Инвертор на 3МГц, 30 кВт. Фантастика?, Наверное, это не наша епархия Опции

[injener]

Обратились по поводу разработки инвертора с частотой 3МГц, мощность 30 кВт, выходное напряжение 300В. Форма выходного сигнала особой роли не играет - синус, прямоугольник - все равно. Питающая сеть - три фазы 380В. На сколько я знаю, даже в резонансе на полевиках вряд ли можно выжать 3 МГц с такой мощностью. Похоже, это уже епархия радиотехников с лампами. К тому же тут уже скин-эффект сильно проявляется, эффект близости, проблема длинного кабеля... Кто из форумчан что может сказать по этому поводу?

[injener]

В общем попробую все ж таки сложить цену на такое устройство. Трехфазный мостовой управляемый (тиристорный) выпрямитель + инвертор в резонансе на упомянутых транзисторах (драйверы соответствующие). Контур - медная труба, как сказали. Для охлаждения использую воду (для транзисторов в параллели групповые охладители и для индуктивности). Подвод к нагрузке - литцендрат. В звене постоянного тока варисторы + снаббер для защиты от перенапряжений. Не знаю, как быть со снабберами для транзисторов (индивидуальными). Скорее всего без них (схема в резонансе). Вопрос по датчику тока: лемовские обычно до 100 кГц. Попробовать трансформатор тока? На такой частоте... Хм... Тяжко будет с организацией защиты по току... В любом случае полученную цену стоит удвоить, а то и утроить - для верности. Прошу выссказывать мысли. Если все ж таки закажут данный девайс - буду информировать общественность о ходе выполнения. Так сказать делиться опытом. Ну и понятно, спрашивать уже по существу.

[asdf]

Трехфазный мостовой управляемый (тиристорный) выпрямитель + инвертор в резонансе на упомянутых транзисторах (драйверы соответствующие). Контур - медная труба, как сказали.
.............................................
Далее идут детали к будущему реальному устройству отношения не имеющие.
.............................................

К сожалению Ваш пост показывает что Вы не готовы к такой разработке.
Резонансная схема и хорошие ключи - первое, что приходит в голову в таких случаях, но этого недостаточно.
В своем посте Вы задали общий вопрос и получили общие ответы - как обычно делаются такие устройства.
Но даже не проведя предварительного анализа параметров Вы уже начали "рисовать" схему.
Попробую это сделать за Вас.
1. То что допускается любая форма выходного сигнала - это хорошо - допускается больший маневр в схемотехнике.
2. То что нагрузка неопределенная и нестабильная (газовый разряд) - это плохо.
Вариантов два:
- либо разрабатывать схему с обратной связью, отрабатывающую закидоны нагрузки.
- либо заложить запас реактивной мощности в резонансный контур инвертора, а обратная связь будет компенсировать потерю запаса этой мощности.
3. Рассмотрим второй случай.
Примем десятикратный запас по реактивной мощности.
>Вариант с непосредственным подключением нагрузки паралельно конденсатору контура.
Тогда получаем Uc=300В, Ic=2000А, Z=0.15Ом.
При частоте 3МГц, С=350нФ, L=8нГн, Kтр=1:(20-30), в плечах инвертора в паралель стоят по 4-5 транзистора.
Но выполнить трансформатор с индуктивностью рассеяния 8нГн проблематично даже на коаксиале.
>Вариант подключения нагрузки через трансформатор разбивается на два подварианта
- вариант с последовательным возбуждением контура
Например Uc=1100В, Ic=560А, Z=1.9Ом, L=0.1мкГн, C=28нФ, Uвозб=110В, Kтр=11:3
Вариант требует подключения инвертора к контуру через трансформатор с Kтр=8:1, при напряжении на инверторе 800В
- вариант с квазирезонансным мостовым ключем - наиболеее привлекателен (как мне кажется), но более сложен схемотехнически.
Требует помимо инвертора мостовой ключ для формирования выходного переменого напряжения 300В.

Исходя из всего этого видится два варианта схемы:

1.На входе трехфазный повышающий фазовый корректор.
Далее транзисторный мост, подключенный к резонансному контуру через понижающий трансформатор,
нагрузка подключена паралельно емкости контура тоже через понижающий трансформатор.
Форма выходного напряжения - синусоида.

