Jump to content

    
Sign in to follow this  
swat12

Инвертор 12В->115В 400 Гц

Recommended Posts

Здравствуйте!

Делаю преобразователь напряжения 12VDC->115В 400 Гц (с претензией на синусоидальность) используя Atmega16, IR2110, IRF540N по мостовой схеме. Синус формируется из ШИМ-сигнала, имеющего частоту 31250 Гц. Цепи стабилизации и защиты отсутствуют, поскольку предполагается кормление от инвертора только лишь вентилятора ДВО-1-400 мощностью 50Вт. Схема и файл печатной платы во вложении. Силовой выходной трансформатор серии ТА-115-400 включается своей 12 вольтовой вторичкой в диагональ моста и на схеме не показан. Обнаружил косяк с цоколевкой выводов транзистора (использовал непроверенную библиотеку, каюсь). Чтобы плату не перерисовывать, перегнул сток и исток транзистора. Сначала распаял контроллер, его обвязку, один драйвер и его полумост. Осциллограф показывает появление сквозного тока в момент выключения транзисторов (дедтайм примерно 600нс). Просьба покритиковать схемотехнику и трассировку платы, в силовой электронике я новичок. Подозреваю, что накосячил в трассировке, но, в какую сторону смотреть и что исправить, пока не представляю.

Адептов нормоконтроля и ЕСКД просьба не кидаться табуретками, поскольку делаю вещицу сугубо для себя, для проверки идеи. Танталовые емкости SMD типоразмера D заменил керамическими 47 мкФ 50 В по причине их наличия под рукой. Дроссели мотались на ферритовых кольцах М2000НМ, их индуктивности подгонялись под величину 6.7 мГн (примерно) на частоте ШИМ (31250 Гц) с помощью RLC-метра. Попутно возникают два вопроса:

1. Насколько корректно использование IR2110 при напряжении питания 12В?

2. Почему в цепях вольтодобавки драйверов во многих конструкциях мостовых и полумостовых источников питания разработчики используют конденсаторы емкостью десятки мкФ, хотя по расчетам даже с учетом 10-15 кратного запаса следует использовать конденсаторы емкостью единицы мкФ максимум?

С уважением.

inverter_sch.sch

inverter_pcb.pcb

Share this post


Link to post
Share on other sites

на 50Вт можно было бы на порядок меньше сделать плату, если использовать смд компоненты.

IRS2186, например.

IPD096N08, например.

 

1. почему бы и нет.

2. Потому что после одного подзаряда этой ёмкости ключу надо успеть один раз, а может тысячу раз открыться-закрыться, а ещё от неё кормится драйвер, а ещё напряжение на этом конденсаторе не должно за этот период снизиться ниже порога UVLO драйвера, а так же оно не должно снизиться ниже предела, при котором начинает расти Rds_on ключа

 

Мёртвое время должен генерить сам контроллер. В задачи IR2110 не входит формирование задержек между переключениями.

Ну или если код допиливать лень, вставьте между МК и драйвером цепочки RCD для задержки.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Плата делалась на коленке методом лазерного утюга, задача жесткой экономии места не стояла. У меня мертвое время и формируется микроконтроллером.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вам бы следовало выкладывать схему и трассировку в PDF или другом общедоступном формате. Не у всех есть КАД, в котором Вы их создавали.

Я подобную задачу решал по-другому. Сначала чисто аналогово, с применением 400-герцового трансформатора. Затем на ВЧ, с применением микросхемы UC3871. Она одновременно управляет пуш-пулл каскадом и понижающим конвертером для него, модулируя питание частотой 400Гц. Получилось довольно компактно и просто. А мост на низкие входные напряжения - это плохое решение.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Исправляюсь, выложил схему и плату в удобоваримых форматах. А в чем порочность использования моста при низких напряжениях питания? И можно ли напряжение питания 12 В считать низким? Кроме того, устройство делается в учебных целях, не имея опыта разработки схемотехники импульсных источников питания и трассировки печатных плат для них наивно лезть в области высоких напряжений и мощностей. Для меня это учебно-тренировочный проект. В чем порочность моей схемотехники и трассировки платы?

inverter_sch.pdf

post-88774-1533059797_thumb.jpg

post-88774-1533059805_thumb.jpg

 

Касаемо питания моста от 12В. У китайцев есть платы EGS002 и EGP1000W для построения инвертора с чистым синусом на выходе. Один из вариантов использования этих плат допускает построение инвертора с напряжением питания моста 12В и большим железным трансформатором на выходе.

