|
Генератор синуса, 300В 20 кГц 600 Вт |
|
|
|
Aug 22 2013, 09:52
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 87
Регистрация: 25-03-13
Из: Москва
Пользователь №: 76 196

|
Добый день. Необходимо питать оборудование для ультразвуковой сварки. Сейчас для этого разработали генератор, но он выдает "двухполярный" меандр, а не синус. В принципе, всё работает, но пьезоизлучатель эффетивнее функционирует от синусоидального напряжения. Можно конечно поставить последовательно дроссель - но на нем будет рассеиваться энергия, он занимает место, да и в идеале его надо немного подстраивать когда от нагревания плывет частота пьезоизлучателя. Возникла идея сразу делать синус, а не фильтровать меандр.. Погуглив, я пришел к выводу, что мощный синус лучше всего делать по принципу усилителя класса Д. Собственно вопросы: 1. Правильно ли я думаю насчет усилителя класса Д? 2. Я неопытен в этой сфере, поэтому опасаюсь что займусь изобретением велосипеда. Подскажите пожалуйста типичные решения такой задачи. Сейчас меандр генерируется микросхемой AD9833, она также умеет выдавать синус. Я так понимаю, что нужно этот синус пропустить через компаратор с пилой, и получить шим-импульсы. Только вот что неясно: генерируемый микросхемой синус является однополярным, соответственно после того как его, в виде шим импульсов, пропустим через полевики(получается вообще через один полевик) - он и останется однополярным, и не удастся его подать на развязывающий трансформатор? Если я задаю слишком глупые вопросы и создается впечатление, что я не хочу думать сам - это не так, курю форумы уже три месяца, и с нулевых почти знаний в электронике разработал генератор на h-мосте. Буду очень признателен, если попинаете в нужном направлении, разжевывать необязательно! Прикладываю схему того, что уже сделано. В идеале бы использовать этот же H-мост, просто немного изменить часть схемы, выдающую управляющие импульсы на затворы.
Сообщение отредактировал termik - Aug 22 2013, 09:59
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
Aug 23 2013, 10:57
|

Ally
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 6 232
Регистрация: 19-01-05
Пользователь №: 2 050

|
Цитата(termik @ Aug 23 2013, 13:13)  так может работать еще лучше) на мой взгляд, это отличный повод чтобы трогать))) всё-таки вопрос остается открытым - есть ли какие-нибудь типовые решения/микросхемы, которые принимают на вход сигнал, а на выходе рулят H-мостом по принципу усилителя класса д? Для 300 В и 600 Вт нереально. Слишком высокая частота ШИМ-а получается, пара мегагерц. Типовые 3-х фазные силовые сборки для инверторов в районе киловатта, из последних сил тянут 20 КГц ШИМ. У них dead time около 1 мкс. А здесь на два порядка надо выше. Разумнее применить многоступенчатую аппроксимацию синусоиды.
|
|
|
|
|
Aug 23 2013, 12:01
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 87
Регистрация: 25-03-13
Из: Москва
Пользователь №: 76 196

|
Читаю про многоступенчатую аппроксимацию синусоиды, пока кажется сложнее шима. Цитата Если что, готовы новый излучатель покупать? Спрашиваю вполне серьёзно, ибо имелся опыт, сын ошибок трудных... Да) Поделитесь опытом пожалуйста, что разумнее - фильтровать меандр или делать сразу синус?
|
|
|
|
|
Aug 23 2013, 17:23
|
Профессионал
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 068
Регистрация: 14-01-08
Из: Винница
Пользователь №: 34 083

