Разделительный трансформатор в управлении MOSFET, Как добиться крутых фронтов Опции

[ADOWWW]

Я пока не применял трансформатор в управлении МОСФЕТами. Схем и рассуждений на эту тему много.
По форуму то же немало информации. Почитал форум, статьи. В теории всё ясно но на практике появились вопросы.
Хочу запитать сетевой косой мост с двумя транзисторами в параллель каждого плеча. Транзисторы SiHG73N60E http://www.farnell.com/datasheets/1916016.pdf

Собрал управление на 3844, частота 140кГц, на выход повесил пару TIP112 / TIP127 с выходным конденсатором 1мкф х 100В, питание 24В.
Трансформаторы есть готовые. От VAC 4097x055 и заказной с мощного питателя выковырял. Кроме того, намотал парочку своих,
один на кольце 16х8х4 N87 20x40x40 витков и на броневом 20х30х30 витков. Провод использовал 0.35мм
В качестве нагрузки подключил два полевика в паралель, нагрузив их током около ампера ( резистор 22Ом х 24В ).
Перепробовал различные варианты схем ускорения, на биполярном PNP, на полевике, одном и дух, просто на резисторе и двух стабилитронах.
Минимальное время закрытия получилось около 100ns ( на одном биполярнике ), но смущают большие потери на нагрев.
Кроме того, на сигнале управления после транзисторов со стороны 3844 есть ступенька, не совсем понятно откуда она появляется.
Осциллограммы я снял, но схем в электронном варианте пока нет, позже выложу.
Собирал на макетке, правда соединения делал возможно короткими, сводил ёмкость и индуктивность монтажа к минимуму.

Собственно вопрос в чём, какое время фронта-спада можно считать достаточным ?
И какую схему предпочтительнее использовать, исходя из баланса потери - скорость?
Да, и вообще мнения, предполагаю получить около 1,5кВт мощности с выхода. Напряжение стабилизированное, с регулировкой 300 - 700В, ток 2А.

[нищеброд]

Собственно вопрос в чём, какое время фронта-спада можно считать достаточным ?
И какую схему предпочтительнее использовать, исходя из баланса потери - скорость?
Да, и вообще мнения, предполагаю получить около 1,5кВт мощности с выхода. Напряжение стабилизированное, с регулировкой 300 - 700В, ток 2А.

Многое зависит от используемого (или нет) снаббера.

[mcheb]

.
Кроме того, на сигнале управления после транзисторов со стороны 3844 есть ступенька, не совсем понятно откуда она появляется.

Это 3844 перезаряжает ёмкость Миллера

[ADOWWW]

Многое зависит от используемого (или нет) снаббера.

Снаббер просто RC

Это 3844 перезаряжает ёмкость Миллера

Ага, занчит ступенька появляется из за разных токов заряда?

Надо всё же осциллограммы подцепить

Вот две осциллограммы, с диодом паралельно затвору( 711052 ) и без (711114) , отрезает отрицательный выброс.
Канал-1 Затвор, Канал-2 Первичная обмотка трансформатора

Эскизы прикрепленных изображений

 

[oleg_d]

Я пока не применял трансформатор в управлении МОСФЕТами. Схем и рассуждений на эту тему много.

Я делал как на картинке (номиналы не смотреть), работает не плохо.

[нищеброд]

Снаббер просто RС

Снаббер снижает потери на переключение. Чем выше частота, тем больше потери.

[ADOWWW]

Осциллограмы сняты с этого варианта

До расчёта снаббера пока не дошёл, но думаю всё же RCD применю.


Что касается осциллограмы, отрицательный выброс на спаде это позитивный момент для закрытия или его лучше "сбрить" ?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[iiv]

А можно полюбопытствовать почему не хочется попользовать какие-то стандартные драйверы, типа UCC27524, вроде и по евре за пару каналов, то есть почти даром? Или, если таки нужно развязоное управление, то можно аваговские HCPL кажется 3-ей серии посмотреть, они в разтянутом соике до 4кв или тот же Техас с аваговским оптокоплером, что будет конечно дешевле, но чуток побольше компонент, но, судя по одной и той же знакомой теме за последние 2 года у Вас там с местом не сильно большие проблемы

Хочу запитать сетевой косой мост с двумя транзисторами в параллель каждого плеча. Транзисторы SiHG73N60E

а сколько Вы с этого мосфета хотите получить, если у него время закрытия 120нс?

