Jump to content

    
Sign in to follow this  
tl494

ККМ для БП лазера

Recommended Posts

Здравствуйте, мастерю БП для твердотельного лазера с ламповой накачкой.

 

Частоту вспышек хотелось бы обеспечить до 50 Гц. (700-1000В, разрядная ёмкость 75мкФ).

и, в порядке эксперимента, до 100 Гц, (при снижении напряжения/накопительной ёмкости).

Т.е. в пределе это ~2 КВт средней мощности, ограничение по теплу самой лампы. Длительность вспышки лампы 200 - 500 мкС.

 

Почитав литературу, в основном советскую, решил делать по такой схеме.

Отличие от описанного в книжках в том, что вместо большого железного трансформатора и тиристорного регулятора я хочу использовать корректор коэффициента мощности. Напряжение после ККМ удвоить с помощью схемы резонансного заряда.

ККМ планирую делать на FAN9673, в основном по тому, что к ней есть подробный Desing Guide на 5КВт.

image.jpg

 

Сейчас назрело несколько вопросов в которых я не могу самостоятельно разобраться:

 

1. На выходе ККМ необходимо получить до 500В, соответственно IGBT и диоды нужно применить более высоковольтные, чем в референс дизайне. (по умолчанию там FGH40N60SMD и FFH30S60stu, частота 40КГц).

На ум приходит IGBT - FGH40T70SHD, IXYH40N90C3, диоды пока вообще никакие не могу подобрать. Посоветуйте пожалуйста что-то подходящее. Желательно чтобы это можно было купить в штучном количестве) Референс дизайн на FAN9673 прикрепляю к сообщению.

 

2. Предложенная схема вообще будет работать ? :rolleyes: Может быть есть более простые решения ? (вариант с железным трансформатором отбрасываем, большие массогабариты и вообще.)

 

3. Слышал о схемах питания ламп с частичным разрядом накопителя(электролита) через термоядерный IGBT кирпич. Применим ли такой подход в моём случае ? это лучше варианта с тиристором ?

AN_4165___.pdf.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites

При непрерывном токе ККМ диоды надо б карбид, типа вот: https://www.terraelectronica.ru/product/813330

 

Я правильно понимаю, что резонансный заряд производится за один полупериод резонанса?

Частоту импульсов лазера надо регулировать или можно засинхрить с сетью?

Share this post


Link to post
Share on other sites
При непрерывном токе ККМ диоды надо б карбид, типа вот: https://www.terraelectronica.ru/product/813330

 

Я правильно понимаю, что резонансный заряд производится за один полупериод резонанса?

Частоту импульсов лазера надо регулировать или можно засинхрить с сетью?

 

м, карбид кремния хорош, но этот C4D02120A по току не пройдет, посмотрю другие.

 

Да, при открытии тиристора начинается колебательный процесс, когда ток через контур меняет направление тиристор сам закрывается и на этом цикл заряда завершен. (картинка из интернета, сверху напряжение конденсатора, снизу ток.)

42-5.jpg

 

Нет, синхронизации с сетью не нужно, будет плавная регулировка от 1 до 100Гц, более того, опасаюсь биений (колебаний энегрии вспышки) в случае когда частота, например, установлена 49 Гц.

 

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
...более того, опасаюсь биений (колебаний энегрии вспышки)

Биения, конечно, будут. На любой частоте, вестимо. В документе от FairChild пульсации выходной напруги заявлены 5%, что означает нестабильность энергии накачки 10%.

Думается, энергия оптического импульса будет гулять ещё сильнее из-за нелинейности активной среды.

И это на постоянной нагрузке. Поскольку ККМ, сам по себе, - вещь тормознутая, на импульсной нагрузке могут случиться чудеса. Я бы увеличил выходные электролиты на все деньги. Либо сделал бы ещё один каскад: стабилизатор напруги, либо многофазную ВЧ зарядку с точным выходом вместо тиристора.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

ККМ нужны по причине того, что электросеть является источником пульсирующей мощности, или, другими словами, в произвольный момент времени мощность электросети может быть равна нулю, исходя из чего, в данной задаче требуется полноценное двухстадийное преобразование, с промежуточным восстановлением постоянства мощности, т.е. 2-киловаттный ККМ и 4-киловаттное зарядное устройство, способное работать на КЗ.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Да, похоже без второго звена не обойтись..

И не только из за желания обеспечить постоянство энергии, - сам дроссель резонансного заряда получается весьма здоровый.

Сделал модельку в Multisim -

если задаться временем заряда 3мс то дроссель должен быть 10мГн, через который в пике проходит 43А тока.

