Мост изолированный 48В -> 350В, компенсация в нетрадиционной развязке Опции

[Hexel]

Добрый день!

вх напряжение 36-55В (акум), вых мошчность 4кВт, тактота 200кГц. компенсацию рассчитывал по BROWN, M. (2001). Power Supply Cookbook (2nd ed.) ессно на языке оригинала. в переводе возникла мягко говоря пара неточностей)
источник постоянки для генератора синуса 50Гц для питания электросети 220В

Гальваническая развязка обр связи сделана таким нехитрым способом:
вторичка (350В)

первичка


схема фактически не работает даже на балласте 25Вт, источник шипит, на выводе COMP мусор, сам источник может секунд 10 поработает и срабатывает защита по току, думаю из-за неадекватного перемагничивания сердечника. уже сгорело пару транзисторов, видать у всякой терпеливой защиты есть предел

транзисторы IRFB 4110, трансформатор намотан на Е71 3С94 - сначала вторичка внавал, на ней после изоляции первичка (макетный вариант)
вот компоненты в компенсаторе получились дикие. R15 вообще на 7мегом считался, а С5 С7 вместе на 0,5пФ (это я их поставил два чтоб получить хотя бы 0,75пФ)
выходная емкость 47uF * 6 штук, каждый по 1,02 ома ESR. по моему это все исходные данные, которые я брал для расчета и получил бред.
если нужно приведу полный расчет, это просто долго и мучительно)
Может какой другой компенсатор взять? я взял из умной книжки самый крутой) и вообще полный мост катит для даной задачи? я там недалеко читал что хорошо бы косой мост

[alexvu]

А осциллограммы-то какие напряжения и тока?
Полная схема? Плата?

[Hexel]

полной схемы нет, она много раз переделывалась и кое что даже потерялось при переносе между компами. девайс состоит из генератора (показан на картинке), платы драйверов  OutputStageDriverPCB.SCH ( 128 килобайт ) Кол-во скачиваний: 103
, силовой платы (потерялась но там кондеры, транзисторы, и все=), транс навесом (потому что большой) и платы выпрямителя и нарезки синуса  P141209_RectifierACDriver.SCH ( 319.99 килобайт ) Кол-во скачиваний: 94


осциллограммы напряжений попробую завтра сфоткать, но честно говоря они только больше запутают. графиков тока нет, функцию датчика тока выполняет сопротивление каналов нижних ключей (ток то большой). там само собой ничего не увидишь

[Егоров]

Транс на соплях. печать не моя, осциллограм нет, датчик тока виртуальный, в схему вот тут рыбу заворачивали и кругом кондеры, кондеры. не помню какие....
Вы возьмите свой предыдущий источник, на 1 кВт, и посмотрите внимательно. Тогда и 4 кВт легче пойдет.
А если киловаттника в послужном списке нет, то начните с 20 ватт.

[wim]

компенсацию рассчитывал по BROWN, M. (2001). Power Supply Cookbook (2nd ed.) ессно на языке оригинала.

Не читайте Брауна — там полно всякой лажи. Если владеете «языком оригинала», изучите UNITRODE (TI) POWER SUPPLY DESIGN SEMINAR BOOKS. Потому что, прежде чем что-то рассчитывать, необходимо понимать конечную цель расчета.

[velkarn]

C4,5,7,R15 - рассчитаны не правильно
С4 это интегрирующая ёмкость - 1пф это мягко говоря очень мало
кроме того, и подключение вторичной стороны к усилителю ошибки ШИМа вызывает сомнения - я так понимаю, что когда тл431 используется в качестве усилителя ошибки, то основной усилитель (ШИМа) можно не использовать, а подключить сигнал ошибки с первичной стороны сразу на вывод COMP

[Ydaloj]

всегда задавался вопросом, зачем нужна цепь L1-VD5-R1-R4-EC7

вернее, к L1 вопросов нет. А обвязка к дросселю зачем?

уберите компенсацию
на усилитель ошибки повесьте подстроечник
выставьте выходное напряжение
нагрузите и отладьте силовую часть - температура, защита по току, пульсации

потом прикрутите назад компенсацию

[wim]

А обвязка к дросселю зачем?

Чтобы дроссель не насыщался зарядным током конденсаторов при включении питания. А сам дроссель согласно радиолюбительской мифологии нужен для подавления помех.

[Ydaloj]

то есть, при наличии софтстарта, обвязку к дросселю можно упразднить?

[Integrator1983]

Чтобы дроссель не насыщался зарядным током конденсаторов при включении питания. А сам дроссель согласно радиолюбительской мифологии нужен для подавления помех.

