Jump to content

    

Косой мост - нагрев транзисторов

8 minutes ago, Ydaloj said:

А они чем-то отличаются от контроллеров для обратноходового источника?

Честно говоря, как-то и не знаю... но нашёл только вот CS51221... 

Думаю, что в контроллерах для обратноходовых ИИП есть вроде как всё необходимое для построения прямоходовых.

Вот, кстати, раз уж речь зашла о контроллере - мне вот в этом (uc3844) не нравится большой пусковой ток (1,5мА), что приводит к выделению большой мощности на пусковом резисторе (порядка 1Вт - хочется поменьше).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну вот поставьте себя на место шим-контроллера. Откуда вы знаете, в какой топологии работаете? Генерируете импульсы, щупаете current sense, ловите напряжение с обратной связи... Нет никакого джампера Flyback/Forward, никакую ногу на общий провод кидать не надо для выбора режима.

 

UC2845 от TI успешно стартует во втором каскаде через 3 резистора по 220кОм. У неё поменьше пусковой ток. Ещё круче результаты даёт новая версия UC3845B от ONS - пусковой ток 0,3-0,5мА по паспорту.

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 hours ago, Ioann_II said:

...сейчас имею кпд примерно 91%. Это потолок для этой топологии или можно ещё как-то увеличить? Что посоветуете?

Около 15 лет назад мы разработали источник с ККМ 300 Вт с выходом 24 В КПД больше 85%, "косой" мост на транзисторах IRF840. Что можно сделать сегодня? Наверное лучше. 

Вам уже посоветовали посмотреть, что творится с сигналами на затворах и ещё что-то. Вы посмотрели? Вот и смотрите :-).

Если Вы разрабатываете серийное изделие, которое Вы (ваша фирма) собираетесь продавать тыщами, то надо посмотреть рынок, что там продаётся и сделать выводы.

Если Вы делаете для себя, для какого-то единичного прибора, то можно и так сделать, а потом что не нравится доработать.

А если Вы делаете для самоутверждения, то продолжайте делать...

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 minutes ago, Ydaloj said:

1. То есть, ставя трансформатор, потребляющий помимо тока управления двумя затворами ещё и дополнительно свой ток намагничивания, вы полагаете, что контроллеру будет легче рулить двумя затворами через трансформатор, хм. Т.е. если раньше контроллер забрасывал в затворы несколько десятков нанокулон, то через трансфрорматор ему придётся забрасывать заряда меньше? Напрашивается заявка на вечный двигатель.

2. Надо не выбирать, надо считать. Гуглите апноут "Разработка и применение высокоскоростных схем управления силовыми
полевыми транзисторами", там вся инфа есть. Ктр выбирайте 1:1, так проще. Всё равно у вас контроллер питается вольт от 12-15, ну и затворам хватит.

3. Транзисторы шунтируют затворы на истоки, это не ускоренное выключение. Без них с обмоток трансформатора прилетит отрицательный запирающий импульс на затворы, вот это ускоренное выключение.

Трансформатор старался сделать так, чтобы ток намагничивания был как можно меньше. Контроллер у меня запитан от 24...26В, Ктр=2:1:1. Т.е. оба затвора контроллер (по току заряда затвора) должны подгружать как 1. И как раз выходит 12-15В, которых затворам хватит.

Упомянутую вами статью читал, схему строил на основе рис. 35 статьи, и добавил схему ускоренного запирания из рис. 13. Схема ускоренного запирания разгружает драйвер и уменьшает петлю тока через затвор.

Однако, критерием всегда есть практика, которая показывает, какая ёмкость С5а будет достаточна, чтобы передать на трансформатор прямоугольный импульс, а не импульс с заваленной вершиной. 10мкф - хорошо, 1мкф - приемлемо, меньшая ёмкость даст завал вершины импульса. Это, соответственно, вылазит на затвор после схемы восстановления уровня сигнала (рис 35 статьи) в виде увеличенного напряжения во время паузы (скажем, не +0,5В, а до +2В). Всё очень хорошо видно на макете с помощью осциллографа. Суммарная ёмкость С6 и С7 выбрана вдвое больше С5а (т.к. Ктр=2:1:1), чтобы переходный процесс заряда всех конденсаторов при подаче питания происходил одновременно - тогда при этом не будет существенной просадки вершины импульса на затворах.

По п.3. вы не правы - отрицательного уровня тут нет, т.к. применена схема восстановления уровня на C6-VD2 (C7-VD3). За счёт этого как раз возможен Ктр=2:1:1.

