[Alex-lab 6]

Всем доброго дня.

Есть такая задача, сформировать биполярные импульсы разной амплитуды. Для этого использую схему как на рисунке.

Если сделать просто два фильтра в своем канале напряжений (черным), то работает все хорошо, кроме того, что на фронте выходного импульса появляется всплеск (см. низ рисунка). Происходит это от того, что все запитывается от одного трансформатора, и оба канала под напряжением не зависимо от полярности нагрузки, если подается сигнал PWM. Из-за этого, после отрицательного импульса 350В, в канале 700В конденсатор заряжается до соответствующего напряжения, и переключение полярности приводит к всплеску.

Решил устранить этот недостаток путем переноса основной емкости фильтра вниз к нижнему ключу VT4, уменьшить верхний конденсатор в 10 раз (отмечено красным), что бы фильтр "собирался" только в момент работы высоковольтного канала на нагрузку и оставался разряженным в остальное время. Однако получил проблему. Выбивает верхний ключ VT3. Симуляция в LTspice показывает, что всплеск должен быть в нижнем ключе, при разрядке конденсатора транзистором VT4, но с ним все в порядке. Верхний транзистор дохнет без разрушения. Все выводы в КЗ. Нагрева нет. Дохнет не сразу, а время от времени, но регулярно. Смотрел осциллографом на шине 700В, там напряжение повышается до примерно 900-1000В. Вроде никакого криминала.

Транзисторы VT1-4 переключаются только при выключенном ШИМ. Частота выходного сигнала 50Гц.

В чем может быть проблема?

Благодарен за любые идеи.

[Ural 0]

А конденсатор С1+ в реальности подключен? Ведь этот конденсатор и является нагрузкой для транзистора VT3, а не резистор R2 LOAD. Это все равно, что при открывании транзистора VT3 оставить открытым (не закрыть) транзистор VT4.

[ded2016 4]

А я не совсем понимаю, как в исходной схеме замыкается ток L2? Может он и является источником исходного всплеска?

 

А так как вы во второй схеме делаете, не стоит и делать. К разряженному С1+ вы подключаете заряженный С1. Чем ограничен ток? Удивительно, что транзистор не сразу бабахает,

13 hours ago, Alex-lab said:

а время от времени

наверное драйвер хороший

 

Что интегрирует ваш ШИМ?

Изменено 30 сентября, 2020 пользователем ded2016

[borodach 16]

почему не сделать двуполярное напряжение, пусть и разноуровневое, как в УМЗЧ? там же ничего не выбивает

[Plain 184]

Если имеется ввиду двуполярная трапеция, то L2 и C2 выкинуть, VT1 соединить с C1.

[Alex-lab 6]

2 hours ago, Ural said:

А конденсатор С1+ в реальности подключен? Ведь этот конденсатор и является нагрузкой для транзистора VT3, а не резистор R2 LOAD. Это все равно, что при открывании транзистора VT3 оставить открытым (не закрыть) транзистор VT4.

 

2 hours ago, ded2016 said:

К разряженному С1+ вы подключаете заряженный С1. Чем ограничен ток?

Все верно. Поэтому оставил на верху всего 10нФ, что бы индуктивность не болталась в воздухе. Может достаточно емкости верхнего ключа VT3?

Подразумевалось, что ток ограничен внутренним сопротивлением транзистора. Надо учитывать, что транзисторы выходного моста, переключаются только при выключенном ШИМ, то есть на емкостях C1,C2 только остаточное напряжение, без дальнейшей подпитки.

2 hours ago, ded2016 said:

Что интегрирует ваш ШИМ?

Не уверен, что понял, ваш вопрос. Шим идет с контроллера. Частота 50 кГц на трансформаторе.

2 hours ago, borodach said:

почему не сделать двуполярное напряжение, пусть и разноуровневое

А в чем принципиальная разница? Разве там можно без выходного фильтра?

2 hours ago, ded2016 said:

я не совсем понимаю, как в исходной схеме замыкается ток L2? Может он и является источником исходного всплеска?

Канал 700В работает как обычный мостовой выпрямитель, а канал 350 работает как двухполупериодных со средней точкой через нижние диоды. Нет, всплеск появляется при замыкании ключа VT3, когда ШИМ не активен.

1 hour ago, Plain said:

Если имеется ввиду двуполярная трапеция, то L2 и C2 выкинуть, VT1 соединить с C1.

Так и было в оригинальной схеме. Но дело в том, что на практике, отрицательные импульсы в ~5 (2-10) раз ниже, чем положительные. Из-за этого, диапазон надежных регулировок отрицательного импульса сужается, трудно опуститься ниже 3-5% к.зап. ШИМ. Для того, что бы расширить диапазон регулировок, было введено раздельное питание плеч.

[borodach 16]

18 minutes ago, Alex-lab said:

А в чем принципиальная разница? Разве там можно без выходного фильтра?

Конкретно в УМЗЧ никакие ёмкости по питанию не мешают работе усилителей как полумостовых, так и полномостовых.

