Помогите разобраться в чём проблема, уже спалил два десятка транзисторов и десяток драйверов, а результата пока нет. Для меня это первое устройство в подобной тематике, поэтому своего опыта не хватает понять в чём проблема. Суть проблемы в следующем: хочу сделать источник питания на 30В, 30А, выбрал полномостовую схему, схема приведена в файле AC_DC.pdf
К разъёму XS1 подключается процессорная плата, с неё формирую ШИМ для управления транзисторами. Процессорная плата подключена к компу по COM порту, оттуда задаю частоту и скважность.
Испытывал схему, подключая вместо электролита (на выходе диодного моста) постоянное напряжение 50 вольт, схема работает нормально, на выходе имточника могу менять напряжение 0В-5В, параметры катушки подобрал опытным путём, сердечник Epcos N87 R63x38x25, первичная обмотка 32 витка, вторичная по 3 витка. Частота ШИМ 100кГц.
Вот осцилограмма на первичной обмотке при работе от 50В:

Но вот как только подаю на вход переменное 220 вольт начинаются проблемы. На электролите 317 вольт, как и должно быть, как только запускаю ШИМ взрываются транзисторы. Транзисторы IFR740 (10А, 400В), драйвер IR21084, естественно на радиаторах. Попробовал поставить транзисторы мощнее IRFP460 (20А, 500В), в результате транзисторы не взрываются, просто тихо сгорают и всё. Хотя по расчётам должно хватать и IFR740 (расчёты по книжке «Практика инженерной электроники. Источники питания»):
Pout=30В*30А=900Вт; Pin=900Вт/0.73(КПД)=1233Вт; Iin(номинальное)=1233/(220*1.141)=4А;
Iпиковое=(1.4*900)/(185*1.44)=4.8А; Vмин=185*1.141=262В, Vmax=1.414*270=382В.
Т.е. транзистор 4.8А, 382В.
Lpri=(262В*0,5)/(4,8*100*103)=2.73*10-4Гн, программой Coil32 расчитал число витков:
Превичная=7витков, вторичная по 1 витку. Далее экспериментально (на 50В) получил 32 витка первичная и вторичная по 3 витка.
Кто имеет опыт разработки подобных схем, помогите плиз!!!

А плавный пуск используется при старте (большая скважность...) ?

Я ШИМ регулирую с компа, пробовал разные варианты и плавно (ширина импульса 0мкс и до взрыва, взрывается уже вначале когда импульс совсем мальенкий, раза втри меньше того что на осцилограмме), пробовал сразу выставить небольшую ширину импульса, посмотреть осцилографом, а потом подавать 220В, результат такой же. Причём тарнзисторы сразу после взрыва холодные, такое ощущение что они или не отперегрева взрываются или так моментально разогреваются что не успевают передать тепло. Думал что там какие-нибудь вспелески напряжения есть, там впринципе были вначале импульса "иголки" раза в полтора больше чем сам испульс, я повесил между стоком и истоком кондёр с резистором и диодом, и осцилограмма стала такая как на рисунке, но на выгорание транзисторов это никак не повлияло...

VD6 какой?
Оно обратным напряжением не пробивается случайно?
Dead-time нормально отрабатывает?

Ну и это... Первый опыт на киловаттный полный мост - это сильно )

Диоды VD2, VD6 SM4004 - 400В, 1А, пиковый ток 30А. Вчера был последний взрыв, плата лежит с выгоревшими транзисторами, сейчас прозвонил диоды, живы оба, выпрямительный на выходе тоже живой, там на 100В стоит. После вчерашнего испытания сгорели 2 транзистора и оба драйвера.


На Dead-time тоже думал, но проверял осцилом - 500 нс. У меня там сейчас драйвера стоят IR2184 "на проводочках", потому как 6шт IR21084 я уже спалил, заказал новых и мне по ошибке привезли IR2184, там Dead-time вообще не регулируется, но смысл от этого не меняется...

Завтра куплю тарнзисторы на 600В 40А и новые драйвера, попробую, но это уже от безисходности потому что ничего другого придумать уже не могу....

Как Вы думаете, что произойдет, если к емкости в 15000 мкФ (пересчетные), заряженной до 30В, через открытый транзистор IRFP460 подключить незаряженную емкость в 2000 мкф?
Ответ достаточно прост, в зависимости ои ШИМ- сдохнет через 3-10мс - пересчитайте через ток насыщения - выделяющаяся мощность в транзисторе порядка 1 кВт-а.
При этом корпус даже не успеет нагреться.
Мне кажется, Вы забыли поставить один существенно-необходимый элемент - дроссель-регулятор после моста (если он не стоит на точках Х16-Х17).
Если же у Вас нерегулируемый преобразователь (тогда непонятно зачем ШИМ?), то включение моста должно производиться при низком входном напряжении.
Т.е. при включении входная емкость 150 мкФ разряжена, далее запускается ШИМ и только потом подается сетевое напряжение (желательно с ограничением тока зарядки или при прохождении входного напряжения через нуль) - нагрузка отключена.
Если сработала защита по превышению тока нагрузки и ШИМ выключался, то необходимо разрядить входную емкость, и только после этого сделать повторное включение.
В общем, поищите, в литературе должны быть описаны особенности запуска таких преобразователей.
В принципе, транзисторы с большим током и, соответственно, большой площадью кристалла могут выдерживать такие ударные мощности при запуске, но это не ест гуд.

