ККМ для БП лазера Опции

[tl494]

Здравствуйте, мастерю БП для твердотельного лазера с ламповой накачкой.

Частоту вспышек хотелось бы обеспечить до 50 Гц. (700-1000В, разрядная ёмкость 75мкФ).
и, в порядке эксперимента, до 100 Гц, (при снижении напряжения/накопительной ёмкости).
Т.е. в пределе это ~2 КВт средней мощности, ограничение по теплу самой лампы. Длительность вспышки лампы 200 - 500 мкС.

Почитав литературу, в основном советскую, решил делать по такой схеме.
Отличие от описанного в книжках в том, что вместо большого железного трансформатора и тиристорного регулятора я хочу использовать корректор коэффициента мощности. Напряжение после ККМ удвоить с помощью схемы резонансного заряда.
ККМ планирую делать на FAN9673, в основном по тому, что к ней есть подробный Desing Guide на 5КВт.


Сейчас назрело несколько вопросов в которых я не могу самостоятельно разобраться:

1. На выходе ККМ необходимо получить до 500В, соответственно IGBT и диоды нужно применить более высоковольтные, чем в референс дизайне. (по умолчанию там FGH40N60SMD и FFH30S60stu, частота 40КГц).
На ум приходит IGBT - FGH40T70SHD, IXYH40N90C3, диоды пока вообще никакие не могу подобрать. Посоветуйте пожалуйста что-то подходящее. Желательно чтобы это можно было купить в штучном количестве) Референс дизайн на FAN9673 прикрепляю к сообщению.

2. Предложенная схема вообще будет работать ? Может быть есть более простые решения ? (вариант с железным трансформатором отбрасываем, большие массогабариты и вообще.)

3. Слышал о схемах питания ламп с частичным разрядом накопителя(электролита) через термоядерный IGBT кирпич. Применим ли такой подход в моём случае ? это лучше варианта с тиристором ?

Прикрепленные файлы

 AN_4165___.pdf.pdf ( 1.02 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 24

 

[pokos]

При непрерывном токе ККМ диоды надо б карбид, типа вот: https://www.terraelectronica.ru/product/813330

Я правильно понимаю, что резонансный заряд производится за один полупериод резонанса?
Частоту импульсов лазера надо регулировать или можно засинхрить с сетью?

[tl494]

При непрерывном токе ККМ диоды надо б карбид, типа вот: https://www.terraelectronica.ru/product/813330

Я правильно понимаю, что резонансный заряд производится за один полупериод резонанса?
Частоту импульсов лазера надо регулировать или можно засинхрить с сетью?

м, карбид кремния хорош, но этот C4D02120A по току не пройдет, посмотрю другие.

Да, при открытии тиристора начинается колебательный процесс, когда ток через контур меняет направление тиристор сам закрывается и на этом цикл заряда завершен. (картинка из интернета, сверху напряжение конденсатора, снизу ток.)


Нет, синхронизации с сетью не нужно, будет плавная регулировка от 1 до 100Гц, более того, опасаюсь биений (колебаний энегрии вспышки) в случае когда частота, например, установлена 49 Гц.

[pokos]

...более того, опасаюсь биений (колебаний энегрии вспышки)

Биения, конечно, будут. На любой частоте, вестимо. В документе от FairChild пульсации выходной напруги заявлены 5%, что означает нестабильность энергии накачки 10%.
Думается, энергия оптического импульса будет гулять ещё сильнее из-за нелинейности активной среды.
И это на постоянной нагрузке. Поскольку ККМ, сам по себе, - вещь тормознутая, на импульсной нагрузке могут случиться чудеса. Я бы увеличил выходные электролиты на все деньги. Либо сделал бы ещё один каскад: стабилизатор напруги, либо многофазную ВЧ зарядку с точным выходом вместо тиристора.

[Plain]

ККМ нужны по причине того, что электросеть является источником пульсирующей мощности, или, другими словами, в произвольный момент времени мощность электросети может быть равна нулю, исходя из чего, в данной задаче требуется полноценное двухстадийное преобразование, с промежуточным восстановлением постоянства мощности, т.е. 2-киловаттный ККМ и 4-киловаттное зарядное устройство, способное работать на КЗ.

[Baza]

можно и на этом сделать
https://www.st.com/content/st_com/en/produc...gl_prom_mar2017

[tl494]

Да, похоже без второго звена не обойтись..
И не только из за желания обеспечить постоянство энергии, - сам дроссель резонансного заряда получается весьма здоровый.
Сделал модельку в Multisim -
если задаться временем заряда 3мс то дроссель должен быть 10мГн, через который в пике проходит 43А тока.
Можно уменьшить ток, например время заряда 8мс, тогда ток в пике 20А но индуктивность уже 50мГн.