[SSerge]

Трансформаторы удобно применять в двухтактных схемах, там всё "само" работает, а в однотактных, да с большим диапазоном изменения к-та заполнения, уже не так всё хорошо, приходится прибегать ко всяким ухищрениям.
Посмотрите fig.35 и окрестности в пдф-ке из унитродовских семинаров:
 slup169_Design_And_Application_Guide_for_High_Speed_MOSFET_Gate_Drive_Circuits.pdf ( 345.26 килобайт ) Кол-во скачиваний: 303

[ADOWWW]

А можно полюбопытствовать почему не хочется попользовать какие-то стандартные драйверы, типа UCC27524, вроде и по евре за пару каналов, то есть почти даром?
Или, если таки нужно развязоное управление, то можно аваговские HCPL кажется 3-ей серии посмотреть, они в разтянутом соике до 4кв или тот же Техас с аваговским оптокоплером,
что будет конечно дешевле, но чуток побольше компонент, но, судя по одной и той же знакомой теме за последние 2 года у Вас там с местом не сильно большие проблемы


а сколько Вы с этого мосфета хотите получить, если у него время закрытия 120нс?

А чито это Ильгиз, мы на ВЫ перешли ?
Да, драйверов в принципе полно, а цена не принципиальна. И я уже приобрёл некоторый опыт в общении с ними за последние пару лет.
Но трансформатор меня прельстил относительной простотой ( на первый взгляд ) реализации.
Кроме того, я уже начал эксперементы с трансформатором, хочу для себя всё прояснить, пусть даже в итоге и придется применить оптрон.

Транзисторы в принципе не принципиально, просто эти есть под рукой и в принципе подходят для моей задачи. А с моста хочу получить 1.5кВт

SSerge, я исходил из того, что проблемы появляются при коэф. заполнения больше 50%. Потому взял 3844 и эксперементирую на максимальной скважности.
Т.е. она будет уменьшаться, а это трансформатору только лучше. Или я не правильно понял ?

[ADOWWW]

Вот собрал на полевом, правда немного упростил.
И соответственно осцилограммы на затворе одного из транзисторов.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[iiv]

А чито это Ильгиз, мы на ВЫ перешли ?

да вроде нет, только тут правила форума есть, и их всем приходится соблюдать, а то слостные модераторы тогось, вот я и перестраховался...

А кстати, в Аваге трансформатор сразу встроенный, и, если речь не идет о очень высоких частотах (от МГц и выше) я бы на твоем месте, Адиль однозначно его брал бы, удобно, 6 ножек, и транс за тебя уже в хорошей форме намотали. Я их пачками у себя пользую, а более дешевый вариант, как я говорил, быстрый оптокоплер с быстрым драйвером.

[ADOWWW]

А какой Аваго имеешь в виду ? Я на трансформаторах цифровые развязки делал, Адумы разные ))

[Herz]

А чито это Ильгиз, мы на ВЫ перешли ?

Потому что это не частная переписка. И было бы хорошо эту традицию сохранить, обращаясь ко всем участникам одинаково. Это не закон, но хороший тон, ИМХО.
Иначе создаётся впечатление, что есть "свои" и "чужие". А мы тут - одно общество.

[ADOWWW]

Потому что это не частная переписка. И было бы хорошо эту традицию сохранить, обращаясь ко всем участникам одинаково. Это не закон, но хороший тон, ИМХО.
Иначе создаётся впечатление, что есть "свои" и "чужие". А мы тут - одно общество.

Ну чтож, хороший тон, тогда по логике, чтоб все были "свои" надо общаться на ты ))
Но понятно, постараюсь придерживаться.
А с именами как ? Тоже нельзя по имени обращаться ?

Вобщем по теме.
В последнем варианте с полевиком, подвесил четыре МОСФЕТа . Немного скруглились фронты , но ест довольно много тока.
Потребляет 450мА от 24В . TIPы пришлось на радиаторы посадить.

Вот так выглядит раскачка.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Herz]

А с именами как ? Тоже нельзя по имени обращаться ?

Ну, почему же нельзя? Можно, если адресат не возражает. Но лучше, всё-таки, единообразно.

[MikeSchir]

Кроме того, на сигнале управления после транзисторов со стороны 3844 есть ступенька, не совсем понятно откуда она появляется.
Осциллограммы я снял, но схем в электронном варианте пока нет, позже выложу.

Может быть это связано с неодновременным включением-выключением транзисторов TIP112 и TIP127 - эффект известный из усилителей.
Но больше всего мне не понятно: как будет регулироваться и стабилизироваться выходное напряжение? Не вижу в выходном выпрямителе дросселя, так необходимого в схеме Forward? А может быть это вовсе не Forward, а я что-то не увидел или пропустил и вообще всё не так понял?
Конечно, если это Flyback, то нужно изменить полярность трансформатора.

