Помогите разобраться!. Источник питания 30В 30А. Опции

[PAN_Spirit]

Помогите разобраться в чём проблема, уже спалил два десятка транзисторов и десяток драйверов, а результата пока нет. Для меня это первое устройство в подобной тематике, поэтому своего опыта не хватает понять в чём проблема. Суть проблемы в следующем: хочу сделать источник питания на 30В, 30А, выбрал полномостовую схему, схема приведена в файле AC_DC.pdf
К разъёму XS1 подключается процессорная плата, с неё формирую ШИМ для управления транзисторами. Процессорная плата подключена к компу по COM порту, оттуда задаю частоту и скважность.
Испытывал схему, подключая вместо электролита (на выходе диодного моста) постоянное напряжение 50 вольт, схема работает нормально, на выходе имточника могу менять напряжение 0В-5В, параметры катушки подобрал опытным путём, сердечник Epcos N87 R63x38x25, первичная обмотка 32 витка, вторичная по 3 витка. Частота ШИМ 100кГц.
Вот осцилограмма на первичной обмотке при работе от 50В:

Но вот как только подаю на вход переменное 220 вольт начинаются проблемы. На электролите 317 вольт, как и должно быть, как только запускаю ШИМ взрываются транзисторы. Транзисторы IFR740 (10А, 400В), драйвер IR21084, естественно на радиаторах. Попробовал поставить транзисторы мощнее IRFP460 (20А, 500В), в результате транзисторы не взрываются, просто тихо сгорают и всё. Хотя по расчётам должно хватать и IFR740 (расчёты по книжке «Практика инженерной электроники. Источники питания»):
Pout=30В*30А=900Вт; Pin=900Вт/0.73(КПД)=1233Вт; Iin(номинальное)=1233/(220*1.141)=4А;
Iпиковое=(1.4*900)/(185*1.44)=4.8А; Vмин=185*1.141=262В, Vmax=1.414*270=382В.
Т.е. транзистор 4.8А, 382В.
Lpri=(262В*0,5)/(4,8*100*103)=2.73*10-4Гн, программой Coil32 расчитал число витков:
Превичная=7витков, вторичная по 1 витку. Далее экспериментально (на 50В) получил 32 витка первичная и вторичная по 3 витка.
Кто имеет опыт разработки подобных схем, помогите плиз!!!

Прикрепленные файлы

 AC_DC.pdf ( 54.09 килобайт ) Кол-во скачиваний: 563

 

[PAN_Spirit]

Как Вы думаете, что произойдет, если к емкости в 15000 мкФ (пересчетные), заряженной до 30В, через открытый транзистор IRFP460 подключить незаряженную емкость в 2000 мкф?
Ответ достаточно прост, в зависимости ои ШИМ- сдохнет через 3-10мс - пересчитайте через ток насыщения - выделяющася мощность в транзисторе порядка 1 кВт-а.
При этом корпус даже не успеет нагреться.
Мне кажется, Вы забыли поставить один существенно-необходимый элемент - дроссель-регулятор после моста (если он не стоит на точках Х16-Х17).
Если же у Вас нерегулируемый преобразователь, то включение моста должно производиться при низком входном напряжении.
Т.е. при включении входная емкость 150 мкФ разряжена, далее запускается ШИМ и только потом подается сетевое напряжение (желательно с ограничением тока зарядки или при прохождении входного напряжения через нуль) - нагрузка отключена.
Если сработала защита по превышению тока нагрузки и ШИМ выключался, то необходимо разрядить входную емкость, и только после этого сделать повторное включение.
В общем, поищите, в литературе должны быть описаны особенности запуска таких преобразователей.
В принципе, транзисторы с большим током и, соответственно, большой площадью кристалла могут выдерживать такие ударные мощности при запуске, но это не ест гуд.