[Serge V Iz]

А если попробовать этот самый ККМ сделать одновременно и с инвертирующим выходом? Воспользовавшись драйвером верхнего-и-нижнего ключей?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[pokos]

если задаться временем заряда 3мс ...

Тащемта, нету никакого смысла делать время зарядки таким коротким. Можно спокойно сделать 40мс, и дроссель будет железным, а не ферритовым. По сравнению с массой и габаритами остальной установки, он будет не таким уж и большим.
Но, конечно, гораздо компактнее будет ВЧ-зарядка.

[ded2016]

Тащемта, нету никакого смысла делать время зарядки таким коротким. Можно спокойно сделать 40мс...

Да нет нельзя. Задана же частота 50 Гц, до 100Гц

[pokos]

Да нет нельзя. Задана же частота 50 Гц, до 100Гц

Да, чот я промахнулся. Без нескольких накопителей, работающих по очереди, не растянуть.

[Herz]

.. или можно засинхрить ...

Тащемта, ...

Да, чот я промахнулся.

Я Вас попрошу уважать правила Форума и писать грамотно, без "пандонкаффского" сленга.

[pokos]

"пандонкаффского" сленга.[/color]

Пардоньте, господа аристократы, не знаю, что это такое. Однако, смиренно принимаю ваше лингвистическое негодование на свою персону и, не медля, удаляюсь отседова.

[tl494]

С дросселем немного прояснилось, определил вполне конкретное значение индуктивности которое соответствует времени зарядки в 8мс (-2мс запас), на макс. частоте в 100Гц при уменьшенной в 2 раза ёмкости накопителя (~40мкФ). На 50Гц и полной ёмкости, этой индуктивности так-же достаточно.
Таким образом, если уж делать зарядку на дросселе, получаются такие требования: 150мГн, средний ток 4А, пиковый 12А. Сколько это в железе пока слабо себе представляю, попробую посчитать на днях..

А если попробовать этот самый ККМ сделать одновременно и с инвертирующим выходом? Воспользовавшись драйвером верхнего-и-нижнего ключей?

Выглядит заманчиво, но не уверен что FAN9673 сможет корректно этим управлять, там токовые шунты на каждом ключе, и ОС по напряжению выхода. Оставлять инвертирующую сторону без каких либо защит.. не знаю. На самом деле делал что-то подобное для получения двухполярного напряжения от китайской платки повышающего преобразователя, но там были единицы ватт.

...либо многофазную ВЧ зарядку с точным выходом вместо тиристора.

.. в данной задаче требуется полноценное двухстадийное преобразование, с промежуточным восстановлением постоянства мощности, т.е. 2-киловаттный ККМ и 4-киловаттное зарядное устройство, способное работать на КЗ.

По поводу ВЧ зарядки, расскажите пожалуйста подробнее, что вы имеете ввиду ?
Знаком с бак и буст преобразователями, но ни тот ни другой тут не подойдет т.к. напряжение нужно повышать от самого нуля до двукратного.

-Посмотрел т.н. buck-boost преобразователи, всё бы хорошо но микросхемы-контроллеры заточены под сравнительно низкие напряжения, пытаться их запустить на киловаттных мощностях или придумывать свой контроллер идея, для меня, сомнительная)
-Делать сначала буст на постоянное напряжение (~1100В) + промежуточный накопитель, а затем бак..Габариты и кпд такой связки врятли будут лучше железного дросселя.
UPD кажется понял, под зарядкой понимается полноценный импульсный бп (вроде тл494, полумост, повышающий трансформатор, ОС по U и I).
Тогда такой вопрос, что будет целесообразнее применить на моих мощностях, буст+бак или с трансформатором ?

Сообщение отредактировал tl494 - Jun 26 2018, 18:46

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Serge V Iz]

А не буст-он-же-ккм на примерно 350 с приличной такой выходной емкостью, способный без существенных потерь выходного напряжения быстро отдавать эти одиночные заряды емкости для лампы + опять буст (или два буста, в случае реализации все же двуполярного питания с целью экономии напряжения пробоя элементов) организованный как зарядник фотовспышек - с отключением по набору выходного напряжения?

Или вообще буст-ккм сразу в 500, как в оригинальном сообщении и удвоитель на переключающихся конденсаторах - быстродействие этого только возможностями ККМ будет определяться, но ключей надо будет больше наставить, другое но, управление ими тривиально )