Сообщение отредактировал MikeSchir - Oct 12 2015, 09:43

[ADOWWW]

Может быть это связано с неодновременным включением-выключением транзисторов TIP112 и TIP127 - эффект известный из усилителей.
Но больше всего мне не понятно: как будет регулироваться и стабилизироваться выходное напряжение? Не вижу в выходном выпрямителе дросселя, так необходимого в схеме Forward? А может быть это вовсе не Forward, а я что-то не увидел или пропустил и вообще всё не так понял?
Конечно, если это Flyback, то нужно изменить полярность трансформатора.

Эта ступенька есть не всегда, на разных выходных МОСФЕТах она разная, например на последней осциллограмме её вообще нет.

Вобще, задумывал как прямоход, к нему и трансформатор рисовал. Но выложил вариант обратнохода.
Трансформатор тот же. Там просто другие намотачные данные, ну и начала обмоток наоборот. Поленился перерисовывать )))

Что скажите, последний вариант могу применять ?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ZVA]

не постесняюсь своего невежества и задам вопросы по последнему рисунку:
- какое назначение резисторов R9 и R31?
- какая функция двухобмоточного элемента Т3?
- все таки, что это за топология - прямоход или обратноход?

[MikeSchir]

Вобще, задумывал как прямоход, к нему и трансформатор рисовал. Но выложил вариант обратнохода.
Трансформатор тот же. Там просто другие намотачные данные, ну и начала обмоток наоборот. Поленился перерисовывать )))

Что скажите, последний вариант могу применять ?

+ зазор + больше габарит по сравнению с прямоходом.
Можно попробовать
Пульсация на выходе выпрямителя более 30 В - решайте сами. Может быть добавить конденсаторов?

[ADOWWW]

не постесняюсь своего невежества и задам вопросы по последнему рисунку:
- какое назначение резисторов R9 и R31?
- какая функция двухобмоточного элемента Т3?
- все таки, что это за топология - прямоход или обратноход?

Я там повыше описАл, почему есть несоответствия на схеме.

+ зазор + больше габарит по сравнению с прямоходом.
Можно попробовать
Пульсация на выходе выпрямителя более 30 В - решайте сами. Может быть добавить конденсаторов?

Согласен, но я взял ETD59, расчёты сделал программой Старичка. Габаритная можность на 140кГц ( и на 100 ) достаточна для обоих вариантов. Зазор сделал 1мм.
На схеме не показан конденсатор 2х2200µF 450V включенные последовательно.
Я обмотки разделил, чтоб не слишком повышать напряжение на диодах.
Выкладываю переработанную схему обратнохода ( только начала обмоток не соответствуют )

Блочок на Q7 нужен для разрядки конденсатора при установке меньшего напряжения.
Правда скорее всего для точного гистерезиса применю двухуровневый компаратор.
Установка выходного напряжения должна осуществляться напряжением (DRIVE IN ), но я что то намутил со
схемой сравнения, надо взять опорное поменьше. А то получается только 2В на регулировку остаётся.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[MikeSchir]

На схеме не показан конденсатор 2х2200µF 450V включенные последовательно...
...Выкладываю переработанную схему обратнохода ( только начала обмоток не соответствуют )...

Вы опять за своё? "здесь играть, здесь не играть, здесь пятно - рыбу заворачивали..."(С). Рисуйте всё!
1100 мкФ, да на 700 В - это 269 Дж! Не забудте Это что, опять для импульсного лазера?

Блочок на Q7 нужен для разрядки конденсатора при установке меньшего напряжения.
Правда скорее всего для точного гистерезиса применю двухуровневый компаратор.

Ну это Вы проверите - расскажете, но не забывайте про 269 Дж и 700В

Установка выходного напряжения должна осуществляться напряжением (DRIVE IN ), но я что то намутил со
схемой сравнения, надо взять опорное поменьше. А то получается только 2В на регулировку остаётся.

Посмотрите куда улетит выход IC1A при двух вольтах между входами. Нужна отрицательная ОС. Или вообще лучше убрать этот каскад (а может быть и не только его). Да и не понятно как вы собираетесь управлять ШИМом (по-моему Вы там говорили про UC3844?). Нарисовали бы, что ли.

[ADOWWW]

Вы опять за своё? "здесь играть, здесь не играть, здесь пятно - рыбу заворачивали..."(С). Рисуйте всё!

Обязательно, есть пара свободных вечеров, нарисую всю схему и выложу для критики.

1100 мкФ, да на 700 В - это 269 Дж! Не забудте Это что, опять для импульсного лазера?

Да, для него родимого

Ну это Вы проверите - расскажете, но не забывайте про 269 Дж и 700В

Я собирал уже этот узел , работает ))

Посмотрите куда улетит выход IC1A при двух вольтах между входами. Нужна отрицательная ОС.
Или вообще лучше убрать этот каскад (а может быть и не только его). Да и не понятно как вы собираетесь управлять ШИМом
(по-моему Вы там говорили про UC3844?). Нарисовали бы, что ли.