А вот нифига. Это плохо работающая (не зря там резисторы по 25W стоят ) иглодавилка - чтобы выпрямительные диоды не вынести по перенапряжению.

[wim]

Это плохо работающая (не зря там резисторы по 25W стоят ) иглодавилка - чтобы выпрямительные диоды не вынести по перенапряжению.

Ну так я и говорю - радиолюбительская мифология про подавление помех. Если трансформатор "навесом" (ибо большой), там не иголки, там шпили можно увидеть.

[Integrator1983]

Ну так я и говорю - радиолюбительская мифология про подавление помех.

Ну, не совсем мифология - реально работает... Но резисторы при этом красные и воняют, и КПД, соответственно, падает. Мне больше нравится связка правильного трансформатора с чисто емкостным снаббером. Просто повышающий трансформатор с 48 в 350 правильным трудно сделать, особенно если мотать "сначала вторичка внавал, на ней после изоляции первичка".

[vlvl@ukr.net]

"сначала вторичка внавал, на ней после изоляции первичка".

Для повышалки нельзя мотать в навал, каждая обмотка однослойная, или Z намотка, инале индуктивность расеяния будет очень большой, а ндо стрмится к еденицам% от обмотки.

[Hexel]

моя это разработка) каждый компонент ручками) каюсь, киловатного блока не делал, а 300 ватный делал
сейчас взял за основу CD00201961_1 kW dual stage DC-AC converter.pdf от ST

кстати, меня сильно удивило что для IRFB4110 значится долговременный ток 120А... ак как же ножки его это выдержат? или эти цифры нужно по-лругому понимать? если все таки не выдержат, зачем делать такой кристал?

теперь к картинкам...
1) сигнал ООС на инв входе 2) компаратор 3) выхода ШИМ



4) одно из плеч (на транс) 5) за диодами перед дросселем 6) шина 350В




снаббер право сильно греется, и до его установки пики на диодах были дай бог. софтстарт есть, см схему.

одна поправочка, эти осциллограммы я снял, после допайки пары деталей

по схеме R43, R44, C7

в вот этом состоянии конвертер работает в принципе стабильно, без затыков. может всего-то причесать осталось
в нагрузке уже включен генератор синуса и за ним лампочка 25Вт

25Вт кстати и на снаббере выделяется
на выход коспаратора не хочу подавать сигнал, как то это неправильно кажется.
за транс понимаю прекрано сам, но на макетном заморачиваться не собираюсь. аккуратно улаживать слои с чередованием обмоток, заливать лаком буду рабочий вариант. сейчас не об этом речь.

вопрос, как лучше построить компенсатор?

Сообщение отредактировал Hexel - Jan 20 2015, 13:53

[Ydaloj]

батенька, у вас даже КИПа нормального нет, куда ж вы в 200 килогерц лезете-то
я сейчас делаю аналогичную "повышалку", 55кГц, и то думаю снизить до 50

[Hexel]

в этом возможно не прав. учту. в первой конструкции было как раз таки 50кГц, но в свете документа CD00201961_1 kW dual stage DC-AC converter решил заморочиться. фотки с цифровика решил не выкладывать, они сильно зашумленные получаются. видать помеха от инферно девайса идет

wim
из семинара что-то конкретное сначала почитать, или все подряд? там по данной теме есть статья?

[wim]

из семинара что-то конкретное сначала почитать

Там, где встречается словосочетание Control Loop. Чтобы было понятнее, куда копать, цепь C5, C7, R15 дает нуль на чаcтоте примерно 212 кГц. Т.е. там, где он бесполезен. Теоретически можно что-то компенсировать до 1/2 частоты коммутации, а реально - до 1/10. В целом, если схема выглядит как мост - трансформатор - выпрямитель - LC-фильтр, она эквивалентна понижающему преобразователю с управлением по напряжению (voltage mode).

[Егоров]

батенька, у вас даже КИПа нормального нет, куда ж вы в 200 килогерц лезете-то
я сейчас делаю аналогичную "повышалку", 55кГц, и то думаю снизить до 50

Вот это слова не мальчика, но мужа. Куда, с навесным трансформатором наперевес, 200кГц штурмовать?
Это 50 Вт на планарном трансформаторе и SMD компонентах проходит. И то, в сущности незачем, кроме как перед самим собой позадаваться.
Габариты уменьшаются незначительно, а динамические потери и все прочие хлопоты - в разы растет.

[Plain]

если схема выглядит как ...

У автора заявлен CFFB, а не VFFB, однако, похвальбы насчёт дросселя не было, что равнозначно его отсутствию, т.е. топология, соответственно, становится вовсе DCL, а теме актуален переезд в раздел для начинающих.

