Здравствуйте.
Не чувствую уверенности в реализации таких схем и прошу помощи.
Нужен DC-DC преобразователь для питания схемы управления и драйверов модуля GBT. Особенность заключается в том, что преобразователь должен питаться от накопительных конденсаторов, напряжение на которых плавает и может достигать 900В. Преобразователь должен выдавать 2 изолированных напряжения около 15..17В. ток первого выхода до 2х Ампер. ток второго - 0.5..1 Ампера. Как бы ничего особенного. Взял готовый транс TSD-1197 у которого нормируется напряжение изоляции обмоток. Транс конечно слишком мощный, да и индуктивность первичной обмотки в 700мкГ великовата, но за то мотать не надо. Собрал макет на контроллере UCC28610DR. для отладки поставил транзистор WPH4003, который отличается макс. напряжением 1700В. фрагмент схемы на картинке.
Да, супрессоров в снаббере нет. И сопротивление R13 всего 100 Ом. Как оказалось, тот XLS файл, который даёт TI к микросхеме контроллера даёт очень приблизительные результаты. тем не менее, путём проб и ошибок я добился приемлемых результатов работы.
волнует только 2 момента.
1) как оказалось, выбранный транзистор очень быстрый. выяснилось, что в момент закрывание напряжение на стоке нарастает с огромной скоростью - 25..30КВ/мкс. причём диод снаббера не успевает открываться и при питании 625В напряжение на стоке улетает аж до 1330В. я полагаю, что такие скорости изменения напряжения будут генерировать помехи, которые ничем не подавить и к тому же плохо скажутся на долговечности межобмоточной изоляции. я решил, что надо паралельно транзистору поставить RC снаббер. по грубым прикидкам у меня получилось R=330 Ом угольный на 0.5..1 Ватт и C=220пФ/1600В диск керамика NPO от Murata. исходные данные: L утечек ~ 10мкГ, ёмкость транзистора и монтажа около 100пФ. максимальная частота преобразователя 57кГц и разрывом тока в обмотке. вопрос к знающим людям:
- не напрасно ли я морочу себе голову высокой скоростью напряжения на стоке?
- не кажутся ли вам вычисленные мной значения сильно неправильными? интересует порядок величины.

2) я не смог найти высоковольтный диод со временем восстановления меньше 75нс и приемлемых размеров и цены.
может плохо искал?


Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Задача вполне повседневная, поэтому неплохо было бы сперва погуглить, например:

http://electronix.ru/forum/index.php?s=&am...t&p=1295471

теории я начитался достаточно. и эту тему видел, когда выбирал реализацию.
мне нехватает практического опыта и вопросы вполне конкретные:
25кВ/мкс это нормально или надо давить?
вы занете диод на 1А 1600В со временем восстановления меньше 75нс?

будет у вас звон помехой на 10МГц
изоляция на таких напряжениях естественно должна быть усиленной
боитесь этой иголки - затяните фронт выключения ключа

R13 можно выкинутьт ?

R1 100 k не многовато ли? все помехи словите!

К стати, с какой целью Вы выбрали энергосберегающий контроллер с коррекцией фактора мощности, помнится попадался мне светодиодный драйвер на подобном контроллере, так вот там при 250 В питания требовался мосфет на 1000 В, 700 вольтовый больше часа не выдерживал! Надеюсь Вы его хоть от переменного напряжения питаете.