Можно уменьшить ток, например время заряда 8мс, тогда ток в пике 20А но индуктивность уже 50мГн.

Share this post


Link to post
Share on other sites

А если попробовать этот самый ККМ сделать одновременно и с инвертирующим выходом? Воспользовавшись драйвером верхнего-и-нижнего ключей?

 

post-103639-1529935945_thumb.png

post-103639-1529935956_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
если задаться временем заряда 3мс ...

Тащемта, нету никакого смысла делать время зарядки таким коротким. Можно спокойно сделать 40мс, и дроссель будет железным, а не ферритовым. По сравнению с массой и габаритами остальной установки, он будет не таким уж и большим.

Но, конечно, гораздо компактнее будет ВЧ-зарядка.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Тащемта, нету никакого смысла делать время зарядки таким коротким. Можно спокойно сделать 40мс...

 

Да нет нельзя. Задана же частота 50 Гц, до 100Гц

Share this post


Link to post
Share on other sites
.. или можно засинхрить ...

Тащемта, ...

Да, чот я промахнулся.

Я Вас попрошу уважать правила Форума и писать грамотно, без "пандонкаффского" сленга.

Share this post


Link to post
Share on other sites
"пандонкаффского" сленга.[/color]

Пардоньте, господа аристократы, не знаю, что это такое. Однако, смиренно принимаю ваше лингвистическое негодование на свою персону и, не медля, удаляюсь отседова.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

С дросселем немного прояснилось, определил вполне конкретное значение индуктивности которое соответствует времени зарядки в 8мс (-2мс запас), на макс. частоте в 100Гц при уменьшенной в 2 раза ёмкости накопителя (~40мкФ). На 50Гц и полной ёмкости, этой индуктивности так-же достаточно.

Таким образом, если уж делать зарядку на дросселе, получаются такие требования: 150мГн, средний ток 4А, пиковый 12А. Сколько это в железе пока слабо себе представляю, попробую посчитать на днях..

 

А если попробовать этот самый ККМ сделать одновременно и с инвертирующим выходом? Воспользовавшись драйвером верхнего-и-нижнего ключей?

Выглядит заманчиво, но не уверен что FAN9673 сможет корректно этим управлять, там токовые шунты на каждом ключе, и ОС по напряжению выхода. Оставлять инвертирующую сторону без каких либо защит.. не знаю. На самом деле делал что-то подобное для получения двухполярного напряжения от китайской платки повышающего преобразователя, но там были единицы ватт.

 

...либо многофазную ВЧ зарядку с точным выходом вместо тиристора.

.. в данной задаче требуется полноценное двухстадийное преобразование, с промежуточным восстановлением постоянства мощности, т.е. 2-киловаттный ККМ и 4-киловаттное зарядное устройство, способное работать на КЗ.

По поводу ВЧ зарядки, расскажите пожалуйста подробнее, что вы имеете ввиду ?

Знаком с бак и буст преобразователями, но ни тот ни другой тут не подойдет т.к. напряжение нужно повышать от самого нуля до двукратного.

 

-Посмотрел т.н. buck-boost преобразователи, всё бы хорошо но микросхемы-контроллеры заточены под сравнительно низкие напряжения, пытаться их запустить на киловаттных мощностях или придумывать свой контроллер идея, для меня, сомнительная)

-Делать сначала буст на постоянное напряжение (~1100В) + промежуточный накопитель, а затем бак..Габариты и кпд такой связки врятли будут лучше железного дросселя.

UPD кажется понял, под зарядкой понимается полноценный импульсный бп (вроде тл494, полумост, повышающий трансформатор, ОС по U и I).

Тогда такой вопрос, что будет целесообразнее применить на моих мощностях, буст+бак или с трансформатором ?

post-73944-1530037238_thumb.png

post-73944-1530037244_thumb.png

Edited by tl494

Share this post


Link to post
Share on other sites

А не буст-он-же-ккм на примерно 350 с приличной такой выходной емкостью, способный без существенных потерь выходного напряжения быстро отдавать эти одиночные заряды емкости для лампы + опять буст (или два буста, в случае реализации все же двуполярного питания с целью экономии напряжения пробоя элементов) организованный как зарядник фотовспышек - с отключением по набору выходного напряжения?

 

Или вообще буст-ккм сразу в 500, как в оригинальном сообщении и удвоитель на переключающихся конденсаторах - быстродействие этого только возможностями ККМ будет определяться, но ключей надо будет больше наставить, другое но, управление ими тривиально )

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this