Спасибо за совет. Про выходной дроссель я забыл когда рисовал и разводил схему (между Х16-Х17 стоит токоизмерительный шунт), потом подумал что бог с ним, отлажу на большой нагрузке, а потом поставлю дроссель, чтобы убрать пульсации на выходе, тоже подберу опытным путём. Завтра куплю сердечник и поставлю дроссель, попробую. Насчёт ограничения тока зарядки тоже разумная идея. Похоже что направления мысли верное, ещё раз спасибо, после эксперимента напишу результат...

Кажется, что здесь наводки и проблемы монтажа.
Следует защищать затвор-исток кондёрами, да и подводящие проводники - короче и скрутить.
Силовые проводники - отдельно от управляющих. Если нужно соединять, то в одной точке.

При развотке так и старался делать.
В файлике плата в *.jpg, если есть возможность посмотреть и подсказать какие там есть принципиальные ошибки при разводке. Я плату всё равно буду переразводить (после того как заставлю её работать ), чтоб сразу учесть...

Опыт-то нормальный, но бутстрепный драйвер - это точно сильно.

Интересный диод SM4004 - по моему, низкочастотный.
Емкость 100 нФ - для IRF740 пройдет, для 600В 40А - вряд ли.
Как ведет себя бутстреп при малых ШИМах - известно? Токовой защиты нет, пока бутстреп зарядится - получи горелый ключ.
8,2 Ом на открытие мало, на закрытие - много (навскидку).

Кроме того, пленку по шинам питания не помешало бы добавить и проходник в диагональ.
Короче, я бы схему переделал. Первым делом, добавил бы токовую, затем - нормальный драйвер сделал. А палить ключи - дело неблагодарное, сеть, как правило, сильнее оказывается.

В мануале на SM4004 временных характеристик нет, но думаю что он действительно низкочастотный, поставлю 35ns диод.
Насчёт пленки по шинам питания и проходника в диогональ не понял, можно пояснить?
В чём ненормальность этого драйвера?

Как я понял управляющие импульсы вы формируете компом да еще вероятно под виндовс.
Операционная система имееет множество внутренних прерываний останавливающих вашу программу на время до нескольких милисекунд в одно из таких прерываний и происходит перегрузка по току и транзисторы взрываются.

PS Как вариант вследствии некоторой асиметрии длительностей управляющих импульсов входит в насыщение трансформатор T1. Попробуте конденсатор последовательно с первичкой.

Нет, не так. Управляющие импульсы формирует микроконтроллер Fujitsu MB90F543, с компа ему по RS-232 передаётся частота ШИМ и длительность импульса. На схеме к разъёму XS1 подключается процессорная плата с микроконтроллером. Вообще, если заработает, то планирую поставить ATMega8535.

А вообще, конечно же бредятина юзать комп в управлении этой силовой схемы, лепить горбатого к кривому!
ТЛ494 отлично справится со своими ШИМ- задачами.

Комп юзаю только для отладки, чтоб поигратся с частотой и шириной импульса, тем более прогу на билдере написать 30 минутное дело, да и под микроконтроллер тоже, поэтому в части отладки для меня это лучший вариант.
Да и в штатной схеме по цене таже AVR стоит копейки + можно и дисплей повесить и ещё "стоппятьсот" возможностей.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[asdf]

Про выходной дроссель я забыл когда рисовал и разводил схему (между Х16-Х17 стоит токоизмерительный шунт), потом подумал что бог с ним, отлажу на большой нагрузке,
а потом поставлю дроссель, чтобы убрать пульсации на выходе, тоже подберу опытным путём.

Видите ли, этот дроссель нужен не для уменьшения пульсаций, а для превращения Вашего моста из источника напряжения в источник тока.
Если такого дросселя нет на входе или выходе, то таким элементом становятся транзисторы моста - за счет ограничения тока при насыщении.
При этом возникают дополнительные потери реализующиеся не в виде реактивной мощности, как в дросселе, а в виде вульгарного выделения тепла в структуре транзисторов.
А дроссель для уменьшения высокочастотных пульсаций, если это нужно, ставится дополнительно после дросселя-регулятора.