Alimentatore switching 150W [progetto completo 2T forward] Elettronica Open Source



SCARICA GRATIS
FIRMWARE2.0


ACADEMY

ARCHIVIO RIVISTE

ESPERTINO
ABBONATI ORA!

Cerca nel BLOG 
Esci
Alimentatore switching
150W [progetto completo
2T forward]
 Emanuele Bonanni
 1 Febbraio 2012
 Makers &
Progetti Fai Da Te, Power & Motor  10 commenti
18
TOTAL SHARES
v
Email
a
J
Facebook
WApp
k
t
LinkedIn
d
TW
Abbonati
Un alimentatore switching da 150W isolato con
PFC(ingresso 115Vac @400HZ e uscita1 24Vdc @5A ed
uscita2 12Vdc @2A) in tipologia 2 Transistor Forward,
speci co per il settore avionico (o rete elettrica


americana), ma facilmente modi cabile per ingresso a
230Vac
@50Hz
e per potenze
maggiori, no 
a 350W.
SCARICA
GRATIS
 ACADEMY
ARCHIVIO RIVISTE

ESPERTINO
Realizzare un alimentatore switching da 150W per un
progettista elettronico,
 FIRMWARE2.0
 "microcontrollers
ABBONATI ORA! oriented" come
me, quindi con poca esperienza nella potenza, non è stata
cosa semplice! Fino ad allora i miei switching erano i
modulini dc/dc oppure i simple switcher, che molti
conoscono.
Ma realizzare un vero e proprio alimentatore isolato con
PFC, con potenze in gioco (quasi) importanti, partendo dalla
tensione AC, insomma, è ben altra cosa.
In questo articolo vorrei condividere, non solo il progetto,
ma tutta l'esperienza che mi ha portato alla realizzazione
del convertitore, dalla ricerca, allo sviluppo, no alla
certi cazione (con tutte le relative problematiche).
La prima cosa che ho imparato a rontando questa materia
(SMPS) è che si chiamano convertitori, nessuno degli esperti
(FAE ed amici) che ho contattato ha mai parlato di
alimentatori switching, ma di convertitori e, nel caso
speci co di 2 transistor forward.
Si, rispondo subito alla domanda:
Perche per potenze cosi basse (150W) non hai usato un
Flyback o altre tipologie?
Perchè il progetto iniziale prevedeva 350W e poi, riguardo
alle altre tipologie, provate voi ad iniziare a progettare il
vostro primo alim.. convertitore serio, partendo da un quasirisonante!
LA RICERCA NEI CONVERTITORI SMPS
La fase di ricerca è stata a ascinante, ed allo stesso tempo
estenuante.
Ho scaricato decine e decine di application note, reference
design, ho contattato FAE di importanti aziende (grazie
PaoloA), addirittura ho scomodato ex-FAE considerati dei
guru della Conversione di Potenza (grazie GiuseppeB) e
titolari di aziende che si occupano solo di convertitori, in
particolare militari (grazie Christian).
Tutto questo febbrile lavoro in fase iniziale, mi ha portato a
stilare una lista di risorse da utilizzare quando si inizia nel
progettare un convertitore ac/dc.
Siti aziendali dove fare riferimento per nozioni teoriche,
CATEGORIE
(ARTICOLI)
Aerospace & Defense
(83)
AI (53)
Arduino (409)
Automotive (210)
Blockchain (66)
Embedded (2.036)
Energy Harvesting
(147)
Industry 4.0 IIoT (168)
IoT (356)
LED Lighting & Opto
(363)
Makers & Progetti Fai
Da Te (704)
Mems & Sensors (188)
applicazioni, progetti di riferimento ed ovviamente i
base:
 componenti
SCARICA GRATIS
 ACADEMY
 ARCHIVIO RIVISTE

