dúvida Problema com Conversor Flyback

[Júlia Cortez]

Bom dia. Não sei se o fórum trata de problemas relacionados a fontes chaveadas, mas se alguém puder me ajudar de alguma forma fico imensamente agradecida.  Estou com problemas em relação a uma montagem em bancada de um conversor Flyback de alta tensão, caso possam me auxiliar entro em detalhes a respeito da situação.

[adrianopluz]

@Júlia Cortez Bom dia,

 

Temos vários usuários com ótimo conhecimento de fontes, detalhe o seu problema e vamos ver se podemos auxiliar. 

[Júlia Cortez]

Bom dia Adriano! Muito obrigada pelo auxílio. Tenho esse layout básico de Flyback, entrada 300VDC e saída calculada de 18kV. Após validar os cálculos e dimensionamento de componentes com mais de uma fonte bibliográfica e os valores ficarem similares, parti para o teste em bancada. Estou temporizando a entrada CA e trabalhando com disjuntor. O problema é que mesmo em pequenos tempos de ajuste, o MOSFET explode, normalmente os diodos retificadores entram em curto também.

 

Testes que realizei: 

Com limitador de corrente de carga do capacitor com um indutor de 3mH durante 10ms foi gerado o arco elétrico na saída como eu esperava. Já com 50ms houve explosão.

A limitação por resistor funcionou, até 15s, onde parei o teste devido a potencia consumida por ele.

 

Para saber se a indutância estava similar ao cálculo, usei um MEDIDOR LCR, que mede em 10kHz e em 100kHz, com esses dois valores de indutância, usando uma interpolação, chegou-se ao valor da indutância em 20kHz, usados no projeto.

 

 

[JoeRob]

Olá @Júlia Cortez . Provavelmente os diodos da ponte queimam quando o MOSFET entra em curto, por não haver nenhum tipo de limitação de corrente. Uma sugestão seria fazer os testes usando uma lâmpada incandescente de 70 ou 100W em série com a alimentação do circuito pois a maioria dos disjuntores existentes possuem disparo térmico o que torna sua atuação lenta e por isso os componentes queimam.
O MOSFET está montado em um dissipador de calor adequado ?
Qual o valor do resistor que foi usado como limitador ?
Esteja atenta as capacitâncias parasitas, tanto no transformador como na própria montagem, Os fios de ligação do primário do transformador, se estiverem próximos um do outro, podem "criar" uma capacitância em paralelo com o enrolamento e causar problemas no funcionamento.

Editado: 14 de Fevereiro de 2022 por JoeRob
correção

[joao lima RV]

@júliacortez

Há varios motivos para queima, um deles é a corrente como o @JoeRobcitou.

Acho a tensão de isolação do fet baixa, use um de no minimo 800v

Veja se nos pulsos do gate ele não vai deformando fazendo o fet perder saturação

Durante os teste coloque um resistor de 0R5 a 1R / 5w entre o positivo e trafo , para proteger o circuito durante a medição

[JAROD]

Quem trabalhou com monitor ou TV de tubo?....  eles utilizam o famoso TSH, ou transistor de saída horizontal que queimava muito frequentemente e uma das causas principais era o DIODO DAMPER que servia para proteger o TSH.... quando o transistor não tinha internamente, era colocado um externamente.  

 

O principio de funcionamento é o seguinte:

Quando o transistor está conduzindo, uma corrente passa através dele e do transformador flyback.  Quando ele corta, uma tensão contrária (FCEM ou força contra-eletromotriz) é gerada pelo flyback...  essa tensão é muito alta (muito mesmo) e se o diodo damper estiver faltando ou danificado, o TSH queima instantaneamente....

 

Percebi que o circuito de proteção no esquema anexo é no próprio transformador....   já pensou em colocar esse circuito no transistor?....   pode ser que ele esteja queimando justamente pela alta tensão (FCEM) gerada pelo pulso de retorno do transformador....

 

 

[JAROD]

2 horas atrás, joao lima RV disse:

 

Acho a tensão de isolação do fet baixa, use um de no minimo 800v

 

Realmente é muito baixa....  para ter uma idéia, a tensão de pico entre coletor e emissor do BU2508D, utilizado nos antigos monitores de vídeo é de 1600 volts....

[adrianopluz]

Olá @Júlia Cortez

 

Quais equipamentos de medição você tem a mão para auxiliar?

 

Referente ao sinal aplicado ao gate do MOSFET, qual a amplitude?

 

Você mesmo enrolou o transformador? a isolação para esse nível de tensão é critica e pode estar ocorrendo centelhamento entre espiras ou entre enrolamentos, outra questão é o núcleo utilizado, pode estar saturando, causando a queima do transistor.

 

Informe mais detalhes do transformador, núcleo utilizado, etc.

 

A saída é AC mesmo, não possui retificação?

 

O ideal seria você utilizar uma fonte ajustável com limite de corrente, caso não disponha, pode ser utilizado um Variac para ir subindo a tensão aos poucos, utilize também um transformador isolador para sua segurança.

 

 

[Júlia Cortez]

16 horas atrás, JoeRob disse:

Olá @Júlia Cortez . Provavelmente os diodos da ponte queimam quando o MOSFET entra em curto, por não haver nenhum tipo de limitação de corrente. Uma sugestão seria fazer os testes usando uma lâmpada incandescente de 70 ou 100W em série com a alimentação do circuito pois a maioria dos disjuntores existentes possuem disparo térmico o que torna sua atuação lenta e por isso os componentes queimam.
O MOSFET está montado em um dissipador de calor adequado ?
Qual o valor do resistor que foi usado como limitador ?
Esteja atenta as capacitâncias parasitas, tanto no transformador como na própria montagem, Os fios de ligação do primário do transformador, se estiverem próximos um do outro, podem "criar" uma capacitância em paralelo com o enrolamento e causar problemas no funcionamento.