как-то так.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
36 minutes ago, Ydaloj said:

Ну вот поставьте себя на место шим-контроллера. Откуда вы знаете, в какой топологии работаете? Генерируете импульсы, щупаете current sense, ловите напряжение с обратной связи... Нет никакого джампера Flyback/Forward, никакую ногу на общий провод кидать не надо для выбора режима.

 

UC2845 от TI успешно стартует во втором каскаде через 3 резистора по 220кОм. У неё поменьше пусковой ток. Ещё круче результаты даёт новая версия UC3845B от ONS - пусковой ток 0,3-0,5мА по паспорту.

В понедельник попробую поставить более высокоомный резистор. Может быть вытянет - посмотрю по времени старта.

А также снять напряжение на шунте и сигнал на затворе. Только вот сохранить у меня что-то не выходит... Осциллограф ругается что флешка не FAT, и не пишет, а если сделать FAT, то осциллограф просто виснет при подключении флешки. Осциллограф UTD2025CL

Edited by Ioann_II

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

18 minutes ago, Ioann_II said:

Трансформатор старался сделать так, чтобы ток намагничивания был как можно меньше. Контроллер у меня запитан от 24...26В, Ктр=2:1:1. Т.е. оба затвора контроллер (по току заряда затвора) должны подгружать как 1. И как раз выходит 12-15В, которых затворам хватит.

 

А чем вызвана необходимость запитки контроллера от 24-26В? Есть потребность иметь  на плате лишнюю печку в виде контроллера?

Если одному затвору надо 50нКл для работы, то двум затворам надо 100нКл. И контроллер должен качать эту сотню вне зависимости от своего питания. Вы от этого никуда не денетесь.

18 minutes ago, Ioann_II said:

Упомянутую вами статью читал, схему строил на основе рис. 35 статьи, и добавил схему ускоренного запирания из рис. 13. Схема ускоренного запирания разгружает драйвер и уменьшает петлю тока через затвор.

Уверены, что в таком режиме обеспечивается равенство вольт-секундных интервалов за один период работы трансформатора? Его надо размагнитить, сбросить, в каждом периоде.

18 minutes ago, Ioann_II said:

По п.3. вы не правы - отрицательного уровня тут нет, т.к. применена схема восстановления уровня на C6-VD2 (C7-VD3). За счёт этого как раз возможен Ктр=2:1:1.

Ктр никак не связан с этими компонентами. Диод на вторичке и конденсатор нужны для работы при Кзап>50% (стр.28 последний абзац и стр.29 первый абзац). И если вы их удалите, то как раз и будет запирание отрицательным напряжением, как показано на рис.33

Share this post


Link to post
Share on other sites
25 minutes ago, Ydaloj said:

Ктр никак не связан с этими компонентами. Диод на вторичке и конденсатор нужны для работы при Кзап>50% (стр.28 последний абзац и стр.29 первый абзац). И если вы их удалите, то как раз и будет запирание отрицательным напряжением, как показано на рис.33

Да, будет отрицательное напряжение, но положительное станет в 2 раза меньше (при Кзап =50%). Т.е. в моём случае (при Ктр=2:1:1) импульс 24В, приложенный через конденсатор к первичке, даст на выходе только +6В ну, и -6В для запирания, придётся делать Ктр=1:1:1, тогда нагрузка на контроллер возрастёт.

Quote

Если одному затвору надо 50нКл для работы, то двум затворам надо 100нКл. И контроллер должен качать эту сотню вне зависимости от своего питания. Вы от этого никуда не денетесь.

Вот это я не пойму:

Ведь если Ктр=2:1, то ток во каждой вторичке станет вдвое больше (тока драйвера), а напряжение - вдвое меньше. Тогда каждый затвор перезаряжается большим вдвое током (за счёт трансформации), чем ток драйвера. Или не так?  Эффект Миллера, как я понимаю, закончится, когда транзистор откроется, т.е. при заряде затвора до 10В закончится.

Edited by Ioann_II

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 hours ago, Ioann_II said:

 тогда нагрузка на контроллер возрастёт.

современные ключи позволяют управляться от контроллеров с током пары сотен миллиампер. 1-амперный выход 3842 вполне справляется с двумя такими ключами без колдунства с повышенным напряжением питания и трансформациями. Высокое питание контроллера делает из него ещё одну печку на плате. Оно вам надо?

Хотя, если вы большой любитель ламповых динозавров, то можно и поколдовать, отчего ж нет.

6 hours ago, Ioann_II said:

Однако, критерием всегда есть практика, которая показывает, какая ёмкость С5а будет достаточна, чтобы передать на трансформатор прямоугольный импульс, а не импульс с заваленной вершиной. 10мкф - хорошо, 1мкф - приемлемо, меньшая ёмкость даст завал вершины импульса. 