ALIMENTATORI SWITCHING TEXAS
FIRMWARE2.0
 (UNITRODE)
ABBONATI ORA!
INSTRUMENTS
Microcontrollori &
FPGA
(504)
 ESPERTINO
News (164)
PCB Circuiti Stampati
(116)
Direi proprio il punto di riferimento. La lettura della
documentazione Unitrode (acquisita da TI) è fondamentale
sia per la teoria dei convertitori, compresa la correzione del
fattore di potenza (PFC), che per il dimensionamento delle
parti magnetiche. Nel sito TI invece sono disponibili
componenti che o rono soluzioni integrate Combo
PFC+PWM (in pratica 2 pwm, uno speci co per comandare il
pfc e l'altro per il trasformatore di uscita)
Power & Motor (227)
FAIRCHILD (MICROLINEAR)
CONVERTITORI SWITCHING
Test & Measurements
(166)
Discorso simile a quello precedente, con l'acquisizione di
ML (MicroLinear) Farichild Semiconductors è diventata
leader anche nella converione di potenza. Anche qui i
Combo (PFC+PWM) oltre ad application note e reference
design di facile comprensione.
da segnalare inotre, che Fairchild o re anche i MOSFET,
cosa di non poco conto, considerando che, oltre ad essere
la parte piu costosa tra tutti i componenti, sono anche
l'elemento sensibile.
Raspberry Pi (234)
RFID NFC (40)
Robotica & Droni (187)
Scienza & Tecnologia
(4.145)
Stampanti 3D (67)
Wireless RF (241)
INFINEON - SWITCHING 2T FORWARD
Non mi risultano acquisizioni da parte di In neon e la
documentazione o erta non è a livello di TI e Fairchild, ma
c'è un progetto di riferimento sui convertitori 2T Forward
che è spettacolare! E poi anche in In neon producono i
MOSFET.
Quando dico Mosfet, intendo Mosfet di qualità per
conversioni di potenza switching, quindi con caratteristiche
di RDSon molto basse e Qc accettabili.
SITI DI RIFERIMENTO PER TEORIA E
CALCOLI, ANCHE SULLE PARTI
MAGNETICHE (CHE AFFRONTEREMO PIU
AVANTI)
schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/smps_e.html
smps.us & smpstech.com



TEORIA DELLE PARTI MAGNETICHE
SCARICA GRATIS
Siti di riferimento:
Ferroxcube
FIRMWARE2.0
(Philips-NXP)
Epcos
Whurt
Pulse


ACADEMY

ARCHIVIO RIVISTE

ESPERTINO
ABBONATI ORA!
MA IL PROGETTO
DELL'ALIMENTATORE?
Eccolo, eccolo, spero di non essermi dilungato troppo. Di
seguito lo schema elettrico, il circuito stampato ed il
dimensionamento delle parti magnetiche, vero cuore del
progetto (un pò come il rmware per i progetti a
microcontrollore) ed in ne le prove tecniche e la
certi cazione.
SCHEMA ELETTRICO CONVERTITORE
SWITCHING 2T FORWARD
La prima parte dello schema elettrico del convertitore
comprende la parte ltro di ingresso, la retti cazione in
tensione continua DC e poi la parte BOOST con la prima
bobina di potenza (su rocchetto RM12) che, tramite il primo
Mosfet di potenza FCBN2060 si occuperà dell'innalzamento
della tensione proprio per avere un PFC più possibile
uguale a 1.

Nella stessa pagina dello schema tutta la regolazione,
 aSCARICA
 ACADEMY
 si
ARCHIVIO
data al GRATIS
Combo UCC28514N
(PFC+PWM) che
occupa RIVISTE
della generazione dei segnali pwm e della relativa
retroazione monitorando tensione e corrente.
 FIRMWARE2.0
 ABBONATI ORA!

