Opiniões sobre software para Conversor DC_DC.

[MOR_AL]

Olá amigos! Tudo bem?

Estou tentando criar um software que calcula o transformador de um conversor DC_DC, para uma empresa que vende ferrites para fontes chaveadas.
Dentre outros parâmetros, este software identifica o código do ferrite produzido pela empresa, e fornece o número de espiras e código do fio (AWG), tanto para os enrolamentos do primário como do(s) secundário(s).
O software, até o presente momento, somente verifica se as entradas de dados encontram-se dentro das especificações.
Acho que a partir deste ponto, somente valeria a pena continuar se houvesse interesse por parte das empresas que vendem os tais ferrites.
Este seria o primeiro de uma série que tratam de fontes chaveadas. Haveria ainda para as seguintes fontes: Step-Up, Step_Down, Inverter, Fly-Back e Forward. Alguns mais simples e outros tão complexos quanto este.
Estou tentando fazê-lo auto explicativo, sem Help, e gostaria do auxílio de vocês no tocante aos seguintes temas:

1 - Quanto cobrar por este software? Não posso nem dizer qual foi o tempo empregado na sua confecção, pois uma boa parte dele foi usado para o meu desenvolvimento na linguagem utilizada. Estimo que mais umas 30 horas sejam suficientes para terminá-lo.
2 - Funcionou no meu sistema operacional (Windows XP) e não possuo conhecimento para fazer alguma alteração neste sentido. Não sei se há necessidade de algum outro arquivo para que ele possa rodar.
3 - Experimentem o programa e me apresentem sugestões, indicando algum problema ou falha.

Possuo o antivirus da McAfee completo e atualizado. Scaneei e não foi detectado nenhum problema nesse sentido.

Em tempo:
Não considerei nenhum CI para o controle, pois pode variar em função do tipo de semicondutor usado para fazer o chaveamento, e em função da tensão de alimentação.
Os semicondutoers de chaveamento também não foram definidos (estão como chaves), pois há uma vasta gama e também dependerá de muitos fatores, tais como tensão de alimentação, potência na(s) saída(s) e taxa de comutação.

A idéia deste software surgiu em um tópico, no qual haviam diversas dúvidas com relação a fontes chaveadas, principalmente com relação aos elementos magnéticos. Já há softwares semelhantes para fabricantes estrangeiros, fornecendo núcleos fabricados por lá, o que inclui as dificuldades de se obter os núcleos.

http://rapidshare.com/files/189470083/DC_-_DC.exe

MOR_AL

[ELFS]

Mor_all

A s colocações abaixo expressão o meu ponto de vista:

1- Tensão de entrada deverá ser a nominal de alimentação do circuito de entrada Vn ou Vin;

2- A tensão máxima e a mínima deverá ser uma percentagem em relação a nominal tipo +-10% ou +10% e -5% ;

3- Idem para a corrente ou potencia da fonte;

4- A corrente ou carga mínima da fonte deverá ser definida pelo programa em função da topologia;

5- A escolha do núcleo deverá ser definida pelo próprio programa em função da potencia da fonte. ( Esta escolha atrela o programa ao fabricante do núcleo, é o objetivo);

6- Item freqüência OK;

7- A elevação de temperatura devera estar relacionada com classe de temperatura do fio do enrolamento escolhido, pode ser ate classe F 180° se não estou enganado. Considera-se a temperatura ambiente de 30° + elevação = classe a ser utilizada;

8- Finalmente não entendi as 3 opções no segundo quadro .

ELFS

[MOR_AL]

Olá ELFS.

