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#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Mon Sep 7 18:18:07 2020
@author: Bernardo Bresolini
@email: [email protected]
O código abaixo executa uma rotina de cálculos a fim de dimensionar os componentes de um FlyBack sem Snubber.
Para tanto, pode ser necessário alterar alguns dados dos componentes usados se for usar especificações/componentes diferentes.
"""
from math import sqrt, ceil, pi
#import numpy as np
# Passo 1: definiçao das especificaçoes do sistema
Vdc = 150 # (V) Tensao de entrada
Vo = 5 # (V) Tensao da saida
Po = 30 # (W) Potencia de saida
fs = 50e3 # (V) Frequencia da rede
Vrp = 0.05 # (Vpp) Tensao de ripple maxima na saida
Vf = 0.6 # (V) Tensao no diodo da saida
Dmax = 0.4 # (%/100) Ciclo ativo maximo
Dmin = 0.25 # (%/100) Ciclo ativo minimo
k = 1 # (%?100) Eficiencia do transformador
# Estimar a corrente media do primario
"""
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ΔI |--------. .
| /| /|
| / | / |
| / | / |
Imed |----/---|-------------------/---|
| / | / |
| / | / |
| / | / |
|/_______|_______________/_______|__________>
|<------>|<------------->|<----->|
ton toff ton
T = ton + toff
O valor medio e dado por
Imed = ΔI/2 = Imax/2
"""
# Da conservaçao da energia no transformador segue
Pi = Po/k # (W) Potencia de saida do trafo
Imed = Pi/(Dmax*Vdc) # (A) Corrente media no primario
# A indutancia do transformador deve ser tal que
Lm = (Vdc*Dmax)**2/(2*fs*Pi) # (H) Indutancia do trafo
print('Indutancia projetada: %0.4f mH' %(Lm*1000))
# Resolvendo a equaçao da corrente media
Imax = 2*Imed # (A) Corrente maxima no primario
# Corrente do Dreno-Source rms
IDSrms = sqrt( ( 3*Imed**2 + Imax**2/4 )*Dmax/3 )
# Escolha da corrente maxima da chave
Iover = 2 # (A)
# Sabendo Imax e Vdc, pode-se escolher uma chave: MOSFET ou BJT
Vsat = 450 # (V) Tensao maxima que a chave suporta
Vro = (Vsat - Vdc)/2 # (V) Tensao refletida
# Dimensionamento do indutor
Ae = 0.2*sqrt(Pi)/fs # (m²) Area efetiva do nucleo
print('A area projetado eh: %d mm²' %(Ae*1e6))
Ae = 122.0 # (mm²) Area efetiva do nucleo
print('A area comercial eh: %d mm²' %(Ae))
"""
O nucleo E tem as medidas
ct - tol
| |<-------------------------------->|
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| | cc |
| | |<---------->| |
______________ ______________ _____________ _________
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| | | | | | | hs
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| |__________| |__________| | ____|____
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|___________________________________________________________|
"""
hs = 9.7 # (mm) Altura
cc = 7.2 + 0 # (mm) Comprimento central
ct = 19.5 - 0 # (mm) Comprimento total
A = hs*(ct-cc) # (mm²) Area disponivel no nucleo
Al = 100 # (nH/volta²) Vallor AL sem GAP
Bsat = 0.3 # (T) Quando nao ha dados, admitir que seja entre 0,3 a 0,35
# Numero de espiras no primario
Np = ceil( Lm*Iover/(Bsat*Ae)*1e6 ) # (Espiras) Arredondado para cima
print('O numero de espiras no primario eh: %d espiras' %(Np) )
# Numero de espiras no secundario
Ns = ceil( Np*(Vo+Vf)/Vro ) # (Espiras) Arredondado para cima
print('O numero de espiras no secundario eh: %d espiras' %(Ns) )
G = 40*pi*Ae/1e6*( Np/(1000*Lm) - 1/Al ) # (mm) GAP
G = ceil(G*1e2)/1e2 # (mm) GAP arredondado
print('o GAP deve ser de: %0.2f' %(G))
# Diametro do fio
ISrms = IDSrms*sqrt( (1-Dmax)/Dmax )*Vro/(Vo+Vf) # (Arms) Corrente rms no secundario
ISrms = ceil( ISrms*1e2 )/1e2
print('Corrente rms no secundario: %0.2f A' %(ISrms))
# O fio escolhido no secundario eh AWG 10, D = 2,588 mm
Afp = 0.9113**2*pi/4 # (mm²) Area do fio primario
Sfp = Afp*Np # (mm²) Area ocupada pelas espiras primario
Afs = 2.588**2*pi/4 # (mm²) Area do fio secundario
Sfs = Afs*Ns # (mm²) Area ocupada pelas espiras secundario
print('Area disponivel no nucleo: %d mm²' %(A))
print('Area ocupada pelos fios do primario: %d mm²' %(Sfp))
print('Area ocupada pelos fios do secundario: %d mm²' %(Sfs))
# Verifica se a area do nucleo eh necessaria
if (0.4*A > Sfs and 0.4*A > Sfp):
print('Os fios do secundario NAO OCUPAM 40% do espaço!')
else:
print('DEVE-SE AUMENTAR O NUCLEO! AREA INSUFICIENTE PARA OS FIOS!')
# Dimensoes do diodo SCHOTTKY
"""
Segundo FAIRCHILD a tensao tipica e corrente de margem do retificador sao
Vrrm > 1.3*Vd
If > 1.5*IDrms
"""
Vd = Vo + Vdc*(Vo+Vf)/Vro # (V) Tensao reversa
IDrms = IDSrms*sqrt(Vdc/Vro)*Vro/(Vd+Vf) # (Arms) Corrente rms direta
Vrrm = ceil( 1.3*Vd*1e2)/1e2
If = ceil( 1.5*IDrms*1e2)/1e2
print('Maxima tensao reversa: %0.2f V' %(Vrrm))
print('Corrente rms direta: %0.2f A' %(If))
# Capacitor de saida
Io = Po/Vo
Rc = Vo**2/Po
Co = Io*Dmax/(Vrp*fs )
Co = ceil( Co*1e6 ) # (μF) Arredondando
print('Capacitor da saida: %d μF' %(Co) )