Потери в резонансном мостовом инверторе, Расходится расчет и практика Опции

[tema-electric]

Всем привет.

Собственно, есть статейка, в которой приводится методика расчета потерь. Посчитал, получились у меня для модуля MIXA40W1200TMH потери в районе 55 Вт для среднего тока 17 А (амплитудна тока 24 А, волновое сопротивления контура 32 Ом, напряжение на входе инвертора 500 В, мощность инвертора 5 кВт, резонансная частота 80 кГц).

Когда реально стал гонять модуль, потери на нем составили около 100 Вт, судя по разнице температуры между показаниями термистора и температурой радиатора. Термистор показывал 95 градусов, а радиатор 70. При этом я вышел всего на 2 кВт, вместо расчетных 5. На 2.5 кВт модуль перегрелся и сгорел.

Отсюда вопрос, какие типы потерь я не учел. Для статики все должно было работать. Динамических потерь вроде как нет.
Насколько существенно влияет частота работы транзисторов в таком режиме? У меня существует убеждение, что по идее раскачать можно любой резонансный контур на любую частоту, хоть на 200-300 кГц, но мне говорят что это не так, а причину не объясняют.

[SergCh]

Потери на перезаряд входных-выходных ёмкостей транзисторов не учтены (могут быть весьма значительными).
Потери в сердечниках
Потери за счёт скин эффекта и эффекта близости.
Потери в конденсаторе резонансного контура.
Потери на выходных конденсаторах.
Потери на проводниках печатной платы при такой мощности тоже надо учитывать.

[tema-electric]

Потери на перезаряд входных-выходных ёмкостей транзисторов не учтены (могут быть весьма значительными).
Потери в сердечниках
Потери за счёт скин эффекта и эффекта близости.
Потери в конденсаторе резонансного контура.
Потери на выходных конденсаторах.
Потери на проводниках печатной платы при такой мощности тоже надо учитывать.

Спасибо. Извините, наверно заголовок неправильно сформулировал. Речь идет только о потерях в полупроводниках, чтобы обеспечить их нормальный тепловой режим. За КПД особой борьбы нет. И проблема именно в том, что радиатор рассеял бы расчетную мощность, а то что выделилось в реальности, увы.

[HardEgor]

Потери на перезаряд входных-выходных ёмкостей транзисторов не учтены (могут быть весьма значительными).

Это и есть потери в затворах IGBT.
Во-вторых та красивая статья обставлена многими условиями для идеального случая, а реально ток и напряжение в схеме смотрели? Сомневаюсь, что там будет красивая синусоида и транзисторы переключаются в нуле.

Сообщение отредактировал HardEgor - Jul 18 2013, 08:39

[tema-electric]

Это и есть потери в затворах IGBT.

Ммм, мощность источников питания драйверов не превышает 1 Вт. Для других IGBT этого хватало.

А реально ток и напряжение в схеме смотрели?

Да, это всегда делается при настройке источников питания. Визуально, мало чем отличается от синусойды, с которой справляются IGBT IRG4PF50WD на той же частоте. Но у них то заявлено, что они до 150 кГц, а у модуля ничего не заявлено. О нуле сложно говорить, т.к. за синусойдой всегда тянется мелкий хвостик. Однако, на полную мощность я не вышел, и, следовально, на полную частоту тоже. Хвосты можно отбросить.

[Integrator1983]

Динамических потерь вроде как нет.

Очень опасное и вредное заблуждение.
Была здесь тема - "Генерация временной задержки (задержка включения MOSFETа)". Почитайте.

Визуально, мало чем отличается от синусойды, с которой справляются IGBT IRG4PF50WD на той же частоте.

Выложите осциллограммы тока ключа и напряжения КЭ (можно еще и затвора) - легче анализировать будет (со слов - только угадывать можно).

[Starichok51]

хотелось бы увидеть расчет трансформатора и резонансной цепи, и как была обеспечена резонансная индуктивность, а не просто характеристическое сопротивление контура.

[SergCh]

Ммм, мощность источников питания драйверов не превышает 1 Вт. Для других IGBT этого хватало.

Не знаю как у IGBT, но у мощных полевых транзисторов приличная выходная ёмкость сток-исток, которую приходится перезаряжать каждый такт поскольку переключение в этой схеме при нуле тока, а не напряжения.
В даташите про этот параметр к сожалению ничего не сказано.

