Strømforsnyning til bil

[ddd-king]

Flukstettheten i en transformator avtar ved høyere frekvens, noe som er en fordel siden lavere flukstetthet gir lavere varmeutvkling og dermed høyere effektivitet. Man kan dermed bruke en mindre transformator ved et tilsvarende effektbehov.

Jeg får dette ikke til å stemme med likning (1) litt lenger oppe.

Fluxtetthet er en visuell beskrivelse av |B|.

en I(t)=sin(50Hz) gir |I(t)|=[0,1]

|sin(50000t)|=[0,1]

det vil si at flukstettheten eller amplituden til B-feltet er den samme for alle frekvenser, men B-feltet skifter retning fortere ved høyere frekvenser.

Men det du sier om effektiviteten er interessant.

Jeg har ikke fasit på det, men har en "teori" som støtter dette:

Jern er et ikke lineært ferromagnetisk materiale. my (u) øker med frekvensen til et viss punkt.

også fra likning en ser man at B-feltet blir større ved høyere frekvenser, men dette forteller ikke mye, siden dette blir forkortet vekk i siste likning.

 

Men man har Rm=x/(my*S)

Rm er reluktansen som tilsvarer Resistansen i en elektrisk krets.

x er lengden til veien B-feltet må gå.

'my' er permeabiliteten til jernet.

S er tversnittarealet til jernkjernen i transformatoren

 

Man ser at hvis my øker i verdi så synker Rm. Det vil si at den magnetiske motstanden i jernkjernen synker når frekvensen øker.

Derfor taper man mindre energi til varme i jernkjernen ved høyere frekvenser.

[Mikkel194]

MOSFET drivertransistorene

 

Bare skikkelig gamle strtømforsyninger bruker MOSFET'er, de fleste moderne strømforsyninger bruker vanlige bipolare transistorer.

Jeg har åpnet ganske mange PC srømforsyninger, en av dem brukte MOSFET'er (Den var fra en 386 eller 486 tror jeg).

[Aerocker]

MOSFET drivertransistorene

 

Bare skikkelig gamle strtømforsyninger bruker MOSFET'er, de fleste moderne strømforsyninger bruker vanlige bipolare transistorer.

Jeg har åpnet ganske mange PC srømforsyninger, en av dem brukte MOSFET'er (Den var fra en 386 eller 486 tror jeg).

 

Merkelig.. Jeg har da alltid gått rundt og trodd at MOSFET og høyfrekvent switching passet så godt i lag?

[Novec]

For å gjøre dette svært enkelt:

 

220V/50Hz => variac => likeretter => oscillator => trafo (eks. 1:10) => likeretter => glattekondis => peltier

 

Går det an å gjøre det så enkelt, i så fall hvilke deler trenger jeg? Vil oscillatoren fra Enermax-poweret (som gir 550W ut) være kraftig nok?

 

Variacen har jeg bare satt inn som en svært enkel måte å regulere innspenning på, så jeg slipper å styre med PWM-regulering og slikt. Hvorvidt det fungerer i praksis som i min teori er selvfølgelig en helt annen sak :-)

[GalFisk]

220V/50Hz => variac => likeretter => oscillator => trafo (eks. 1:10) => likeretter => glattekondis => peltier

Gratulerer, du har akkurat beskrevet funksjonen til en enkel primærswitchet strømforsyning (riktignok uregulert).

Det aller enkleste ville dog vært å skaffe en trafo som gir 20V/40A ut fra 220VAC, og koble på en enkel brolikeretter og glattekondensator. Vet ikke helt hvor kresent et peltier-element er, kanskje du til og med kan skippe kondisen.

[ddd-king]

Hårek? kingkong? Aerocker?

noen formeninger? jeg har ikke fasit på det jeg skrev...

[Hårek]

Du er nok mye mer teoretisk orientert enn det jeg er. Det er lenge siden jeg gikk på skolen, og har aldri brukt teorien i arbeidslivet. Så jeg kan dessverre ikke diskutere på det nivået. Kanskje Hondaen har noe å si, han ser jo ut til å trives med formler og teori. :wink:

Jeg har bare fått med meg at det er frekvensen som tilsier at switch-mode transformatorer er så små. Jeg vet også at grunnen til dette er ikke er helt enkel å formulere, men jeg syntes analogien med en dynamo var grei nok for å formulere det på en "populær" måte.

Jeg har søkt litt etter svaret, var faktisk ikke lett å finne noe, men kanskje dette sier noe i forhold til din problemstilling?

http://www.smoothpower.com/aespaper.htm :

Transformer core materials have a maximum flux density beyond which they effectively short out. Given a maximum B (Bmax), if f is increased, then Ac and N can be decreased. Both Ac and N are directly related to the size of the transformer. In practice, Bmax tends to go down as frequency goes up, but only by a relatively small amount. This is one reason that aircraft use a 400Hz line voltage, as it reduces the weight of the magnetics used dramatically. It is also why switching supplies have transformers a fraction of the size and weight of those used in conventional supplies.

