По поводу последних трех осциллограмм особые вопросы.
Я пока не уверен, что дело в насыщении трансформатора. Завтра проверю.

Делал следующий эксперимент:
Нагружал сток транзистора на чисто активное сопротивление 5-10 Ом без трансформатора. Индуктивности выводов минимальные.
Картина та же: начиная с определенной длительности ток начинает спадать.

Как будто сам транзистор входит в насыщение???
Эффект такой будто резко растет внутреннее сопротивление. Или кристалл разогревается?? При этом корпус холодный.
Сам я не специалист в силовых вещах. Как объяснить не могу.

Проверял на разных транзисторах. Чем больше допустимый пиковый/длительный ток, тем длиннее время до роста сопротивления.
Это если работать на токах выше длительных. Чем ближе к пиковому току тем сильнее эффект.
Некоторые транзисторы входили в насыщение после импульса длительностью более 200нс.

Проверял на разных трансформаторах. От транса не зависит.

Электролит 100мкФ*250В (13мм х 35мм), керамика 4 х 100нФ * 500В.





Для непрерывного режима думаю Вы абсолютно правы.
Для импульсного все попроще.

Для вывода диаметром 0,6мм площадь сечения ~1мм2.
Плотность тока даже 50А/мм2 не проблема при длительности 10мкс.
Сопротивление вывода длиной 10-15 мм, миллиомы.
Пиковая мощность будет пускай 10Вт. При моей скважности это 100мВт максимум средняя мощность.

А по моей формуле ~0.28 мм2

Насколько я понимаю ваш режим близок к режиму работы конденсаторов в фотоспышках. Почему-то для этих целей производители делают специальные типы конденсаторов, например, PH серия Nippon-Chemi-Con. Nichicon пишет "For appropriate choice of capacitors for circuit that repeat rapid charging/discharging, please consult Nichicon."
Хотя возможно вы и правы ничего страшного в этом режиме нет.

Нагрузка 50А+ток намагничивания, а у транзистора максимально допустимый импульсный ток 46А (при 25°С). Некорректно, можно ожидать чего угодно.
Так что:

и даже за пределом.

Сообщение отредактировал MikeSchir - Jul 12 2012, 07:46

Проверил трансформатор.
Установил на трансформатор мощный магнит с индукцией 1Тл.
Похоже что транс действительно на пределе насыщения. Длительность уменьшилась с 4 мкс до 3мкс.

С транзистором непонятно. Если транс в насыщении то сопротивление обмоток должно быть доли Ома.
Тогда на транзисторе падает около 100В. И через него должен совсем не детский ток протекать?.
Тогда вообще не понятно как конденсаторы выживают??

PS: У меня штатный режим не 50А, а меньше гораздо где-то в районе 16А на транзистор, это его штатный режим.
На нагрузке 50 Ом надо получить прямоугольный импульс амплитудой 400В (пиковая мощность 3,2кВт).

Хотя возможно из-за захода транса в насыщение при питании от 200В конденсаторы разогревались и выгорали один за другим.

Да ошибочка вышла. 1/4 потерял.



За ссылки спасибо. Ранее использовал похожие конденсаторы фирмы Rubycon для фотовспышек на 330В из-за малых габаритов.

У меня режим не совсем как в фотовспышках. В фотовспышках вроде бы конденсатор разряжают почти в 0 за несколько микросекунд/миллисекунд (энергия порядка 5 Дж).
У меня конденсатор не разряжается до нуля.

В документе пишут про действующий ток в импульсном режиме.
Для прямоугольных импульсов Irms = Ip*SQRT(T1/T).
У меня выходит Irms = 50А * SQRT(10 мкс/10 мс) = 1,58 А.

Это запредельный режим, который я использовать не буду. Это только для испытаний нужно, что-бы определить предельные характеристики.

При напряжении 200В это средняя мощность 316 Вт. У меня и источник такую мощность не выдержит длительно.

Отвечаю "кусочками", а то уже много разнородных вопросов в теме образовалось.