Share this post


Link to post
Share on other sites
А в чем порочность использования моста при низких напряжениях питания? И можно ли напряжение питания 12 В считать низким?

Всё, конечно, относительно. Просто с выбранными Вами транзисторами из входного 12В Вы будете терять напряжение на них минимум 2В при 50 ваттах нагрузки. Есть, конечно, и получше ключи, но всё равно жаль впустую тратить КПД.

Share this post


Link to post
Share on other sites

На первом этапе Бог с ним, с КПД, я не понимаю, почему у меня при выключении транзисторов дует сквозной ток. Я старался примерно прикидывать пути возвратных токов силовой части и логики во избежание интерференции и петель, но, избежать проблем не удалось.

 

Может быть, есть смысл перенести тему в раздел, относящийся к силовой электронике (с разрешения модераторов)? Все-таки вопросы у меня узкоспециализированные...

Share this post


Link to post
Share on other sites
Осциллограф показывает появление сквозного тока

А давайте на него посмотрим

выложите осциллограммы с обоих затворов

и с места, в котором вы видите сквозняк

 

и кстати

Силовой выходной трансформатор серии ТА-115-400 включается своей 12 вольтовой вторичкой в диагональ моста

пусть включается, но зачем нужны С18 С19 С21 С22?

Edited by borodach

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я провел следующий эксперимент. Распаял контроллер, его обвязку (включая линейный стабилизатор), одну IR2110, и, относящийся к ней полумост. Потом порезал дорожки так, чтобы контроллер и IR2110 кормились от одного источника, а полумост- от другого. Оба источника независимы друг от друга и дают напряжение питания 12 В. В этой ситуации сквозной ток отсутствует. Как только я запитал все от одного источника, начались проблемы, появился сквозной ток. Оглядываясь на примеры использования драйверов полумоста, в частности, вышеупомянутые китайские платы, увеличивал емкость конденсатора вольтодобавки (bootstrap) с 0,68 мкФ последовательно до 10, 22 и 47 мкФ (эти конденсаторы были танталовые, всякий раз им в параллель стояла SMD керамика 0.1 мкФ). Ноль эмоций, сквозной ток не исчез. Исходя из этого я и сделал вывод, что у меня ошибки в трассировке платы. Но где и какие? Не ставить же вместо CVD цепочки вольтодобавки изолирующий DC/DC преобразователь. Иначе сама идея bootstrap-а губится на корню и нужно смотреть в сторону опторазвязки, а хочется пощупать IR-ку за всякое...

Share this post


Link to post
Share on other sites
Дроссели мотались на ферритовых кольцах М2000НМ
Если кольца без зазора, автору можно притормозить бурное обсуждение схемотехники инвертора и изучить вопрос - что такое дроссели, как и на чем их мотают.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я некорректно выразился (перегрелся на работе), трансформатор включается в диагональ моста не напрямую, а через два П-образных ФНЧ, которые и образуют указанные Вами конденсаторы вместе с самомотанными дросселями. Частота среза фильтров близка к значению 400 Гц. Ведь мне ШИМ сигналом, фактически, по точкам, приходится строить синусоиду.

Share this post


Link to post
Share on other sites
А в чем порочность использования моста при низких напряжениях питания?

+ проще трансформатор (в отличие от пуш-пула, у него одна первичка). На больших токах это может играть значительную роль

+ все выбросы с первички возвращаются во входной конденсатор, а не рассеиваются теплом в демпферах

- двойные потери в транзисторах на проводимость

- необходимо следить за симметричностью перемагничивания (перекос выводит трансформатор в насыщение с последующей аварией ключей)

 

С19 и С21 без толку гоняют реактивную энергию, они в интегрировании не участвуют вовсе

Share this post


Link to post
Share on other sites

Сквозной ток был обнаружен по уходу источника питания половинки моста в токовое ограничение (3 А), а затем и с помощью осциллографа. Во время эксперимента элементы, образующие фильтр еще не были распаяны.

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