[DIY] Royer ZVS z projektu Yuriego - Layout PCB + wykonanie

[Siwykrzywy]

Witam,
Ostatnio wykonałem układ Royer'a z projektu Yuriego generatory-wysokiego-napiecia/royer-zvs ... -t531.html.
Temat zakładam, aby zaproponować sposób wykonania oraz podzielić się z wami Layout'em PCB, który wykonałem ja, a pomysły i rady na stworzenie go podsuwał mi IRFP460.
No to od początku. Schemat przetwornicy:

Podzespoły, które użyłem:
Diody:
- UF 4007 - 2 szt.
- Zenera 12V 5W (wystaczy 3W)
Rezystory:
- 470 Ohm 3W - 2 szt.
- 2 Ohm 1/4W - 2 szt.
- 10kOhm 1/4W - 2 szt.
Kondensatory filtrujące:
- SAMWHA HC1J109M30050HA 63V 10 000 uF - 2 szt.
Kondensatory rezonansowe:
- WIMA MKP10 680nF 400VDC - 3 szt. (ilość i pojemność można zmieniać dla uzyskania jak najlepszych osiągów)
Mostek prostowniczy:
- kwadratowy 50A

Wszystko dostępne na TME.
Dławiki:
- na rdzeniu z ATX 150 uH - 2 szt.
Chłodzenie:
- dla irfów - radiator wyciągnięty ze spawarki:

- dla mostka - narazie prowizorka z elektronicznego, ale niedługo utnę kawałek z coolera AMD
No to kilka słów na temat PCB, podzieliłem całość na 3 płytki, żeby było praktyczniej oraz po to, żeby można było gdy tylko się chce, np. zmodyfikować baterię rezonansową oraz pożyczyć mostek prostowniczy i kondensatory filtrujące do innego projektu. Wszystko najlepiej połączyć conector'ami.
Układ Royera:

Czerwony wymiar to odległość pomiędzy otworami irfów.
Niebieski wymiar to grubość radiatora który zamierzamy użyć.
A tak to wygląda:

Irfy na podkładkach mikowych, posmarowane pastą. Pogrubione ścieżki koniecznie pocynować.
Mostek i filtrowanie:

Wielkość i ilość kondensatorów do dostosowania, zależy jakie kupić i ile użyjecie.
Tak to wygląda:

Mostkowi warto dać pastę dla szybszego odprowadzenia ciepła oraz można go delikatnie odsunąć w fazie projektowania layoutu od kondensatorów, żeby mieć więcej miejsca na radiator, a musi być DUŻY.
Bateria rezonansowa:

Tu także wielkość kondensatorów do modyfikacji wedle potrzeby, zawsze można najpierw przetestować jaka pojemność działa najlepiej, a potem zrobić pcb.
A tak to wygląda:

Wykonanie dławików:
Dławiki wykonane z rdzeni z zasilaczy ATX. W standardowym zasilaczu znajdziemy dwa rdzenie jeden mniejszy z pojedynczym uzwojeniem i jeden większy z kilkoma z uzwojeniami, o te drugie chodzi. Mi po przeszukaniu kilku zasilaczy udało się znaleźć dwa rdzenie o średnicy zewnętrznej 2,8 cm i wewnętrznej 1,4cm. Nawinąłem je drutem 1mm, najlepiej dać coś grubszego(1,5-2mm), żeby nam się dławik nie ugotował, ale aktualnie nie miałem.
I teraz tak można niby obliczyć indukcyjność ze wzoru, ale nie dysponujemy raczej parametrami rdzenia. Więc najlepiej będzie nawinąć np. 50 zwojów, a następnie znaleźć kogoś z testerem elementów lub multimetrem z opcją mierzenia indukcyjności, i zmniejszać ilość zwojów, aż do uzyskania 150 uH, itd. Oczywiście można też kupić gotowe
Ja korzystałem z chińskiego testera za 60 zł, zdjęcie przykładowego dławika 10uH:

Jeszcze słowo o odprowadzaniu ciepła. Irfy przy pracy z trafopowielaczami nie grzeje się za bardzo, ale za to jeśli chcemy używać układu jako nagrzewnicy indukcyjnej to będą potrzebowały dobrego chłodzenia, więc od razu dobrze jest mieć zapas. Mostek prostowniczy jest elementem który będzie się grzał najbardziej, więc można mu dać nawet jakiś radiator aktywny. Dławiki, mogą się grzać jeśli będą nawinięte zbyt cienkim drutem. A reszta elementów, przynajmniej u mnie jest zimna.
I kwestia zasilania. Przydałoby się trafo które może dać prąd około 20A lub więcej i napięcie np. 25V. Na większym nie testowałem, ale moje trafo 10A robi się bardzo szybko gorące przy pracy na 25V. Nie sprawdzałem jak układ działa na większym napięciu.
To tyle, dzięki za uwagę.
Linki do PCB:
http://speedy.sh/AtBA7/Royer-filtr.brd
http://speedy.sh/KPrKh/Royer-filtr.sch
http://speedy.sh/V63VW/Royer-main-body.brd
http://speedy.sh/dmDdw/Royer-main-body.sch
http://speedy.sh/EfvE4/Royer-bateria.brd
http://speedy.sh/M7nM9/Royer-bateria.sch

[Yuri]

Witam,
Ostatnio wykonałem układ Royer'a z projektu Yuriego generatory-wysokiego-napiecia/royer-zvs ... -t531.html.

Zasadniczo (jak wspomniałem w swoim temacie), ten układ to pomysł Mania-Ca, ja jedynie zaimplementowałem go w trochę prostszej formie.

Dławiki wykonane z rdzeni z zasilaczy ATX. W standardowym zasilaczu znajdziemy dwa rdzenie jeden mniejszy z pojedynczym uzwojeniem i jeden większy z kilkoma z uzwojeniami, o te drugie chodzi. Mi po przeszukaniu kilku zasilaczy udało się znaleźć dwa rdzenie o średnicy zewnętrznej 2,8 cm i wewnętrznej 1,4cm. Nawinąłem je drutem 1mm, najlepiej dać coś grubszego(1,5-2mm), żeby nam się dławik nie ugotował, ale aktualnie nie miałem.

Problem z tym układem polega na tym, że w przeciwieństwie do "klasycznego" układu Mazzilliego dławiki są częściami o krytycznym znaczeniu - jeżeli ulegną nasyceniu klucze ulegną zniszczeniu. A niestety, rdzenie z ATX-a są dość słabe i przy większej mocy łatwo o nasycenie więc ich używanie to ruletka. Osobiście poleciłbym użyć masywniejszych rdzeni (mogą być proszkowe, dobrze się spisują, są dość odporne na nasycenie i raczej niedrogie).

Na płytce baterii rezonansowej sugerowałbym zostawić więcej miejsca, raz że pompowanie dużych mocy wymaga dużych pojemności, a dwa - łączenie dwóch (czy więcej) trafopowielaczy znacznie zwiększa "zapotrzebowanie" na pojemność...

BTW, dlaczego na płytkach obwody prądowe prowadzicie cieniutkimi ścieżkami marnując większość powierzchni PCB, zamiast dać solidne wylewki? Ogólnie layout można by trochę lepiej ogarnąć.

[IRFP460]

BTW, dlaczego na płytkach obwody prądowe prowadzicie cieniutkimi ścieżkami marnując większość powierzchni PCB, zamiast dać solidne wylewki? Ogólnie layout można by trochę lepiej ogarnąć.

Mogę dodać jeszcze tyle, że lepiej robić wylewki bo wtedy wolniej się wytrawiacz zużywa (mniej miedzi ma do wytrawienia).

Też zamierzam zrobić Royera, ale bardziej w celu wykorzystaniu go do jakiejś prostej Tesli. Tzn. ten układ co został tu przedstawiony podłączyć do pierwotnego od transformatora Tesli(zamiast pierwotnego uzwojenia trafka od TV) a potem próbować odpalić/zestroić. @Siwykrzywy, myślałeś o tym?

[Siwykrzywy]

No dobra z tym zalaniem płytki ścieżkami to zepsułem mogłem nad tym pomyśleć.

[Też zamierzam zrobić Royera, ale bardziej w celu wykorzystaniu go do jakiejś prostej Tesli. Tzn. ten układ co został tu przedstawiony podłączyć do pierwotnego od transformatora Tesli(zamiast pierwotnego uzwojenia trafka od TV) a potem próbować odpalić/zestroić. @Siwykrzywy, myślałeś o tym?