Vamos comentar:
1- Tensão de entrada deverá ser a nominal de alimentação do circuito de entrada Vn ou Vin;
Com intenção de generalizar a utilização do programa, a tensão de entrada, que chamo de Vcc, pode ser proveniente de uma bateria, ou de uma fonte de tensão alternada, retificada e filtrada. Qualquer que seja a origem, haverá um valor mínimo em algum momento. Por exemplo, quando a tensão retificada for proveniente da rede e esta estiver com seu valor mínimo CA (ex. 120V - 15%), a carga da fonte for máxima e o instante for aquele em que o diodo, ou a ponte retificadora inicia a condução. Neste instante a tensão Vcc valerá Vcc mínimo. Este valor será considerado como a menor tensão de alimentação. Ela é necessária para que se possa dimensionar as correntes para as chaves, diodos e a queda de tensão nos enrolamentos devido à sua resistência. Neste instante, um possível circuito de controle tentará aumentar ao máximo o período de condução das chaves (próximo de 50%). Este valor de tensão estará definindo a relação de espiras entre o primário e o secundário.
A mínima tensão de alimentação, caso seja proveniente de uma bateria, ocorrerá com a carga máxima (máxima corrente nas tensões de saída), e a carga da bateria já se esgotando.
Por outro lado, para Vcc máximo, a condições seriam:
a) Ton tendendo para um valor mínimo, com seu limite inferior determinado pela frequência de chaveamento e pelo período máximo que o transistor (que é o mais problemático) leva para sair da saturação e entrar no corte. Há um período necessário para as cargas de base sejam descarregadas. Este período é conhecido como storage time. Além deste período, há que se considerar os períodos de subida e descida da tensão de coletor.
b) A tensão máxima de alimentação vai influenciar na escolha da chave. A tensão de coletor ou dreno, quando ocorre o corte, vai para duas vezes a tensão máxima da fonte (2 * Vcc máximo), somados a uma sobre tensão, devido à indutância causada pelo fato de que nem todas as linhas do campo magnético cruzam os enrolamentos (leakage inductance).

2- A tensão máxima e a mínima deverá ser uma percentagem em relação a nominal tipo +-10% ou +10% e -5% ;

Correto. Também poderia ser assim. Porém este tipo de informação está mais associado com tensões alternadas. Procurei fazer com valores instantâneos, permitindo que a origem da tensão de alimentação seja qualquer. Além do fato de que o software tem como título "Conversor DC-DC". Este detalhe informa que a tensão de entrada é contínua (com suas variações já mencionadas).


3- Idem para a corrente ou potencia da fonte;

Acho que você está se referindo às correntes e potências nas cargas (I0 e P0).
Normalmente as necessidades iniciais do projetista estão relacionadas com a tensões e correntes de saída. A potência é uma consequência. Você quando deseja uma fonte, informa a tensão e a capacidade máxima de corrente, e não a corrente e a potência. Há uma exceção. As fontes de PC's. Neste caso, as tensões já se encontram subentendidas, e a melhor é a que apresenta maior potência.


4- A corrente ou carga mínima da fonte deverá ser definida pelo programa em função da topologia;

Repare apenas que este conversor DC-DC não possui incorporado um circuito de controle. A topologia está definida como o circuito primário e um ou mais secundários. Estes últimos podem ser do tipo A ou B. Quanto à topologia não há problema. O que determinará a carga mínima, será o circuito de controle. Alguns possuem a capacidade de interromper os períodos de Ton. Neste caso, a carga mínima seria fonte sem corrente de saída. Outros impõem um Ton mínimo, que deve ser estipulado pelo projetista, em função das especificações da rapidez das chaves e da frequência de chaveamento.

5- A escolha do núcleo deverá ser definida pelo próprio programa em função da potencia da fonte. ( Esta escolha atrela o programa ao fabricante do núcleo, é o objetivo);
Correto. Verifique na última linha do quadro, "Código do ferrite" XXXXXX. O XXXXXX será substituído pelo código do ferrite, que pertence ao fabricante.

