ИИП на IRFP460. Помогите разобраться с силовой частью Опции

[James D.]

Собрал я схему ИИП по вот такой схеме:


Задающий генератор - 70 кГц, Феррит для трансформатора - от ТВС-110ЛА.
Трансформатор я намотал такой: I обмотка 29 витков проводом 1.0 мм, II - 6 секций по 174 витка. Вобщем, вторичка - две полуобмотки по 521 витку.
Нагрузка трансформатора - двухполупериодный выпрямитель, колебательный контур и разрядник. Дальше воздушная катушка для еще большего поднятия напряжения. Это опыт по Тесле.
На такую нагрузку ИИП не очень-то хочет работать. Полевой транзистор (нижний по схеме) перегревается и в итоге довольно быстро оба транзистора сгорают. Я силовую часть схемы питаю с ЛАТРа, так больше 80-100 В подавать не получалось - ток быстро возрастает до 2-3 А и транзистор закипает.
Я уже три пары полевиков спалил, теперь вот думаю - надо силовую часть дорабатывать: добавить C13, C14 и R9, R10, и быстрые диоды VD5, VD6.

Вот новая схема ИИП.


Мне бы разобраться с трансформатором и RC цепями на выходах полевых транзисторов. Как это все правильно рассчитать?
R9 и R10 участвуют в расчете или это просто разрядные сопротивления? Для чего они?
Нужны ли быстрые диоды на стоке-истоке полевика? А то одни говорят одно, другие - другое... Я еще супрессоры 1.5КЕ400СА вешал на сток-исток, есть ли в них смысл?

Сообщение отредактировал James D. - Oct 20 2013, 13:55

[James D.]

У меня возникло несколько вопросов к вам, уважаемые электронщики.

Я считаю, что если вы отлаживаете схему, значит, в ней должно быть приличное число контрольных точек и методик измерений, и естественно какие-то механизмы защиты должны присутствовать. Последнее - уже не только моё мнение. У IR2153 вроде бы есть вход шатдаун, то есть можно её глушить по возникновению кз или перегрузки. Но это опять же, как подметил Burner, токовый трансформатор 1:25...1:50, и какой-нибудь одновибратор на несколько микросекунд

Да, есть шатдаун.

Не знаю, правда, как именно осуществляется отключение, но я однажды на IR2153 питание не подал, а на полевики подал (у меня раздельно питание подается), и они мгновенно сгорели. Надо надеяться, шатдаун по умному запирает феты-полевики.
Как думаете, успеет ли система защиты, построенная на этом шатдауне, защитить полевики при КЗ на выходе выпрямителя (разряд в разряднике)?

Сформируйте траекторию выключения полевиков. Со стока конденсатор 1-2n далее на резистор и включенный ему параллельно диод.
При нарастании напряжения (закрывание транзистора) ток будет протекать через емкость и диод. При открытом состоянии транзистора емкость будет разряжаться через открытый транзистор. Без таких цепей любая схема не жилец на белом свете.

Вообще-то попробовать можно, но вопрос такой же: сумеет ли система защиты, построенная с использованием цепей конденсатор-резистор-диод, защитить полевики при КЗ на выходе выпрямителя?

Все равно придется ограничивать скорость нарастания напряжения на транзисторе. Индуктивность в доли микрогенри погоды не делает, а вот защита обеспечена.
Более того индуктивность полезна. В киловатном полумосте ставлю по 5мкГ для ограничения скорости нарастания тока...

Насчет индуктивностей L3-L4, поясните, пожалуйста. Так ли это выглядит на схеме, как я изобразил, и можно ли использовать дросселя на ферритовых стержнях из компьютерных БП?

Для работы на высоковольтный разрядник очень даже правильно будет использовать квазирезонанс с дополнительными диодами.
"Resonant Mode Converter Topologies" by Bob Mammano

К сожалению не увидел я в этом документе методики расчета L_R...

Давайте порассуждаем. Амплитуда напряжения на выходе полумоста 150В. На вторичной обмотке амплитуда напряжения составит 150*521/29=2700В.
Для того чтобы зарядить вашу накопительную емкость за 1 млсек достаточно обеспечить ток заряда 0,1А.
Пусть емкость полностью разряжена. При этом ток заряда ограничен только индуктивностью рассеяния трансформатора.
Для ограничения тока нужно применять дроссель. При частоте 70 кГц длительность полупериода 7 мксек.
Значит, вам нужен дроссель примерно : L=7*10-6*2700/1=19млГн. При этом ток заряда в конце полупериода принимаем 1А, а ток через транзисторы преобразователя будет 18А.
Если ограничить ток резистором, то на нем будет рассеиваться мощность такая же как на нагрузке.
Дроссель получается еще тот, но сделать его можно.
Если я в чем-то ошибаюсь подскажите.

Вы бы не могли показать сами формулы, по которым приводите расчеты? Или скажите, где их можно найти? Меня интересует расчет величины тока необходимого для заряда емкости за определенное время (как Вы считали?) и расчет индуктивности дросселя (по какой формуле Вы считали?).

Энергия одного разряда = CU²
За 1 секунду при частоте 1 кГц потребуется
(28*10_-9*9*10⁶*1000)/2 = 126 Дж/с.
Т.е. в нагрузку уйдет до 126 Вт.
При варианте Б можете настроить на резонанс при минимуме тока. Сопротивление будет близко к активному, максимальный ток определится нагрузочным резистором. При 300 Вт это 30 кОм.

Энергия конденсатора E=(CU²)/2, E = (28*10^-9 * 3000²)/2 = 0.126 Дж.
Чтобы получить 1000 разрядов в секунду нужно затратить на это: 0.126 * 1000 = 126 Дж*с (Вт). С учетом КПД 50% выходит, что источник питания должен выдавать 250-300 Вт. Правильно я понимаю?
Нужен ли резонансный конденсатор С16 (на моей схеме, см. нижнюю картинку) последовательно с первичкой трансформатора?
Я имею в виду - добавить конденсатор в схему "Б":


На одних схемах он есть, на других его нет... И указывают номинал 0.47 мкФ, а первичку, говорят, вообще можно мотать 40-50 витков, а лучше 80...