[euthon 0]

Коллеги!

Помогите определиться. Нужен изолированный источник для питания драйверов затворов с отрицательным смещением.

Собственно, сами драйвера будут управлять транзисторами однофазного моста (по два транзистора в параллель) инвертора индукционного нагревателя. Есть надежда запустить инвертор на достаточно высокой частоте (>200кГц) поэтому источник питания затворных цепей должен обеспечивать относительно высокую мощность, порядка 8 ватт на каждую пару транзисторов.

 

Самый простой вариант, обратноходовой преобразователь от сети меня смущает тем, что потребуются три независимых вторичных обмотки (одна для "нижних" транзисторов моста и по одной для верхних). Думаю, что индуктивность рассеяния такого трансформатора будет за гранью добра и зла.

 

Вариант по-сложнее, сделать два вторичных DC-DC обратноходовых преобразователя (по одному на каждую стойку моста) - мне не особо нравится тем, что квазирезонансные обратноходовики не синхронизируются друг с другом вообще никак. А простые, не квазирезонансные не хочется ставить из-за привычки экономить каждый милливатт.

 

Прямоходовые топологии имеют несомненные достоинства (можно, например, включить параллельно несколько трансформаторов, по одному на каждый драйвер), но требуют применения дросселей на каждый выход, а выходов много. Набегает прилично см2 на печатной плате.

 

Дроссели можно совместить в один сделав питаемый током push-pull, но как-то это слишком замороченно ради 30 ватт.

 

Посоветуйте, пожалуйста, проверенную временем топологию для данного применения.

 

Спасибо,

Андрей.

Изменено 23 июля, 2021 пользователем euthon

[SVNKz 1]

Какую максимальную мощность необходимо иметь на нагрузке? Практически собиралась схема управления пяти последовательно соединенных ,параллельно включенных, пар транзисторов IRF840. Синхронность импульсов управления обеспечивалась общим трансформатором с изолированными обмотками управления.

  

[euthon 0]

Я вроде ничего не спрашивал про импульсы управления и их синхронность. Я как раз хочу уйти от трансформаторов GDT и перейти на изолированные драйверы затворов.

[Herz 4]

57 минут назад, euthon сказал:

А простые, не квазирезонансные не хочется ставить из-за привычки экономить каждый милливатт.

И это весь аргумент? И сколько же в процентах Вы планируете сэкономить? Привычка - вторая натура (с), но надо иногда отступать от привычек...

[euthon 0]

2 minutes ago, Herz said:

И сколько же в процентах Вы планируете сэкономить?

Ну, на вскидку, где-то по 600 милливатт с каждого преобразователя. А это уже на целый резистор 2512 набегает :), что не так уж и мало по кв. см на общем фоне. Опять же, синхронизироваться придется от чего-то внешнего, типа 555 таймера, а он тоже сколько-то места на платке отъест. И еще момент здесь есть. Если делать свой преобоазователь на стойку моста, то имеет смысл его оформить в виде готового модуля, в виде платки с преобразователем и драйвером. И развести этот таймер на модуле. Но таймер-то нужен только один. Как-то так. Но, да, из всех альтернатив мне этот вариант больше всего нравится.

[Basil13 3]

Два преобразователя на POL-12216 вам не подойдут? Один на верхние ключи, другой на нижние. Вместо предложенного в даташите TOP224P поставьте какой-нибудь infineon и сэкономите прилично ваты.

[euthon 0]

18 minutes ago, Basil13 said:

POL-12216 вам не подойдут?

Конкретно эти трансформаторы - не подойдут по напряжениям. Но дело даже не в этом. Вопрос больше по общему построению источника питания для цепей затворов. А конкретные трансформаторы / контроллеры - это уже частности.

[wim 6]

2 часа назад, euthon сказал:

синхронизироваться придется от чего-то внешнего, типа 555 таймера

А зачем синхронизировать источники питания? 

1 час назад, euthon сказал:

Вопрос больше по общему построению источника питания для цепей затворов.

Один источник питания на одну цепь затвора.

[Plain 168]

6 часов назад, euthon сказал:

проверенную временем топологию

Обычно применяют "электронный трансформатор", т.е. нерегулируемый пуш-пул, и у вторички несимметричный отвод, потому что отрицательное обычно вдвое меньше положительного. Индуктивность рассеяния большая, чтобы получить малую проходную ёмкость.

[euthon 0]

10 hours ago, wim said:

А зачем синхронизировать источники питания? 