7- A elevação de temperatura devera estar relacionada com classe de temperatura do fio do enrolamento escolhido, pode ser ate classe F 180° se não estou enganado. Considera-se a temperatura ambiente de 30° + elevação = classe a ser utilizada;
Esta poderia ser uma opção. O que ocorre é que estabeleceu-se um aumento da temperatura no transformador, ou com 25 graus ou com 50 graus. Alguns (se não todos) fabricantes de núcleos, informam o valor da densidade de perdas (potência) pelo volume unitário (cm3 p/ ex.), ou peso unitário (gramas). Isso para determinada frequência de chaveamento e temperatura ambiente. Na realidade, o que ocorre é que o transformador se encontra dentro da caixa da fonte, e lá, a temperatura ambiente é superior à temperatura ambiente externa. A escolha da elevação da temperatura é um ponto de partida. Nos cálculos o que ocorre é que vai dar um valor próximo ao desejado.
Apesar de haverem diversas classes de transformadores (muito usado para transformadores para frequência da rede e função da aplicação), no caso de transformadores para fontes chaveadas, a temperatura que o isolamento do verniz aguenta é mais um detalhe. Como a elevação da temperatura no transformador, somada à temperatura no interior da caixa, é sempre inferior à temperatura máxima do verniz isolante, este detalhe é quase sempre relegado.

8- Finalmente não entendi as 3 opções no segundo quadro .

Você se refere às opções do tipo de secundário? Se afirmativo, servem para determinar qual valor de corrente rms vai passar pelos enrolamentos do secundário e pelos diodos. Vai determinar qual deverá ser a bitola dos fios de Ns. A corrente rms para o tipo A é I0/raiz de 2. A corrente rms para o tipo B é o próprio I0.

Se você se refere às potências, elas servem para informar apenas o valor da potência máxima disponível no secundário de cada saída(linha 1). Serve para observar a perda nos diodos (Psec = Pdiodos + P0).
Na segunda linha será informado o somatório da primeira linha, ou potência máxima fornecida aos secundários.
A terceira linha fornece a potência máxima entregue ao primário. Este valor é particularmente importante para o caso da origem da fonte ser da rede CA. Vai servir de dado de entrada para o cálculo do capacitor do filtro.
Esta terceira linha também serve para verificar a eficiência do transformador. Eficiência = Psec total / Pprim.

É isso aí.

ELFS.
Agradeço pelas suas observações.
Você já tentou entrar com outros caracteres além de dígitos e ponto? Grande parte do programa (até agora) é destinado a impedir que possam ser digitados caracteres diferentes. No software de um fabricante estrangeiro de núcleos, não há esta limitação.
Vou liberar o número de downloads do arquivo. Não há porque não fazê-lo.
Grato
MOR_AL

[ELFS]

Mor_al

No questionamento 8, o quadro dois apresenta na linha de tensão continua de saida 3 caixas para valores, que podem ser por exemplo 10,30 e 50 , seria para uma fonte com 3 tensões de saida?

ELFS[/url]

[MOR_AL]

Olá ELFS.

Sim!

Encare os 12 locais de inclusão de dados como três colunas com quatro informações cada. Tensão (V0) de saída, corrente (I0) de saída, tensão de condução do diodo para a corrente I0 e Tipo de secundário.
Do jeito que está, é possível haver até três tensões de saída independentes, e cada qual com seu tipo (A ou B). Caso se deseje alguma tensão negativa, bastaria considerar positiva e, ou inverter o terra em relação a carga, ou inverter os diodos.

Valeu ELFS. Mais uma vez, fico grato pelos seus questionamentos. Se possível, gostaria de saber também, algo relativo a "quanto cobrar" pelo software.

E aí pessoal!!! Sinceramente esperava um pouco mais de participação de vocês. Sempre que posso (quando tenho as condições técnicas), procuro auxiliar, agora estou pedindo que se manifestem. Não precisa ter muita gente participando...

