[Analogique] Question sur un Fly-Buck
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Question sur un Fly-Buck



  1. #1
    MosfetLor1

    Question sur un Fly-Buck


    ------

    Bonjour tout le monde,

    Je souhaite "modifier ce schéma pour avoir 4 sorties isolées au lieu d'une seule tout en gardant la sortie non isolée.
    Et le tout avec 4 petites inductances couplées 1:1.
    La question que je me pose : faut-il mettre les 4 primaires en série ou en parallèle ? Bien évidemment en recalculant la valeur des inductances et la fréquence de l'oscillateur.

    Thanks !

    -----
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  2. #2
    Piefra

    Re : Question sur un Fly-Buck

    Bjr,

    Pour en rajouter d’autre , il faut un transfo avec plus d’enroulements secondaires plutot que de multiplier les transfos

    Pour les calculs , il faudra repartir la puissance sur chaque sortie , car le primaire reste le meme

    Cdlt
    Cordialement Piefra

  3. #3
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Question sur un Fly-Buck

    Bonjour,

    Lorsque le switch high-side du LM5018 est ON, le coté "avec un point" de l'enroulement ayant N1 tours et à un potentiel négatif par rapport à l'autre (c'est un buck : Vout1 < Vin). Il en va de même côté secondaire du trafo, donc D1 est bloquante.
    Lorsque le switch low-side du LM5018 est ON, le coté "avec un point" de l'enroulement ayant N1 tours et à un potentiel positif par rapport à l'autre, et voit une tension Vout à ses bornes. Il en va de même côté secondaire du trafo, donc D1 est passante et Vout2 = Vout1-Vf , avec Vf la tension directe de D1.
    On a donc Vout2 ~ Vout1, supposant que Cout2 réussit à complètement se charger lorsque SW est à l'état bas et ne se décharge pas trop lorsque SW est à l'état haut.

    Il faut donc placer les enroulements primaires en parallèle pour assurer que chaque tension de sortie vaut Vout1, qui est elle régulée par le LM5018 lui même.



    L'analyse suppose N1 = N2 par simplicité, mais sinon il suffit d'ajouter le rapport de transformation dans les équations.


    Note que dans ce circuit, l'inductance du buck vaut environ la magnétisante (ramenée au primaire) du transfo (ou l'équivalente si plusieurs primaires de trafos sont en parallèle), qui doit tolérer tout le courant circulant dans l'inducance du buck (i.e. le courant DC de sortie de Vout1 + l'ondulation) sans saturer.



    https://www.ti.com/lit/an/snva790a/snva790a.pdf
    Dernière modification par Antoane ; 29/10/2024 à 21h04.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  4. #4
    MosfetLor1

    Re : Question sur un Fly-Buck

    Pour en rajouter d’autre , il faut un transfo avec plus d’enroulements secondaires plutot que de multiplier les transfos
    Justement le but de la manip et d'utiliser des inductances simples, sans passer par des composants qui coûtent cher et qui ne sont produit que quelques années... et qui obligent à revoir tout le design.

    Merci Antoane pour tes explications, je me suis imprimé la note de Texas pour pouvoir bien l'étudier pour comprendre ce que je fais. Je vais me bricoler un proto pour effectuer des mesures au scope.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Piefra

    Re : Question sur un Fly-Buck

    Bjr,

    Je ne comprend pas l’usage "d’inductance simple" que vous voulez utiliser ...

    Cdlt
    Cordialement Piefra

  7. #6
    Vincent PETIT
    Animateur Électronique

    Re : Question sur un Fly-Buck

    Citation Envoyé par MosfetLor1 Voir le message
    Justement le but de la manip et d'utiliser des inductances simples, sans passer par des composants qui coûtent cher et qui ne sont produit que quelques années... et qui obligent à revoir tout le design.
    Ca existe plus que 2 inductances couplées ? Genre 4 sur le même noyau ?

    Des 4 j'en ai déjà utilisé mais c'est en choke (CEM), elles n'auront probablement pas la valeur souhaitées en inductance de fuites.
    Là où il n'y a pas de solution, il n'y a pas de problème.

  8. #7
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Question sur un Fly-Buck

    Bonjour,

    Tu ne veux pas faire toi-meme tes bobines ?
    Avec des enoulements en pistes de PCB du circuit ("planar transformer"), tu as grande liberté sur le design et le nombre d'enroulements. Les noyaux sont de formats standards, avec de muliples fabricants possibles.

    Note qu'ici, c'est la magnétisante qui intervient dans le fonctionnement du buck (lorsque le high-side est ON, le secondaire est en circuit ouvert, et c'est l'inductance totale du primaire qui intervient dans le (Vout-Vin) = L*di/dt).
    On voudra a priori une inductance de fuite faible pour avoir une bonne relation Vout1 ~ Vout2 -- mais possiblement aussi suffisament grande pour limiter les pics de courant de charge du condenateur de filtrage de la sortie isolée.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  9. #8
    MosfetLor1

    Re : Question sur un Fly-Buck

    Je me suis pas mal renseigné sur les transfos planaires, mais j'ai une contrainte d’épaisseur qui fait que mon transfo complet ne doit pas dépasser les 5mm, noyau compris.
    J'ai besoin de sortir 2 alims symétriques isolées du primaire +-15V @ 50mA et une sortie 12V @ 100mA.

