полумост, несколько вопросов сразу Опции

[shf_05]

добрый день коллеги.

устройство следующего типа - полумостовой преобразователь dc110-dc220 на IR2153 .Я перенес схему с макета коллеги на прототип ПП. частота преобразования 56кГц,
трансформатор- кольцо М2000 48*26*12.
показанные на схеме обратные диоды - это на самом деле супрессоры 1,5КЕ.
нагрузка активная - лампы накаливания.

и сразу несколько разочарований:
1) схема греется больше запланированного - КПД всего 90%, я ожидал 95 и выше. хуже всего, что греются ключи (сейчас irfp240, потом будут с меньшими потерями на переключение и в статике),. Во время мертвого времени драйвера между стоком и стоком приличный звон у обоих транзисторов (все время 1мс, амплитуда звона от 0,7 до 0,4 Vsd !!!). в затворах сигнал хорошей прямоугольной формы 10В с небольшими шумами во время мертвого времени (не более 0,2В в пике)
транзисторы в 3 см. друг от друга дорожка между транзисторами около 4мм шириной, питание отфильтровано, LOW ESR конденсатор+пленочник на 1мкФ, разведено толстыми проводниками и полигонами.
2) кстати электролит прилично разогревается.
3) предположил, что насыщается трансформатор, снял ток с шунта 0,3Ом, и ... форма тока в трансформаторе превзошла мои ожидания -см. рисунок. (???), может быть это резонанс индуктивности рассеяния и развязывающего конденсатора? либо по уверениям автора схемы выходной фильтр LC, в чем я лично сомневаюсь.

вопросы:
1. возможная причина звона транзисторов, так ли нужны им обратные диоды в этой схеме при работе на активную нагрузку?
2. почему греется low esr конденсатор (звон), пульсации на нем небольшие,
3. прочие советы приветствуются
4. зачем выбрана схема полумоста с одним конденсатором и не с расщеплением питания?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[shf_05]

попробовал в этой схеме подобрать конденсаторы параллельно ключам, при максимуме нагрузки ZVS есть, но при половине мощности или 2/3 ZVS уже нет(((. Делал катушки и на 1-й и на 2-й обмотке.

1. а если выбрать катушку с "запасом" - т. е., чтобы энергии запасенной в ней хватало зарядить конденсаторы и при половине макс. нагрузки, при макс. нагрузке ведь ZVS должно остаться? только енергии будет скидываться больше и КПД немного упадет из-за потерь на обратном диоде?
2. почему то сделать как у китайских коллег в статье "Family of zero-voltage-switching unregulated isolated step-up DC–DC converters" не получилось, вроде и формулы приведенные там адаптировал под свою схему и элементы какие надо (емкости, инд-ть намагничивания тр-ра), наблюдаю звон в стоках да и только, если пытаться подобрать емкости, то вроде бы что-то получается, но при смене тока нагрузки все плывет. может инд-ть рассеяния моего тр-ра велика?
3. чем плохо использовать выпрямитель без катушек после диодов, сразу на конденсатор, толко требования к конденсатору повыше и все? ШИМа естественно нет.

кому интересно- наткнулся на вот такое решение, ну уж очень наворочено http://www.ti.com/lit/ml/slup266/slup266.pdf

[thickman]

попробовал в этой схеме подобрать конденсаторы параллельно ключам, при максимуме нагрузки ZVS есть, но при половине мощности или 2/3 ZVS уже нет(((

И не надо Вам этого, пмсм. "Мультирежимный" ZVS возможен (см осциллограммы на стр 5 от thickman и стр 6 от HEX), но задачка эта нетривиальная. DT сократите, по возможности.

а если выбрать катушку с "запасом" -

- получите большой выброс напряжения при обратном восстановлении выпрямительных диодов. И мягкую внешнюю характеристику, - сравните время DT с шириной паузы перед дросселем-фильтром на вторичной стороне, в том месте, где недавно стоял злополучный конденсатор. С "катушкой с запасом" эта пауза будет заметно шире, под нагрузкой.

чем плохо использовать выпрямитель без катушек после диодов, сразу на конденсатор, толко требования к конденсатору повыше и все?

нет, не всё. Зарядный ток через емкостной накопитель злой, а защиты ключей от сверхтоков в схеме нет.

[Integrator1983]

Зарядный ток через емкостной накопитель злой, а защиты ключей от сверхтоков в схеме нет.

Какая разница, где находится дроссель - по первичной стороне или по вторичной?

[thickman]

Какая разница, где находится дроссель - по первичной стороне или по вторичной?

Если я правильно понял автора, рассматривается возможность упразднения дросселя после выпрямителя, но "с катушкой с запасом" на первичной либо вторичной стороне для получения ZVS.

[shf_05]

нет, не всё. Зарядный ток через емкостной накопитель злой, а защиты ключей от сверхтоков в схеме нет.