звон естественно был. примерно на 5.7мГц. я его подавил RCD снаббером. можно задавить и сильнее, но не хочется увеличивать потери в R12. на выброс такой снаббер уже не влияет. слишком медленный диод VD4, но быстрее есть только мощные диоды в больших корпусах. собственно диод и определяет длительность этого выброса. ступеньки на осциллограмме ясно показывают момент начала и завершения его включения.
на счёт изоляции в трансформаторе сказать мало что могу. я в них ничего не понимаю, поэтому выбрал стандартный покупной. в паспорте нормируется межобмоточное напряжение в 1500В RMS. зрительно я вижу, что вторичные обмотки намотаны проводом с эмалью и в оболочке предположительно из полиэтилена. я транс обмеривал. индуктивность, как заявлено 700мкГ. индуктивность утечек зависит от частоты и на 10кГц - 10мкГ. на 100кГц - 7.5..8мкГ. сопротивления обмоток и изоляции тоже нормальные. Пропитка лаком присутствует... Транс мне не очень подходит. Он великоват,- примерно на 120Ватт. Индуктивность мне нужна поменьше - 400-450мкГ. а коэффициент трансформации побольше: 10..12 вместо 7. как результат у меня максимальная частота всего 55кГц, а дальше контроллер переходит в режим стабилизации тока. Он же квази резонансный.
но я рассудил, что вряд ли смогу грамотно составить заказ на изготовление трансформатора. скорее всего потребуется несколько заходов, а времени на это нет.
так что изоляция, какая есть в tsd-1197 и на неё я повлиять не могу.
вопрос как раз в том и заключается, бояться ли мне такого dU/dt?
у меня ограничений на габариты нет. не хочется напрягать VD14 при скачке входного напряжения. вот только не пойму, могу ли я там поставить SMD 1206. не могу найти на них перегрузочные значения...
да, резистор великоват, но эти значения взяты из РТМ. тут всё зависит от разводки платы. пока вроде бы ОС работает стабильно, но я ещё не проверял переходныю характеристику и реакцию на скачок. надо макетик с ключом собрать. позже буду делать.

вообще то питание постоянным током с накопительных конденсаторов ШИМ усилителя. и в паспорте на UCC28610 нет ни слова о PFC. да этот контроллер "зелёный", но это касается низкого пускового тока за счёт каскодной схемы и режима нулевой нагрузки. полагаю, что на нём можно при желании сделать PFC, т. к. в нём есть детектор перехода через ноль. но штатно он используется для обнаружения факта разряда сердечника на обратном ходе и исключения режима непрерывного тока.

вобщем да, буду фронт заваливать. вот только в моей свалке нет подходящего конденсатора. есть 220пФ на 1000В. что то страшновато ставить.

Вот тут http://www.bludger.narod.ru/smps/Flyback-R01.pdf специалист получает максимальный кпд при использовании диода общего назначения, с временем восстановления 2,5мкс(S1J).
Подозреваю , что R13 сильно увеличивает величину выброса.

Здесь, что бы поставить диагноз хорошо бы знать ток, при котором транзистор выключается.

оОо, моя любимая статья. да, я изучил её как следует. к сожалению такой диод совсем не проходит по напряжению. на картинке напряжение DC 625В и выброс уже больше 1300В. нужен диод не меньше чем на 1500В.
сегодня попробую временно выкинуть R13, хотя по моему проблема в большом времени переключения SF1600. вот и проверю
я так понимаю, что прямо перед закрытием через транзистор протекает максимальный ток. он ограничен 2я компонентами. Резистор R5 определяет максимально допустимый ток. в моём случае он примерно 2.2А. Резистор R7 ограничивает максимальное время прямого хода при предельном режиме. Полагаю, что в текущем состоянии ток определяется резистором R5, т. е. 2.2А

2.2Ах100 Ом(R13)=220В - величина выброса от этого резистора.

да, вы были правы, R13 сильно влияет на картинку. попробовал его закоротить, но осциллограмма стала просто ужасной. какой то страшный звон с размахом чуть не во всё напряжение питания. видимо диск С6 имеет очень низкое внутреннее сопротивление. пришлось выбрать компромиссное значение в 120 Ом.
и наконец то поставил RC снаббер параллельно транзистору. так же пришлось выбирать между качеством и рассеиваемой мощностью на резисторе. в результате остановился на C=220 пФ и R= 165 Ом (2х 330 Ом 1Вт). думаю окончательно в плату поставлю 180 Ом 2 Вт.
Во вложении схема с исправленными номиналами и картинки напряжения на стоке. Обратите внимание, что на последней картинке масштаб уже 200нс/дел, против 50 в первом сообщении. По моему результат приемлемый.
в плане поставить RC снаббер на выпрямительный диод (там тоже звон). и нужно проверить устойчивость в контуре обратной связи. попробую проверить по форме реакции на скачок нагрузки. пока другой возможности не вижу.
о результатах отпишу здесь.
хотел бы получить критику от людей имеющих практический опыт.

Результат вполне нормальный.
Эту цепочку, наверное, нужно подключить параллельно сток- исток транзистора, чтобы её ток разряда не протекал через датчик тока мс и не создавал ложных срабатываний защиты.

Смотрите как у Вас сделана разводка печати.