 

Dette var forøvrig en grei link: http://www.jeromeindustries.com/power.htm

[Aerocker]

Her står det også forklart en del om hvorfor en kan minske kjernen og vindingene. Du kan faktisk lære deg å regne det ut

 

http://www.fbe.fh-darmstadt.de/team/hschmi...ng/snteng6a.pdf

 

Siden el. mag. boka mi ikke har blitt med på sommerferie så kan jeg desverre ikke komme med noen gode teorier på egenhånd

[ddd-king]

Takk for en nydelig link Aerocker! Det føles godt at mye av det er kjent

Hårek:

Det kan hende at jeg er veldig teoretisk, men det er derfor jeg søker etter kunnskap fra praksisen, og du virker som å ha god peiling. Men tilbake til switch-mode transformatoren: nå har jeg endelig forstått hvordan den fungerer. skal prøve å dele dette:

--------------------------------------------------------------------------------

Cluet er: en jernkjerne leder et magnetisk felt, analogt til en motstand leder elektrisk strøm. For å få overført en bestemt mengde energi kreves det at jernkjernen skal kunne lede en bestemt menge magnetisk "strøm".

my_r er permeabiliteten til jernkjernen som er analogt til konduktiviteten til en motstand.

Vi har likningene:

Elektrisk motstand:

R=l/(k*A) , R=resistans, l=lengde, k=konduktivitet, A=tversnittareal

Magnetisk motstand:

R_m=l/(my*A) , R_m=reluktans, my=permeabilitet (konduktivitet i R)

 

Hvis vi vil ha overført en viss mengde energi må en viss flux gå gjennom jernkjernen.

Flux=NBA ,N=vindinger, B=magn.felt, A=tversnittareal

Vi har Faradays induksjonslov:

V=dØ/dt=d(NBS)/dt

 

I en switch-mode "hakker" man opp DC spenninger med en viss duty cycle. Denne spenningen har en periode=T. Antar at denne er duty cycle=50%, dvs V=V0 når t=[0,T/2] og null resten av perioden. Firkantspuls med duty cycle=50%

Nå approksimerer man Faradays induksjonslov med dt=T/2 og dB=delta B.

setter dette inn i Faradays lov og får:

V=delta B*N*A/(T/2), løser dette med hensyn på delta B:

delta B=(V*T/2)/(N*A)=V/(N*A*2/T), bruker at f=1/T og får

delta B=V/(N*A*2f)

----------------------------------------------------------------------------------

i en jernkjerne har man metning dersom delta B overstiger 0.6Tesla.

hvis man øker B-feltet for å overføre mer energi vil mye av B-feltet over 0.6Tesla gå over til varme.

Hvis man likervel vil overføre mer energi (effekt) må man øke A, noe som gjør at størrelsen øker.

Men som Hårek nevnte: hvis man øker frekvensen så kan man minke størrelsen på transformatoren. Det ser man fra den siste likningen.

Hvis f øker så blir delta B mindre og da kan man minke på A og likervel overstiger delta B ikke grenseverdien på rundt 0.6Tesla.

Så det du kom med var riktig Hårek!

 

Må si at jeg lærte mye i denne diskusjonen :smile:

Nå er jeg faktisk i gang med å designe en inverter fra 12V til 20V. Jeg vil at denne inverteren skal kunne levere 65W, skal bruke på min Bærbar PC i båt skal bruke en transformatorkjerne fra en gammel strømforsyning. skal kjøpe lakkert kobbertråd fra biltema og vikle selv, siden jeg må spesialdesigne den til å fungere bra med frekvensen jeg skal velge og transformatorens tversnittareal...

I_primær_spole~root(2)*P/V_in=1.41*65/12~7.7A

Har noen en god ide på hva jeg skal bruke til å lage firkantpulser fra 12V?

Denne kretsen skal tåle minst 7.7A ved 12V...

 

Lover å komme med bilder hvis jeg får det til

[Hårek]

Lærte også en del av dette, men kan dessverre ikke si at jeg forstår hele teorien. Men det er greitt nok, lenge siden jeg sluttet å tro at jeg skulle forstå alt!

Ser at mye av problemstillingen går ut på hvor mye magnetisk energi som kan overføres i en jernkjerne, og tap. Men er fremdeles litt usikker på om analogien min med hastigheten på en dynamo var riktig? Energien som kan taes ut er vel avhengig av kraften på magnetfeltet, arealet på viklingen, og hastigheten i magnetfeltet. Er svaret at det er økningen av kraften på magnetfeltet som er vesentlig, og ikke hastigheten?

 

For inverter design (og annen elektronikk) kan du kikke på disse linkene:

http://www.epanorama.net/links/psu_dcac.html

http://home.online.no/~sondred/prosjekter.htm

http://www.rlocman.com.ru/en/out.htm?cg=1&fs=0

http://www.keelynet.com/sources/schema1.htm

http://www.navnett.com/elektronikk/

Den vesentligste erfaring jeg har gjort når det gjelder å bygge elektronikk er at det vanskeligste er det mekaniske. Hvis man kjapt bygger et rottereir så kan alt være riktig elektrisk sett, men hvis det virker så varer det ikke lenge. Mekanisk stabilitet oppnås kun med skikkelig kretskort og kabinett, og det er dyrt og/eller vanskelig å lage.