спасибо!
зарядный ток снижается только при наличии устройства плавного включения?
для схемы без плавного пуска например емкость пусть 100мкФ и катушка пусть 60мкГн, 0,1Ом, ток заряда будет все равно "большой"при выходе 200В, индуктивность рассеяния на порядок меньше как правило, соли не дает...трансформатор в насыщение может пойти, в общем много чего будет, если об этом не подумать или все это не страшно, из простых решений есть что-нибудь?

Если я правильно понял автора, рассматривается возможность упразднения дросселя после выпрямителя, но "с катушкой с запасом" на первичной либо вторичной стороне для получения ZVS.

да Вы правы, но и коллега Integrator1983 дело говорит- катушка в первичке обладает индуктивным сопротивлением, чем самым ограничивает ток в ключах , трансформаторе и диодах.
ведь если в 1) не давать мощность, то и во 2) ей не взяться.
катушка в 2) "трансформируется" в 1) и наоборот.

[thickman]

ведь если в 1) не давать мощность, то и во 2) ей не взяться.
катушка в 2) "трансформируется" в 1) и наоборот.

Ничего не понял, но это и не важно. Поставьте "катушку с баальшим запасом", на первичной стороне, например. Посмотрите, насколько просядет напряжение на выходе преобразователя под нагрузкой.

[Integrator1983]

катушка в 2) "трансформируется" в 1) и наоборот.

Именно.

Поставьте "катушку с баальшим запасом", на первичной стороне, например. Посмотрите, насколько просядет напряжение на выходе преобразователя под нагрузкой.

Так это все считается. Бывает достаточно Lsat трансформатора.

[shf_05]

Ничего не понял, но это и не важно. Поставьте "катушку с баальшим запасом", на первичной стороне, например. Посмотрите, насколько просядет напряжение на выходе преобразователя под нагрузкой.

проще понять, ели представите, как будто выпрямителя нет...
я не говору о запредельно большой катушке, а так ее выбрать, чтобы ее энергии хватало в более менее широком диапазоне нагрузок, чтобы зарядить емкости стока транзистора.
Просто Lsat + установленная индуктивность после выпрямителя вероятно, сейчас маловато, если вот снизить DT, то, вероятно пойдет.

К слову рассчитал Lsat по частоте колебаний в момент DT и емкости ключа, справедливо ли? получил около 0,1мкГн при индуктивности 1) около 2мГн реальные цифры или так нельзя делать?

[Starichok51]

а что это за зверь такой - Lsat?

[orbita]

К слову рассчитал Lsat по частоте колебаний в момент DT и емкости ключа, справедливо ли? получил около 0,1мкГн при индуктивности 1) около 2мГн реальные цифры или так нельзя делать?

Lsat - имеется ввиду Lleakage, т.е. индуктивность рассеяния. Обычно составляет 1-10% от индуктивности обмотки, меряется при замыкании вторички накоротко.

[p210]

рассчитал Lsat ..... получил около 0,1мкГн при индуктивности 1) около 2мГн реальные цифры или так нельзя делать?

Не реальные. Просто померяйте её...

[НЕХ]

для схемы без плавного пуска например емкость пусть 100мкФ и катушка пусть 60мкГн, 0,1Ом, ток заряда будет все равно "большой"при выходе 200В, индуктивность рассеяния на порядок меньше как правило, соли не дает...трансформатор в насыщение может пойти, в общем много чего будет, если об этом не подумать или все это не страшно, из простых решений есть что-нибудь?

Ай-ай , Вы совсем запутались в работе трансформатора !
Выбросьте нетехнологичный тор и намотайте сами трансформатор - поиграйте зазором и всё наладится !

[shf_05]

Не реальные. Просто померяйте её...

перепроверил расчет- Ls = 1мкГн, но попробую измерить.
to HEX, тр-р без зазора+катушка индуктивности работает также, как трансформатор с зазором?

Ай-ай , Вы совсем запутались в работе трансформатора !

да вроде бы знаю как тр-р работает (ууу, если ВЧ, то ПИИИ)
я имел ввиду, что при включении зарядный ток конденсаторов после выпрямителя может привести к насыщению тр-ра на некоторый промежуток времени.

[dinam]

...из простых решений есть что-нибудь?

Проще позистора сложно что-то придумать.

я имел ввиду, что при включении зарядный ток конденсаторов после выпрямителя может привести к насыщению тр-ра на некоторый промежуток времени.

Если войдет в насыщение, то ничего страшнего с ним не произойдет. Но опять надо будет думать о позисторе.

[shf_05]

Если войдет в насыщение, то ничего страшнего с ним не произойдет. Но опять надо будет думать о позисторе.

позистор да, если он остывать успевает.
трансформатору то все нипочем, а ключи?