LC Series Resonant Converter menggunakan TL494

Setelah membuat LLC resonant converter saya tertarik membuat yang “lebih sederhana” yaitu LC series resonant converter.

Saya memilih menggunakan TL494 karena ini merupakan Ic legendaris (dari tahun 70an) sejuta umat SMPS,

Untuk gate drive saya akan menggunakan IR2110, alasannya :

1. Saya punya stok tidak terpakai

2. Tinggal solder tidak seperti GDT yang harus gulung-gulung. sebenarnya bisa saja memkai GDT, hanya saya sedang malas saja.

LC series ini konsepnya cukup sederhana, dari smps halfbridge konvensional ditambahkan external inductor Lr kemudian C kopling (yg biasanya 1 uf) disesuaikan nilainya menjadi kapasitor resonansi. Tujuannya adalah untuk membuat gelombang arus yang melewati trafo berbentuk sinus.

Ada 2 macam mode dalam smps ini yaitu mode ZVS (Zero voltage switching), mosfet di on kan dalam keadaan tegangan ketika VDS = nol, yang kedua ZCS (Zero Current Switching), mosfet di on kan dalam ketika IDS = nol.

Smps ini hanya memiliki 1 frekuensi resonansi, berbeda dengan LLC yang mempunyai 2 frekuensi resonansi.

LC converter memiliki gain <1 (kurang dari1) , sedangkan LLC converter diatas Fr1 gain akan<1 dibawah Fr1 gain >1

Sebenarnya smps jenis ini sudah dipakai beberapa pabrikan sperti Yamaha, C audio, Crown dll.

Saat ini mungkin popularitas LLC diatas LC series, setiap mencoba pencarian LC series ini di google selalu diarahkan ke LLC. smps LLc populer seiring dengan makin banyaknya penggunaan pada LCD/LED TV.

Sumber pustaka mengenai LC series resonan akan saya cantumkan pada referensi pada bagian bawah halaman ini.

Dari tulisan ini harapannya penghobi smps di indonesia bisa membuat sendiri smps resonant dengan mudah (hanya perlu perhitungan matematika sederhana) dengan komponen yang mudah didapat.

PCB di desain dengan single layer agar mudah dibuat.

……dilanjut lain waktu, pcb masih dalam proses desain…..

yang mau intip skemanya dulu silahkan : Tl494_IR2110-SRC_ZVS_V2_RES

kalau mau buat juga silahkan daripada nunggu saya kelamaan

  • saya memilih menggunakan MOSFET daripada IGBT karena smps ini di desain bekerja dalam mode ZVS dengan frekuensi switching sedikit diatas frekuensi resonansi. IGBT lebih cocok untuk mode ZCS.
  • softstart menggunakan IC 555 sepertinya tidak perlu lagi, saya sudah mensimulasikan dengan cara lain yang jauh lebih sederhana. akan diterapkan di skema final nantinya
  • dibawah ini bentuk gelombang arus pada Lr kurva warna biru , tegangan di Cr (kurva hijau), dan tegangan pada titik tengah halfbridge (merah). gelombang ini dalam keadaan bebean sekitar 1920 watt (dalam simulasi)

26-01-2020 : sampai sekarang saya belum sempat melanjutkan versi Tl494 ini

saya sudah berhasil mencobanya pada SMPS IR2153 saya dengan menambahkan resonant induktor dan resonant kapasitor.

SMPS IR2153 ini bekerja dengan switching frekuensi 60kHz, frekuensi resonansi dipilih sedikit dibawah frekuensi switching (Fr<Fs), dengan Lr 21uH dan Cr 440nF (2x220nF) maka frekuensi resonansinya sekitar 52kHz

 

SMPS Ir2153 tampak atas

SMPS IR2153 dengan penambahan komponen resonansi

tegangan pada kapasitor resonant berbentuk sinusoidal

 

 

 

2SC5200 palsu

Beberapa hari yang lalu saya membeli beberapa transistor 2SC5200 secara online. dari foto terlihat marking pada body tampak ada hfe kode, lot kode yang kelihatan meyakinkan. seller sendiri pun tidak menyatakan barangya ori atau KW, hanya menyatakan sesuai dengan foto.

