AleksNik

Мне кажется, я достаточно подробно расписал качественную связь между током и напряжением на переключающемся полевике. Это справедливо для изделий IR, Infineon, IXIS, ST. Для количественных оценок нужно иметь модели. Если под полным Вы понимаете сопротивление канала при GS=0, то оно не нормируется, а нормируется ток утечки канала , обычно 1 мА при максимальном напряжении на канале. Абсолютно с Вами согласен.

Естественно, т.к измерения времени переключения проводятся при фиксированном начальном токе, обычно получаемом от индуктивности(поищите схему измерения). IXYS, например, измеряет при 0.5 от импульсного максимального. Поэтому наблюдаемое изменение напряжения D-S вначале процесса зависит от выходной емкости полевика, а в конце - от сопротивления канала (это при включении, при выключении - наоборот). А в промежутках наблюдаем напряжение зависящее от перераспределения тока между перезарядом емкости полевика и его изменяющимся сопротивлением канала. Почитал дальше, расстроился - блин, как все запущенно -"смешались в кучу кони, люди" . Надо бы попинать ТС, за некорректно поставленную задачу, особенности которой проясняются на 3-5 странице постов. Но это обычное дело. А разгребать ошибки в ответах - не хватит терпения, поэтому просто продолжу свой ответ с 32 сообщения, но теперь с учетом ответов других участников. Для начала развею некоторые иллюзии и мифы. Уравнение удельной объемной энергии магнитного поля E/V=B^2/(2*u*u0) -> Объем - V=2*u*u0*E/B^2 Откуда невооруженным глазом видно, что минимальный объем получается при !!!! u=1, т.е. при отсутствии в катушке ферромагнитного сердечника. Отсюда же следует известный в электротехнике факт, что ферромагнитный сердечнок трансформатора, в основном, служит для снижения его стоимости при замене дорогой меди на более дешевое электротехническое железо. И как следствите этой замены - уменьшение индуктивности рассеяния, за счет улучшения потокосцепления при меньших количествах витков, и уменьшения тока намагничивания трансформатора за счет увеличения индуктивности первичной обмотки, а не наоборот. Более того, если теперь рассмотреть не трансформаторы, а дроссели, то окажется, что в большинстве случаев, помимо указанных выше особенностей, ферромагнитный сердечник используется для повышения технологичности их производства и уменьшения объема и полей рассеяния, если форма дросселя отлична от тора. И не более. Пойдем далее, напомню общеизвестный, например из термеха, факт, что энергоемкость механических систем в основном определяется удельной прочностью применяемых материалов. Это если не учитывать всякие вспомогательные устройстава - зарядные, радиаторы, охладитель итп. Поэтому правильно спроектированные емкости и дроссели будут иметь близкие весовые характеристики, особенноесли учесть, что устройства импульсные и для расчетов можно применять динамические прочности, а не статические. Кроме того предостерегаю от ошибки сравнения разных систем, как это сделал A.W.P., у аккумуляторов энергоемкость определяется химией процессов и по определению будет больше, но они не смогут работать при таких коротких импульсах это связано с малой подвижностью ионов. Если же говорить об объемных удельных характеристиках, то здесь разброс будет намного больше и будет зависеть не только от применяемых материалов, но и от конкретных технических решений. Разброс по удельным стоимостям будет еще большим, т.к. добавятся не только технические, но и технологические решения. Поэтому для корректного анализа, ТС должен более точно определится в своих ожиданиях. Теперь продолжение поста 32. Понятно, что ТС соотношение витков 1:13 не устроит, ему как минимум нужно 1:100 (первичка-500В, вторичка-50 кВ). Но проблема в том, что индуктивность первички уменьшится в (100)^2 раз и станет 0.125 нГн. А ток накачки первички для энергии 10Дж станет равным 400кА. Как уже тут отмечалось, с учетом ограничения импульсного тока - количество корпусов в таком ключе будет 200-400 шт. А вот ожидаемая ТС средняя мощность потребления в 100 Вт не получится. Если учесть все потери, то в зависимости от длительности импульса накачки первички (1-10 мкс), потери энергии будут 100-1000 Дж на импульс, при полезной 10Дж. Т.е. при частоте импульсов 10Гц, средняя потребляемая мощность будет 1-10кВт. Кроме того хочу обратить внимание, что при коротких импульсах накачки потребные импульсные характеристики емкостей, с которых идет накачка, будут близки к характеристикам в тиратронной схеме. Поэтому если сравнивать тиратронную схему и дроссельную, то получается следуешее. Двухобмоточный дроссель с нужными характеристиками сделать можно без особых напряжений. Его стоимость можно считать эквивалентной стоимости высоковольтного блока питания в тиратронной схеме. Стоимость емкостей на 10 Дж в обоих схемах будет близка. Получается, что нужно сравнивать только стоимости ключа и тиратрона. Ну и с учетом их эксплуатационных характеристик. Т.е. Для расчета берем время жизни установки, получаем общее количество импульсов. Определяем стоимость нужного количества тиратронов и стоимость простоя при их замене. И эту цифру сравниваем со стоимостью полевых ключей. Можно поискать замену полевикам на быстрые тиристоры, биполярники, БСИ-ты... Если сравнивать схему со сжатием импульсов, применение которой уже предлагалось, то нужно учитывать, что сжатие будет происходить в N-ступенях. Ступеней 5-6 в зависимости от формы выходного импульса. И в этом случае стоимость большого количества тиратронов нужно будет сравнивать со стоимостью N блоков емкостей на 10 Дж с разной степенью реактивности. Может и получится дешевле.