Grato
MOR_AL

[EDSONCAN]

OK
São sugestões somente, acho seu esforço lovavel e somente quero contribuir, se não fui feliz nos comentarios, por favor desconsidere.
- um help ajuda bastante, na qual voce de exemplos de calculos e especifique cada entrada detalhadamente.
- a topologia mais comum de entrada é somente um enrolamento, essa de dois enrolamentos, so vi em aplicações muito especificas
- deveria estar previsto no A/B a topologia de 1 diodo somente que é muito comum.
- o choke de saida e parte importante do projeto e poderia estar previsto;
- gap estabiliza os Ls em temperatura e o aumento de temperatura pode ser um fator complicante e meio imprevisto para o usuario.
- o enrolamento de alimentação do chip de controle teria que estar previsto, pois pode ser dificil faze-lo se o calculo não prever o espaço;
- dependendo do ripple e da frequencia exigida pode-se ter que concentrar os enrolamentos no centro do nucleo que limita o espaço e exige um trafo maior do que o projetado, veja na powerintegrations doc sobre esse assunto.
- A sequencia de enrolamento pode complicar o projeto e acabar criando problemas de controle de tensão de saida, portanto é interessante pensar em desenhar os enrolamentos;
- As vezes usamos diodos com tensao direta diferentes para ajudar a diminuir o erro da tensão que fica fora da malha de controle, por exemplo: usar um diodo de 0,3 V na malha de 5V e um de 0,7V na manha de 12V, sendo que o controle é na malha de 5V, isso ajuda a diminuir o erro ;
- outro ponto que ajuda no controle é ter uma carga minima padrão para manter a estabilidade da fonte, voce poderia sugerir em função da exigencia da fonte.
Edson

[MOR_AL]

Olá EDSONCAN.
Antes de mais nada, a idéia é esta mesmo. Saber o que se passa do lado do usuário, para poder otimizar o software. Se a crítica for construtiva devemos ter a humildade de considerá-la e tentar melhorar o trabalho.
Vamos às respostas:
- um help ajuda bastante, na qual voce de exemplos de calculos e especifique cada entrada detalhadamente.

Tentei fazer sem o help porque achava mais ou menos óbvio. A idéia de um exemplo é interessante. Não tenho a intenção de fazer um software comparável ao nível que as empresas fazem, apenas um simples, porém que funcione. Talvez crie um arquivo PDF como help, e incluo no pacote.

a topologia mais comum de entrada é somente um enrolamento, essa de dois enrolamentos, so vi em aplicações muito especificas

Na realidade tenho observado o seguinte. Se você for "aproveitar" um transformador comercial, usa a topologia de um único enrolamento no primário. O inconveniente é que tem que usar quatro chaves, pois a topologia passa a ser "H", e haverão algumas complicações a mais, porque existe a possibilidade de retorno de parte da energia à fonte Vcc. Outra configuração exige o acréscimo de dois capacitores, trabalhando com apenas duas chaves. Os capacitores devem ser de resposta a altas frequências.
Observei que este tipo de conversor (proposto) é muito empregado porque você reduz o número de chaves para apenas duas, em contrapartida, acrescentar um enrolamento a mais não onera tanto o custo do transformador.
Outro detalhe é que tinha que começar com alguma topologia. Acabei escolhendo esta, pelos motivos apresentados. Quem sabe. Talvez faça também com a topologia sugerida.

- deveria estar previsto no A/B a topologia de 1 diodo somente que é muito comum.

Com apenas um diodo seria a topologia dos tipos step down, step up e flyback. Todas estas estão previstas. Serão consideradas em função de entendimentos com o fabricante do núcleo.
Apenas um diodo nesta configuração de primário faria com que um dos enrolamentos deste mesmo primário pudesse ser eliminado. Neste caso recairia na topologia Flyback. A outra opção seria com a topologia Forward, mas esta exige um segundo diodo e um indutor.

- o choke de saida e parte importante do projeto e poderia estar previsto;

Este tipo de conversor, na sua forma mais simples, pode dispensar o choke. Caso ele fosse incluído, seria necessário incluir também um diodo do terra para o choke, no lado dos outros diodos. Seria como se colocássemos uma segunda fonte em cascata. É a step up, ou step down, ou mesmo a forward. Mas é uma possibilidade, por enquanto estou começando com a topologia mais simples do conversor DC-DC.

