Имеется схема, фрагмент которой показан ниже:



Трансформатор маломощный. Ток короткого замыкания по вторичной обмотке 240 вольт равен 0,5 ампера амплитудного значения. Выпрямительный мост RC207.
Тиристор после моста регулирует напряжение до которого заряжается электролит (два режима: либо максимальное выпрямленное, либо 40...70 вольт). Тиристор на выходе открывается при работе нагрузки.
Нагрузкой является вертикальная стойка IGBT c резонансным контуром на своем выходе.
Проблема состоит в том, что достаточно часто наблюдаются выходы из строя выпрямительного моста (пробой). Измерения напряжений и токов этого моста не выявило даже близких предельным для него значениям. Импульсные токи заряда электролита не превышают указанных 0,5 ампера, а напряжений более киловольта (мост рассчитан на 1000 вольт амплитудного значения входного напряжения) в схеме вообще нет. При штатной работе мост совершенно холодный.
Я в некотором недоумении...
Попытка замены на RS407 ни к чему не привела.... Вчера после 5 суток прогона был пробит и такой мост.
Что это?

А откуда известно о 0.5А?

Тремя способами.
1. Обычный тестер в режиме амперметра в качестве КЗ трансформатора
2. Резистор 1 Ом в качестве токосъемного между трансформатором и мостом в работающей схеме.
3. То же что и 2., но в качестве токосъема использован 5 амперный аллегровский датчик тока (на Холле).

ЗЫ. Я говорил о ПРОБОЕ, а не о токовой перегрузке. Дело в том, что трансформатор защищен термопредохранителем, поскольку малая мощность трансформатора не позволяет применить токовый. Поэтому при пробое моста внутреннее сопротивление трансформатора ограничивает ток пробоя до срабатывания предохранителя и в результате я получаю "характерные" экземпляры полупробитых мостов с пробивным напряжением в диапазоне 20...150 вольт.

Когда наступает пробой? При включении, при выключении или в процессе работы? Конденсатор разряжается полностью при работе нагрузки? Схема похожа на конденсаторную сварку с дозировкой энергии.

может быть, попробовать поставить последовательно с первым тиристором дросселек? И Конденсатор будет резонансно перезаряжаться, и ток медленней меняться...

Кстати, зачастую для резонансых инверторов требуется именно источник тока (хотя Вы не указали, какой именно у Вас инвертор в нагрузке)

Пробой наступает в процессе работы.
Это не сварка.
Это такой специальный прибор с довольно распространенным названием "деактиватор".
У него есть два режима: зондирование и деактивация.
Конденсатор при зондировании разряжается процентов на 20, а при деактивации полностью. Деактивация происходит примерно 20 раз за сутки (режим тестирования), а зондирование непрерывно с частотой 150 Гц, длительность импульса накачки 1 мс. Деактивация резонансна, накачка - нет.


Я так понял, что Вы подозреваете выброс от индуктивности рассеяния трансформатора?
Тогда почему я его не вижу и опишите физику его появления? Тиристор не способен рвать ток, он сам закрывается при нулевом токе.
Заряд конденсатора в режиме накачки (низкое напряжение) происходит фазоимпульсным методом. Таким образом, отпирание тиристора происходит во второй половине полуволны на спадающем напряжении при токе через мост равном нулю.

Я думаю, что большой импульсный ток заряда конденсатора при сильной его разрядке (а если еще и периодически такое происходит) может пробить диод

Да, коллеги, я забыл сказать, что до сих пор (до попытки замены на 4 амперный 1000 вольтовый мост) я грешил на качество поставляемой комплектации...
В принципе, это возможно и есть причина.




Ток не может пробить диод. Ток может его термически разрушить. Пробивается диод ОБРАТНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ.
Импульс тока легко измеряется. Я уже писал, что он не превышает 0,5 ампера, что в 4 раза меньше ДОЛГОВРЕМЕННОГО допустимого для 207-го моста и в 8 раз - для 407-го...

А расстояние между трансформатором и мостом, между мостом и тиристором, между тиристором и конденсатором какие? Ток разряда конденсатора тоже хотелось бы знать?

Трансформатор тороидальный внешним диаметром 75 мм. Расположен в вырезе на углу печатной платы устройства. Печатная плата примерно 150х150 мм. Длина проводников от трансформатора до моста примерно 50...60 мм. Проводники скручены. Между мостом и тиристором и тиристором и конденсатором расстояния не более 20...30 мм. Ток разряда конденсатора примерно 20 ампер в пике импульса при деактивации. Ток в резонансном контуре на выходе вертикальной стойки в этом режиме достигает 160 ампер. Но длительность разрядного процесса всего около 4 мс.