я делал двухтранзисторный флай с трансформаторным управлением верхним ключом - там было С5а 47нФ и резистор 33Ом. 55кГц тактовая, 3845 контроллер. Ктр 1:1, питание контроллера 16В, мощность вых 100Вт, ключи ТО220FP без радиатора вовсе.

Так, чисто для справки.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Про конденсаторы написал, по причине наличия времени на их первичный заряд. В этом режиме напряжение на затворах оказывается перекошено. Аналогично будет, когда появится режим близкий к холостому ходу. Скважность, отличная от 2, имеет постоянную составляющую. Схема ее сначала "сьест" , а потом восстановит, как сумеет. И напряжение на затворах будет совсем не таким, как на выходе контроллера. При использовании трансформаторов затворы редко подключают через выпрямитель. Обычно, ставится драйвер на первичную обмотку через конденсатор, а на затворах ставятся биполярные стабилитроны, чтобы не получить перенапряжения (и разрядные резисторы 1... 10 кОм, смотря, насколько мощные ключи). Драйвер, подавая отрицательное напряжение на затворы через трансформатор, отлично их закрывает после окончания переходного процесса на стоке. Конденсаторы, обычно ставяться парой, а первичка трансформатора включается в среднюю точку. Тогда отсутствует время первичного заряда. И конденсаторы такой конской емкости не нужны.

Вообще, от всего этого огорода давно отказались. Есть отличные микросхемы UPSIDE и LOWSIDE (в принципе, это Ваш контроллер уже имеет) драйверов, которым не нужен ни трансформатор, ни схема восстановления постоянной составляющей. 

Вообще, Вашу схему можно соптимизировать, с целью уменьшения количества компонентов в 1,5 раза. На мой взгляд в ней много лишних деталей. А вот чтобы поднять КПД, придется ее перелопачивать концептуально. Реально потери снизить почти вдвое. 

Edited by Corner

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 11/11/2018 at 1:13 AM, Corner said:

А вот чтобы поднять КПД, придется ее перелопачивать концептуально. Реально потери снизить почти вдвое. 

Об этом, если не трудно, пожалуйста поподробнее.

Share this post


Link to post
Share on other sites
В 10.11.2018 в 21:13, Corner сказал:

Вашу схему можно соптимизировать

Это не его схема, автор просто копирует из сети примерно похожее.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну, не совсем копирую... но основываюсь на определённой информации из сети, например, AN1621 от st - там похожая трансформаторная развязка драйвера, упоминавшаяся здесь статья по управлению MOSFETами, ds на семейство uc3842-3845, статьи в журналах по силовой электронике...

А что по оптимизации по потерям - то прошу натолкнуть меня на верное направление.

Уменьшил пусковой ток - увеличив R7 и уменьшив C4.

Установил снаббер (писал ранее) C11-VD12-VD13-L1. Он решает вопрос неодинакового нагрева транзисторов.

Но нужно ещё уменьшать потери.

Актуальная схема макета:

 

 

прямоход.png

Edited by Ioann_II

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 11/8/2018 at 6:09 PM, HardEgor said:

Лучше покажите на одной осциллограмме синхронно напряжение на шунте и напряжение на затворе нижнего транзистора.

 

Вот, осциллограммы, фото. Жёлтый - напряжение на истоковом шунте 0,22 Ома, голубой - напряжение на затворе нижнего транзистора.

Сигнал с шунта взят коаксиальным кабелем с длиной выводов после разветвления 10мм. Управляющий импульс на фронте (фото 2) делает 2 выброса - первый на границе 4 и 5 клеточек, второй - хорошо видно на фото.

Импульс.jpg

Фронт.jpg

Спад.jpg

Edited by Ioann_II

Share this post


Link to post
Share on other sites

Неожиданно вылетели ключи. При сбросе нагрузки с 3,4А до 1,7А - изменял шунт в выходной цепи. Стояло 2 резистора по 1 Ом - убираю один. Оба ключа в КЗ. Не случайность: меняю ключи, повторяю - тот-же результат. Преобразователь питается от ККМ (есть тут рядом тема). Контроллер при этом остаётся цел.

Снова меняю ключи, повторяю действия, только питаю не от ККМ, а от обычного выпрямителя, с конденсатором - ключи остаются целые... Напряжение, конечно  ниже, 320В, в режим стабилизации не входит.

Смотрел напряжения на транзисторах - выбросов не увидел.

Проверял отдельно ККМ: напряжение на выходе ККМ даёт длинный (0,2с) выброс 40В (т.е. до 460В). Пока что в ступоре...

Share this post


Link to post
Share on other sites

R13C12 — нам снова гадать, они чьи-то абстрактные, или уже лично Ваши?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now