ШИМ-регулятор нагрузки., 12В, 100А. Опции

[Andrey.]

Всем доброго времени суток!

Собственно, нужно собрать следующее устройство - широтно-импульсный регулятор нагрузки.
Требования к блоку следующие:
Рабочее напряжение - 10...15В;
Ток нагрузки - 100А макс.;
Регулировка ширины импульсов в пределах 0..100% (в идеале);
Рабочая частота 100Гц...25кГц.

Нагрузкой будет служить электролизер воды. Общая длина соединительных проводов порядка 10м (толстых, очень толстых). ШИМ-регулятор должен стабильно работать во всём диапазоне частот и нагрузок.

Недолго думав, смастерил блок на обычной тл494. В качестве ключей - 4*irf3205. Всё бы ничего, блок работает, усредненное значение тока нагрузки регулируется, но столкнулся со следующей неприятностью. Во время тестов сгорел вентилятор охлаждения. Поставил второй - и тот сгорел.
Много раз пересматривая схему устройства обнаружил, что напрочь забыт диод D2 (его совсем не было! ), что должен стоять между истоками полевиков и "плюсом" источника питания.
Естественно, вину свалил именно на него. А правильно ли я сделал? Ведь поидее именно выбросы, создаваемые во время переключений, и могли послужить результатом выхода из строя вентилятора?

Чтож, выкладываю доработанную схему на всеобщее обозрение. Прошу знающих людей откликнуться, и написать, какие еще недочеты возможно есть в схеме, и чего следовало бы еще избежать?

Заранее спасибо за помощь!

Сообщение отредактировал Andrey. - Dec 27 2008, 18:24

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Andrey.]

Книгу скачал, расчет индуктивности провода произвел, всё примерно сходится, до 1.5мкГ на метр такого провода в зависимости от его длины. (Какраз вчера "нагуглил" книжку)

Да уж.. ситуация не из простых. То есть при индуктивности 5мкГ нужно банально перемножить 40mJ на рабочую частоту? Выходит, на частоте 25кГц выбросы будут обладать средней мощностью порядка 1кВт??? Этож 50% кпд.. А на частоте 100Гц снизятся до 4Вт?
Можно ли таким образом высчитать средний ток, проходящий через фильтрующие емкости? То есть берем 4Вт, делим на питающие 12В.. В итоге небольшой кондер в фильтре? Что-то не сходится для таких токов..
Я хочу избавиться от плюсовых проводов между ИП и БУ, и между БУ и электролизером. Что если провести сравнительно тонкий плюсовой провод от блока к ИП? Будет ли фильтрация достаточной, или помехи рассеятся в 2-3метрах этого провода?
ИП пока штатный, с выходом 12-15В и токами более 100А. Естественно, имеется как предохранитель, так и амперметр (на 100А) в цепи питания всей установки.

Ниже приведу 2 и 3 схемы соединений. Как видно, посути, и имеем нечто вроде степ-дауна (особенно заметно в варианте 3). Но хотелось бы осуществить вариант 2 проводки. То есть провод, условно обозначенный за L6, вести от диода к плюсу ИП. Будет ли вообще толк от диода в этом случае?? Смущает именно собственная индуктивность провода L6.
Во всех остальных случаях провода L1..L10 имеют сечение 10мм^2.

Несовсем ясна установка того самого фильтрующего конденсатора. Было бы неплохо, если кто-нибудь "установил" его в схемы.

Сообщение отредактировал Andrey. - Jan 3 2009, 14:44

Эскизы прикрепленных изображений

 

[тау]

То есть при индуктивности 5мкГ нужно банально перемножить 40mJ на рабочую частоту? Выходит, на частоте 25кГц выбросы будут обладать средней мощностью порядка 1кВт??? Этож 50% кпд..

Не 1Квт ,а меньше , потому что ток до 100А дорастать не будет , не совсем линейная зависимость после 4..5кГц из-за индуктивного характера нагрузки.

А на частоте 100Гц снизятся до 4Вт?

А тут - Да.

Можно ли таким образом высчитать средний ток, проходящий через фильтрующие емкости? То есть берем 4Вт, делим на питающие 12В.. В итоге небольшой кондер в фильтре? Что-то не сходится для таких токов..

Так нельзя . Мне симулятор сказал что на 1 кГц Irms в конденсаторах равен 12А Ip-p=100А. На частоте 100Гц в конденсаторах Irms= 3.5А Ip-p=97А. Не путайте три разных тока Ip-p, Irms, Iсредний.
Ток в обратном проводе с конденсатора 1...5А на 100гц...1 кГц (по рисунку 2 с ёмкостью 4700 мкФ)

Я хочу избавиться от плюсовых проводов между ИП и БУ, и между БУ и электролизером. Что если провести сравнительно тонкий плюсовой провод от блока к ИП? Будет ли фильтрация достаточной, или помехи рассеятся в 2-3метрах этого провода?

если по рис.2 с конденсатором , то 0,75 mm2 достаточно.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Andrey.]

тау, спасибо за разъяснение. Становится всё более понятным, что к чему.
Хотелось бы уточнить разницу между Irms и средним значением тока? Понимаю, что, возможно, и глупый вопрос, но поймите правильно, учусь я еще, чесно говоря, в школе, в 11 классе (а у нас 12-ти летнее образование), и то, что преподают нам на уроках физики относительно электроники не составляет и сотой части от того, что я узнаю от общения со знающими людьми, с профессионалами в этом деле, да из практики. А электроника - это моё хобби, и занимаюсь я ей с 7 лет.
Поэтому каждое сообщение имеет для меня исключительно важный характер.

По всей видимости ввиду больших потерь придется остановиться на пониженной частоте, герц 100-200.
Теперь к конденсатору. Я не зря в схеме указал и индуктивность соединительного провода между диодом и источником питания. Она играет какую-либо роль в случае наличия конденсатора в БУ? Она будет равна примерно 3-4мкГ. Ведь диод в данном случае будет весьма отдален от источника питания. Или это самое отдаление будет компенсировать конденсатор?
Про Irms. Допустим, я впаяю конденсатор с Irms>3.5А (ампер до 10-ти надо бы запас взять). Он в корне изменит ситуацию? Что насчет лавинного пробоя? Он уже не будет возникать?
Так же хотел уточнить кое-что про Ip-p. Исходя из Ваших расчетов, ток будет достигать 100А в пике. Выходит, нужно будет и емкость (батарею емкостей) подбирать с общим ESR сопротивлением не выше определенного уровня? Скажем, не выше тех же 0,12 Ом, так я понимаю?

Ну и в заключении. Ток через тонкий провод на частоте 100Гц будет равен 330мА (грубо говоря)?
Какие ограничения будут на предельную длину проводов в последнем варианте (в.2 + диод + кондр)?

П.с. Наткнулся тут на одно устройство.. http://cgi.ebay.com/ebaymotors/PWM-PULSE-W...sspagenameZWDVW
По сути, то же самое, что и я собираюсь собрать (вернее уже было собрал..). Тут сразу видно наличие двух диодов, причем без радиатора.. Емкости в питании схемы нету, да тут она поидее и не так нужна? Ведь диоды стоят непосредственно между выходами ключей и плюсовыми клеммами? Или и тут допущен недочет? Полагаю, если схема выставлена на продажу, то должна работать.. Вопрос в том как..

Сообщение отредактировал Andrey. - Jan 3 2009, 18:59