Сообщение отредактировал asdf - Dec 17 2010, 09:19

Кажется, что здесь наводки и проблемы монтажа.
Следует защищать затвор-исток кондёрами, да и подводящие проводники - короче и скрутить.
Силовые проводники - отдельно от управляющих. Если нужно соединять, то в одной точке.

Опыт-то нормальный, но бутстрепный драйвер - это точно сильно.

Интересный диод SM4004 - по моему, низкочастотный.
Емкость 100 нФ - для IRF740 пройдет, для 600В 40А - вряд ли.
Как ведет себя бутстреп при малых ШИМах - известно? Токовой защиты нет, пока бутстреп зарядится - получи горелый ключ.
8,2 Ом на открытие мало, на закрытие - много (навскидку).

Кроме того, пленку по шинам питания не помешало бы добавить и проходник в диагональ.
Короче, я бы схему переделал. Первым делом, добавил бы токовую, затем - нормальный драйвер сделал. А палить ключи - дело неблагодарное, сеть, как правило, сильнее оказывается.

А может дело в не симметричности полуволн моста? И происходит подмагничивание пост. током сердечника?

Как я понял управляющие импульсы вы формируете компом да еще вероятно под виндовс.
Операционная система имееет множество внутренних прерываний останавливающих вашу программу на время до нескольких милисекунд в одно из таких прерываний и происходит перегрузка по току и транзисторы взрываются.

PS Как вариант вследствии некоторой асиметрии длительностей управляющих импульсов входит в насыщение трансформатор T1. Попробуте конденсатор последовательно с первичкой.

Тоже возможный вариант. Поставить R-датчик тока в нулевую силовую цепь и всё можно увидеть.

А вообще, конечно же бредятина юзать комп в управлении этой силовой схемы, лепить горбатого к кривому!
ТЛ494 отлично справится со своими ШИМ- задачами.

Сообщение отредактировал W^W - Dec 17 2010, 09:34

Спасибо за совет. Про выходной дроссель я забыл когда рисовал и разводил схему (между Х16-Х17 стоит токоизмерительный шунт), потом подумал что бог с ним, отлажу на большой нагрузке, а потом поставлю дроссель, чтобы убрать пульсации на выходе, тоже подберу опытным путём. Завтра куплю сердечник и поставлю дроссель, попробую. Насчёт ограничения тока зарядки тоже разумная идея. Похоже что направления мысли верное, ещё раз спасибо, после эксперимента напишу результат...




При развотке так и старался делать.
В файлике плата в *.jpg, если есть возможность посмотреть и подсказать какие там есть принципиальные ошибки при разводке. Я плату всё равно буду переразводить (после того как заставлю её работать ), чтоб сразу учесть...



В мануале на SM4004 временных характеристик нет, но думаю что он действительно низкочастотный, поставлю 35ns диод.
Насчёт пленки по шинам питания и проходника в диогональ не понял, можно пояснить?
В чём ненормальность этого драйвера?



Нет, не так. Управляющие импульсы формирует микроконтроллер Fujitsu MB90F543, с компа ему по RS-232 передаётся частота ШИМ и длительность импульса. На схеме к разъёму XS1 подключается процессорная плата с микроконтроллером. Вообще, если заработает, то планирую поставить ATMega8535.




Комп юзаю только для отладки, чтоб поигратся с частотой и шириной импульса, тем более прогу на билдере написать 30 минутное дело, да и под микроконтроллер тоже, поэтому в части отладки для меня это лучший вариант.
Да и в штатной схеме по цене таже AVR стоит копейки + можно и дисплей повесить и ещё "стоппятьсот" возможностей.

Видите ли, этот дроссель нужен не для уменьшения пульсаций, а для превращения Вашего моста из источника напряжения в источник тока.
Если такого дросселя нет на входе или выходе, то таким элементом становятся транзисторы моста - за счет ограничения тока при насыщении.
При этом возникают дополнительные потери реализующиеся не в виде реактивной мощности, как в дросселе, а в виде вульгарного выделения тепла в структуре транзисторов.
А дроссель для уменьшения высокочастотных пульсаций, если это нужно, ставится дополнительно после дросселя-регулятора.

У Вас 1 пленочный конденсатор, и тот стоит возле входного электролита. Есть индуктивность дорожек, которая может бить ключи потенциалом. Чтобы ее скомпенсировать, ставят пленку по шинам питания непосредственно возле ключей.
В диагональ (последовательно с первичкой трансформатора) ставят емкость для того, чтобы исключить подмагничивание трансформатора постоянной составляющей, вызванной асимметрией схемы (как силовой, так и управления).

А бутстрепный драйвер - весчь достаточно интересная, его нужно уметь готовить. В теме о двигателях Pasha излагал кратко основные проблемы - почитайте. Кроме того, открываете Вы ключ достаточно быстро, dU/dT хорошее - может кто-нибудь защелкиваться. Кроме того, есть эффект Миллера - при открытии оппозитного ключа на затворе закрытого возникает выброс напряжения, который на Ваших 8 Ом + Rdrv_int могут достать порога открытия - получите сквозняк. Есть еще Common Mode Problem - верхний ключ летает с приличной скоростью, и как на это реагирует драйвер - неизвестно. Это все нужно старательно просмотреть, а не палить ключи.

И еще, сделайте все-таки токовую защиту и поставьте выходной дроссель.