[K_S 0]

Приветствую всех!

Есть проблема, которую прошу помочь решить.

 

Озадачился изготовлением "с нуля" мощного блока питания.

Параметры:

Вход - сеть 220 +-10%

Выход - постоянка 150В 15А

Мощность 2,5 кВт

 

Топология была выбрана- полный мост.

Транзисторы ИГБТ, IRGP50B60pd1, драйверы- четыре отдельные платки с драйверами IXYS на 14А/14А и гальваноразвязкой.

Верхние драйвера имеют по отдельному питанию. 15В

Нижние драйвера- общее питание с контроллером UC3825. 15В

То есть дежурка 3 выхода по 15В.

Транс на ETD59 N87 Epcos, рассчитан в "Старичке" и намотан.

Выходной дроссель и фильтр естественно тоже.

Плата прототип. ("домашний, фоторезистный").

Фольга 105мкм. Все на жирных полигонах.

Частота 100кГц

 

РЕЖИМ РАБОТЫ:

Включена дежурка, три напряжения по 15В в норме(пульсации).

Контроллер UC3825 дает чистые импульсы, DT=0,1мкс. Регулировка длительности импульсов от 10% до 50%(-DT).

В затворах 4,7Ом, отличные фронты .

Датчики тока (транс тока) на коллекторах обоих верхних ключей (слежение за сквозняком).

Питание моста через ЛАТР.

 

ПРОБЛЕМА:

При напряжении на ЛАТРе до 40-50В все здорово и красиво работает, хоть в холостую, хоть с лампой.

На датчиках тока иглы по фронтам работы транисторов около 5А(пик). Защита настроена пока 15А пик.

После 50В Резкий рост амплитуды этих игл, на 15А сработка защиты, это около 60В.

Такое ощущение, что сквозняк настает при подъеме входного напряжения.

Если уменьшить ширину импульсов, например 30%, то становится лучше, но при увеличении напряжения до 70В снова иглы!

Такое поведение как с трансом, нагруженным лампой, без нагрузки, так и голого моста без транса, с лампой с диагонали.

Причем на затворах все в норме! Вдруг резкий бросок тока на датчиках, релакс, бросок, релакс... Напряжение 15В на затворах не просаживает.

Никак не удается выйти на сетевые 310В!

При отключении защиты такой взбрык убил одну диагональ моста. Оба транзистора в полный КЗ на все 3 ноги.

Куда копать?

Что может так себя вести?

Даже если предположить, что мал DT, то установка узких импульсов ведь эквивалентна огромному DT, а все равно!

Насыщение транса не возможно, он вообще считай бездельничает. Намотка косичкой, слой первички(17вит), вторичка 10+10вит- тоже 1 слой. Нечему мудрить.

Мозги дымят.... п/с приготовил ведерко для транзисторов, чую не минет сия чаша этот источник :)

Спасибо!

 

Изменено 27 февраля, 2017 пользователем Savich

[HardEgor 62]

А вы про "хвост" в токе коллектора IGBT знаете?

Выключаете IGBT замыканием затвора или отрицательным напряжением?

Стоит выложить синхронные осциллограммы напряжения затвора, тока затвора, напряжения на коллекторе, тока коллектора и всё это без трансформатора, для верхнего и нижнего транзисторов полумоста до срабатывания защиты.

[K_S 0]

А вы про "хвост" в токе коллектора IGBT знаете?

Выключаете IGBT замыканием затвора или отрицательным напряжением?

Стоит выложить синхронные осциллограммы напряжения затвора, тока затвора, напряжения на коллекторе, тока коллектора и всё это без трансформатора, для верхнего и нижнего транзисторов полумоста до срабатывания защиты.

Про хвост ИГБТ знаю. Использованные мной ИГБТ очень быстрые. Хвост около 160нс.

Это Варп2! По ним производитель пишет "теперь не нужно отрицательного запирания".

Драйвер дает на отпирание и запирание 14А пик, 5А стат., (если без резистора).

К тому-же, при установке узких импульсов любой хвост не важен, ведь эффект и в этом случае есть.