2.На входе трехфазный повышающий фазовый корректор.
Далее регулируемый DC-DC инвертор с трансформаторной развязкой.
Нагрузка подключена в выходу инвертора через квазирезонансный мостовой ключ.
Форма выходного напряжения - трапеция.

Где-то так, но это первое приближение и окончательный вариант реально будет сложнее.

У меня вопрос.
А Вы когда-нибудь, что-нибудь полевое переключали?
При таких скоростях должны быть специальные безындуктивные корпуса у транзисторов.
Потому как даже просто прокачать 30 А за 5 нс через затворы задача нетривиальная.
Это не сверхскоростные структуры внутри процессора или МК.
Кроме этого, сами драйвера должны быть тоже специальными.
Я уже не говорю про топологию ПП.
Более того - нужны специальные осциллографы и приборы и вообще спец инструментарий.

Если Вы у меня, а не у автора спрашиваете, то последние 10 лет только этим и занимался.
При скорости нарастания напряжения 300-500В/нсек через 1пик проходной емкости течет ток 0.3-0.5А.
Это очень заметно на кремниевых диодах, когда они начинают плавать в луже собственного припоя ..
А во всем остальном Вы написали все справедливо, особенно про топологию платы - 90% успеха это топология.
Но у автора нет необходимости в таких скоростях, у него задача попроще.
Я предложил транзисторы DE 475 не столько из-за скорости переключения, сколько из-за их хорошести по совокупности параметров.
В частности у них корпус отводит более 1.5 кВт-а тепла через изолятор из нитрида алюминия.
Плоские планарные выводы имеют паразитную индуктивность порядка 1нГн.
Под них есть драйверы в таком же исполнении.
Лучше Вы сами посмотрите и оцените

Пока писал, народ уже высказал аналогичное мнение, но все же оставлю ответ.

Прикрепленные файлы

 de475_102n21a.pdf ( 141.62 килобайт ) Кол-во скачиваний: 64

 

[Прохожий]

Где-то так, но это первое приближение и окончательный вариант реально будет сложнее.

Боюсь, окончательного варианта не будет.

Если Вы у меня, а не у автора спрашиваете, то последние 10 лет только этим и занимался.

Приношу извинения, конечно, все высказывание относилось к автору темы.

При скорости нарастания напряжения 300-500В/нсек через 1пик проходной емкости течет ток 0.3-0.5А.
Это очень заметно на кремниевых диодах, когда они начинают плавать в луже собственного припоя ..

Я про это и говорил.
В свое время я занимался драйверами, обеспечивающими скорость переключения IRF840 (наш аналог) в количеств 4 шт. за 20 нс.

....
Лучше Вы сами посмотрите и оцените

Посмотрел. Хорош.
Только несколько замечаний.
1. Где данные R_DSOn для температуры в 125 ^оС?
2. Где зависимость R_DSOn vs Тemp?
3. Ток, таки, маловат даже при 25 ^оС...
И вопросы.
1. Сколько стоит сие чудо?
2. Вопросы, связанные с замечаниями по п.1 и 2.

[asdf]

Только несколько замечаний.
1. Где данные R_DSOn для температуры в 125 ^оС?
2. Где зависимость R_DSOn vs Тemp?
3. Ток, таки, маловат даже при 25 ^оС...
И вопросы.
1. Сколько стоит сие чудо?
2. Вопросы, связанные с замечаниями по п.1 и 2.

По поводу температуры 125 - никогда не заморачивался, возможности охлаждения корпуса такие, что у меня выше 60-75 градусов не было.
Можно запросить у изготовителя, но лучше через продавца, например Аргусофт.
Могу нагреть и измерить.
Стоят порядка 100 зеленых рублей + драйвер порядка 60.

[Прохожий]

...
Могу нагреть и измерить.

Спасибо. Но делать этого не стоит, потому, как:

Стоят порядка 100 зеленых рублей + драйвер порядка 60.

Это для нашего дела на текущий момент крайне дорого.
Заказчик не поймет, пожалуй.
Однако, для автора темы сия информация будет полезной, надеюсь...