Снова про ZVS фазомод Опции

[Sergey_G]

Есть задача из трёхфазной сети (выпрямленное напряжение на шине соответственно 500...750В постоянки) сделать 75В 100А.
Я сначала попробовал замутить трёхуровневую схему управляемую UCC28950 в режиме current mode control, однако после второго палева ключей лишний раз убедился, что такие задачи с наскоку не решаются, решил немного переосмыслить концепцию и спросить совета чтоб поменьше граблей собрать на этом увлекательнийшем пути.

Итак, люди с опытом в фазомодах, первый вопрос про топологию моста:
1. Есть ли смысл при данных требованиях заморачиваться с 3-х уровневой схемой или всё же классический мост оптимальнее?
Основной посыл был при первом выборе 3-х уровней это дешевизна и доступность 600 вольтовых Mosfet-ов по сравнению с оными на 1200 Вольт.
Однако почитав немного аппликух и этот форум, вроде как 1000 Вольтовых ключей мне должно хватить. Тут уже их стоимость увеличивается не так принципиально.
Ну, например как предел бюджета IXFB38N100Q2, или возможно даже хватит IXFK24N100.
Хотя, возможно, кремний-карбид транзисторы от Cree тут бы самый раз, но уж больно небюджетно.
Идея Direct Sense в LTC3722(после прочтения форума на неё обратил внимание) мне понравилась, насколько её воплощение получается безглючным?

Приоритеты следущие - на первом месте надёжность устройства. На втором себестоимость производства, на третьем размеры. Хотелось бы запустить это хозяйство на 100кГц, чтоб транс и дроссели не сильно раздувать. 30кГц и IGBT как-то не очень хочется.

Вопрос 2. Как оптимальнее драйверить ключи. В первой итерации я использовал Gate Drive трансформаторы с ускоряющими закрывание PNP транзисторами в затворах. Или это плохая идея и лучше иметь изолированный драйвер прямо в затворе с закидыванием туда питания? Есть ли на практике необходимость заводить затворы в минус для обеспечения помехоустойчивости?

3. Выходной выпрямитель видимо тупо ультрафаст диоды, при 75 Вольтах сильно я не проиграю. Хотелось бы получить результирующий КПД не хуже 0.9

Входная часть на полууправляемом (для плавного старта и функций защиты) трёхфазном мосте и дросселе в качестве пассивного PFC уже готова. Кстати у иксуса был глюк в даташитах серии VVZ, мои наезды на них закончились исправлением даташита, была ошибка в распиновке, кому интересно могу сообщить детали.

4. При изменении нагрузки от 0 до 100% провал на выходе не должен превышать 1.5В, в противном случае (если он больше), обратная связь должна загнать выход в рамки за 50 микросекунд. Можно это реализовать с разумным кол-вом выходной ёмкости и voltage mode control, или current mode тут будет оптимальнее?

5. Можно ли из практических соображений рассчитывать на 80% duty cycle при минимальном входном напряжении или 20% не хватит для перемагничивания резонансного дросселя если исходить из частоты 100к?

Спасибо, впрочем на этом вопросы явно не закончатся.

[K-Volodja]

Сергей.
Каждая новая ступень напряжения (24В, 220В, 380В и т.д.) требует своего подхода к управлению, схемотехнике и конструкции преобразователя при любом принципе управления. Поэтому нужно сначала научиться работать в новой среде, а потом что-то там делать. А работать методом тыка очень дорого, хотя у некоторых и получается, но чаще гора сгоревшей комплектации. Поэтому для начала посмотрите кто как делает, почитайте рекомендации (например Колпакова А.И. В лабиринтах силовой электроники), потом потренеруйтесь на 0,5-1,0кВте, что б не больно было, а затем можно и выше.