- gap estabiliza os Ls em temperatura e o aumento de temperatura pode ser um fator complicante e meio imprevisto para o usuario.

Normalmente não se usa gap neste tipo de topologia (DC-DC). Realmente o que acontece é que, ao se ligar a fonte, ocorre a corrente de surto inicial. Esta corrente aparece devido a dois fatos.
O primeiro é porque se acrescenta um capacitor em paralelo com a carga, para manter a tensão de saída (V0) contínua. Ao se ligar, a tensão no capacitor é nula e o transformador vai "enxergar" um curto inicial.
O segundo caso é devido a forma "retangular" da curva BxH do material do núcleo. Ao se desligar a fonte, pode restar uma densidade de campo residual no nucleo. Quando se liga a fonte novamente, a variação da densidade do campo magnético (B) pode iniciar no sentido de aumentar este B. Aí o núcleo vai para a saturação e tudo se passa como se não mais houvesse o núcleo, reduzindo enormemente a indutância do primário. Com isso a corrente cresce demais.
Há diversas técnicas para se reduzir estes inconvenientes. Uma delas é acrescentar um gap. Mas este gap tem que ser muito pequeno, cerca de 1/4 da grossura de uma folha de papel (25 micro metro). Normalmente estes núcleos não possuem tamanha precisão geométrica (ocorre no núcleo do fabricante que desejo contatar).
Com relação ao aumento da temperatura, este é um dado fornecido pelo projetista. Há um campo em que se pode optar por um acréscimo de 25 graus e outro com 50 graus.

- o enrolamento de alimentação do chip de controle teria que estar previsto, pois pode ser dificil faze-lo se o calculo não prever o espaço;

Correto! Pode-se usar um dos secundários para este caso. Se o controle for acionar chaves a mosfet, então pode-se utilizar apenas um diodo retificador. É de se supor que a potência de consumo seja bem inferior à dos secundários utilizados para alimentar as cargas. Isso não alteraria significativamente as correntes nos enrolamentos primários (Np).

- dependendo do ripple e da frequencia exigida pode-se ter que concentrar os enrolamentos no centro do nucleo que limita o espaço e exige um trafo maior do que o projetado, veja na powerintegrations doc sobre esse assunto.

Com relação à frequência, gerando o efeito skin nos enrolamentos, já irei considerar. Com relação ao ripple, esta topologia é uma que permite um dos menores. Caso se deseje reduzí-lo ainda mais, será necessário colocar um estágio adicional de filtro (um indutor e um diodo). Mas isto está fora do escopo do software, devido a sua diretiva de simplicidade.
Em todo caso, vou procurar no google por este "powerintegrations doc ".

- A sequencia de enrolamento pode complicar o projeto e acabar criando problemas de controle de tensão de saida, portanto é interessante pensar em desenhar os enrolamentos;

Realmente a sequência dos enrolamentos é importante, principalmente nas fontes do tipo flyback, onde um secundário de 5V pode exigir duas ou três espiras apenas. Neste caso costuma-se dividir os enrolamentos e distribuí-los de modo intercalado. Mas isso é muito importante no caso de transformadores em que não haja uma transferência de energia pelo secundário, no mesmo semi-ciclo de condução do primário.
Neste caso (DC-DC) as linhas de campo magnético não serão tão dispersas como no caso da topoplogia flyback. Por outro lado, este detalhe é mais um dentre muitos que o projetista deve levar em consideração. O software se propõe a identificar apenas o núcleo e determinar os enrolamentos. Tenho dois softwares fornecidos por fabricantes estrangeiros, que não fornecem estes detalhes. O assunto é muito vasto e está presente na literatura, sob a forma de livros e artigos em boas revistas especializadas. Este inclusive é difícil de se conseguir, não por ser um segredo, e sim por ser um detalhe prático de montagem e não costuma ser incluído na literatura. Mas procurando se acha.