Есть модели бюджетных UPS, где первый каскад с 12 вольт рисует высоковольтный полупериод синусоиды амплитудой 300В, а второй каскад - мост - коммутирует её с частотой 50Гц в нагрузку. Там нет электролитического конденсатора после выпрямителя. 

Также, можно подойти к пониманию работы без вых фильтра иным путём - транзисторы вашего моста могут быть точно такими же ключевыми транзисторами, как и теми, которые управляют первичкой трансформатора. Различные каскодные схемы - без промежуточных фильтров между транзисторами.

[Alex-lab 6]

16 minutes ago, borodach said:

рисует высоковольтный полупериод синусоиды амплитудой 300В, а второй каскад - мост - коммутирует её с частотой 50Гц в нагрузку. Там нет электролитического конденсатора после выпрямителя. 

Да, по сути тут тоже самое, но в UPS равенство полупериодов и симметричная нагрузка. У меня же не симметричная как нагрузка (электрохимическая ячейка), так и импульсы. Кроме того, т.к. в UPS синусоида с довольно длительным снижением напряжения до нуля, все успевает разряжаться и следующий период начинается с близко к нулевому потенциалу, даже если там повесить емкостей.

Если УМЗЧ вы имеете ввиду в активном режиме, то тут это не пойдет по понятным причинам.

 

Может ли тут помочь замедление открытия транзисторов, путем увеличения совпротивления затворных резисторов? Частоты выше 1-2кГц не предполагаются, то есть если он откроется за 10-20 мкс, вполне приемлемо для процесса. Но спасет ли это транзисторы?

[Plain 184]

59 минут назад, Alex-lab сказал:

трудно опуститься ниже 3-5% к.зап. ШИМ

Вы продолжаете многолетнее изобретение велосипедов. В данном случае, нужно было собрать обыкновенный мостовой ключевой усилитель с постоянным питанием 800 В — для 700 В на выходе плечи работают с демократичными Кзап=6% и Кзап=94% соответственно, а для нуля — оба с Кзап=50%. Если сопротивление нагрузки ноль, одно из плеч делается источником тока, т.е. убирается конденсатор фильтра.

 

Для использования дешёвых низковольтных компонентов, уменьшения объёма дросселей, увеличения частоты и напряжения, применяют многоуровневые схемы, т.е. последовательно соединённые индивидуально переключаемые изолированные источники питания.

[Alex-lab 6]

Моделирование в LTspice показало, что если зашунтировать затвор емкостью 47нФ (затворный резистор 47 Ом), то пик тока ограничится величиной около 10А, что более чем допустимо для транзистора. Рассеиваемая мощность, тоже весьма скромная получается, около 12Вт (на запредельных 5кГц, которых никогда не будет). Есть ли у этого решения какие-то подводные камни?

7 hours ago, Plain said:

Вы продолжаете многолетнее изобретение велосипедов.

Так точно, только не велосипедов, а "не имеющих аналогов" инновационных приборов.

Все прошлые проблемы успешно разрешились.

[borodach 16]

10 hours ago, Alex-lab said:

Да, по сути тут тоже самое, но

Кроме того,

Если

У запорожца двигатель маломощный, а у грузовика - мощный, но принцип тот же - вращающий момент ДВС через КПП передаётся на колёса

Так и вы - поймите принцип, а потом адаптируйте технологию под свою задачу 

[Alex-lab 6]

13 hours ago, borodach said:

адаптируйте технологию под свою задачу 

Я этим и занимаюсь. Но бесперебойники слишком далеки от моих потребностей по всем параметрам. Так же как и аудиоусилители.

[Plain 184]

16 часов назад, Alex-lab сказал:

если зашунтировать затвор емкостью 47нФ

прошлые проблемы успешно разрешились

Одно другому противоречит.

[ded2016 4]

On 9/30/2020 at 11:00 AM, Alex-lab said:

Нет, всплеск появляется при замыкании ключа VT3, когда ШИМ не активен.

Все правильно, разомкнулся последний раз нижний ключ. В L2 накопилась энергия. По какому пути она замыкается? Через транс, однако, вот этот хвостик вы и видите. Вам, на мой взгляд, не хватает обратного диода для этого дросселя. Попробуйте его поставить: Катодом - к средней точке трансформатора, анодом на общий. Для L1 в качестве этого диода выступает мост.

[Alex-lab 6]

11 minutes ago, ded2016 said:

В L2 накопилась энергия. По какому пути она замыкается? Через транс, однако, вот этот хвостик вы и видите. Вам, на мой взгляд, не хватает обратного диода для этого дросселя.

Я понимаю, о чем вы говорите. Но ток L2 течет через полуобмотки трансформатора встречно, взаимно уничтожая поле в сердечнике. Поэтому трансформатор можно не учитывать, а добавка диода на среднем выводе вряд ли что-то изменит. Кроме того, такое включение часто используют в сварочниках без доп. диодов.