Disini saya juga tidak akan menyalahkan seller karena saya sendiri juga tidak menanyakan apakah barang tersebut ori atau KW, saya hanya meyakinkan kalau barang tersebut sesuai foto, dan yang saya terima pun sesuai foto. Saya hanya berpikir mungkin dijual sedikit lebih murah karena kondisinya “Duda” tanpa pasangan 2SA1943.

berikut foto-fotonya dibawah :

1. tampak depan serasa tidak ada yg aneh

2. perasaan curiga muncul dari kondisi kaki yang kurang rapi tampak seperti sambungan

3. untuk lot code yang sama rentang hfe biasanya tidak berbeda jauh tapi ini cukup jauh

4. Palu bertindak

ZONK!…..adanya karet silikon putih dan ukuran DIE yang kecilmenunjukan kalau transistor ini palsu

ZONK!!! semua

Nostalgia Rangkaian Tone Control 007

Saya sebut ini nostalgia karena merupakan salah satu rangkaian di awal2 saya hobi elektronika lebih dari 20 tahun yang lalu. Pada waktu itu pengetahuan baru sebatas merakit dan modifikasi dengan coba-coba mengganti nilai komponen.

Dulu saya mengenal PCB ataupun kit 007S dan 007T dari produk Ronica dan Gema.

Pada kesempatan ini saya mencoba mensimulasikan respon frekuensi dari tone control 007 ini. Saya hanya melakukan simulasi, tidak melakukan perakitan kembali.

Sebagai catatan dalam simulasi ini :

  • Transistor saya memakai 2N5551 karena kebetulan ada model 2N5551 versi Bob Cordell
  • Rangkaian disederhanakan tidak menyertakan rangkaian loudness dan filter
  • Catuan menggunakan 24V (saya coba dengan 12 volt pun responnya sama) pada rangkaian asli catuan 30-42V diturunkan dengan resistor 2K2

Dibawah ini merupakan rangkaian tone control 007 yang disimulasikan.

Q1 dengan konfigurasi common collector memiliki penguatan tegangan = 1. Jadi rangkaian Q1 berfungsi non inverting sebagai buffer, sedangkan rangkaian Q2 (common emitter) bersifat inverting dengan respon penguatan sesuai rangkaian tone control.

Respon frekuensi di plot dengan potensio (bass dan treble) dari posisi minimum ke maksimum dengan step tiap 10%.

Pada rangkaian asli dengan C5 sebesar 10uf didapat respon frekuensi seperti gambar dibawah.

Dari gambar diatas terlihat respon frekuensi sekitar 20Hz terlihat teredam.

Saya mencoba melakukan tweak dengan merubah C5 menjadi 100uf untuk merubah respon pada frekuensi rendah (bass). Menjadi seperti gambar dibawah ini.

Pengembangan lanjutan dari Halfbridge LLC resonant converter menggunakan IC L6599 (1000W)

Note : File skema dan PCB ada di bagian paling bawah

Chip mungil (SMD, SO16N) ini menurut saya “cukup menyenangkan” untuk di oprek dan dikembangkan. Dengan chip ini mampu membuat SMPS untuk output sampai 500W.

Namun chip ini juga mempunyai keterbatasan kemampuan arus keluaran hanya -300/800 mA untuk high side dan low side yang mungkin akan kurang optimal untuk mendrive mosfet dengan input kapasitansi yang besar.

Sebenarnya chip ini sudah dilengkapi rangkaian bootstrap secara internal menggunakan mosfet dan dioda. di datasheet disebutkan bahwa dioda bootstrap external (ultrafast recovery) dapat ditambahkan untuk mengoptimalkan, karena drop tegangan karena mosfet bootstrap mencapai 2.7V.

Untuk mengatasi keterbatasan arus keluaran dan meningkatkannya ditambahkan rangkaian transistor totem pole sebagai penguat arus. Penambahaan dioda bootstrap (UF4007) untuk mengatasi drop tegangan dari 2.7V ke 1.7V (tegangan forward dari dioda).

Di project sebelumnya saya menggunakan core ferrite EER4220 untuk trafonya,
Ada yg unik dari core ini karena meskipun secara fisik lebih kecil dari ETD49 tetapi luas core areanya lebih besar dibanding ETD49, jadi saya berpikir kenapa tidak dicoba untuk daya 1000W atau lebih?

Project sebelumnya : https://restovarius.wordpress.com/2019/02/19/500w-halfbridge-llc-resonant-smps/

Berikut ini perubahan/peningkatan yang dilakukan :

1. Bagian Totem Pole
Tersusun dari pasangan transistor NPN dan PNP sebagai penguat arus, menggunakan transistor SS8050/8550.
Beberapa contoh transistor yang bisa dipakai untuk totempole diantaranya :
SS8050,SS8550
BD139,BD140
2SA1020,2SC2655
BC635,BC636

2. Kapasitor primer
Kapasitor primer menggunakan patokan sekitar 1uF per watt. Dari sebelumnya 470uf/450V saya tambahkan (paralel) satu lagi 470uf/450V. Total 940uF

3. Bagian OCP/OLP
Terdapat penyesuaian nilai komponen, silahkan cek skema dibawah

4. MOSFET
Saya mengganti mosfet dari IRFP450 menjadi STW20NM50 yang memiliki Rdson yang lebih rendah

5.Komponen lain
Untuk komponen lain masih sama seperti project sebelumnya, silahkan cek pada skema di project sebelumnya.

