Версия для печати темы

Автор: tl494 Jun 23 2018, 19:11

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.
http://electronix.ru/redirect.php?https://postimages.org/

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 ?

Автор: pokos Jun 24 2018, 07:09

При непрерывном токе ККМ диоды надо б карбид, типа вот: http://electronix.ru/redirect.php?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?

Автор: tl494 Jun 24 2018, 10:14

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.)
http://electronix.ru/redirect.php?https://postimages.org/

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.

Автор: pokos Jun 24 2018, 11:25

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.

Автор: Plain Jun 24 2018, 17:54

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.

Автор: Baza Jun 25 2018, 07:38

можно и на этом сделать
http://electronix.ru/redirect.php?https://www.st.com/content/st_com/en/products/power-management/ac-dc-converters/pfc-controllers/stnrgpf01.html?icmp=tt4904_gl_prom_mar2017

Автор: tl494 Jun 25 2018, 11:38

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.

Автор: Serge V Iz Jun 25 2018, 14:12

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

Автор: pokos Jun 25 2018, 15:14

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.

Автор: ded2016 Jun 26 2018, 06:07

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

Автор: pokos Jun 26 2018, 10:29

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

Автор: Herz Jun 26 2018, 12:14

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

Автор: pokos Jun 26 2018, 12:25

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

Автор: tl494 Jun 26 2018, 18:23

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..

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.



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 ?

Автор: Serge V Iz Jun 26 2018, 19:25

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 )

Автор: Plain Jun 26 2018, 20:39

Тогда нагибайте суперкомпоненты под однофазную схему.

Автор: borodach Jun 26 2018, 21:06

надо помнить, что у обычного boost ККМ недопустимо держать выход ниже уровня выпрямленной сети (дроссель насыщается через разряженный конденсатор, затем ключ первым же импульсом добивает его и себя за компанию). а это произойдёт, когда заряженный конденсатор выжмет себя в нагрузку.
поэтому должен быть второй каскад, и он должен уметь работать на КЗ.
либо городить ККМ бакбуст, сепик зета и всё что не боится кз на выходе.

Правда сепики и зета отпадают, т.к. у них на ключах размах напряжения - сумма входного и выходного.

Автор: Baza Jun 27 2018, 05:53

тогда инвертирующий ккм, как в апноте на l6561.

ну или классика PFC+2 Switch Flyback.

Автор: =L.A.= Sep 14 2018, 18:25

*
Подскажите, а как можно обеспечить резисторы 15 миллиОм , которые указаны в схеме AN-4165?
По моему , если собирать всё на печатной плате, то будет большой разброс сопротивлений.
И точки пайки дадут свой вклад. Кто нибудь собирал сам схему из AN-4165?

Автор: dinam Sep 17 2018, 04:32

Документ не читал, но что мешает использовать четырехвыводной шунт с подключением по Кельвину. Если токи небольшие, то вот как я делаю для резисторов 0805.

Автор: tl494 Sep 18 2018, 07:37

Думаю разброс в несколько миллиом там не критичен, по этим резисторам обеспечивается защита по току в случае насыщения дросселя, а этот ток обычно берут с запасом. я планирую поставить такие резисторы на 33мОм (собираю версию на 2.5кВт)
http://electronix.ru/redirect.php?http://www.farnell.com/datasheets/1610602.pdf

Автор: Herz Sep 18 2018, 09:57

И у Вас всегда пропаиваются пэды 3 и 4? ИМХО, ненадёжно как-то...

Автор: dinam Sep 18 2018, 10:41

Серии нет, а надежность десятка штук меня устраивает.

Автор: borodach Sep 19 2018, 15:30

можно ставить токовые трансформаторы. Подробно с расчётами - в даташитах/апноутах на UCC28070

15миллиОм надо гнать в сторону точки соединения всех общих проводов, тогда минимизируем влияние ПП
форма КП тоже имеет значение.