questa dissipa. Va tenuto conto che spesso più condensatori piccoli in parallelo hanno un ESR minore del corrispondente condensatore grande.

Il ripple di tensione infine è:

Vripple = 1/8 x Iripple x T / C

Fissando il valore dell'ondulazione residua in uscita, il condensatore è dato da:

C = 1/8 x Iripple x T / Vripple

Vripple è il valore picco-picco della tensione di uscita
Iripple è il valore picco picco della corrente nell'induttore
T è il periodo di funzionamento, pari quindi a metà periodo della frequenza di funzionamento.

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 Oggetto del messaggio: Re: Filtro ripple sul secondario
MessaggioInviato: sab ago 21, 2010 22:23 
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Bit79 ha scritto:
Il valore di induttanza sarà quindi:

Lout = (Vout + Vf) x dcmin / f / Iripple

Vout è la tensione di uscita dello stadiio
Vf è la tensione di conduzione dei diodi di raddrizzamento/ricircolo
dcmin è il duty cycle minimo
f è la frequenza di funzionamento (per il full bridge va raddoppiata)
Iripple è a corrente di ripple precedentemente scelta.


qui è difficile determinare la tensione di uscita.... Considerando che l'anello di retroazione avviene in corrente, sulla tensione c'è un semplice comparatore di overvoltage che ferma temporaneamente il PWM se la tensione supera la soglia predeterminata (all'incirà la setterò sui 50V). Questo servirà a preservare lo stadio secondario da sovratensioni in quanto i MosFET che userò sull'uscita avranno una Vds di 75V. Durante il funzionamento la tensione scenderà in funzione della corrente (anello di retroazione) e del carico (arco elettrico).
Essendoci nel circuito serie due grosse componenti induttive (secondario trasformatore + filtro) avremo una tensione più bassa all'aumentare della corrente e viceversa.
Quindi, in teoria, dovremmo trovarci un ripple tanto più basso quanto più alta sarà la corrente... giusto ?

Vediamo se con i numeri torniamo.
Consideriamo una tensione totale media di 25V (Vout+Vf).
DC Min è al 5% (0,05)
F è 39Khz.. come giustamente segnali è full bridge con rettificatore full bridge quindi 78Khz
Considerando di avere una Iripple di 10A su 200A di carico massimo avrei:
Lout=((25*0,05)/78000)/10
Lout=0,000001602 ==> 1,6uH

Se mettessi due di queste bestione in parallelo (http://www.coilcraft.com/pdfs/ser2900.pdf - p/n: SER2918H-332 - 3.3uH) avrei una corrente disponbile di quasi 200A ed un induttanza di 1,65uH esatti, quindi una Iripple di 10A che quando lavoro a 200A mi fanno un baffo, ma quando lavoro a 50A mi rompono parecchio le scatole....
Per fare una cosa fatta bene qui dovremmo avere un rippple in corrente che non supera 1/2 A.... 5A al max se vogliamo stare rilassati.

Hai per caso un software per il calcolo dell'induttanza dato il nucleo e il numero di spire ? Vorrei vedere quanto riusciamo a fare con il nucleo in lamierini....
Oppure, ancora meglio, per avere un induttanza da, che so, 10uH, quante spire devo avvolgere su ferrite e/o su lamierini ?
Oggigiorno ci sono quei core con gap distribuito che pare facciano miracoli..... sarebbe interessante risucire ad acquistarne qualcuno e fare qualche prova. Tu disponi di ponte RLC o di frequenzimetro per misurare le induttanze ?

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 Oggetto del messaggio: Re: Filtro ripple sul secondario
MessaggioInviato: dom ago 22, 2010 01:20 
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Sui cataloghi delle ferriti vedrai che per ogni nucleo è espresso un valore, solitamente indicato con la sigla Al e espresso in nH (o comunque un valore di induttanza) che corrisponde all'induttanza ottenibile avvolgendo 1 sola spira su quel nucleo. Poichè l'induttanza varia con il quadrato del numero di spire...