Здесь Вы не совсем правы. У того-же Infineon-a есть достаточно дешевые транзисторы с фронтами в 5 нсек на токи десятки ампер, не говоря уже об IXYS-е. У ТС проблемы не во фронтах, я тут лилеял коварные планы, что ТС пройдет по предложенному алгоритму и обнаружит, что выбора то у него и нет. И единственное решение для него - маломощный преобразователь заряжает емкость до 50кВ, которая резонансно разряжается на нагрузку через управляемый водородный тиратрон и токоограничивающий дросель. И все. Но ТС куда то пропал и это приходится писать мне.

Указали бы свой email, а то из-за малого числа сообщений Ваша личка недоступна.

Дык вроде все просто. Энергия в дросселе 10 Дж, принимаем индукцию например - 0.2 Тл. По формуле объемной энергии находим объем воздушного зазора - 628 см3. Для вторички выходное напряжение 50 кВ, длительность импульса - 100нсек., откуда амплитуда тока 4кА. Индуктивность вторички - 1.25 мкГн. Из намагничивающей силы находим число витков на длину - 40 вит/m. Далее принимаем сечение магнитопровода, например 20 см2. Получаем длину магнитной линии 31.4 см. и число витков -13. Базовая конструкция - торовый трансформатор с диаметром по средней линии 100мм и диаметром витков - 50 мм А теперь добавляем распреденный ферритовый сердечник, так чтобы сохранить воздушный объем и обеспечить хорошую связь с первичкой. Приличная вариационная задачка.

А 2 мегаватта - это не опечатка? Может быть все таки 2000 Вт? А то как то не вяжется с первой частью предложения. Подходы должны быть принципиально разными.

Что Вы, ни какого криминала нет. Просто при таком вкючении транзистора защиты, разрывается силовая связь по земле, а дроссель начинает поднимать напряжение, поэтому понадобится ограничитель напряжения на этот ключ. Но так как это режим, грубо говоря, не рабочий, то ничего страшного нет. Все равно в других вариантах ставится доп. элемент - вместо ограничителя - диод. Но как доп. неприятность - в эти моменты возможен звон по ВЧ. В такой постановке - полностью согласен. Особенно если понижающим управлять напрямую от датчика тока. В общем, наши разногласия стоят 1Вт (0.2%) потерь и 2$ по комплектации .

Да, здесь виноват, не дал полного описания, мне казалось, что это очевидно, так-же очевидно, как и неописанные некоторые элементы и связи по драйверам, датчику тока.... Тем более, что этот диод не вносит потерь в рабочем режиме, а только при перегрузке, поэтому я и не учитывал его в энергетическом балансе. И, тем более, что в приведенной Вами ссылке описывается не вся схема, а каким образом преобразователь включается, ведь тогда это Вас интересовало. Здесь я тоже, наверное, чего то не понял. Давайте уточним, Вы предлагаете включить последовательно повышающий и понижающий преобразователи? Но тогда весь выходной ток проходит через транзистор понижающего преобразователя, а это 16.6А.

Это Вы дорисовали картину Старичка, в моей картине дроссель через диод разряжается на нагрузку 36В. Т.е на лицо полноценный понижающий преобразователь, только без специальной схемы управления. Но, почему то, упустили из виду, что этот ключ в рабочем режиме тоже все время включен, а выключается только при перегрузке. Не 6, а 16.6 А (600/36) В общем, я кажется, понял причину Ваших возражений. Дело в том, что предложенная схема является полноценным преобразователем в любом режиме, а не уродцем, как Вам кажется. Некую ассимметрию вносит транзистор верхнего синхронного ключа. Если его убрать, то по сути - является косым полумостом, работающим в двух режимах. Если нет перегрузки - режим простого понижающего преобразователя, один транзистор косого полумоста включен все время. При перегрузке - отключаются оба транзистора, разрывают связь входа и выхода через дроссель, а разряжают его через диоды полумоста на нагрузку.