ESPERTINO
La seconda parte dello schema elettrico dell'alimentatore
switching presenta la con gurazione a 2 Transistor Forward
quindi il PWM del Combo comanda i 2 Mosfet di uscita
FCBN2060 che generano la sinusoide necessaria al
trasformatore di uscita (su ETD34) per funzionare. La
tensione, azi le tensioni di uscita vengono retti cate dai
diodi di potenza e ltrate dalle relative induttanze di uscita,
per poi fornire in uscita la 24Vdc di potenza (5A) e la 12Vdc
(2A).
Importante_1:La seconda uscita a 12V può essere utilizzata
SOLO se gli assorbimenti sulla 24V sono costanti per
problemi dovuti al trasferimento di energia da parte del
trasformatore. Quindi se avete necessita di carichi di uscita
variabili sui 24V oppure di stabilità nei 12V dovete usare una
soluzione di erente.E cioè eliminare la parte di uscita a 12V
ed inserire un modulino DC-DC sui 24V (PTN78060HAZ).
soluzione semplice, da me utilizzata. Oppure lavorare sulla
possibilità di avere un doppio avvolgimento sulla bobina di
uscita, quindi sia i 12V che i 24V utilizzano la stessa bobina
bilanciandosi. Purtroppo non ho avuto il tempo di
sperimentare questa interessante soluzione.
Importante_2:Il rocchetto dell'induttore di PFC su RM12, è
stato sostituito con un core toroid TN25 .Il rocchetto del
trasformatore di uscita, per un core in ferrite ETD34 è stato
sostituito da un ring-core N30. Questo per ottenere
signi cativi miiglioramenti in termini di rumore (ronzio) e di
emissioni radiate durante le prove di marcatura CE. La
soppressione delle condotte invece è stata possibile

tramite l'utilizzo di un ltro di ingresso a 2 stadi
a quello
inserito
nella scheda.
 supplementare
SCARICA GRATIS
ACADEMY
 ARCHIVIO RIVISTE


ESPERTINO
PARTI MAGNETICHE USATE PER IL
FIRMWARE2.0
 ABBONATI ORA!
CONVERTITORE 2T FORWARD
Le parti magnetiche usate sono state progettate secondo i
calcoli forniti dal sito di shmidt-walter utilizzando RM12 ed
ETD34 poi sostituite con i Core-Ring.
Tali formule sono state poi veri cate tramite i principi base
per il calcolo spire
N = 180*10^9 /2f * B * AEmin
e
L = N^2 * AL
CERTIFICAZIONE ALIMENTATORE
SWITCHING
L'alimentatore, dopo i problemi sopraelencati ha passato la
certi cazione, sia per le emissioni condotte ( ltro di ingresso
a 2 stadi supplementare) e per le radiate (Cambio tipologia
di trasformatore di uscita).
DOCUMENTAZIONE FORNITA PER
ALIMENTATORE SWITCHING IN
CONFIGURAZIONE 2T FORWARD
Schema elettrico
Lista parti (con indicazioni per parti magnetiche)
PCB layout circuito stampato per una rapida
prototipazione
Cartella di progetto con tutti le PDF delle applicazion
note e reference design con formule e soluzioni
ATTENZIONE: seppur funzionante, testato piu volte, a vuoto,
sotto carico resistivo, sotto carico induttivo (controllo
motori) e per varie ore di funzionamento alla massima
tensione di uscita ed inoltre testato in camera anecoica e
veri cato in emissioni condotte e radiate, il progetto è
comunque da considerarsi comunque come base di
partenza per la vostra applicazione (il classico reference
design). Con una progetto di partenza cosi, modi carlo (e

rifare le prove) per la vostra applicazione vi farà risparmiare
giornate
di lavoro! ACADEMY
 molte
SCARICA
GRATIS
 ARCHIVIO RIVISTE

ESPERTINO
Scarica il progetto completo:
 FIRMWARE2.0
 ABBONATI ORA!
PARTE 1
PARTE 2
Usate i commenti qui sotto per ogni eventuale richiesta e/o
domanda per lo sviluppo. Ho cercato di essere piu
completo possibile ma è di cile essere esaustivi quando si
tratta di progetti del genere. Postate i vostri commenti qui
sotto, vi risponderò ad integrazione dell'articolo. Grazie
TI POTREBBE INTERESSARE
ANCHE:
CONVERTITORE
DC/DC CON
TPS62204
SISTEMI DI
ALIMENTAZIONE
PER FPGA
NUOVO
CONNETTORE DI
ALIMENTAZIONE
DELLA BINDER
Tags: alimentatori, smps, vecchi-premium
Autore:
Emanuele