[HardEgor 62]

Тогда под подозрение первым подпадает трансформатор тока. Вставьте контрольный резистор в эмиттер нижнего транзистора полумоста, сверьте токи с подключенным трансформатором тока и отдельно с подключенным резистором и отключенным трансформатором тока.

[novikovfb 17]

Тогда под подозрение первым подпадает трансформатор тока. Вставьте контрольный резистор в эмиттер нижнего транзистора полумоста, сверьте токи с подключенным трансформатором тока и отдельно с подключенным резистором и отключенным трансформатором тока.

и как трансформатор тока может приводить к выгоранию ключевых транзисторов?

[HardEgor 62]

и как трансформатор тока может приводить к выгоранию ключевых транзисторов?

Показывает неправильный ток, либо неправильно обрабатывается, либо ТС неправильно интерпретирует показания.

[K_S 0]

Показывает неправильный ток, либо неправильно обрабатывается, либо ТС неправильно интерпретирует показания.

Датчик- ферритовое кольцо 6мм с обмоткой, одетое на коллектор верхнего ключа. Общая длина вывода коллектора всего 5мм до впайки!

Снять кольцо- нужно выпаивать транзистор. Пока этого делать не хочется.

Факт в том, что защита вырубает драйвер при 60-70В на мосту. При отключении защиты при 100В лавинное выгорание плеча моста.

Значит ток действительно близок к предельному в защите. Странно это все. Давно хотел на этих транзисторах сделать. И ведь работают они -же в мостах!

[HardEgor 62]

Снять кольцо- нужно выпаивать транзистор. Пока этого делать не хочется.

Факт в том, что защита вырубает драйвер при 60-70В на мосту. При отключении защиты при 100В лавинное выгорание плеча моста.

Значит ток действительно близок к предельному в защите. Странно это все. Давно хотел на этих транзисторах сделать. И ведь работают они -же в мостах!

Если так сложно, можно не снимать, тогда не очень чистый эксперимент получится, но хоть какой-то результат. Какая индуктивность рассеяния трансформатора тока?

Не очень понятно, что вы называете "лавинное выгорание", это пробой по перегреву или по высоковольтным выбросам?

А когда транзисторы работают на границе срабатывания защиты они сильно разогреваются?

Какое падение напряжение на транзисторе в пиках тока коллектора? Если есть цифровой осциллограф, то перемножьте ток и напряжение - получите мгновенную мощность на транзисторе.

[MikeSchir 1]

То есть дежурка 3 выхода по 15В.

Как сделано? Какая между каналами ёмкость?

 

[K_S 0]

Как сделано? Какая между каналами ёмкость?

Ход мыслей понятен. Я никогда над этим не задумывался. Такое возможно?

По дежурке: Типовая схемка на ТОР. Транс Е20 N87. Емкость между выходами около 50пф.

Кстати!!! Был замечен интересный эффект:

Как известно, стаб. напряжения делается по одному каналу, остальные каналы дежурки - как есть.

Так вот, при питании драйвера затвора каналом, по которому дежурка стабилизирует свое напряжение, происходит завязка! (При питании другими каналами -эффекта нет.)

То есть, Например напряжение с ЛАТР 12В- на дежурке 15В; На ЛАТР 20В- на дежурке 12; На ЛАТР 30В- на дежурке 10В.... и все каналы вслед!

То есть поднимаем питание моста, а напряжение на затворах падают, причем потребление с дежурки уменьшается!!!.

Оказалось пульсации с питания драйвера затвора пролезали через фильтр главного канала дежурки и воздействовали на 431-й стабилитрон, он и опускал питание.

Размах шума на линии 15В главного канала при этом был всего порядка 30мВ. И это при повсеместном применении тантала и керамики!

Установка синфазного фильтра по главному каналу дежурки сняла эту проблему. (Ранее просто LC фильтр по каждому каналу был).

Какая индуктивность рассеяния трансформатора тока?

Индуктивность рассеяния должна быть ничтожна. Кольцо маленькое, витков всего 10 и в один слой. Магнитная энергия минимальна.

Коэффициент трансформации 0,05.

Индуктивность-же самой обмотки 18мкГн...

Не очень понятно, что вы называете "лавинное выгорание", это пробой по перегреву или по высоковольтным выбросам?