Я с контроллером пока не опредилился, наверно 3846 применю или из нового что нибудь.
3844 я использовал для отладки переходного трансформатора.

[manowar]

блок из ic1a,b,c нормально работать шим контроллеру не даст. будет прыгать меж мак и мин заполнением. первый оу работает как компаратор, напряжение с вых делителя будет сравниваться либо с напряжением питания оу, либо с 0.
если есть необходимость изменять вых напряжение управляющим - проще вых делитель подгрузить управляемым напряжением источником тока(1оу)

Сообщение отредактировал manowar - Oct 16 2015, 15:29

[ZVA]

А какое отношение к теме топика имеют последние несколько постов? как схема разряда выходного конденсатора влияет на формирование фронтов в транформаторном драйвере?

[khach]

Для крутых фронтов встречал решение с использованием пачки ВЧ импульсов. Трансформатор драйвера работал на частотах в дестяки МГц и выше, драйвер подавал на него радиомпульс, после трансформатора радиоимпульс выпрямлялся и давал постоянку для разрядки емкости затвора. Крутизна фронта обеспечивалась верхней граничной частотой трансформатора.
Есть ли пример рабочей схемы такого драйвера? Что то типа ADuM3224/ADuM4224 по логике работы, но в дискретном исполнении и питанием ВВ части от того же сигнального трансформатора.

[perfect]

Раз уж трансформатор, выпрямитель, то примерно вот такой вариант ещё:

Не знаю стоит ли в сравнении с оптодрайвером?

[khach]

Раз уж трансформатор, выпрямитель, то примерно вот такой вариант ещё:

Не, там хитрее, радиоимпульс после выпрямительного диода идет сразу на затвор создавая передний фронт без задержки, одновременно ВЧ выпрямляется и заряжает конденсаторы положительного и и отрицательного локального источника для питания драйвера. Драйвер поддерживает постоянный положительный уровень на затворе пока не кончится импульс, а потом сразу переключается на отрицательный источник для закрывания транзистора.
Короче, видел прототип но схему посмотреть не дали. Это разрабатывалось для новых перобразователей на нитридных транзисторах с рабочими частотами на несколько МГц. Т.е фронты должны быть единицы нс и обычные трансформаторы и оптроны не тянут по скорости.

[MikeSchir]

А какое отношение к теме топика имеют последние несколько постов? как схема разряда выходного конденсатора влияет на формирование фронтов в транформаторном драйвере?

Да уж, увлеклись маненько
Но сказать больше нечего после первой страницы темы.
На рисунке в посте 5, явно лишние C19, R26 - не сыграют ускоряющей роли, поскольку бал правит индуктивность рассеяния, D10 тоже лишний.
В посте 7 резистор 47 Ом очень велик, уменьшить бы на порядок. Характерно, что такие драйверы, почему то, не имеют дребезга на затворе. Применяем очень давно.
По посту 11 ничего не скажу - таких не делали.
Применение вместо самодельного драйвера покупного - нормально, но есть предостережение о дребезге при применении драйверов с TTL-входом (очень маленький перепад 0-1) из-за наличия межобмоточной ёмкости трансформатора. Нужно брать с КМОП-входом
Рисунок в посте 15. Наличие разделительного конденсатора приводит к зависимости амплитуды отпирающего и запирающего импульсов от длительности отпирающего, при кротких длительностях плохо открывается транзистор в затворе. Мы использовали дополнение выхода мс до "косого моста" по схеме:

Справа выводы мс UC3844. Амплитуды отпирающего и запирающего равны. Три диода обязательно шоттки!

Сообщение отредактировал MikeSchir - Oct 19 2015, 11:00

[dinam]

Что касается осциллограмы, отрицательный выброс на спаде это позитивный момент для закрытия или его лучше "сбрить" ?

Ничего отрицательного для полевика я не нахожу в этом импульсе. Вижу только один возможный подводный камень - не может ли этот отрицательный импульс в каких-то режимам стать слишком большим и пробить затвор? Ну и интересно посмотреть КПД и потери на полевике с диодом и без. Вдруг есть ощутимая разница?

[ADOWWW]

От темы слегка уклонились, это правда. Но всё ради пользы дела !
Собрал тестовый вариант с выходным трансформатором (драйвер по схеме из поста 15 ). Запитал сетевую часть от 80В стаб. , от сети не рискнул ))
Форма импульса сильно зависит от ёмкости затвора. При маленькой вылезает пик при включении.
На большой заваливается задний фронт. Вобщем, оптимально работает на транзисторах 700 - 1500 пФ.

Заказал быстрые оптронные драйвера, чисто для формирования альтернативного опыта ))
Попробую с ними.

Появилось множество вопросов походу эксперементов, но это больше по топологии вообще.
Так что придётся скорее всего новою тему открывть...