По перегрузке полевика: 46ампер-предельно-допустимый ток, который изготовитель, мягко говоря, не рекомендует превышать, а то "он ни за что не отвечает". Но если уж мы его превысили (в течение короткого времени порядка 1..1,5мкс) и полевик пока живой, посмотрим, что будет. По выходным характеристикам прибора видим, что при таких токах он перебирается "в активный режим", ограничивая дальнейший рост тока. Замечаем, что величина токоограничения практически не зависит от напряжения затвор-исток, но ощутимо зависит от температуры кристалла (величина токоограничения снижается при разогреве прибора). Так и должно быть, это-типичное поведение высоковольтного полевика.
При этом ему без разницы какой ток ограничивать, он не понимает и не различает ток намагничивания, приведенный ток нагрузки и если бы еще что-то его грузило. Поэтому при заходе трансформатора в насыщение все 45..50 ампер (уровень токоограничения полевика) становятся током намагничивания (вернее, глубокого замагничивания!) трансформатора, а напряжение на нагрузке в это время падает до нуля.

По насыщению трансформатора: по идее у ТС должна быть информация о типоразмере сердечника и числах витков. Какие проблемы посчитать вольт-секунды для насыщения трансформатора?
Честно говоря, впервые сталкиваюсь с применением постоянного магнита для тестирования трансформатора.



По характеристике теплового сопротивления в импульсном режиме работы (для используемого полевика, при скважностях более 100) видим для импульса 10 мкс примерно 35 К/кВт и экстраполируем для 1 мкс где-то 15..20 К/кВт. При токах стока 30..40..50 ампер (на "колене" между омическим режимом и режимом токоограничения) на чипе выделяется 500..2000 ватт. Если залезть в активный режим дальше (при питании 125..150 вольт) мощность достигает 4..6 кВт. Т.е. при длительностях импульсов порядка нескольких микросекунд вполне возможны электротепловые неустойчивости (разогрев кристалла на десятки и даже побольше сотни градусов прямо за время действия одного импульса с соответствующим видимым перемещением рабочей точки из омической области в токоограничение). И при этом (при очень большой скважности) температура корпуса прибора может оставаться не высокой. Не забываем, что по большей части эти манипуляции с полевиком производятся за пределами официальной ОБР

Прошу прощения за Оффтоп.
Параметры транса:

К20х10х40 М2000НМ, 6 витков. Трансформатор необычный - ТДЛ. Если не сложно проконсультируйте как посчитать Вольт-секунды и Ампер-витки.

Прошу прощения за Оффтоп.

Уже набежало порядочно проблем, помимо исходно заявленного вопроса о выживании керамических конденсаторов.
По-моему, для формулирования полезных советов ТС, надо знать назначение его устройства. Если это некое стационарное испытательное оборудование (единичное или мелкосерийное производство, умеренные массо-габаритные требования), надо будет просто выбрать существенно менее "агрессивные" режимы использования компонентов: адекватные полевики, трансформатор, заведомо не попадающий в замагничивание, "достаточный" набор конденсаторов по питанию (конкретика зависит от максимальной длительности импульсов и минимальной скважности, ну и других требований...), ... Если же это нечто мобильное и/или крупносерийное, то придется более тщательно проектировать.



Какой же это оффтоп? Это-прямо по теме!
Неужели восемь колечек 20*10*5 сложили? (почему тогда электролиты не ставить на плату вертикально? все равно же высота больше 40 мм)
6 витков-это половина первичной обмотки? (Вы писали, вроде, что трансформатор 1:2)

Тема была про конденсаторы.
А мы уже перешли на трансформаторы. И транзисторы даже обсудили.

Для макета пока такой. Других подходящих размеров нет сейчас в наличии.

Трансформатор 1:2. Можно считать четыре обмотки по 6 витков.
Две в первичке, две во вторичке последовательно.