- As vezes usamos diodos com tensao direta diferentes para ajudar a diminuir o erro da tensão que fica fora da malha de controle, por exemplo: usar um diodo de 0,3 V na malha de 5V e um de 0,7V na manha de 12V, sendo que o controle é na malha de 5V, isso ajuda a diminuir o erro ;

Correto. Basicamente, para se reduzir este efeito indesejável; controle em uma das tensões de saída e a outra relativamente "livre" do controle, é "matar dois coelhos com uma só cajadada". O controle é aplicado na tensão de saída mais importante para o projeto. Normalmente o +5V. Esta também, normalmente, possui a maior potência. Por outro lado, as outras tensões (+/- 12V) alimentam amplificadores operacionais e outros circuitos, que são relativamente independentes da variação da tensão de alimentação. Estes detalhes se enquadram na categoria de tópicos correlatos às fontes chaveadas. Este é um software e não tem a pretenção de esgotar o assunto de fontes chaveadas. Apenas fazer o que os outros fazem; levando-se em conta que ainda estamos no primeiro degrau desta empreitada.

- outro ponto que ajuda no controle é ter uma carga minima padrão para manter a estabilidade da fonte, voce poderia sugerir em função da exigencia da fonte.

Certo. Pode ser perfeitamente sugerido. Mas como já postei anteriormente, não incluí um controle por haver muitos tipos deles, inclusive os que interrompem o período de condução (Ton) das chaves, quando a tensão da fonte ultrapassa um determinado valor.

Ufa EDSONCAN!!! Valeu pelas suas sugestões.

Gostaria agora de retornar ao ítem, que permanece aberto e ainda não foi tratado. A questão do retorno financeiro pelo trabalho deste software.
Em outro tópico já houve muita discussão referente a isso, mas não deu para fazer uma avaliação mais precisa.
Aguardo comentários sobre este assunto em particular.
Grato a todos.
MOR_AL

[EDSONCAN]

Desculpe por parecer mercenario, mas a vida me ensinou a não fazer nada sem antes saber quanto vai retornar o investimento.
Todo investimento é baseado em um tripe:
- taxa de retorno;
- lucro;
- segurança.
Sendo que cada item desse pode ser analisado por varios pontos de vista alem do financeiro.
Edson

[MOR_AL]

Olá Edson!

Minha opinião é que não há nada de mercenário (no sentido pejorativo da palavra) em querer uma retribuição pelo fruto do seu trabalho. É uma necessidade! Todos nós fazemos isso! Uns com atividades legais, outros com ilegais! Mas permita-me fechar este "parêntese", para podermos retornar ao foco do assunto!

Quanto deve-se cobrar por este trabalho? Este é o detalhe que gostaria de discutir, a partir deste ponto. Acredito que já possua informações suficientes para tratar dos outros aspectos.

MOR_AL

[EDSONCAN]

Acho que voce teria que analisar isso pelo pontos de vistas dos envolvidos:
1) Vendedor do nucleo de ferrite:
Quanto isso pode aumentar nas vendas dele?
Quanto isso economiza no suporte de vendas dele?
Qual o ganho na imagem da empresa?
etc
2) Usuario
Quanto isso economiza de horas de projeto e qual a media de custo das hora de projeto.
Quanto isso economiza na produção de trafo de testes.
etc
3) Voce
Qual seu custo de suporte de instalação e evolução do sistema?
Quanto tempo voce gastou para fazer isso e qual o custo envolvido?
etc


Respondendo essas perguntas, voce começa a ter uma ideia mais concreta do custo e do modelo de negocio a propor.
Edson

[MOR_AL]

Você mostrou bons pontos de partida, Edson!

Vou analizá-los para estabelecer uma resposta.

Grato.
MOR_AL