|
Цитата последовательно дроссель - но на нем будет рассеиваться энергия А чего бы на нем рассеиваться? Можно сделать добротность 200 - получишь 3 Вт тепла. Подстройка - если езда частоты умещается в 0,5 резонансного интервала - не нужна. Тут зависит от добротности всего контура. Чем она больше, тем он уже. Контур необходим. Т. е., резонанс, как я понимал, на голой пьезокерамике, или +чуток конденсаторов для подгонки. Тогда добротность системы будет минимальна, соотв. и необходимость подстройки. Шо касается класса D, то, в принципе, релейная схема может быть оптимальна. Особенно если особой спектральной чистоты от ультразвука не требуется. У ней максимальное быстродействие при данной тактовой частоте. Т. е., там и тактов нет. Это похоже на ту структуру с пилой, о которой Вы упоминали, только вместо пилы - интеграл выходного напряжения(до дросселя). Просто компаратор с гистерезисом, который переключает полевики по сравнению вашего 20к синуса с интегралом напряжения и/или по току. Т. е., норм. нужен шунт или ТТ, шоб ничего не сгорело. Особенно при 600 Вт и высокодобротной нагрузке. Это вам не динамики. Раз у Вас мост - то имеет смысл сделать 2 компаратора, т.с. с 3 положениями - плюс, ноль(нагрузка закорачивается мостом) и минус. Быстродействие лучше(соотв. форма сигнала), нагрев дросселя меньше. Дроссель все равно нужен, только меньший раз в 5, и подстраивать действительно ниче не надо. Это дело с 2 компараторами можно провернуть и с тактовым сигналом, но я рассказать щас это не смогу. Думал когда-то, но уж забыл, а придумывать щас некогда. Мож., сами. Или действительно возьмите такой драйвер моста для класса D. Заметим, что с этим делом Вас ждет сюрприз - восстановление обратного диода в полевике. Когда даешь просто меандр, его нет. Норм. диод приходится отсекать шоткой по старому рецепту IR. У полевиков, которые выдерживают 300 В, эти диоды много медленнее тех 60 В, что ставят в усилках. Ну если отсекать не захотите - берите полевики ST, напр. У них этот заряд вроде раза в 2 меньше, чем у IR.
|
|
|
|
|
Aug 23 2013, 18:39
|

Ally
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 6 232
Регистрация: 19-01-05
Пользователь №: 2 050

|
Цитата(termik @ Aug 23 2013, 15:01)  Читаю про многоступенчатую аппроксимацию синусоиды, пока кажется сложнее шима. Схемотехнически выполнить формирование синусоиды из фазосмещенных меандров не сложнее, а только несколько дороже. Но благодаря модульному принципу такая схема легко масштабируется до нужной ч истоты синусоиды или мощности сигнала. Скажем на 8-и меандрах можно сделать приближение к синусоиде где будут подавлены гармоники вплоть до 13-й. 8-мь синхронных меандров частотой 20 КГц с заданными смещениями вы легко можете сделать использовав микроконтроллеры семейства Kinetis от Freescale.  ))
|
|
|
|
|
Aug 23 2013, 18:40
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 87
Регистрация: 25-03-13
Из: Москва
Пользователь №: 76 196

|
Цитата Посмотрите на схемные решения для индукционных печей. При том, что "пьезик" в УЗ-сварке является элементом резонансной цепи. Типовое исторически устойчивое решение для УЗ - генератор на тиристорах с подстройкой резонанса катушками. Все равно горит. Я чего хочу сказать: вынужденные колебания пьезоэлемента - это тот уровень энергетической эффективности, когда что синус что меандр. Лучше не будет. Лучше - только генератор. Имхо, конечно. Спасибо, благодаря вашей подсказке нашел очень интересный цикл статей http://www.icct.ru/Practicality/Practicality.phpУфф, сколько же новых незнакомых слов)))) Попробую разобраться) А Шоттки если что у меня в схеме есть)
Сообщение отредактировал Herz - Aug 26 2013, 06:10
Причина редактирования: Избыточное цитирование
|
|
|
|
|
Aug 25 2013, 23:03
|

Профессионал
    
Группа: Участник
Сообщений: 1 220
Регистрация: 10-10-06
Из: Петербург
Пользователь №: 21 169

|
про ультразвук есть информация и форум - http://www.psb-gals.ru/forum/трехуровневый инвертор - уже не плохое приближение к sin... только надо ли это ? - на производстве китайская ультразвуковая сварка использует автогенератор на паре биполярных транзисторов. и не ругают генератор шибко...в ушах нестерпимая боль в метре
Сообщение отредактировал НЕХ - Aug 25 2013, 23:10
--------------------
Когда едешь на поезде - переезд всегда закрыт...
|
|
|
|
|
Aug 31 2013, 11:11
|

Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 10 983
Регистрация: 23-11-05
Пользователь №: 11 287

|
Цитата(shf_05 @ Aug 31 2013, 09:41)  в этом вы правы, а спектр сигнала при такой модуляции будет шире, чем просто прямоугольников. О чём Вы? Цитата(Tarbal @ Aug 30 2013, 19:29)  Не соглашусь. Менять длительность импульса можно на маломощной части устройства, цифровыми методами, а менять уровень питающего напряжения надо силовыми, аналоговыми устройствами. Усложнение силовых устройств ведет к снижению надежности и появлению новых проблем.
я не говорю уже о возрастании стоимости Штука в том, что автору нужен был синус. А как регулировать мощность он и не спрашивал. Наверняка это реализовано. К варианту получения синуса, предложенному Вами, регулировка мощности ШИМом применима крайне плохо, ни о каком широком диапазоне регулировки с сохранением формы говорить не приходится. Этот вариант вообще хорошо работает только с меандром и применяется, например, в автогенераторных преобразователях для люминисцентных ламп. Вторая причина - опасность подмагничивания сердечника при несимметричном регулировании. А для регулировки мощности поступают именно так: управляют питающим напряжением нерегулируемого генератора, работающего на трансформатор. Вот как у драйверов резонансных преобразователей. Именно резонанс на фиксированной частоте позволяет получить синус.
|
|
|
|
|
Aug 31 2013, 22:04
|
Профессионал
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 351
Регистрация: 21-05-10
Пользователь №: 57 439

|
В предложенном мной решении тоже есть резонатор. Первичная катушка с конденсатором создает колебательный контур, а ключи подкачивают в него энергию. В клуч открывается и магнитном поле запасается энергия, потом ключ размыкается и происходят свободные колебания до следующего полупериода, когда второй транзистор закачает энергию аналогичным образом. I= T*U/L W=L*I^2/2 Изменяя Т изменяем W. Я допускаю, что вы правы, но на слово не поверю. Вы можете подсказать, что почитать о проблемах этого решения? В схеме сходу не разберешься посмотрите на даташит этого чипа: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uc3871.pdfСигнал с ползунка потенциометра заведен в цепи PWM. А наличие PWM узла говорит, что используют ШИМ. Да и использование потенциометра в качестве балласта стрёмно. А регулирование мощности это в подарок к сунусу
Сообщение отредактировал Herz - Sep 1 2013, 08:13
Причина редактирования: Избыточное цитирование
|
|
|
|
|
Sep 2 2013, 03:28
|
Профессионал
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 143
Регистрация: 22-04-08
Из: г. Екатеринбург
Пользователь №: 36 992

|
Цитата(Herz @ Aug 31 2013, 17:11)  О чём Вы? если изменять вых. мощность изменением питания при постоянной скважности 0,5, то коэф. 1-й гармоники в сигнале будет больше, чем при скважности 0,1, 0,05 и т.д. менять уровень напряжения питания можно ШИМом. если автору надо красивый синус с высоким КПД и с произвольной частотой, то усилитель класса D самое то, советую искать готовые микросхемы или драйверы (сейчас их полно) или искать решения именно для ультразвука. Скорее всего еще придется изменять частоту "настройки" фильтра на резонанс в пьезоэлементе, чтобы снимать с него максимум возможной мощности.
|
|
|
|
|
Sep 2 2013, 08:07
|

Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 10 983
Регистрация: 23-11-05
Пользователь №: 11 287

|
Цитата(shf_05 @ Sep 2 2013, 06:28)  если изменять вых. мощность изменением питания при постоянной скважности 0,5, то коэф. 1-й гармоники в сигнале будет больше, чем при скважности 0,1, 0,05 и т.д. менять уровень напряжения питания можно ШИМом. Вы уверены? Скважность, вообще-то, это отношение периода к длительности импульса. И меньше единицы быть не может по определению.
|
|
|
|
|
Sep 2 2013, 08:28
|
Профессионал
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 143
Регистрация: 22-04-08
Из: г. Екатеринбург
Пользователь №: 36 992

|
Цитата(Herz @ Sep 2 2013, 14:07)  Вы уверены? Скважность, вообще-то, это отношение периода к длительности импульса. И меньше единицы быть не может по определению. извините, постоянно путаю (не знаю почему) скважность с обратной величиной. про спектр сигнала, ведь, чем уже длительность импульса, тем "шире расползается спектр", то же справедливо и для пачки импульсов. может быть конкретно в этом приложении это не принципиально, но все же скажем автору надо получить Кг на выходе фильтра 1%, на входе фильтра пусть 10%, при меньшей длительности импульса будет 20% и т.д., правда при этом гармоники будут в более высокочастотной части спектра, и полосовой фильтр с ними справится и получим тот же 1%. Но тут смотря какой фильтр и какие соотношения основной гармоники в спектре.
|
|
|
|
|
Sep 2 2013, 12:55
|
Профессионал
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 351
Регистрация: 21-05-10
Пользователь №: 57 439

|
Цитата(muravei @ Sep 2 2013, 15:12)  Я тоже  , но для себя запомнил , что меандр имеет скважность 2. Я и не знал  А судя по названию наоборот, хотя исключений из правил много, а здесь просто название. Цитата(muravei @ Sep 2 2013, 15:12)  А по теме, думаю , что важнее синуса, генерить на частоте мех. резонанса. А это и есть синус. Только у синуса одна частота.
|
|
|
|
|
Sep 2 2013, 17:59
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 2 538
Регистрация: 13-08-05
Пользователь №: 7 591

|
Цитата(Tarbal @ Sep 2 2013, 16:55)  Я и не знал  А судя по названию наоборот, хотя исключений из правил много, а здесь просто название. Название от узора и "грецской" реки. Цитата А это и есть синус. Только у синуса одна частота. Частота может и одна,только если она не совпадет с собственным резонансом излучателя , то магнитостриктор, например, и не дрыгнет.
|
|
|
|
|
Sep 3 2013, 15:34
|
Профессионал
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 068
Регистрация: 14-01-08
Из: Винница
Пользователь №: 34 083

|
Цитата Скажем на 8-и меандрах можно сделать приближение к синусоиде где будут подавлены гармоники вплоть до 13-й. Это, сталбыть, нужны 8 последовательных включаемых источников напряжения. Напряжения, возможно, типа 1-2-4.. Имеешь тогда точность до 1/256  . Типа ЦАП. Но наверно, там по- другому, а то маленькие источники очень часто маслать будут. Раз 50 за полупериод. Тут впору ADUM ставить вместо оптики. Там, наверно, те же 30 кГц, только импульсы разной шрины и с разными сдвигами. Источники - типо мосты на полевиках, каждый с питанием от своей обмотки общего транса. Плюс, минус, ноль(это когда включены оба нижние полевика, и мостик прикидывается проводником). По идее, кажному управление надо 2 оптопарами делать. Чтоб плюс и минус передать. На трансе лучче меандр, чтоб не париться с ШИМом. Только засада может быть в генерации энергии нагрузкой. А хуже того, если рулить троичной логикой - т. е., некоторые источники включать встречно. Я бы против этого ставил еще в каждый источник компаратор перенапряжения с поглотительным резистором.
|
|
|
|
|
Sep 3 2013, 16:06
|
Профессионал
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 351
Регистрация: 21-05-10
Пользователь №: 57 439

|
Цитата(muravei @ Sep 2 2013, 21:59)  Название от узора и "грецской" реки. Это я в незапамятные времена прочитал в журнале Радио. С тех пор знаю. Цитата(muravei @ Sep 2 2013, 21:59)  Частота может и одна,только если она не совпадет с собственным резонансом излучателя , то магнитостриктор, например, и не дрыгнет. Я о том, что если нужна одна частота, то это только синус.
|
|
|
|
2 чел. читают эту тему (гостей: 2, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|