[Hexel]

и что мне каждый компонент на обсуждение выносить? вот это трансформатор так? пасиба. а какой выбрать дроссель? насмотрелся, начитался таких тем, спасибо. когда готовая конструкция есть, хоть со всех сторон кривая, есть что обсуждать, есть что спрашивать. частоту однозначно буду понижать, но как без нормального устойчивого компенсатора можно что то отладить - по темп режиму, по току? на экране - мусор. я ж тут не зарисоваться пришел, схемы выложил... между прочим, оцените хотя бы сколько труда уже в эти схемки вложено. потом в разводку, потом в сборку. все своими силами - я пробовал брать из интернетов - нихрена не работает как положено, только пока сам не сделаешь, не заработает как нужно.

[wim]

схемы выложил...

Однако, PCAD есть не у всех, даже в виде вьювера, так что проще было бы схемы в виде картинок выложить, без сетки есс-но.

как без нормального устойчивого компенсатора можно что то отладить - по темп режиму, по току? на экране - мусор.

Если методом «тыка», для начала уменьшить усиление в петле раз в 10, а то и в 100. Потом подбирать всякие RC-цепочки и смотреть что на что влияет.
Можно модельку для частотного анализа сварганить, если топология силовой части какая-нибудь «традиционная», не экзотика.

[VNS]

батенька, у вас даже КИПа нормального нет, куда ж вы в 200 килогерц лезете-то
я сейчас делаю аналогичную "повышалку", 55кГц, и то думаю снизить до 50

Какое-то смутное ощущение, что тема создана для проверки бдительности и наблюдательности участников форума, а не для поиска ответов на конкретные вопросы...

[Егоров]

Если методом «тыка», для начала уменьшить усиление в петле раз в 10, а то и в 100. Потом подбирать всякие RC-цепочки и смотреть что на что влияет.

Да, снизить для начала усиление, даже очень сильно, в разы. - действенный метод. Пусть не так точно работает, но задышит без самовозбуждения.
Далее можно спокойно посмотреть где же оно звенит излишне, посмотреть отклик на сброс-наброс нагрузки. Последнее при некотором навыке позволяет быстро петлю ОС привести в чувство.

[Plain]

а какой выбрать дроссель? насмотрелся, начитался

Стало быть, не то смотрели и читали, раз таким способом схемы делаете. Всё считается, и вполне можно собирать даже такие схемы, работающие с первого раза.

Все импульсные БП основаны на том, что дроссель подкачивается ключом от источника, а затем отдаёт накопленное нагрузке, пока ключ отдыхает. Энергию он хранит в объёме зазора магнитопровода, который в общем случае получается такого же типоразмера, как у трансформатора, т.е. в данном случае это тот же Е70, который для CFFB на 50 кГц требуется 18 мкГн 190 А — это порядка 15 витков, а зазор озвучивать не буду, посчитайте сами.

CFFB является развязанным вариантом повышающего преобразователя с полноправным наследованием его главного недостатка — отсутствия защиты от КЗ, которым, в частности, является "холодный" зарядный ток выходных конденсаторов. Обычно их заряжают каким-нибудь маломощным довеском, например, как здесь.

В целом, CFFB оптимален для данной задачи, поскольку практически избавляет от входных конденсаторов, если бы не объёмный монтаж. Справиться с ним в значительной степени могут помочь разного рода фиксаторы (clamp), которые не дают выйти напряжениям из под контроля — например, как здесь.

Но гораздо проще, быстрее и дешевле такие задачи решать разделением их на несколько параллельных, т.е. многофазными схемами. Раньше были детекторные радиоприёмники, их сменила охота на лис, затем Спектрумы и АОНы, а теперь есть Ардуино и электросварочный спорт, где так-сяк нагибают один транзистор, один диод и т.п., но реальные задачи отличаются тем, что решаются исходя из практической необходимости.

[Hexel]

каюсь в невежестве но что такое CFFB? чувствуется есть там что то о Current-Fed, а дальше как?
что же касается стартового тока заряда, так на это схеме софт старт даден, или я не понял вопроса. вот бы по второму документу B1565053213 кое-что прояснить, интересные вещи там освещены. неувязка только на первой диаграмме с сигналами G12 и G34 - автор как-то прозрачно игнорирует тот факт, что у него одновременно открыто 4 транзистора в мосте (например в промежутке t1-t3), когда оба G12 G34 подняты вверх... ну это ладно. если не сложно, розжуйте простыми словами, в чем тут заключается активное демпфирование?