[sedsberg]

Hvorfor ikke bare kjøpe en ferdig 12V (micro)ATX-PSU? Jeg vet de finnes! Men leter fremdeles etter hvor de selger de :-?

[OndeOlav]

Hvorfor ikke bare kjøpe en ferdig 12V (micro)ATX-PSU? Jeg vet de finnes! Men leter fremdeles etter hvor de selger de  

 

 

Beste argument så langt!

 

[sedsberg]

En annen ting er at jeg trodde ikke -12V og -5V var i bruk på nyere ATX-HK. I såfall burde det jo bare være å lage en krets med noen enkle spenningsregulatorer?

 

F.eks: http://www.elfa.se/elfa/produkter/no/2021128.htm

http://www.elfa.se/elfa/produkter/no/2021127.htm

http://www.elfa.se/elfa/produkter/no/2017875.htm

[ddd-king]

Takk for linkene Hårek:

Hvis det jeg forstod var riktig så ser det ut som du har skjønt det.

Men jeg mener at analogien med dynamoen passer ikke så godt med transformator design, selv om dynamo design er helt lik. dvs at man tar utgangspunkt i Faradays induksjonslov og Amperes lov.

 

Nå har jeg fått tak i en transformatorkjerne. M-formet: 1.2cm midt i, 0.6cm på begge sidene og 1.2cm tykk. Skal vikle rundt det midterste "benet" og ser at jeg og ser at jeg bare har 1.9X0.6cm plass til viklingene. Med 1.2mm tråd har jeg kommet fram til maks 80viklinger både for primær og sekundær.

 

Skal til å beregne N1 (N2~1.7N1 gir 12V til 20V DC). Håper at jeg ikke må bruke frekvenser over 200KHz for da blir det mer komplisert.

har tenkt å bruke en 555-krets med TIP36C/STM til å lage firkantpulser fra 12V DC. Aerocker: kan du sende meg 555-kretsen din som du brukte til puls bredde modulasjonen? Men i første omgang må jeg konsentrere meg om transformator design og se om jeg må skaffe en større transformatorkjerne.

 

Sedberg:

Nå er det sommerferie og jeg har god tid. Det er morsomt å teste teorien i praksis. Om jeg skulle få dette til så er dette bedre enn å invertere til 220VAC og ned igjen til 20VDC pga effekttap. selvmekka er morsomt 8)

[sedsberg]

Men hvis du ikke trenger -12 og -5V så kan du jo bare bruke (f.eks.) overnevnte regulatorer rett på +12V'en fra bilen. (er vel ca. 14,4V).

[Aerocker]

Det var vel denne her jeg prøvde meg på:

http://casemods.pointofnoreturn.org/pwm/circuit2.html

 

Brukte 2 stk 555 i stedet for 556 siden jeg ikke hadde den.

 

Men husk at resultatet mitt ble en 555 med hull i

atmel's tiny15 er forresten veldig grei til sånne småting. Den har høyhastighets pwm også. I tillegg har den bare 8 pinner!

[ddd-king]

Nydelig!

Nå er jeg ferdig med å beregne transformatoren.

tror jeg velger en frekvens på 50KHz (Transistoren klarer 3MHz)

Beregninger gir N_1_min>2.8 viklinger, skal velge 30. da er jeg trygg.

N2=1.7N1=51 som jeg runder til 55. 8)

 

kobbertråder tåler 4-7A/mm2. Den jeg får på biltema har 1.2mm diameter. A=(1.2/2)^2*pi~1.15mm2

Da tåler primærviklingen maks 8A, men krever 7.7A.

sekundærspolen bruker jeg 0.8mm som også fås tak i på biltema. Denne tåler ca. 3.5A : 20V*3.5A=70W som er mer enn jeg krever, 65W. :smile:

 

Da er transformatoren i boks. Nå skal jeg konsentrere meg om firkantpuls kretsen. Aerocker: tror jeg holder meg til 555'en.

Gleder meg å dra til biltema i morgen

[|okk^ay]

Hvorfor ikke koble til der hvor stereo-anlegg ledningene er?? Du har

+3,3v der vel? +5vsb er det vel også.

[ddd-king]

det jeg driver med å mekke nå er en 12VDC-20VDC inverter (65W).

Ut av bilbatteriet får jeg bare 12V (14.4V). Dette er ikke nok til å drive en bærbar PC som krever 20V 65W.

[Novec]

Gal_fisk: Ja, er jeg ikke flink :-) Hvorfor blir ikke denne strømforsyningen variabel? Etter hva jeg har forstått er det en konstant trafo etter oscillatoren, noe som skulle tilsi et fast forhold mellom innspenning og utspenning. Hvis innspenningen da reguleres med en variac trekker min enkle hjerne den slutningen at utspenning vil reguleres tilsvarende.

 

Videre har jeg tilgang til gigantiske trafoer, jeg har sågar laget en trafo som gir ca. 20A, men den er allerede tyngre enn datamaskina. Hele poenget er å gjøre poweret lite og lett nok til å være noenlunde flyttbart.