Imprenditore, investitore, progettista
elettronico
da +20 anni e Blogger
dal 2006.RIVISTE
 SCARICA GRATIS
 ACADEMY
 ARCHIVIO
Fondatore di Elettronica Open Source, la
community numero 1 in Italia di elettronica
e microcontrollori.
Ha
 FIRMWARE2.0 embedded
 ABBONATI
ORA!
sviluppato nel settore avionico, ferroviario, medicale,
industriale e consumer. Esperto in microcontrollori, quindi
nella realizzazione di rmware in ASM e C, è stato
consulente e/o partner di aziende come Microchip,
Freescale, Renesas e Quantum Qprox. Attualmente CEO di
Contango SL, società di investimenti nel settore nanziario,
immobiliare ed editoriale. Questo il pro lo completo
LinkedIn Chi accende una candela da te s'illumina anche
lui, ma non ti lascia al buio - Share for life!

ESPERTINO
10 Commenti
divivoma 1 FEBBRAIO 2012
Ciao..
Hai fatto anche simulazioni con spice…? Cioè il
dimensionamento partendo dalle speci che,
lo hai sviluppato utilizzando un tool di
simulazione immagino ??
Nel download ci sono tutti i passaggi
comprese le simulazioni?
Rispondi

AUTHOR
Emanuele 1 FEBBRAIO 2012
La mia era solo una battuta riferita al
linguaggio usato dai progettisti elettronici
esperti in convertitori, piuttosto che, in
generale, agli alimentatori switching 🙂
Rispondi
AUTHOR

Emanuele 1 FEBBRAIO 2012
La fase di ricerca è basata su una
application note In neon che è speci ca
sulla conversione 2T realizzata con IC
combo (pfc+pwm).

A questa ho unito alcune soluzioni o erte
 SCARICA GRATIS
 ACADEMY
ARCHIVIO RIVISTE
da Application
Note Fairchild 
(MicroLinear
per la precisione) e della Texas
Instruments (Unitrode).
 FIRMWARE2.0 Alcune
 simulazioni
ABBONATI sono
ORA!state e ettuate
con tool online come quello fornito da
schmidt-walter
ma ti assicuro la parte piu complessa è
stata la progettazione delle parti
magnetiche,
in particolare il trasformatore di uscita.

ESPERTINO
Rispondi
PLATINUM
ingmarketz 1 FEBBRAIO 2012
Ciao ,… progetto molto interessante anche io in
passato ho avuto a che fare con la
progettazione di uno switching ma per solo
scopo didattico chiaramente con potenze in
gioco più basse, mi interessava sapere
quantitativamente il tempo che hai dedicato
alla ricerca della documentazione su questo
argomento che mi sembra di capire che per te
sia una nuova branca dell’elettronica che ti sei
messo ad esplorare.
Inoltre mi interessava sapere quali sono gli
argomenti di elettromagnetismo che hai
ritenuto più ostici da apprendere, al ne di
poterli applicare al tuo progetto(dal momento
che hai a ermato precedentemente che la
progettazione dei componenti magnetici è
stata la più complessa). Oppure, se è stata
l’applicazione di tali concetti all’atto pratico a
rendere la progettazione complessa.
Grazie ancora per aver condiviso la tua
esperienza.
Rispondi
AUTHOR

Emanuele 6 FEBBRAIO 2012
La fase di ricerca è durata molto, ho letto
tantissime application note e reference
design della Unitrode (ora TI) Fairchild,
In neon, Onsemi, Wurth. Ho fatto molta
ricerca anche su siti speci ci come

indicato nell’articolo.
Poi ho incontrato,
alcuni di persona,
altri RIVISTE
 SCARICA GRATIS
 ACADEMY
 ARCHIVIO
telefonicamente, veri e propri Guru italiani
della conversione di potenza.
studiato
 FIRMWARE2.0 Presoappunti,
ABBONATI
ORA!formule e poi
confrontate con le applicazioni che avevo
letto e reputato piu interessanti.
La parte piu di cile è stata quella relativa
alle parti magnetiche. Nello speci co la
di erenza tra formule e pratica. Considera
che, ad esempio, il trasformatore (per i
prototipi) l’ho avvolto a mano quindi una
certa di erenza tra calcoli e pratica era
inevitabile. Poi ho realizzato dei campioni
avvolti a macchina ma davanti ai miei occhi