[tema-electric]

хотелось бы увидеть расчет трансформатора и резонансной цепи, и как была обеспечена резонансная индуктивность, а не просто характеристическое сопротивление контура.

Схема обычная. Резонансная емкость 0.06 мкФ, дроссель во вторичке транса. Из-за паразитной емкости первичной обмотки транса могли быть проблемы, но они не возникают с другими транзисторами.
Фильтр питания инвертора: дроссель на 1 мГн + 4 электролита с результирующей емкостью 400-600 мкФ. Пленку ставил К78-2 на 0.015 мкФ на всякий случай. Но толку от пленок с малой емкостью, честно говоря нет.

Не знаю как у IGBT, но у мощных полевых транзисторов приличная выходная ёмкость сток-исток, которую приходится перезаряжать каждый такт поскольку переключение в этой схеме при нуле тока, а не напряжения.
В даташите про этот параметр к сожалению ничего не сказано.

60 А, это не мощные. (ИМХО)
У MIXA40W1200TMH QG = 106 нКл, отсюда для частоты в 80 кГц/2 получаем средний ток 4,24 мА. Для 15 В получим мощность 0.064 Вт.

Была здесь тема

Почитал, но не всю.

Выложите осциллограммы тока ключа и напряжения КЭ

Модуля больше нет с нами. Мерить не на чем.
Остался лишь вопрос, почему одни IGBT могут, а другие — нет. Параметры я сравнивал. Они очень похожи. Модуль даже мощней казался, и я был почти что уверен, что он заработает.

[SergCh]

60 А, это не мощные. (ИМХО)
У MIXA40W1200TMH QG = 106 нКл, отсюда для частоты в 80 кГц/2 получаем средний ток 4,24 мА. Для 15 В получим мощность 0.064 Вт.

Я говорю про ёмкость сток-исток, а не про затвор

[tema-electric]

Я говорю про ёмкость сток-исток, а не про затвор

Извините, после работы мозг уже не варит.

[Integrator1983]

Не знаю как у IGBT, но у мощных полевых транзисторов приличная выходная ёмкость сток-исток, которую приходится перезаряжать каждый такт поскольку переключение в этой схеме при нуле тока, а не напряжения.

Можно уйти от Fr немного вниз - будет ZCS, вверх - ZVS. Без осциллограмм разговор малопродуктивен - гадать приходится.

О нуле сложно говорить, т.к. за синусойдой всегда тянется мелкий хвостик.

Судя по описанию - ZCS.

[tema-electric]

Судя по описанию - ZCS.

Да, ток спадает до нуля сам. За ним никто не следит. Длительность управляющих импульсов 3/4*T, где T = 1/f рез. Импульсы распределяются то на одну пару транзисторов, то на другую.
Справа одиночный, слева — после настройки в режиме КЗ. Ток мерится во вторичке. В первичке наводятся ВЧ колебания на пояс Роговского, как я понял, из-за крутых фронтов.

[Integrator1983]

Да, ток спадает до нуля сам. За ним никто не следит. Длительность управляющих импульсов 3/4*T, где T = 1/f рез.

Вот, т.е. у Вас уже появились динамические потери (которых вроде как нет) - на перезаряд емкости КЭ. Интересно было бы напряжение посмотреть на канале, когда ключ закрыт ("хвост полсле синусоиды"). Возможно многократное открытие/рассасывание антипараллельного диода ("+" к динамическим потерям) + коммутация оппозитного ключа на насыщеный диод ( большой "+" к динамическим потерям) - что может подтверждаться фразой "В первичке наводятся ВЧ колебания на пояс Роговского, как я понял, из-за крутых фронтов.".

[Starichok51]

Схема обычная. Резонансная емкость 0.06 мкФ, дроссель во вторичке транса.

это не ответ на мой вопрос. эта информация практически нулевая. про трансформатор вообще ни слова...
для правильной работы еще требуется вполне определенная индуктивность намагничивания трансформатора, и для получения ее в сердечниуке должен быть зазор.
такое впечатление, что хоть вы там чего-то читали, но делаете от фонаря, наобум.
можете вот здесь ResonantSMPS скачать мою программу расчета резонансного,и с ее помощью сделать правильный расчет трансформатора и резонансной цепи.