Инвертор 12В->115В 400 Гц Опции

[Enrad_87]

Здравствуйте!
Делаю преобразователь напряжения 12VDC->115В 400 Гц (с претензией на синусоидальность) используя Atmega16, IR2110, IRF540N по мостовой схеме. Синус формируется из ШИМ-сигнала, имеющего частоту 31250 Гц. Цепи стабилизации и защиты отсутствуют, поскольку предполагается кормление от инвертора только лишь вентилятора ДВО-1-400 мощностью 50Вт. Схема и файл печатной платы во вложении. Силовой выходной трансформатор серии ТА-115-400 включается своей 12 вольтовой вторичкой в диагональ моста и на схеме не показан. Обнаружил косяк с цоколевкой выводов транзистора (использовал непроверенную библиотеку, каюсь). Чтобы плату не перерисовывать, перегнул сток и исток транзистора. Сначала распаял контроллер, его обвязку, один драйвер и его полумост. Осциллограф показывает появление сквозного тока в момент выключения транзисторов (дедтайм примерно 600нс). Просьба покритиковать схемотехнику и трассировку платы, в силовой электронике я новичок. Подозреваю, что накосячил в трассировке, но, в какую сторону смотреть и что исправить, пока не представляю.
Адептов нормоконтроля и ЕСКД просьба не кидаться табуретками, поскольку делаю вещицу сугубо для себя, для проверки идеи. Танталовые емкости SMD типоразмера D заменил керамическими 47 мкФ 50 В по причине их наличия под рукой. Дроссели мотались на ферритовых кольцах М2000НМ, их индуктивности подгонялись под величину 6.7 мГн (примерно) на частоте ШИМ (31250 Гц) с помощью RLC-метра. Попутно возникают два вопроса:
1. Насколько корректно использование IR2110 при напряжении питания 12В?
2. Почему в цепях вольтодобавки драйверов во многих конструкциях мостовых и полумостовых источников питания разработчики используют конденсаторы емкостью десятки мкФ, хотя по расчетам даже с учетом 10-15 кратного запаса следует использовать конденсаторы емкостью единицы мкФ максимум?
С уважением.
 inverter_sch.sch ( 191.99 килобайт ) Кол-во скачиваний: 70

 inverter_pcb.pcb ( 223.99 килобайт ) Кол-во скачиваний: 53

[borodach]

на 50Вт можно было бы на порядок меньше сделать плату, если использовать смд компоненты.
IRS2186, например.
IPD096N08, например.

1. почему бы и нет.
2. Потому что после одного подзаряда этой ёмкости ключу надо успеть один раз, а может тысячу раз открыться-закрыться, а ещё от неё кормится драйвер, а ещё напряжение на этом конденсаторе не должно за этот период снизиться ниже порога UVLO драйвера, а так же оно не должно снизиться ниже предела, при котором начинает расти Rds_on ключа

Мёртвое время должен генерить сам контроллер. В задачи IR2110 не входит формирование задержек между переключениями.
Ну или если код допиливать лень, вставьте между МК и драйвером цепочки RCD для задержки.

[Enrad_87]

Плата делалась на коленке методом лазерного утюга, задача жесткой экономии места не стояла. У меня мертвое время и формируется микроконтроллером.

[Herz]

Вам бы следовало выкладывать схему и трассировку в PDF или другом общедоступном формате. Не у всех есть КАД, в котором Вы их создавали.
Я подобную задачу решал по-другому. Сначала чисто аналогово, с применением 400-герцового трансформатора. Затем на ВЧ, с применением микросхемы UC3871. Она одновременно управляет пуш-пулл каскадом и понижающим конвертером для него, модулируя питание частотой 400Гц. Получилось довольно компактно и просто. А мост на низкие входные напряжения - это плохое решение.

[Enrad_87]

Исправляюсь, выложил схему и плату в удобоваримых форматах. А в чем порочность использования моста при низких напряжениях питания? И можно ли напряжение питания 12 В считать низким? Кроме того, устройство делается в учебных целях, не имея опыта разработки схемотехники импульсных источников питания и трассировки печатных плат для них наивно лезть в области высоких напряжений и мощностей. Для меня это учебно-тренировочный проект. В чем порочность моей схемотехники и трассировки платы?
 inverter_sch.pdf ( 56.67 килобайт ) Кол-во скачиваний: 45




Касаемо питания моста от 12В. У китайцев есть платы EGS002 и EGP1000W для построения инвертора с чистым синусом на выходе. Один из вариантов использования этих плат допускает построение инвертора с напряжением питания моста 12В и большим железным трансформатором на выходе.