К делу не относится, но так не бывает. Откуда тогда берётся зарядный ток?
А Вы не пробовали зашунтировать электролит плёночным хотя бы на 0.1-1мкф? Или сам мост. Может быть, большое ESR конденсатора на подавляет импульсные наводки от разрядного тока и в цепи возникают высоковольтные спайки?

Извините, я неудачно выразился. Имел ввиду, что в момент отпирания тиристора невозможно мгновенное нарастание зарядного тока из-за индуктивности рассеяния вторичной обмотки.

По поводу шунтирования электролитов пленкой.
Нет, не пробовал. Попробую.
Но можно немного поподробнее о "высоковольтных спайках". Я не вполне понимаю каким образом возникнет ЭДС приложенная к мосту таким образом, что в 2,5 раза превысит напряжение с трансформатора.
И еще вопрос. Как Вы предлагаете шунтировать мост? Каждый диод моста?

Повреждение диода в обоих случаях происходит термически. При превышении обратного напряжения предельных значений обратный ток резко возрастает, и на переходе выделяется тепловая мощность, которая собственно и разрушает переход.

Поэтому, надо проверять работу моста и при прямых значениях, и при обратных. Бог знает, что у вас там творится. Может, из стойки выбросы лезут через тиристор. В резонансе.

кстати, электролит после моста в рабочих условиях не может перезаряжаться отрицательно? А то в таком режиме диоды-то и открыты... А вы говорите у вас там десятки ампер...

Ну не стоит уж так...
Хорошо, уточню алгоритм и физику работы устройства по выходу.
При деактивации происходит следующее:
1. Заряд электролита до напряжения примерно 280 вольт через открытый первый тиристор.
2. Первый тиристор закрывается, а второй открывается.
3. Открывается верхний транзистор вертикальной стойки на нагрузку из последовательно соединенных катушки деактивации и пленочного конденсатора 10 мкФ 630 вольт.
4. Контроллер устройства отслеживает ток через контур и переключает стойку таким образом, чтобы поддерживать подкачку энергии из разрядного электролита в контур.
5. Когда амплитуда тока падает до некоторых минимальных значений процесс прекращается.
Я хочу отметить, что процент выхода из строя у готовых изделий - порядка 10...15%, а остальные 85...90 работают... Общий тираж уже перевалил за 1000 экземпляров.
Т.е. проблема не носит тотальный и явный характер. В этом и сложность.
Напряжения по всем сечениям схемы я проверял... Никаких обратных напряжений на электролитах нет и быть не может. Резонансный процесс идет только в контуре.
Хотя может я чего то и не понимаю...

Не факт. Про обычные кремниевые диоды (не стабилитроны) утверждать не буду, но вроде как они тоже просто пробиваются. А диоды Шоттки, как известно, пробиваются именно напряжением (при практически сколь угодно малой энергии пробоя).

Возможно, действительно выбросы из катушки деактивации открывают первый тиристор и пробивают мост.
А ESR первого кондера не ограничивает выброс.
Попробуйте поставить сапрессор вольт на 400 параллельно ему.
Да, еще плата может быть разведена так, что выбросы U или I попадают на мост.

Что-то творится меж выходом моста и анодом первого тиристора. Но почему-то мы просто этого не видим.
Туда бы хоть какую-то легенькую RC цепочку на землю, так чтобы тиристор запирался уверенно, но выплески напряжения снижала.
Не уверен, не знаю, но такое интуитивное впечатление , что в каком-то режиме ток вторички слишком резко обрывается и имеем индуктивный выброс. Иногда каждый диод моста керамикой по 1000пФ шунтируют.
Как-то просмотреть бы внимательно осциллограммы, особенно при всяких переходных процессах. Может, они раз в сутки и бывают, продумать когда могут быть какие-то особые режимы.
Случай, конечно, кляузный, можно посочувствовать.

Выскажу и своё мнение .
Термопредохранитель на мой взгляд вещь достаточно медленная и в импульсном режиме способен пропускать приличные токи. У вас открытие первого тиристора привязано к синусоиде напряжения на вторичке? Я бы по хорошему привязал.
Что за первый тиристор? Он с диодами моста соединен последовательно. Поэтому токи через них текут одинаковые. Если максимальный импульсный ток через тиристор прилично меньше максимальных токов моста, то диоды выходят явно не из-за токов.
Тогда как тут советовали попробовать защититься от перенапряжений на диодах.