Если отключить защиту, то происходит следующее: Поднимаем плавно напряжение моста. Все работает штатно, иглы тока понемногу растут.

При токе импульса порядка 15-20А резко появляется игла... на глаз ампер50, и...Предохранитель 5А стоит-делает бах. Транзисторы чуть теплые, и колонка моста "в ноль по трем ногам".

А когда транзисторы работают на границе срабатывания защиты они сильно разогреваются?

Какое падение напряжение на транзисторе в пиках тока коллектора?

Если есть цифровой осциллограф, то перемножьте ток и напряжение - получите мгновенную мощность на транзисторе.

Когда защита работает и держим на напряжении близком к порогу идет разогрев транзисторов, и нехилый. За минуту до 80грд.

На транзисторах падает мало 1,5В при нормальной работе, около 2В у порогового режима.

Осцил к сожалению аналоговый, бантики цифры не доступны...

На мой взгляд- Это чистый сквозняк! Но не могу понять откуда

Поставил DT=1мкс, при периоде всего сигнала 10мкс (100кГц).

Эффект есть. Зависит от нагрузки. Транс убран. Без лампы мост вырубается на 30В. С лампой 60Вт220В мост вырубается на 50В.

В затворах отлично! Все-таки похоже ИГБТ не закрываются толком. Наверно нужна полная нагрузка мосту, чтобы ИГБТ закрылся даже с замкнутым затвором....

Но это мрак!!! Мне нужен беспроблемный хх для источника.

Еще раз курю даташет на транзистор. Как понимать это:

Замечательный график по запиранию хвоста дан при более 10А. А при нагрузке меньше? Мой случай?

А вот открытие и закрытие. Открывается он как видно с "ударом" .

[HardEgor 62]

Если отключить защиту, то происходит следующее: Поднимаем плавно напряжение моста. Все работает штатно, иглы тока понемногу растут.

При токе импульса порядка 15-20А резко появляется игла... на глаз ампер50, и...Предохранитель 5А стоит-делает бах. Транзисторы чуть теплые, и колонка моста "в ноль по трем ногам".

К сожалению, моя фантазия плохо работает, чтобы синтезировать картинку с осциллографа по вашему описанию :)

 

Замечательный график по запиранию хвоста дан при более 10А. А при нагрузке меньше? Мой случай?

А вот открытие и закрытие. Открывается он как видно с "ударом" .

не очень понятно что вы хотите сказать - у вас на осциллографе всё это должно быть хорошо видно.

[K_S 0]

Итак, работает половина моста.

Нагрузка-лампа 60Вт220В между выходом полумоста и пол-питания вывешенного на двух конденсаторах.

Питание моста- "ЛАТР" Все относительно эмиттера нижнего ключа(общ). Развертка 1мкс/кл

 

1. ЛАТР= 0. Верхний луч=верхний затвор 5В/кл, Нижний луч=нижний затвор 5В/кл. Прямо на затворах.

 

2. ЛАТР менее 50В; Верхний луч=ток коллектора верхнего ключа 5А/кл, Нижний луч=нижний затвор 5В/кл.

 

3. ЛАТР= 69В; Верхний луч=ток коллектора верхнего ключа 5А/кл, Нижний луч=нижний затвор 5В/кл

 

4. ЛАТР = 70В; Верхний луч=ток коллектора верхнего ключа 5А/кл, Нижний луч=нижний затвор 5В/кл

Сработала защита.

 

5. ЛАТР= 60В; Верхний луч=выход полумоста 20В/кл, Нижний луч=нижний затвор 5В/кл

 

6. ЛАТР= 70В; Верхний луч=выход полумоста 20В/кл, Нижний луч=нижний затвор 5В/кл

Сработала защита

 

7. ЛАТР= 60В; Верхний луч=выход полумоста 20В/кл, Нижний луч=ток коллектора верхнего ключа 5А/кл

Видно, что после выключения верхнего транзистора напряжение выхода полумоста падает медленно, даже лампа 60Вт не спасает,

и нижний ключ уже включается фактически в перегруз.