Riguardo al ripple di corrente ci troviamo nel caso della coperta corta. Le induttanze devono essere dimensionate ovviamente per la corrente maggiore, ma il ripple a regola dovrebbe essere dimensionato per la corrente minore, e qui sta il problema.
Non devi però cadere nell'imbroglio: il ripple di corrente percorre principalmente il condensatore. Tu devi trattare il carico come resistivo, e vedere che variazioni di tensione hai ai morsetti di uscita del tuo generatore. E' a valle del condensatore che il circuito misurerà la corrente da controllare (facendolo diventare un generatore di corrente) ma la circuiteria in sè è quella di un generatore di tensione, e da tale va trattato.

Io posso anche imporre un ripple di 10A, poi dimensiono il condensatore in modo da avere un ripple di tensione minimo, e la corrente nel carico sarà praticamente costante.

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 Oggetto del messaggio: Re: Filtro ripple sul secondario
MessaggioInviato: lun set 06, 2010 17:12 
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E rieccomi sul tema filtro... scusa il ritardo Bit ma stavo sistemando altre schede.
Ora sono alla parte raddrizzatore percui dovrei sistemare questo discorso del filtro.
Dai conti che avevo fatto mi usciva un induttanza da 1,65uH con 10A di ripple. Volendo ridurre ulteriormente il ripple dovrei aumentare l'induttanza.... e l'idea è proprio quella. 10A non sono ammissibili; vorrei attestarmi sui 2/3A max.

Considerando di utilizzare un core E41/17/12-3C95 http://www.ferroxcube.com/prod/assets/e411712.pdf la cosa sarebbe abbastanza facile in quanto avrei un induttanza di 5,37uH ad ogni spira ! Resta da capire come gestire il discorso air-gap. Per quanto ne sapevo io l'induttanza aumentava all'aumentare del gap mentre invece leggendo il datasheet di questo core pare essere il contrario.... ma allora a cosa serve sto gap ?? Forse a ridurre l'induttanza quando ne hai troppa ?

Questi core si trovano su ebay a poco percui ci verrebbe anche facile fare il filtro induttivo... anzi va a finire che ci costa meno che capacitivo.

A proposito della capacità; tu parli di un filtro LC ma come ci dobbiamo comportare in quel caso con la corrente di ripple ? Il condensatore deve essere dimensionato per gestire i 200A max ma con quella corrente a meno di non mettere una batteria di condensatori grossa quanto tutta la saldatrice non c'è verso. I condensatori con corrente di ripple più elevata che ho trovato hanno capacità da 40000uF e non riescono comunque a gestirsi tutto il ripple (arriviamo a 30A max di ripple più o meno), e in più costano uno stonfo.

Io sarei propenso ad usare solo l'induttanza ed eliminare totalmente capacità in uscita.

Mi dai una mano ?

Grazie

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MessaggioInviato: mar set 07, 2010 10:20 
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Considera una cosa , non so se puo' essere utile , ma piu' andiamo su di corrente piu' il ripple puo' essere alto , se saldi a 200 A e hai un ripple del 5% quindi +- 10 A non ce ne frega nulla .
Diversa la cosa se siamo a 20 A , li un ripple di 10 A ci da fastidio , pero' se e' sempre del 5 % e quindi +-1 A non ci crea nessunissimo problema .

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 Oggetto del messaggio: Re: Filtro ripple sul secondario
MessaggioInviato: dom set 12, 2010 09:11 
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ok dopo varie peripezie sono arrivato alla conclusione che ci metterò un semplice filtro L con valore compreso tra 5 e 10uH.... mi aggiusterò in funzione del gap che devo prevedere e di conseguenza dal numero di spire che dovrò avvolgere.

Raban, per la creazione del GAP nel nucleo ti confermo che l'unico modo per lavorare la ferrite è per molatura. Con le mie mole da fabbro viene via ma restano i solchi..... secondo me ci vuole qualcosa di fine e duro.
Il materiale è molto delicato, talmente delicato che credo avrai problemi a fissarlo in morsa per lavorarlo: ho provato a chiudere un nucleo toroidale piccolo in morsa e si è polverizzato con pochissimo sforzo. In pratica è una polvere di ferrro mista a minerali; molto rigido e molto fragile.
Comunque son certo che con la fresina non avrai alcun problema !!

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 Oggetto del messaggio: Re: Filtro ripple sul secondario
MessaggioInviato: dom set 12, 2010 17:23 
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No problem ho una mola metallo-CBN da 20 mm finissima che fa al caso nostro ... per prenderlo in morsa lo prendiamo tra 2 pezzi di nylon , ho gia' pensato a tutto ...

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