PWM versión 3, mejorando rendimiento y potencia. 20-06-2009

Estos días estoy investigando y descubriendo el porqué tienen tan poco rendimiento los PWM de 1 canal. PWM2

Estaba intentando montar un tipo de PWM regulable por voltaje, con el integrado MC34063 , y otro con el UC3842

UC3842

uc3842

Sergi, lo utilizó para su espectógrafo de masas, para conseguir regular de 0 a unos 350 voltios aproximadamente, enlace al espectógrafo

Yo he tenido muchos problemas para conseguir hacer funcionar el PWM con el UC3842, por lo visto necesita que todas sus tensiones sean correctas, todos sus filtros correctamente.

He descartado usarlo por el momento.

MC34063

Este integrado es otro específico y bastante nuevo para PWM, el problema (como todos) es que su salida hay que adecuarla para excitar los mosfets.

Prestar atención a las marcas en fluorescente, es muy importante para que el circuito funcione bien a estas potencias que maneja. De induccion

Detalles de este PWM que he experimentado:

- Después de batallar con él durante varios días, he visto y reconfirmado varios problemas con la capacidad de los "Gate" de los mosfets, y es que redondean mucho la onda cuadrada, y todo redondeo produce resistencia, y tal resistencia acaba fundiendo los mosfets.
- Hay dos partes diferenciadas, una es la maniobra o circuito de control que debería ir apantallado, y la parte de potencia, se unen por cables y hay que vigilar con la resistencia para sobre-intensidad de 1Ohm variable, dependiendo de la resistencia en la parte de potencia de 0'05Ohms, habrá que ajustar la de 1Ohm a un valor adecuado para no quemar los mosfets. El tener un valor erróneo en esta resistencia, produce que el ciclo ON no supere ni un 10% del OFF, y por tal motivo el transformador no llegará a su voltaje deseado. Ajustandolo, se consigue hasta un 80% ON en el ciclo.
- El transformador, para una potencia de 100Watios, pensaba en usar el de una fuente conmutada de PC, pero fue un error total, los bobinados de 5V, 3,3V y 12V no sirvieron para llegar a los 100W en la salida, provocando consumos excesivos en la entrada, rendimientos bajos del 50%.

Pruebas con varios transformadores y resultados:

Trafo PC, bobinados:
- Entrada 220v - 46 espiras hilo 0,6mm
- Salida 12v - 7 espiras 1 cable 0,6mm
- Salida 5v - 4 espiras 4 cables 0,6mm
- Salida 3,3v - 3 espiras 8 cables 0,6mm

Otro tipo de trafo de PC con un cable común:
- Entrada 220v - 40 espiras hilo 0,9mm
- 1, 2, 3, 4, 5, 6 y Común (C)
- 1 y C , 3 espiras dobles de 0,9mm
- 2 y C, 3 espiras dobles de 0,9mm
- 2 y 3, 4 espiras 1 hilo de 0,9mm
- 3 y 4 punteados
- 3,4 y C , 3 espiras de 4 hilos de 0,9mm
- 5 y 6, 4 espiras de hilo de 0,9mm

Viendo que con el trafo de PC no conseguía más potencia, cogí uno más grande (que tenía por desgüace) , quité casi todas las espiras menos un bobinado que llevaba unas 60 vueltas, entonces le bobiné diversas espiras con los resultados siguientes: (salida trafo, 1 diodo, condensador 1uF)
- 1 espira de cobre - 8A 12V - salida 89V en la bombilla de 100W no la encendía bien. Rendimiento inferior al 30%
- 2 espiras - 18A 12V - salida 210V en la bombilla, no llegaba a los 220 voltios por que me saltaba la fuente por sobreintensidad. Rendimiento del 46% aprox
- 3 espiras - 10A 12V - Salida 225v en la bombilla, incluso la bombilla la encendía a 250 v o más. Rendimiento del 83% aprox.
- 4 espiras - 8,9A 12V - salida 225v en la bombilla, igualmente se podía subir más el voltaje. rendimiento de más del 90%

Las espiras estaban hechas de chapa de cobre, como enseño en la imágen:

De

Y el montaje probando el PWM en la placa de pruebas:

De induccion
De induccion
De induccion

El PWM soporta bien 60W con un IRF3205 , y como máximo soporta 120Watios refrigerandolo bien.
Si instalamos 2 IRF3205 entonces podemos obtener unos 120W con un máximo de 240W bien refrigerados.

Cada Mosfet que instalemos en paralelo redondearemos la onda cuadrada, debido a la capacidad que llevan, por lo tanto hay que tener en cuenta el diseño y los costes por cada mosfet.

Para potencias más grandes se hace necesario o recomendable utilizar un PWM de onda completa para que dividamos la carga en cada mosfet, y por lo tanto la onda cuadrada de cada mosfet no se verá afectada por tener varios en paralelo.

Podeis ver el hilo en el foro de cientificos aficionados donde se trata el tema a fondo.

Ahora tengo que terminar de montar y reparar dos PWM con salida para sputtering y otras aplicaciones.

Próximamente publicaré más fotos del montaje.