Зашунтируйте конденсатор полипропиленовым пленочным конденсатором. Когда в схеме у Вас идут коммутационные и резонансные процессы, работающиее на катушку деактиватора, в электролитическом конденсаторе начинает сказываться индуктивность. А не видите вы выбросов на конденсаторе из-за входной емкости осциллографа. Было такое. я не зря написал, что схема похожа на сварку. Возьмите емкость типа Х2 и всё должно получиться. Вообще, использование электролитов в чистом виде без шунтирования пленкой в импульсной технике не есть хорошо..:-)

http://www.ieeta.pt/~alex/docs/application...%20handbook.pdf

рисунок 138.

Не совсем понятно, как это к выпрямителю топикстартера относится. У него ж не предохранитель, а тиристоры. Тиристор закроется в тот момент, когда ток спадет до нуля...

Так это же и есть главная беда тиристора - сам открыться не может. А резонанс-то продолжается после перехода через ноль. Дальше- кто кого победит по напряжению. Похоже, мост тут проигрывает.

Извините,коллеги, вчера был в командировке и ничего не ответил.
Спасибо за разъяснения и советы. Примерно понятно куда рыть.

Трансформатор тороидальный- ключевая фраза.

Не любят они несимметричную нагрузку- залазят в насышение в одну сторону.
А нагрузка по полуволнам здесь явно не может быть симметричной.
После этого срабатывает предохранитель- рвет ток в первичке- а куда девать запасенную энергию?
Вот она и прошибает мост.


Странно что еще только 10 % горят. Наверное колечко маловато- поставить побольше- будет надежнее прошибать

Угу, хороший толчок в нужном направлении. На несимметричность нужно очень тщательно проверить.

Эта самоиндукция может дать напряжение, но небольшой ток. Странно, что 75 мм транс дает КЗ ток 0,5 А/220 В. Он намотан секционно для получения большого рассеяния? Если так - то самоиндукция с первичной обмотки не даст большого тока во вторичную. При небольшом токе мост супрессор вольт на 400 на выходе моста может спасти. 1,5KE400, несимметричный, без CA - больший допустимый ток. А вообще это круто - перегрев транса как штатный режим. Я бы как-то по-другому делал. Напр., еще одну обмотку на трансе, для низковольтного заряда, и отдельный мостик и тиристор для этого дела. Тогда и перекоса, мож., не будет. Подозреваю, что он появляется при нарезке синуса на 40 вольт, из-за промахов МК. Второй вариант - таки поставить балластный резистор, и через него заряжать конденсатор до 40 В, опять же, отдельным тиристором. Энергия будет небольшая, мож., 1-2 Вт резистора хватит.

Что то странное у Вас представление о работе флайбэка.
Тут как раз одноразовый флайбэк- предохранитель =ключ, ток разрыва = току срабатывания
Все по максимуму и ток и напряжение.

Сапрессор выдюжит, конечно, но загонит колечко транса опять в насыщение, вернее намагничивание,
и при новом включении чего то косо может пойти.
Имхо лучше кондерчик паралельно первичке примерно с полмикрофарады но не менее чем на киловольт.

Совершенно верно.Когда сердечник трансформатора насытится из-за импульсного характера нагрузки, напряжение на вторичке упадёт и станет меньше напряжения на вых. ёмкости. Тиристор закроется обратным напряжением, а задранный ток намагничивания первичной обмотки тр-ра создаст пробойное напряжение на диодах, поскольку тиристор закрыт и "сливаться" ему некуда. Коллега HEX указал на схожий механизм пробоя, но посредством КЗ на выходе ненасыщающегося трансформатора.

Какая разница, открыт тиристор или нет. Давайте не будем гадать на кофейной гуще. Надо исходить из того, что если Диод пробивается напряжением, то это напряжение берется с конденсатора. Но есть основное свойство конденсатора- напряжение на нем не может возрасти скачком!! Из этого следуют 2 версии.
1. наиболее вероятная - индуктивнось конденсатора. Борьба с этим: поставить конденсатор с малым ESR (полипропилен) параллельно электролиту.
2. энергия накопленная током (намагничивания, в паразитной индуктивности) E=I*I*L/2, больше чем E=U^2*C/2, где U- напряжение пробоя.

Хорошее предложение!
Однако, за использование симулятора для иллюстрации сказанного, здесь, как я заметил, лишают доступа даже без формальностей с предупреждениями. Так что, продолжайте объяснять "на пальцах".

Почему же? Делаю Вам предупреждение за нарушение п.п. 3.1 и 3.7 Правил.

п2 тоже решается увеличением емкости. или уменьшением реактивных токов

Душевно!