    Et malheureusement, les logiciels de conception de ces transfos sont inaccessibles pour un amateur...

  10. #9
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Question sur un Fly-Buck

    Bonjour,
    Citation Envoyé par MosfetLor1 Voir le message
    Je me suis pas mal renseigné sur les transfos planaires, mais j'ai une contrainte d’épaisseur qui fait que mon transfo complet ne doit pas dépasser les 5mm, noyau compris.
    C'est un peu contradictoire : d'un côté tu as une contrainte de hauteur, et de l'autre tu as une technologie dont l' (un) atout majeur est la faible hauteur... donc la technologie ne convient pas à ton application
    5mm au-dessus du PCB, ou 5mm hors-tout ?
    L'avantage du planar est que la hauteur du noyau est directement la hauteur de la carte.

    Et malheureusement, les logiciels de conception de ces transfos sont inaccessibles pour un amateur...
    Ca dépend du niveau d'optimisation et du temps que tu veux y consacrer, mais le design n'est pas sorcier
    Sans compter que l'application est assez spécifique, pas sûr qu'un design standard soit le plus aproprié.



    Je ne dis pas que le planar est la meilleure solution ici (elle pourrait l'être ou non), je dis que tes arguments pour la réfuter sont discutables
    Dernière modification par Antoane ; 04/11/2024 à 12h15.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  11. #10
    MosfetLor1

    Re : Question sur un Fly-Buck

    Disons que les transfos que j'ai pu voir ont l'air assez épais à cause de leur ferrite et de l’épaisseur du PCB au vu du nombre de couches.
    Mes inductances couplés ont une tension d'isolement de 1500V pour une hauteur de 3.5mm. (1000V en isolement c'est ce que je recherche au mini).

    5mm c'est la hauteur du composant le plus haut au dessus de la surface du PCB. Bien entendu, je peux évider mon PCB principal pour venir y encastrer le transfo si besoin pour gagner les 1,6mm.

  12. #11
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Question sur un Fly-Buck

    Le principe, c'est que le "PCB principal" a 3 fentes pour y faire passer le noyau en ferrite, et que les enroulement, ou du moins certains enroulements, sont réalisés par le PCB principal.

    Facile d'arriver à 1 kV dÄisolement dans ces conditions.

    Mes inductances couplés ont une tension d'isolement de 1500V pour une hauteur de 3.5mm. (1000V en isolement c'est ce que je recherche au mini).
    As-tu une datasheet ?
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  13. #12
    MosfetLor1

    Re : Question sur un Fly-Buck

    Voilà la datasheet sur la page du fabricant.
    https://www.coilcraft.com/en-us/prod...pd_v/lpd5030v/

  14. #13
    Vincent PETIT
    Animateur Électronique

    Re : Question sur un Fly-Buck

    Salut,
    Citation Envoyé par Antoane Voir le message
    Le principe, c'est que le "PCB principal" a 3 fentes pour y faire passer le noyau en ferrite, et que les enroulement, ou du moins certains enroulements, sont réalisés par le PCB principal
    Alors ça j'ai toujours voulu essayer (les planar transformer) même si je n'en ai pas l'utilité dans un quelconque projet.
    Tu as un retour d'expérience dessus ?

    Peut-on atteindre des fréquences plus hautes ? On peut se servir d'un pcb multicouches pour faire un primaire et des secondaires ?
    Là où il n'y a pas de solution, il n'y a pas de problème.

  15. #14
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Question sur un Fly-Buck

    On a réalisé des protos dans l'équipe, mais principalement pour des niveaux de puissances ~ kW, et donc basés sur de multiples PCB (104 um Cu et plus) empilés.
    On trouve des densités de puissances comparativement élevées, et une très bonne prédiction des élements parasites. C'est par exemple interessant aussi pour les transformateurs à multiples (>2) enroulements, par exemple pour des topologies telles que le quadruple active bridge (QAB/MAB).
    On a aussi observé de bons rendements (>99%).

    Les effets de peau et de proximité limitent la fréquence max utilisable, en particulier si on veut travailler avec de forts courants (ie. pistes larges).


    On peut utiliser un unique PCB épais (eg. 10 mm) avec de multiples couches, mais on peut aussi utiliser plusieurs PCB standards "stackés" (empilés) et connectés par des pins soudés en externe.

    La forte rigidité diélectrique du FR4 permet d'atteindre aisément de fortes tensions d'isolation, de manière intégrée.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  16. #15
    MosfetLor1

    Re : Question sur un Fly-Buck

    Dans mon cas je préfère utiliser un multi couches pour pouvoir faire de mon alim une sorte de module que je viendrais intégrer dans mes applications.
    Je suis prêt à tenter le truc !

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