по поводу транса. не хочу конечно спорить, но по моим расчетам 18мкГн из моего сердечника получается уже даже на 2 витках, хотя в готовом изделии надеюсь хватит 3, все таки шина габаритная. вот такой у меня сердечник, материал 3С94  e713332.pdf ( 41.03 килобайт ) Кол-во скачиваний: 168
. и никакой зазор я вносить не собираюсь в мостовой трансформатор... в качестве выходного дросселя уже намотано колечко. это оборот речи был такой про дроссели, пардоньте за неясные намеки)
чтоб с первого запуска заработала посчитанная конструкция я бы и рад, и есть прецеденты) но товрисч Егоров правильно заметил, что мне бы вернуться к киловатнику и допилить его до 4... но видимо все поняли, что киловатника не было.
вот. а конструкция вполне даже практическая, только бы практики этой побольше. хорошая идея распараллеливание, и думаю, имея по одному транзистору в каждом плече, придется опять все заново переделывать. как лучше, пару трансов по 2кВт, или все же 4 штучки по 1?

Сообщение отредактировал Hexel - Jan 23 2015, 20:35

[Plain]

что такое CFFB? чувствуется есть там что то о Current-Fed, а дальше как?

full bridge

по второму документу ... автор как-то прозрачно игнорирует тот факт, что у него одновременно открыто 4 транзистора в мосте

Само собой, ведь это повышающий преобразователь и напряжение на нём выше входного. Дальше повторять моё предыдущее сообщение нет смысла, читайте оригинал и прочие "интернеты" внимательнее.

в качестве выходного дросселя уже намотано колечко. это оборот речи был такой про дроссели, пардоньте за неясные намеки

Пока что по-прежнему ясно только то, что у Вас там при 4 кВт 400 кГц должен быть порошковый обруч размером с ведро.

[Hexel]

господи мне и правда повылазило. какая странная топология... казалось бы фигня разницы в схеме, а такие глубокие отличия. мне суть мостового повышающего конвертера не сразу дошла. сильно. неожиданно. дроссель не на выходе, а на входе... получается типа резонансника. а микросхемки управления этим баяном существуют? могу ли я применить мою схему готового генератора на 3525 с минимальной переделкой? Плата-то уже собрана, почти отлажена.
насичет выходного дросселя: он намотан на Т170-26, 80 витков, как по схеме. мои расчеты сходятся, хватает его.

Сообщение отредактировал Hexel - Jan 27 2015, 20:50

[Plain]

Я не знаю, конструкцию из какой методички Вы решили повторить, но дело в том, что подход к решению задачи в ней изначально неверный и затратный, а SG3525 вообще с трудом подходит для неё, и тем более, каким ветром её занесло в этот раздел форума.

Здесь достаточно просто трансформировать напряжение (нестабилизированно) в высокое "электронным трансформатором" (топология DCL, DC-link, "трансформатор постоянного тока" и т.п.), т.е. только ключи и трансформатор, без дросселей, защит и т.п., а защиту, стабилизированный синус и прочее сделать один раз на высоковольтной стороне, т.е. в сумме в коробке получается один трансформатор и один дроссель, и без мороки с большими токами на низковольтной стороне.

Самый же простой DCL делается по топологии двухфазного однотактного, т.е. генератор двух сигналов с перекрытием на логике, два драйвера затвора и два простых трансформатора — в итоге переключение в нулях напряжения и тока, никаких проблем с перекосом, выбросами и т.п. Ещё здесь нужен маленький слабомощный стартовый понижающий преобразователь на дросселе — для начального заряда выходного конденсатора.

На высоковольтной стороне — программный генератор стабилизированного ШИМ-синуса на микроконтроллере, пара бутстрепных драйверов затвора и четыре NMOS. Если не сильны в одночасовом программировании, или оно неприемлемо по политическим соображениям и т.п., можно собрать аналоговый генератор, примерно как описано здесь.

В итоге, если не заниматься псевдоэкономией на компонентах, т.е. не тратить своё время с утра до вечера на спорт по нагибанию одного супертранзистора, одного супердиода, одного суперкольца, одного супертрансформатора и т.п., то всё в сборе можно умять в достаточно компактную конструкцию, на коленках и в пределах недели, если не спеша, как хобби после работы.

[Немного звукотех...]

Самый же простой DCL делается по топологии двухфазного однотактного, т.е. генератор двух сигналов с перекрытием на логике

А есть референс-дизайны про это от фирм или самодельщиков?
Чего-то мне кажется, что там перерасход ферритов с зазорами будет и датчиков тока, если они не lossless (Rdson).

[Ydaloj]

Немного звукотех.., некроман? тема второй год уже как мёртвая