Защита входа БП (номинальные ~380VAC), от выбросов до 2кВ длительностью до 1...2мс Опции

[pr0m]

Добрый день!
Имеется БП вход 380VAC, выход 2.5kW (структурно: выпр.мост-ККМ-DC/DC).
По ТЗ должен противостоять регулярному воздействию бяки из названия топика (вплоть до присутствия этого выброса до 2кВ в каждом полупериоде вх. напряжения), с целью защиты ключа ККМ, электролита ККМ, ключей DC/DC.
Стандартные решения в виде варистров-разрядников видятся неприменимыми из-за высокой энергии (1...2мс) этих выбросов.
Ход моих мыслей:
Стал рассматривать варианты разрыва питающей сети при возникновении выброса, причём 2 варианта расположения разрывающей цепи:
1) по переменке (до моста)
2) по постоянке (после моста)
а требования к "разрыватору" получаются такими:
- достаточно высокое быстродействие, вероятно, раз в 10 быстрее постоянной времени контура Lккм+Cккм, (до 100...200мкс - отпадают реле, контакторы)
- возможность разорвать цепь в произвольный момент (отпадают симисторы в варианте по переменке)
В остатке из элементной базы остаются
- MOSFET-ы - нет на напряжения 2...2.5кВ и велико RDS при токах 6...10А
- GCT, IGCT - рассчитаны на более серьёзные мощности
- IGBT, тут 2 варианта - ставить по постоянке после моста (на 2.5кВ с наличием на складах в России проблема, но могут привезти вроде этого IXLF19N250A), или встречно-параллельно 2шт RB IGBT по переменке - но этот тип IGBT, я так понял, пока только в проекте у производителей, да и управление ими требует 2-х изолир. драйверов. Хотя вариант по переменке привлекателен тем, что можно использовать мост на более низкое напряжение.

Т.е. выбор, при всём богатстве выбора, оказывается невелик?

Решал ли кто-нибудь похожую задачу, какие может быть ещё варианты я не учёл?

Сообщение отредактировал pr0m - Apr 3 2013, 06:55

[Integrator1983]

Буду премного благодарен, если бы кто-нибудь ткнул носом в практический кусок схемы, как основу, дабы не изобретать велосипед.

Смотрите устройства грозозащиты систем питания для телефонии. Кроме того, у Epcos'а в аппликухах для, по-моему, газовых разрядников, была подробно прорисованная схема.

Однако моделирование говорит, что при длительности выброса 1...2мс даже используя 2мГн вместо достаточных 200мкГн и в 2 раза большей ёмкости напряжение успевает срезонировать до неприличных величин 1000...1500В

Вы же моделировали, скорее всего, для источника выброса с весьма низким внутренним сопротивлением. Скорее всего, энергия этого импульса не очень велика (если молния в сотне метров постоянно не бьет и высоковольтные провода на Ваши 380В не падают), и на LC он должен прилично размазаться.

[pr0m]

Скорее всего, энергия этого импульса не очень велика (если молния в сотне метров постоянно не бьет и высоковольтные провода на Ваши 380В не падают), и на LC он должен прилично размазаться.

Со слов подвергшегося пыткам ведуна от ж/д, природа этих импульсов - не атмосферная статика, а некие загадочные процессы в фазовом расщепителе электровоза, связанные в том числе с включением-выключением тяговых двигателей, работающих от того же фазового расщепителя, поэтому их энергия как раз таки весьма велика. И какое внутреннее сопротивление источника рисовать в модели - вопрос.. Приходится бороться почти что с ветряными мельницами.

[In_an_im_di]

Со слов подвергшегося пыткам ведуна от ж/д, природа этих импульсов - не атмосферная статика, а некие загадочные процессы в фазовом расщепителе электровоза, связанные в том числе с включением-выключением тяговых двигателей, работающих от того же фазового расщепителя, поэтому их энергия как раз таки весьма велика. И какое внутреннее сопротивление источника рисовать в модели - вопрос.. Приходится бороться почти что с ветряными мельницами.

Сталкивался с похожим ТЗ.
Похожие условия в сети 220В генератора вагонов электричек: пики до 900В и длительностью неск. мс.
Причем, у РЖД-шников стандарты не выработаны, есть только примерные данные.
В вагонах еще фильтры генератора "звенят" солидно, как я понимаю.
Видимо, раньше не ставили туда электронику, вот и не было проблем.
Сам я предполагал использовать "размыкатель", потом отказался от проекта совсем по причине незадокументированности этих помех.
Много народу бралось за этот проект, но, насколько я знаю, защиту так и не придумали нормальную-блоки питания беспричинно горят.
Вам-искренне удачи.

Сообщение отредактировал In_an_im_di - Apr 3 2013, 15:37

[pr0m]

Причем, у РЖД-шников стандарты не выработаны, есть только примерные данные.

Много народу бралось за этот проект, но, насколько я знаю, защиту так и не придумали нормальную-блоки питания беспричинно горят.

Вам-искренне удачи.

Всё именно так, как Вы и говорите. Вопрошаемые делают круглые глаза и говорят жуткие цифры, подкрепляя пассами рук.
Спасибо, пожуём... К снаряду, та-скать, подходит следующий спортсмен.


п.с. Сплошные противоречия. В ТЗ уживаются 2 пункта:
- максимальное действующее значение входного напряжения: 480VAC, 50Гц
- амплитуда выбросов до 2кВ, длительностью до 2мс, возможно в каждом полупериоде (что соответствует среднеквадр. значению напряжения в 670В)
Так что пассивным фильтром, полагаю, сгладим только 2мс пик. Среднеквадр. будет превышать первое требование ТЗ (480VAC).

Ушёл бодать заказчика.

в каждом никчёмном блочке лепят за немалые деньги полноценную от них защиту.

В курсе. При питании от сети постоянного тока (50, 75, 110В) для вспом. оборудования приходится предусматривать защиту до 500В и выше. В суровых российских реалиях НК АКБ имеют свойство усыхать или растворяться в пространстве.


Сообщение отредактировал pr0m - Apr 3 2013, 16:03

[In_an_im_di]

Ушёл бодать заказчика.

Некого там бодать. Нету там спецов, не ос-та-лось. А те, которые даже со степенью ктн - те по сути лишь коммерсы.
На мой взгляд, если стоит цель сделать нормально, то надо самому садится на паравоз с самопишуще-регистрационной аппаратурой, и смотреть что там и как на самом деле по помехам, а потом уже составить для себя ТЗ по результатам. Правда, мне вот не удалось даже стрясти с заказчиков электросхемы вагона, хоть она и не секретна. Поняв тамошнюю степень абструкции, я и не стал связываться, благо, не обязан был.

ПС. Вы еще не видели ТЗ, которое мне досталось. Жаль, привести его тут не могу, по понятным причинам. Там вообще и смех и грех в каждой строчке.

Сообщение отредактировал In_an_im_di - Apr 3 2013, 16:22