Сечение сердечника 5*40=200кв.мм Размах индукции от насыщения до насыщения для 2000нм где-то 0,6..0,7Т (пока не горячий) (для рабочих режимов надо брать не больше 0,15Т-если не допустимо замагничивание на первом такте после длительной паузы или же 2*0,2=0,4Т-если можем пожертвовать первым тактом (но лучше не надо!)); максимальный поток-сцепления в установившемся режиме 200*0,6*6витков=720 мкВб. Хорошо согласуется с экспериментом: на последней осциллограмме видно, что трансформатор насыщается (на первом такте) через 2,5..3мкс при напряжении на обмотке 125-20=105В, т.е. при примерно при 300мкВб. А на втором такте он честно отрабатывает 4,5мкс*100В=450мкВб (меньше, чем предельные 720мкВб).

Спасибо. Т.е. если я правильно понимаю для тока в 50А индуктивность обмотки должна быть не менее 720/50 = 14мкГн?

Или в 6 раз больше?

Не походу чего то не так.

Если напряжение 200В на нагрузке 10 Ом.

Если мне надо чтобы за 5мкс напряжение на вершине импульса упало не более чем скажем на 10В.
Это будет соответствовать изменению потока 5мкс*10В = 50мкВб и тока 10В/10Ом = 1А.
Тогда индуктивность должна быть 50 мкВб / 1А = 50 мкГн?

Привет!
Печально все это читать. Даже и не знаю, как отвечать. Я искренне верю, что в какой-то области (или даже нескольких областях) деятельности Вы-отличный специалист, которого "жизнь" забросила в силовую электронику. Но это со всех сторон не правильно и НЕ ЭФФЕКТИВНО.

Ваша задача видится довольно простой для специалиста (по-крайней мере пока не прозвучали какие-то трудновыполнимые требования). Для ее решения требуется буквально несколько дней, если не часов. И то большая их часть уйдет на то, чтобы вытянуть из Вашего "начальства" официальные ТТ, сформулировать и согласовать ТЗ. А Вы, вероятно, занимаетесь уже не одну неделю и пока боретесь за выживание компонентов и наступили уже на несколько "мин", а сколько их еще впереди ? (я уже вижу несколько). Вот наконец начали в Ваших постах появляться и первые требования к качеству формируемых импульсов (допустимый скос вершины). Потом выяснится, что и фронты жестко нормируются, а в конце-концов окажется, что выбранная Вами топология не позволяет их получить и надо все переделывать с нуля (я не утверждаю, что так будет, но так может быть).
А ведь у Вас наверняка есть какая-то основная работа, от которой Вас отвлекли этой задачей, но которую тоже надо бы делать.
Еще один минус делания самим для себя: оттягивание момента "утверждения ТЗ" (это желание психологически понятно, но реально сильно мешает эффективному выполнению проекта). Если бы делал сторонний исполнитель, ТЗ было бы сформулировано на первом этапе работы.
В итоге Ваше предприятие потратит в разы (может и на порядки) больше денег и времени, чем купив разработку у профессионала, и результат будет похуже.
Например, на этом форуме есть очень сильные специалисты, для которых Ваша задача-семечки.
Я лично не отказываюсь консультировать Вас по мере наличия свободного времени, но уж очень это не эффективно. Извините, если что-обидеть не хотел.

Да требований особых к фронтам и скосам вершины нет. И обиды никакой нет.
Догадываюсь что на фронты влияет индуктивность рассеяния и сопротивление нагрузки (постоянная времени Ls/R), на скос вершины индуктивное сопротивление обмотки на нижней частоте диапазона.
Хотел услышать мнение специалиста, как посчитать ток в обмотке при заданных габаритах.

Сообщение отредактировал jks - Jul 13 2012, 10:00

Так я не ставлю под сомнение, что Вы максимально добросовестно прочитали "литературу" по проблеме. Но в итоге получили в голове большой объем плохо структурированной, "не прочувствованной" информации, которую пытаетесь применить: где-то с толком, а где-то сильно мимо цели.
Вот Вы задаете вопросы невпопад, которые не приближают к решению задачи. И что я должен делать? Либо отвечать, продолжая почти бесполезно тратить Ваше и свое время (и захламляя форум-это больше никому не пригодится). Или "пожалеть" Вас и выступить в роли того самого исполнителя работы, которого Ваше начальство не хочет подрядить официально. Но опять же Ваше предприятие проигрывает БОЛЬШЕ: по договору ему бы сделали "конфетку", а форум-он и есть форум.