 

8. ЛАТР= 70В; Верхний луч=выход полумоста 20В/кл, Нижний луч=ток коллектора верхнего ключа 5А/кл

Сработала защита.

Изменено 28 февраля, 2017 пользователем Savich

[MikeSchir 1]

Savich, Есть некоторые вопросы и соображения.

1. Почему именно IGBT? Может обойтись MOS-транзисторами, может выть и по паре штук в параллель, за то нет "хвостов". Ну управление по-мощнее, за то, опять же, нет "хвостов" :rolleyes:

2. Как говорит известный киногерой: тренироваться надо на кошках, :rolleyes: т.е. на менее мощных устройствах, ну эдак 200-300 Вт, не больше. Да и от лампы вместо резистивной нагрузки лучше отказаться, непрофессионально это (ведь сопротивление лампы сильно зависит от температуры разогрева спирали).

3. Пора предъявить сообществу всю схему с номиналами, поскольку как там и что происходит, а самое главное из-за чего, только по осциллограммам трудно догадаться...

Ваш ход

 

[K_S 0]

Savich, Есть некоторые вопросы и соображения.0м

1. Почему именно IGBT? Может обойтись MOS-транзисторами, может выть и по паре штук в параллель, за то нет "хвостов". Ну управление по-мощнее, за то, опять же, нет "хвостов" :rolleyes:

 

У полевиков есть очень большой недостаток- это внутренний медленный диод. Да, с ним можно и нужно бороться, но это доп. корпуса диодов и тепло тепло тепло!

В этом ИГБТ уже внутри мощный ультрафаст. Плата моста компактная получается, минимальные длины выводов!

Полевики дороже. И самое главное на больших токах они проигрывают по падению напряжения на них.

Более тяжелый затвор полевика не страшен, у меня драйвера качают до 15нф без проблем.

Но в принципе, это тоже вариант.

 

2. Как говорит известный киногерой: тренироваться надо на кошках, :rolleyes: т.е. на менее мощных устройствах, ну эдак 200-300 Вт, не больше.

Да и от лампы вместо резистивной нагрузки лучше отказаться, непрофессионально это (ведь сопротивление лампы сильно зависит от температуры разогрева спирали).

 

В чем тренировка? Есть задача, ее решаю. Мне ненужно 200-300 ватт, их есть у меня...

И чем плохи лампы? При статическом режиме сопротивление не меняется. Вы попробуйте рассеять на столе пару киловатт на резисторах. Нужны вентиляторы, или вода.

А у меня линейка из крошечных галогенок по 100вт. Можно набирать нужную мощность, не думая чем охлаждать.

 

3. Пора предъявить сообществу всю схему с номиналами, поскольку как там и что происходит, а самое главное из-за чего, только по осциллограммам трудно догадаться...

 

Так у меня нет проблем со схемой управления. Она выдает отличные сигналы и ее можно рассматривать как кирпичик выдающий два противофазных меандра.

Проблема именно с силовым модулем. Абсолютно типовой мост, без всяких бутстрепов, чистое развязанное управление затворами....

 

Попробовал увеличить нагрузку. Нагзузка около 50 Ом... Снова лампы :) (10шт*100Вт220В)

Теперь хвоста ИГБТ практически не стало, как и в даташет.

Удалось поднять напряжение до 100в, однако видна игла тока по включению нижнего ключа, она и вырубает защиту при 105В на мосте.

Откуда эта игла непонятно. Верх полностью закрылся!

 

ЛАТР= 100В; Верхний луч=выход полумоста 50В/кл, Нижний луч=ток коллектора верхнего ключа 5А/кл

 

[HardEgor 62]

Удалось поднять напряжение до 100в, однако видна игла тока по включению нижнего ключа, она и вырубает защиту при 105В на мосте.

Откуда эта игла непонятно. Верх полностью закрылся!

Насколько я увидел, на всех диаграммах выброс есть только когда открывается нижний транзистор. В это время выход проваливается в ноль и возможно помеха приоткрывает верхний транзистор. Как она пролазит - вопрос.

Из простого - попробовать запитать драйвер затвора верхнего транзистора от аккумулятора 12В, возможно пролазит через межвитковую емкость источника.