[Herz]

А в чем порочность использования моста при низких напряжениях питания? И можно ли напряжение питания 12 В считать низким?

Всё, конечно, относительно. Просто с выбранными Вами транзисторами из входного 12В Вы будете терять напряжение на них минимум 2В при 50 ваттах нагрузки. Есть, конечно, и получше ключи, но всё равно жаль впустую тратить КПД.

[Enrad_87]

На первом этапе Бог с ним, с КПД, я не понимаю, почему у меня при выключении транзисторов дует сквозной ток. Я старался примерно прикидывать пути возвратных токов силовой части и логики во избежание интерференции и петель, но, избежать проблем не удалось.

Может быть, есть смысл перенести тему в раздел, относящийся к силовой электронике (с разрешения модераторов)? Все-таки вопросы у меня узкоспециализированные...

[Herz]

Пусть здесь останется. Вопросы обычные для начинающих.

[borodach]

Осциллограф показывает появление сквозного тока

А давайте на него посмотрим
выложите осциллограммы с обоих затворов
и с места, в котором вы видите сквозняк

и кстати

Силовой выходной трансформатор серии ТА-115-400 включается своей 12 вольтовой вторичкой в диагональ моста

пусть включается, но зачем нужны С18 С19 С21 С22?

Сообщение отредактировал borodach - Jul 31 2018, 18:35

[Enrad_87]

Я провел следующий эксперимент. Распаял контроллер, его обвязку (включая линейный стабилизатор), одну IR2110, и, относящийся к ней полумост. Потом порезал дорожки так, чтобы контроллер и IR2110 кормились от одного источника, а полумост- от другого. Оба источника независимы друг от друга и дают напряжение питания 12 В. В этой ситуации сквозной ток отсутствует. Как только я запитал все от одного источника, начались проблемы, появился сквозной ток. Оглядываясь на примеры использования драйверов полумоста, в частности, вышеупомянутые китайские платы, увеличивал емкость конденсатора вольтодобавки (bootstrap) с 0,68 мкФ последовательно до 10, 22 и 47 мкФ (эти конденсаторы были танталовые, всякий раз им в параллель стояла SMD керамика 0.1 мкФ). Ноль эмоций, сквозной ток не исчез. Исходя из этого я и сделал вывод, что у меня ошибки в трассировке платы. Но где и какие? Не ставить же вместо CVD цепочки вольтодобавки изолирующий DC/DC преобразователь. Иначе сама идея bootstrap-а губится на корню и нужно смотреть в сторону опторазвязки, а хочется пощупать IR-ку за всякое...

[wim]

Дроссели мотались на ферритовых кольцах М2000НМ

Если кольца без зазора, автору можно притормозить бурное обсуждение схемотехники инвертора и изучить вопрос - что такое дроссели, как и на чем их мотают.

[Herz]

Как только я запитал все от одного источника, начались проблемы, появился сквозной ток.

А как именно Вы его обнаруживаете?

[Enrad_87]

Я некорректно выразился (перегрелся на работе), трансформатор включается в диагональ моста не напрямую, а через два П-образных ФНЧ, которые и образуют указанные Вами конденсаторы вместе с самомотанными дросселями. Частота среза фильтров близка к значению 400 Гц. Ведь мне ШИМ сигналом, фактически, по точкам, приходится строить синусоиду.

[borodach]

А в чем порочность использования моста при низких напряжениях питания?

+ проще трансформатор (в отличие от пуш-пула, у него одна первичка). На больших токах это может играть значительную роль
+ все выбросы с первички возвращаются во входной конденсатор, а не рассеиваются теплом в демпферах
- двойные потери в транзисторах на проводимость
- необходимо следить за симметричностью перемагничивания (перекос выводит трансформатор в насыщение с последующей аварией ключей)

С19 и С21 без толку гоняют реактивную энергию, они в интегрировании не участвуют вовсе

[Enrad_87]

Сквозной ток был обнаружен по уходу источника питания половинки моста в токовое ограничение (3 А), а затем и с помощью осциллографа. Во время эксперимента элементы, образующие фильтр еще не были распаяны.