TL494

tl494

Angel del foro de científicos aficionados nos ha sugerido utilizar una onda completa para el PWM utilizando el TL494 bastante común.

 

Próximamente publicaré más sobre este circuito y ver como trabaja.

04 de Julio del 2009

Dos semanas probando estos PWMs con los integrados descritos y no han dado los resultados esperados:

La aplicación principal para la cual están pensados estos PWM, es para convertir de 12v a unos 1000 voltios con 0,2 Amperios como máximo.
A estas potencias, las interferencias provocan que ningún integrado que no esté protegido funcione bien. Dichas interferencias proceden del transformador, por lo tanto, intentar montar el transformador dentro de una caja metálica con el PWM, es un error fatal.

Haciendo pruebas, monté un simple NE555, y al conectar el transformador , pasaba de tener en el osciloscopio (tomando la señal de la puerta del MOSFET) una bonita onda cuadrada, a tener muchas interferencias, subidas y bajadas como pirámides, las cuales provocan que el MOSFET no trabaje en modo saturación, y provoque resistencia, dicha resistencia hace que se queme.

Dos PWM con igual esquema, pero diferente estructura dentro de la caja metálica.De induccion
Este PWM es el que trabaja bien, las interferencias no afectan a la puerta del MOSFET, debido a la proximidad del Gate a la placa de control. De induccion

En las fotos se ve dos PWM, aunque tienen esquemas idénticos, el montaje se ha variado para adaptarse a la caja metálica. Uno de ellos trabaja perfectamente, pero el otro no trabaja bien. ( tengo que acabar de estudiar el problema y ver como lo soluciono).

08 de Julio del 2009

Ya encontré el problema del PWM con interferencias. Por lo visto el cable del GATE del mosfet era demasiado largo, y además la salida del trafo era tan alta que sobrepasaba los diodos y debían entrar en corto para producir dichas interferencias.

Una vez ajustado y probado con varios transformadores, probé con un Flyback de TV, funcionó perfectamente. Monté la fuente a modulos, con conectores para poder conectar para tensiones de 600v 0,2Ah o tensiones de 25KV y pocos mAh.

Unas imágenes de la forma de onda con el PWM sin carga, con Carga y un detalle de los tiempos de subida y bajada. (los tiempos de subida y bajada son algo inferiores por que utilicé una sonda de 4MHz por error)

De induccion
De induccion
De induccion
Y una gráfica de la señal de salida del trafo cuando arranca de 0v hasta 350 voltios, con una carga de 27KOhms y 0,6uF de condensadores de filtro. De induccion


El montaje del PWM que fallaba, con el GATE separado de los cables de potencia y lo más corto posible. De induccion

.

Y este es el esquema, a falta de algún filtro. De induccion

 

Esto es un módulo para el PWM donde aloja un flyback de TV, voltímetro y varios componentes para alimentar mis láser de N2, regula hasta 25KVDC. De induccion
De induccion

16 de Julio del 2009

De induccion

Esto es el pulso que aparece entre el GATE del mosfet y la salida de alta tensión de un trafo normal.
El modo flyback trabaja con el trafo invertido al diodo de salida, por lo tanto la tensión en salida del trafo sube cuando desconecta o deja de conducir el transistor o Mosfet.
Un error muy común, es conectar los cables de salida del trafo alrevés, eso provoca unas interferencias tanto en el GATE del mosfet como en todo el sistema. En tal caso la tensión sube justo cuando conduce el transistor y es difícil verlo en el osciloscopio, solo se aprecia por las interferencias que producen.

Esto es lo que pasa al conectar alrevés.De induccion

Bobiné un trafo con 4 espiras el primario y 6 el secundario, y con un diodo rápido bien conectado, he obtenido rendimientos de hasta un 70%.

De induccion
Salida a 12v, igualando la tensión de entrada. De induccion
Salida a unos 17v 6Ah, entrada 12v 12Ah De induccion

El NE555 por lo visto tiene un pequeño problema, en la pata 4, si la tensión no es suficiente para parar el ciclo, queda en estado alto (en conducción), y provoca un cortocircuito en el transformador.

Este es el esquema sugerido por Angel de científicos aficionados, pero se ha notado el problema del integrado. De induccion
El primer pulso se ve algo más ancho que el resto, la linea verde es salida NE555 y el Amarillo es la tensión en pata 4 del NE555. De induccion
En esta se nota mucho más ancho el primer pulso. De induccion

Entonces, viendo el problema, y teniendo ya experiencia con el trafo, diodo, pues he probado con el circuito específico con el MC34063 y me funcionó a la primera

Este esquema funciona bien, solo hay que tener en cuenta polaridad del trafo y no poner condensador de más. De induccion


Detalles a tener en cuenta con este circuito, Nunca conectar ningún condensador después de la resistencia de 0,05Ohms o borne 2, ya que entonces la regulación por corriente no funcionará.

Sigue en la siguiente página con el UC3843 el mejor que he probado hasta el momento ...

 

Continuará...

Volver al Inicio

Dudas y comentarios a alfonatr@hotmail.com