Dibawah ini skema untuk penambahan Totem pole

Hasil Pengetesan :
Pin 770W, Pout 704W, efisiensi 91,5%
Pin 1149W, Pout 1027W, efisiensi 89,3%
Pin 1185W, Pout 1050, efisiensi 88,6%

foto penambahan transistor driver :

Foto Penambahan kapasitor :

*catatan :
– Kadang saya memilih tipe atau nilai komponen hanya karena saya punya stok, bukan berarti komponen tersebut yang paling bagus
– Saya hanya akan membagikan skema saja agar pembaca makin pintar bisa buat PCB layout sendiri. Saya mengamati fenomena banyak PCB layout beredar tetapi tidak ada skemanya
– Untuk beban kontinyu disarankan SMPS dilengkapi dengan kipas pendingin

– Hati-hati dengan chip L6599 palsu!

– Saya mengamati dari datasheet chip HR1000A memiliki pin yang sma dan fungsi yang mirip dengan L6599A dengan output current mencapai 1.5A/2A (source/sink) mungkin bisa dijadikan alternatif upgrade tanpa penambahan driver transistor http://www.monolithicpower.com/hr1000a.html

PCB V2, 1000Watt nya beneran bukan kaleng2

terukur lebih dari 1100W dengan efisiensi 86% pada daya tersebut

foto pcb V2 :

Skema dan pcb : L6599 V2 by res

 

 

10tahun+ blog

Tidak terasa ternyata blog ini sudah berumur lebih dari 10 tahun, saatnya saya mereview blog ini, diantaranya :

  • Megubah tema, semoga terlihat fresh kembali
  • Mereview kembali postingan lama karena bisa jadi pada waktu itu pengetahuan saya masih sangat terbatas
  • Merubah kembali gaya penulisan, jujur saya senyum2 sendiri membaca bahasa yang terkesan “alay”, pelan-pelan saya akan merubahnya lebih serius, contoh page eagle tutorial sudah saya perbaiki bahasanya
  • Mereview kembali postingan apakah masih atau sudah tidak relevan

Demikian dari saya, jika ada masukan silahkan tulis via komentar

Terima kasih,

res

 

 

daftar judul postingan yg sudah diupdate :

  • Eagle tutorial
  • Hitung daya ampli anda

res-HN-MOS, class H all N channel amplifier

banyaknya komponen palsu yang beredar kadang membuat keraguan untuk membeli meskipun seller menyatakan original, karena kadang seller pun bisa “tertipu” (tidak sengaja) supplier.

di sisi lain muncul juga komponen-komponen cabutan original yang dijual murah terutama mosfet bekas SMPS (N mosfet)

namun kebanyakan mosfet (daya besar) yang beredar adalah mosfet N-channel, mosfet P channel yg mungkin agak mudah didapat hanyalah IRFP9240 itupun tidak semua daerah ada

dari sinilah muncul ide amplifier dengan transistor output ALL N CHANNEL

untuk kelas AB mungkin sudah banyak, seperti QUASI, BUZAMP , KANEDA, Legend stage master, atau yang lokal seperti BELL MOFET

sedangkan untuk kelas H saya belum banyak menemukan referensi,

referensi yang saya pakai untuk skema ini diambil dari NAD 208 dan NAD 306

mengapa mendesain kelas H?

karena kebanyakan orang Indonesia tergila-gila dengan watt besar

rangkaian ini hanya sebatas jalan di simulasi, saya sendiri belum mencoba dan tidak tahu apakah akan sampai membuatnya juga, amplifier saya 57 Watt/ch stereo sudah sangat cukup untuk dirumah

saya share skema agar bisa dipelajari oleh semua orang dan membuatnya lebih baik

maaf skema saya sensor (watermark) tapi masih terbaca, antisipasi ada yg claim dan di rebranding

untuk pemilihan komponen (di skema ini) saya lebih cenderung ke low cost dan mudah dicari (original) bukan ke performa. misalnya MJE/KSE340 harganya jauh lebih rendah dibanding 2SC/KSC3503. pemilhan komponen juga karena kebetulan ada stok, misalnya 2SC5171 yg sudah obsolete

simulasi :

  • power supply +-45V, +-90V
  • 4 ohm load, 20kHz sinusoidal, 73Vpp, THD 0,08%, sebelum clip
  • 8 ohm load, 20kHz sinusoidal, 77Vpp, THD 0,08%
  • 8 ohm clip pada 81,2Vpp
  • 4 ohm clip pada 76V

desain PCB on progress