Hmm. Pomysł ciekawy. Nie myślałem o tym i w sumie ciężko jest mi sobie wyobrazić jak miałoby to działać i na jakiej zasadzie. W jaki sposób dałoby się to stroić? Przez pojemność baterii rezonansowej? W sumie mogę w każdej chwili podłączyć to do cewki i zobaczyć co się stanie, ale wydaje mi się że nic. Ale nie wiem jakie napięcie bedzisz mógł dać temu układowi. Raczej nie więcej niż 50V, a wyładowania przy tak małym napięciu byłyby malutkie, jeśli wogóle by się pojawiły.
Wytłumacz jak to widzisz.

Ja bardziej myślałem żeby zrobić klasyczną tesle na dwóch trafopowielaczach i właśnie tym układzie. Miałaby trochę mocy.

[Yuri]

Takie cewki są budowane - nawet na naszym forum Thor się z takową męczy. Dostrajanie odbywa się przez regulację uzwojenia pierwotnego. O ile są w stanie przy odrobinie szczęście wygenerować spore wyładowania, to problemem jest stabilność... Raz, wysokie częstotliwości pracy popychają prymitywne sprzężenie ZVS-a do granic możliwości. Dwa - nie mamy żadnej kontroli nad prądem w obwodzie pierwotnym, a tenże ma bardzo niską impedancję...
Sądzę, że to raczej "proof of concept" niż pewna metoda na budowę cewki.

[Thor]

Sądzę, że to raczej "proof of concept" niż pewna metoda na budowę cewki.

Da radę i to spokojnie taką cewkę wykonać ale trzeba sposobem. Strojenie jest jak w DRSSTC, pierwsza rzecz to ,,nawinąć uzwojenie pierwotne'' na słupkach tak jak na obrazku:

Można nawinąć miedzianą rurkę na słupki przykładowo ze sklejki lub tworzywa i poprzez ruchomy odczep dostrajać do częstotliwości wtórnego. Można przewlec przez wspomniane słupki przewód i dowijać i odwijać kabla w zależności od potrzeb. Jest to prosty i wygodny sposób, w przeciwieństwie do nawijania na plastikowych rurach, które jest przechlapane.

Interrupter robi się na wzór typowego flyback drivera jak kto lubi na 555 czy TL494 czy innym i tranzystor kluczujący jest w szeregu pomiędzy masę a resztę układu ZVS.

Częstotliwość rezonansowa powinna być około 100 khz może mniej wtedy będzie układ optymalnie pracował. Jeśli chcesz miniaturową cewkę zrobić to aby działała trzeba zrobić rdzeń ferrytowy i zalać żywicą elektroizolacyjną wnętrze cewki. Razem z toroidem zdrowo zbije f rezonansową do porządanej częstotliwości.

Dławiki muszą być dobre minimum 150 uH dobrze 200 uH na prąd 10 A, chociaż tutaj zauważyłem, że przy wzroście częstotliwości chwiejna jest wydajność prądowa przy słabych dławikach, stąd nie ma co się bawić w demobil, trzeba wydać pieniądze na solidne dławiki.
Inaczej układ chodzi jak motor, który ma mocno zabrudzony gaźnik...

[Thor]

Siwykrzywy pomyśl nad wykonaniem od nowa PCB, przykładowo na wzór takich jakie można kupić:

Albo tak:

Masz ładnie wydzielone miejsce na baterię kondensatorów rezonansowych no i wszystko na jednej płytce, po co się rozmieniać tak na drobne i kablami łączyć to potem co i tak nam zwiększa indukcyjność pasożytniczą. Ścieżki PCB są za grube stanowczo i nie ma to sensu jak lejesz na to cynę dodatkowo. Jak SGTC chcesz na tym sterowniku to jak dla mnie lepiej jakiegoś neona do tego poszukać, możesz bezpośrednio Royera wykorzystać jako źródło zasilania, tylko musisz zrobić odpowiedni interupter i wpiąć go pomiędzy + i - zasilania.

[IRFP460]

Masz ładnie wydzielone miejsce na baterię kondensatorów rezonansowych no i wszystko na jednej płytce, po co się rozmieniać tak na drobne i kablami łączyć to potem co i tak nam zwiększa indukcyjność pasożytniczą.

A co z możliwością doboru baterii rezonansowej? Jedna płytka raczej znacznie to utrudnia.

[Thor]

8 gniazd wystarczy w zupełności. Nie zapominaj jeszcze o indukcyjności przez swobodne dowijanie lub odczepy na cewce, gdzie opisałem jak to zrobić.