[Sergey_G]

Поэтому для начала посмотрите кто как делает,

У меня под рукой есть пара вскрытых источников с похожими параметрами.
Один из них довольно старая воздушная Лямбда, IGBT на 600 Вольт, похоже на паралельную работу двух трёхуровневых схем. Весьма громоздкое исполнение, не вижу смысла копаться в деталях, ибо компонентная база устаревшая.
Второй источник сделан по спецзаказу. Фирма имеет солидную историю и традиции в данной области. Держатся опять же за отработанные решения 20-летней давности (UCC3875 + IGBT 30kHz) руками и ногами. Причины я прекрасно понимаю. Но повторять не хочу. Громоздко и как следствие дорого.
Через неделю будет третий источник, с экстремально малыми размерами, обязательно изучу что и как.
Кроме того, есть предложение ещё от одной фирмы, суть таже самая ZVS мост под управлением 3895. Однако Mosfet-ы, трансформаторы в затворах с ускоряющими цепями, заявленные размеры весьма скромные.

Спасибо за ссылку, скачал, обязательно проштудирую, однако беглый взгляд ни на что неведомое мне не наткнулся. Да и когда речь идёт о компонентах, всётаки 10+ лет солидный срок.

Вот про 0,5-1кВт не совсем понял - провести лабораторную работу по изучению демоборда UCC28950 на 600Вт? Честно - не вижу особого смысла.

[AlexeyW]

Выход не стоит ли сделать на Шоттки, а не на ультрафаст? Придется несколько аккуратнее со всякими выбросами, но при 100А лишние 0,3В очень существенны. Наверное, можно подумать и о синхронном выпрямителе, но, кажется, при таком токе и напряжении смысла мало.

[Sergey_G]

Выход не стоит ли сделать на Шоттки, а не на ультрафаст?

Алексей, у меня на максимальном входном напряжении и трансформаторе 10:2+2 (если мы про классический мост) получается, что 400 вольтовые диоды со скрипом пролазят. И то при условии, что выбросы из за паразитов удастся удержать в разумных пределах (диодная распорка между резонансным дросселем и первичкой). И насколько я понимаю, 400В это уже там, где шоттки закончились. Или появились недорогие карбид-шоттки на такие токи?

[AlexeyW]

Да, тогда верно, на 150В примерно они вроде кончаются.
В заведенной Вами теме не силен, скорее пришел тоже почитать, что скажут, но пишут пока мало
Есть мысль только по этому -

Вопрос 2. Как оптимальнее драйверить ключи. В первой итерации я использовал Gate Drive трансформаторы с ускоряющими закрывание PNP транзисторами в затворах. Или это плохая идея и лучше иметь изолированный драйвер прямо в затворе с закидыванием туда питания? Есть ли на практике необходимость заводить затворы в минус для обеспечения помехоустойчивости?

что трансформаторы, наверное, не являются оптимальным решением из-за индуктивности рассеяния - она вносит задержку, звон контура с ней и сильно меняющейся емкостью затвора нужно демпфировать, и т.п. - вроде как предпочтительнее драйвер, который можно расположить у транзистора топологически аккуратно, исключив помехи (и заводить в минус не надо). Но это так, мелкое замечание.

[Sergey_G]

вроде как предпочтительнее драйвер, который можно расположить у транзистора топологически аккуратно, исключив помехи (и заводить в минус не надо).

Если мыслить в этом направлении, то новый продукт silabs si823x должен быть в самый раз.
Если я правильно понял их даташит, то в отличие например от драйверов International Rectifier, он не боится отрицательного common mode напряжения выходного общего провода по отношению ко входному, и выходит, вот это уже не актуально:

Если горят драйвера, то это вероятнее всего по одной причине: превышено макс.доп отрицательное напряжение на выводе Vs, из-за очень сильных выбросов при переключении транзюков. И еще - если создать такие dU/dt, dI/dt (короче, вкл/выкл мосфетов делать за достаточно короткое время) , что токи нагрузки, а также упомянутые помехи в сумме создают выбросы на паразитных индуктивностях платы. Вот блин завернул... Ну да ладно. Вот эти диоды вкупе со стабилитронами и резисторами (подкл. к Vs) - и есть не самый действенный, но довольно простой способ обезопасить девайс от полета на Луну.