Но через какое-то время он должен включится, вот обратная величина этому времени и будет частота переключений :laughing: . Если не вводить специально задержки, то это время будет определяться, грубо говоря, гистерезисом компаратора. Логика совершенно непонятна. Тут на простой ключ с драйвером Прохожий сказал А Вы предлагаете вместо этого целый понижающий преобразователь. Так же не понятна фраза про лишние джоули, я же приводил рассчет - потери на ключах токовой защиты в рабочем режиме составят 1.4 Вт, т.е менее 0.3%. Дополнительный понижающий преобразователь тоже будет иметь 0.997 кпд? И еще, не могли бы Вы уточнить, почему, по Вашему мнению, предложенный вариант не решает задачу? Я не навязываю свое мнение и вполне допускаю, что могу ошибаться, поэтому и интересно в чем я ошибаюсь.

Можно и так, но в некоторых режимах, например, при включении когда ключ начнет ограничивать ток включаясь-выключаясь - вся остальная схема будет болтаться на этом ключе с частотой переключения ключа и амплитудой - 12 В - т.е. звенеть со страшной силой. При этом еще будут дополнительные потери на снабере, которым придется защищать ключ. Нужно же куда то будет деваться энергии, запасенной дросселем. Такой же недостаток и у ключа по 36В.

А в чем Вы видите проблему? Сток ключа на 12В, исток на дросселе. Питание драйвера через диод и ограничительный резистор идет с 12В. Схема датчика тока питается отсюда же. В качестве компаратора - или переход транзистора или одногатовый инвертор с ТШ. Когда перегрузки по току нет (или нет питания на датчике тока), транзистор закрыт драйвер подтянутый резистором на питание включает ключ. Если возникает перегрузка по току, например заряд выходных емкостей при включении, ключ начинает ограничивать ток с гистерезисом, определяемым ТШ или транзистором. По частоте - 50 или 200 кГц. На 50 кГц В больше 0.2 не будет, так что для ферритов что 50 с 0.2, что 200 с 0.1 - потери будут одинаковые. Зато для 50 кГц потери в обмотке будут в 4 (2- по длине и 2 по заполнению) раза (если брать одинаковые сердечники) будут больше. Или сердечник будет больше, а значит дороже. То же самое будет и для порошкового железа, цифры только другие. Кроме того динамические потери IRFS3004 на 50 кГц-ах будут в 1.5 раза больше, чем у IRF7749 на 200 (посмотрите соотношения фронтов) Стоимости обоих транзисторов приоптовых поставка одинаковы, с точностью до рубля, в рознице 3004 даже дороже, корпус подсуропил.

А давайте посчитаем. Для простоты возьмем повышающий двухфазник с синхронным выпрямителем (полумост) работающий в режиме близком к критическом. Для одной фазы получим при след комплектации: Ключи - IRF 7749 - 3 шт, драйвер полумоста -Si8235, на зашиту IXDD509, датчик тока защиты Si8513, схема управления UC3843. При рабочей частоте - 200 кГц, рабочий дроссель получается L=0.8 мкГн*50А. Если брать какой либо распространенный на N87 и сечением ~100 мм2, то для B=0.1Тл, получаем n=4 витка. Длина намотки получается 0.2м мах, Если ограничить активное сопротивление обмотки 0.5мОм, получим сечение провода 8 мм2., сечение окна с учетом применения литцендрата - 32 мм2., удвоенный зазор - 2.5 мм. Теперь потери: статические: - полумост - 0.92 Вт - при 25гр, 1.5 Вт при 75. - обмотка дросселя - 0.42 Вт - ~0.8 с нагревом и скин эффектом. - защита по 12В стороне - 0.7Вт - фильтры ~ 1 Вт (ток 25 А и можно взять железо с большим В) динамические: - полумост при выключении 1.2 Вт. - верхний диод на DT-100нс - 0.8 Вт - феррит дросселя - 1.5 Вт - управление ~0.5 Вт Общие потери на фазу - 8Вт С учетом двух фаз получаем расчетный кпд~0.97. Если ставить ключ защиты по 36В, то понадобятся еще снаберы, для гашения выброса от рабочего дросселя. Датчик тока ставим в часть проводников дроселей, чтобы амплитудный ток не превышал 20А. Не учел потери на датчике тока, у него сопротивление 1 мОм, потери - 0.4 Вт, их можно уменьшить, изменив количество подключенных проводников обмотки дросселя. Сеченеи окна можно уменьшить перейдя на планарные витки. Да, для получения фронтов на ключах не хуже 50 нс, 4-х А-ного драйвера Si8235 хватает. Если все это сильно сложно, давайте упрощать.

Ну да, думаю, если бы Вы пару недель как сдали 150 А-ный 3-х кВт-ник с близким кпд, то тоже без проблем бы раздавали :laughing: .

А дальше, если дорого, нужно урезать осетра по кпд. Да причем здесь лихие, эти однотактники уже оскомину набили, все одно и тоже, забыть хочется , а не дают. Входной диапазон - ни какой. На такую схему даже модель жалко тратить .