ESPERTINO
🙂
Comunque vorrei precisare che queste
di coltà sono emerse perche il progetto
andava sottoposto a normative. Infatti i
problemi da risolvere sono stati relativi alle
emissioni di radiofrequenza ed alla ‘tenuta’
alla massima potenza (ed anche un
relativo ronzio).
Per un funzionamento normale
(educational), senza stress, non ci
sarebbero stati problemi, ma è stata una
buona palestra 🙂
Rispondi
Francesco.Gempa 7 APRILE 2016
Ciao non riesco più a trovare i le da scaricare…
se clicco su Download mi dice pagina non
trovata. Esistono ancora?
Rispondi
EDITOR
Sara Ercolani 4 SETTEMBRE 2018
Salve Francesco, abbiamo inserito
nuovamente i le da scaricare relativi al
progetto.
Rispondi
oS 26 LUGLIO 2018
Ciao non riesco più a trovare i le da scaricare…
se clicco su Download mi dice pagina non

trovata. Esistono ancora?
 SCARICA GRATIS
 ACADEMY
Rispondi

FIRMWARE2.0

EDITOR

ARCHIVIO RIVISTE

ESPERTINO
ABBONATI ORA!
Sara Ercolani 6 SETTEMBRE 2018
Salve oS,
anche per te vale la risposta sopra.
Rispondi
Daniele Zerjal 3 MAGGIO 2020
Salve,
mi potreste indicare un libro in italiano che
spieghi passo passo tutte le fasi del progetto
(sopratutto la parte dei calcoli) di un
alimentatore forward?
Sono interessato più sul tipo con driver di
controllo (non risonante o quasi risonante)
Grazie
Rispondi
Scrivi un commento
Autenticato come faustok. Uscire?
Ricevi un avviso se ci sono nuovi commenti. Oppure
iscriviti senza commentare.
Post Comment

ULTIMI ARTICOLI
 SCARICA GRATIS
POPOLARI
COMMENTI RECENTI
SEGUICI SUI NOSTRI
 ARCHIVIO RIVISTECANALI
 SOCIAL
ESPERTINO
ACADEMY
theolo77 su Progettiamo un
portachiavi su OpenSCAD
Otto resistori in cerca
di un DAC
 FIRMWARE2.0
 ABBONATI
ORA!
Om
Ero su Trovare il centro di
28 Settembre, 2020 • 3
un cerchio nelle lavorazioni
Comments
con il legno
Come spedire dati da
salvatore maio su Costruiamo
Arduino a Excel e
una utile Docking Station per
viceversa
ESPertino

25 Settembre, 2020 • 3
Comments
Altimetro
barometrico:
fondamenti di
progettazione
10 Settembre, 2020 • 2 Comments
E’disponibile presso
Farnell la gamma
completa di sensori e
prodotti per il
controllo di processo Omega
19 Settembre, 2020 • 2 Comments
Rilevamento degli
oggetti con
TensorFlow sul
Raspberry Pi
14 Settembre, 2020 • 2 Comments
Alessandro Vai su Sicurezza e
Android
mario su Progettiamo un
Energy Meter con ESPertino
Giovanni Di Maria su
Monitoraggio della
temperatura con ESPertino in
WiFi con consultazione su
Internet
260k Total fans


84.8K 2.7K
FANS

1.6K
FOLLOWERS SUBSCRIBERS


30.3K 2.3K

139K
REGISTERED
FOLLOWERS SUBSCRIBERS
USERS
ADVERTISE
ADVERTISE WITH US
ASSISTENZA ABBONATI
Andrea Nas su 7 Kit per
sperimentare, imparare
l’elettronica e divertirsi
Nicolas.Welf su Monitoraggio
della temperatura con
ESPertino in WiFi con
consultazione su Internet
Elettronica Open Source © 2019 - CONTANGO SL - NIF/VAT ESB76354323 - Las Palmas de Gran
Canaria - Cookie & Privacy Policy