[Sergey_G]

Вот ещё вопросик - кто как смотрит форму сигнала затвор-исток в верхнем ключе, который болтается туда-сюда будь здоров!?
Например щуп P5200:
Вот тут описание
Его CMRR частотная зависимость не ахти конечно, но может если на феррит намотать пару витков входных проводов может что-то адекватное покажет, или нет?

[gumet]

первый вопрос

Таки первый ответ.

Типо, приемлемые комм. потери можно получить и без геморроя с фазником. Ну а ежели не брезговать 900-вольтовыми бюджетными айжабятами, то и на 40 кГц можно получить нужный габарит, включив стойки мостика параллельно. Динамические потери будут ещё меньше, т.к клацающая паразитная ёмкость айжабят зело меньше чем у половиков, а фазник ведь и городится в угоду упомянутой ёмкости.

Сообщение отредактировал gumet - Mar 1 2011, 17:32

[AlexeyW]

Его CMRR частотная зависимость не ахти конечно, но может если на феррит намотать пару витков входных проводов может что-то адекватное покажет, или нет?

Да вроде для данной задачи вполне приемлемо. Правда, страшно подумать, за сколько это продается.
Как примитивное решение, для дифференциального высоковольтного входа можно использовать два емкостных делителя, подав их на два канала и включив вычитание каналов. Мы используем такие делители для вв импульсов, фронты до 10нс они показывают хорошо. Верхнее плечо - ставим советские емкости КВИ-1 (3,3, 3,9 пФ), нижнее - группу NP0, плюс еще подстроечник для точного коэффициента. Вполне можно получить точность до 2-3%. Правда, постоянная составляющая не передается, и сами емкости верхнего плеча нужно удалить от схемы на 20-30см и хоть немного экранировать землей осциллографа.

Если мыслить в этом направлении, то новый продукт silabs si823x должен быть в самый раз.
Если я правильно понял их даташит, то в отличие например от драйверов International Rectifier, он не боится отрицательного common mode напряжения выходного общего провода по отношению ко входному, и выходит, вот это уже не актуально:

Интересно, как это устроено - вроде никакая микросхема не терпит ниже подложки на 0,6В. Но странно, с чего выброс на выходе драйвера (на затворе?). Если выброс может спалить драйвер - он так и затвор может пробить.

[Sergey_G]

Таки первый ответ.
Типо, приемлемые комм. потери можно получить и без геморроя с фазником. Ну а ежели не брезговать 900-вольтовыми бюджетными айжабятами, то и на 40 кГц можно получить нужный габарит, включив стойки мостика параллельно. Динамические потери будут ещё меньше, т.к клацающая паразитная ёмкость айжабят зело меньше чем у половиков, а фазник ведь и городится в угоду упомянутой ёмкости.

Большое спасибо за идею, очень интересно.
Если это в LTSpiсe, не поделитесь ли исходником, чтоб я сам мог покрутить?
e-mail скинул в личку.
Теперь про 900Вольт IGBT. Во всех рекомендациях что я встречал, на 750 вольт шины необходимы 1200В IGBT. Например у того же Колпакова читаем:

Ввиду большей стойкости Mosfet к лавинному пробою, 500В Mosfet сравнивается с 600В IGBT

Это собственно не проблема (1200В IGBT), но у меня вопрос:
когда Вы сравниваете динамические потери, то какой схемы с какой?
Мост с разделёнными обмотками и параллельными стойками на IGBT 1200Вольт и ZVS фазомод на 1000вольт полевиках?
Или сравниваете Мост с разделёнными обмотками с ним же, но стойками U/2?

Почему пишут что на мосту с разделёнными обмотками можно снимать больше с того же транса чем в фазомоде? Где физически сидит этот выигрыш?

ЛС отправить не могу, видимо ещё не дорос.
abc44def собака hotmail.com без пробелов.