Здесь личного опыта не много, но опасаюсь, что если источники не синхронизировать, то будет перебор по шумам и помехам. Помимо основных гармоник вылезут их биения и ничего хорошего это не сулит. Если ставить по одному источнику на каждый драйвер затвора - то их получается 4 штуки для моста (или три, если нижние от одного общего питать), помех вылезет немало. 

6 hours ago, Plain said:

у вторички несимметричный отвод,

Вот этот момент тоже меня напрягает. Получается же несимметричное подмагничивание для пуш-пулла, разве нет? Или делается обмотка с 5-ю выводами, два крайних для положительного питания, центральный - общий, два промежуточных - отрицательное питание. Тогда вроде симметрично получается. Ну, на пуш-пулл можно кучу трансформаторов в параллель повесить, что несколько поможет и с индуктивностью рассеяния и с проходной ёмкостью. Кстати, насколько существенно влияние ёмкости между первичной и вторичной обмотками? Ну будут там "иголки" тока когда верхний транзистор включается, но не совсем очевидно, чем это чревато.

[euthon 0]

Забавно, нашёл типовой дизайн от техасцев, где обратноходовой контроллер нагружен на 3 трансформатора в параллель. Контроллер, к тому же, квазирезонансный. Вот и думаю, а что так можно было? 

Multi-Output Primary-Side Regulated Flyback for Automotive IGBT Gate Driver Apps

Изменено 24 июля, 2021 пользователем euthon

[варп 16]

17 часов назад, euthon сказал:

....поэтому источник питания затворных цепей должен обеспечивать относительно высокую мощность, порядка 8 ватт на каждую пару транзисторов.

Поясните, если не сложно, откуда у Вас взялась такая огромная мощность??? Насколько я понимаю - там большая мощность потребляется лишь во время переднего и заднего фронтов переключающих импульсов...., но длительность-то фронтов минимальна ( на то драйвер и нужен)...., да , пиковые токи на фронтах относительно большие (2-8 Ампер ), но мощности за цикл в среднем - мизерные.... Вы откуда 8 Вт на два затвора насчитали? Модель можете показать?

----------------

.... там на питании драйвера верхнего плеча конденсатор всего 0,1 uF... Про какие 8 Вт речь может быть?

Изменено 24 июля, 2021 пользователем варп

[euthon 0]

34 minutes ago, варп said:

Поясните, если не сложно, откуда у Вас взялась такая огромная мощность???

Вопрос резонный, потому как действительно 8 ватт звучат как перебор. Попробую пояснить.

Требуемую мощность можно примерно оценить как Qgate_total * V * Fsw + Cgate * V^2 * Fsw. В моём случае транзисторы сильноточные, тугие, Qgate = 370nC, Cgate = 3.8nF, по две штуки в параллель и, главное, я хочу их раскачивать на нестандартной частоте порядка 200кГц (а может и больше). Плюс драйвер затвора еще немного добавляет. Вот и выходит у меня 7 с половиной ватт. Я прекрасно понимаю, что в режиме жесткого переключения на такой частоте эти транзисторы не жильцы. В режиме ZVS/ZVC нет эффекта Миллера и, соответственно, заряд затвора будет сильно меньше паспортного. Но насколько меньше? Кроме того, возможны кратковременные выпадания из ZVS/ZVC, на несколько переключений, пока ФАПЧ отработает. В общем, на прототип лучше с запасом сделать, а там уже оптимизировать.

 

P.S. В текущем прототипе стоят драйверы затворов с GDT и они прилично так кушают. Где-то ватт по 10 на каждую спарку транзисторов, но это с потерями в трансформаторах, а потерь там, судя по нагреву стабилитронов в цепях затворов, немало.

 

Изменено 24 июля, 2021 пользователем euthon

[Plain 168]

3 часа назад, euthon сказал:

несимметричное подмагничивание для пуш-пулла, разве нет?

Нет, потому что дважды двухполупериодное выпрямление мостом.

 

3 часа назад, euthon сказал:

когда верхний транзистор включается, но не совсем очевидно, чем это чревато

Во-первых, когда одинаково оба переключаются, а во-вторых, этот синфазный ток идёт вдоль платы драйвера.

[wim 6]

9 часов назад, euthon сказал:

опасаюсь, что если источники не синхронизировать, то будет перебор по шумам и помехам

То есть Вы не опасаетесь, что помехи будет излучать мощный инвертор на частоте 200 кГц? Виновники всех бед - это только маломощные источники питания типа адаптеров для зарядки гаджетов.