Bom dia! Obrigada por seu retorno! Irei testar a questão da lâmpada. O MOSFET está com um dissipador super dimensionado até, busquei inicialmente colocar resistências maiores, não tinha muitos resistores de bastante potencia, usei num dos últimos testes durante 15s, um de 10kOhms 10W, depois parei, pois nesse ponto o resistor já quis aquecer, pela potencia calculada com a corrente RMS do multímetro, já se chegava em pouco mais de 3W. Vou averiguar a questão da capacitância, eu havia buscado manter uma distancia entre os terminais do transformador, mas talvez não tenha sido suficiente. 

[Júlia Cortez]

16 horas atrás, joao lima RV disse:

@júliacortez

Há varios motivos para queima, um deles é a corrente como o @JoeRobcitou.

Acho a tensão de isolação do fet baixa, use um de no minimo 800v

Veja se nos pulsos do gate ele não vai deformando fazendo o fet perder saturação

Durante os teste coloque um resistor de 0R5 a 1R / 5w entre o positivo e trafo , para proteger o circuito durante a medição

 

Muito obrigada, farei esse teste! Refere-se a colocar um R em paralelo com o circuito de diodos grampeadores?

[Júlia Cortez]

14 horas atrás, JAROD disse:

Quem trabalhou com monitor ou TV de tubo?....  eles utilizam o famoso TSH, ou transistor de saída horizontal que queimava muito frequentemente e uma das causas principais era o DIODO DAMPER que servia para proteger o TSH.... quando o transistor não tinha internamente, era colocado um externamente.  

 

O principio de funcionamento é o seguinte:

Quando o transistor está conduzindo, uma corrente passa através dele e do transformador flyback.  Quando ele corta, uma tensão contrária (FCEM ou força contra-eletromotriz) é gerada pelo flyback...  essa tensão é muito alta (muito mesmo) e se o diodo damper estiver faltando ou danificado, o TSH queima instantaneamente....

 

Percebi que o circuito de proteção no esquema anexo é no próprio transformador....   já pensou em colocar esse circuito no transistor?....   pode ser que ele esteja queimando justamente pela alta tensão (FCEM) gerada pelo pulso de retorno do transformador....

 

 

Olá! Muito boa suas colocações! Anteriormente, em outros circuitos de Flyback eu usei grampo com snubber RC no MOSFET é funcionava realmente. Essa vez quis fazer assim, pois várias bibliografias apresentavam a proteção no transformador, talvez a minha não esteja funcionando. Tentarei trocá-la de lugar.

[Júlia Cortez]

13 horas atrás, JAROD disse:

Realmente é muito baixa....  para ter uma idéia, a tensão de pico entre coletor e emissor do BU2508D, utilizado nos antigos monitores de vídeo é de 1600 volts....

Eu havia utilizado como referência essas respostas, esperadas sob o VDS, no cálculo era para ser suficiente os 600V, mas talvez meu grampeador não esteja funcionando e esteja ocorrendo um pico indesejado, buscarei trocar o MOSFET.

[Júlia Cortez]

Bom dia Adriano! Realmente eu estou meio mal de equipamentos, não consegui providenciar um Variac ainda. Tenho multímetro que costumo ver a corrente RMS e um osciloscópio isolado. A amplitude do gate é de 10V, aproximadamente. Em relação ao trafo, não fui eu que montei o trafo, foi meu colega, a princípio creio que não tenha sido problema de centelhamento interno, pois em outras vezes que fizemos trafos parecidos, quando isso ocorria era possível ouvir o barulho interno, no enrolamento. Acabei de chegar a conclusão que a causa principal das queimas pode ter sido a saturação sim, pois meu colega que monta os trafos não havia verificado a saturação antes de construi-lo, calculou agora e está indicando reralmente saturação.

 

Dados do trafo:

 

N1 - 32

N2 - 5400

Seção transversal núcleo - 98,52 mm2

Comprimento caminho mág. - 154,11 mm

 

Pedirei para ele refazer o trafo, e realizarei as demais alterações sugeridas pelos colegas. Muito obrigada!

 

[JAROD]

46 minutos atrás, Júlia Cortez disse:

Dados do trafo:

 

N1 - 32

N2 - 5400

Seção transversal núcleo - 98,52 mm2

Comprimento caminho mág. - 154,11 mm

 

Pedirei para ele refazer o trafo, e realizarei as demais alterações sugeridas pelos colegas. Muito obrigada!

 

Você está fazendo um transformador de AT... 18Kv.  Dependendo do tipo de fio utilizado, vai ter vazamento de alta tensão entre as espiras. A isolação do fio aguenta 18Kv?

Mas isso provavelmente não vai causar a queima do transistor.  O problema é o que eu falei lá em cima...  quando vc gera os 18Kv ( que é 60 vezes a tensão de entrada) vai ter uma tensão induzida logo após o corte do gate. Essa tensão vai estar sendo aplicada entre o dreno e o sorce do transistor...  pelas especificações do transistor que estive olhando no datasheet, ele não aguenta. Vai queimar em pouco tempo.

Editado: 15 de Fevereiro de 2022 por JAROD
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[Júlia Cortez]

@JAROD muito obrigada pela ajuda! Irei comprar um MOSFET de mais tensão Vds e testar a proteção diretamente nele. Valeu!