спасибо за отклик. да, такая мысль приходила. поставить снаббер прямо параллельно силовому транзистору. но в момент разряда проблем не возникает, поскольку управляющий транзистор в микросхеме достаточно мощный: 190 mOm макс. и в начале цикла включения есть блокировка в 120нс (мин). я побоялся дополнительно нагружать микросхему в момент выключения силового транзистора, когда C30 начнёт заряжаться. встроенный в микросхему ключ будет уже закрыт и ток потечёт через внутренний диод прямиком на VGG. в паспорте не нашёл предельного значения тока из VGG в VDD. короче, не стал рисковать. по любому, при таком включении мне нужно заменить VD3 на более мощный и может быть ещё усилить VZ1.
я про шум в выпрямителе написал по старым замерам. как только завалил фронт выключения, звон на выпрямительном диоде тоже исчез. по старым замерам паразитный контур на выходе очень высокочастотный (больше 10мГц). видимо гладкий и пологий фронт его уже не возбуждает. так что выход сейчас выглядит вполне сносно.

единственное, чем я сейчас не доволен, так это потерями. силовой транзистор стал нагреваться градусов на 10 сильнее. точно не измерял, - по ощущениям где то за 50С. хотя он у меня совсем без радиатора, а реальная нагрузка будет будет меньше 40а Ватт. испытания я делаю на 65 Ваттах. КПД упал с 85 до 82%. резистор R29 тоже горячий. измеренная мощность на нём почти 1.8Вт. может быть ещё немного уменьшу ёмкость C30...

по поводу разводки макета тоже есть вопрос. похоже я сделал глупость, замкнув полигон вокруг схемы управления. есть мелкая ВЧ дрож. она видна на осциллограммах, что я выложил.
во вложении обратная сторона платы. народ с практическим опытом, пож. покритикуйте разводку.
видимо надо разорвать полигон, как показано красным. жёлтые полоски - это перемычки. и ещё недочёт,- нужно сделать толще и выпрямить дорожку от истока к микросхеме.

Попался интересный документ. вернее интересная идея. патент на использование энергии снаббера для питания PFC контроллера.
Патент свободен для любого использования при условии применения указанных микросхем. стр. 8, fig.6 посмотрите, забавно...
http://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&am....92885102,d.bGQ

Дык, в даташите есть разводка. И там силовая земля отделена от земли обвязки микросхемы - возле 7-й ноги видно вырез в полигоне. Да и напетляли в исток-затворе, выводы микросхемы специально сделаны 6-й вывод напротив истока, а 5 - напротив затвора. И С2, С3 поближе к микросхеме, в референсе как раз всё удобно расположено.

Выброс напряжения на транзисторе убирается довольно легко, для этого надо глянуть на осциллограммы, снятые в других частях схемы. Прежде, всего интересует напряжение на диоде VD5 (измеренное между точками 12 и 11 трансформатора, там просто наглядней будет) а так же ток через этот диод (лучше в качестве шунта взять несколько низкоомных резистор соединенных параллельно, так будет меньше влияние их индуктивности на измерение). так же интересует ток через транзистор VT1, то же полезная информация. Что касается статьи Дмитрия Макашова «Обратноходовый преобразователь» то она очень хорошая, но для того, что бы оценить собственную разработку нужно написать еще одну статью примерно того же объема ..)), поэтому к вечеру попробую снять и выложить свои осциллограммы, что бы у вас были какие то реперные точки для сравнения. Как показала практика, главное знать куда и на что смотреть, так как каждый из элементов очень сильно влияет на колебательные процессы в схеме. Конечно советов хочется дать сразу целую кучу, т.к. сам прошел весь этот путь до конца, но давайте лучше постепенно причесывать схему, а то увязнем в обсуждении других сопутствующих тем ))

Спасибо, за критику разводки. долго смотрел на этот вырез... вы правы. надо в финальной разводке так и сделать. согласен, я сделал промашку с 6й ногой. В этом месте петля опасна. Кроме того, надо сделать шире проводник. прямо в ширину контактной площадки. петля в цепи VGG (pin 5) получилась из-за того, что мне пришлось перевернуть транзистор (по отношению к референс дизайну). иначе не разместить радиатор силового транзистора. он как раз бы получался между входным конденсатором и трансформатором. касательно C2/C3. один из них электролит. у него чуть не 1Ом сопротивление. имхо, не особо важно, где его размещать. а керамика расположена почти прямо на ногах микросхемы. расстояние около 3мм. хотя можно поменять его местами с диодом, будет 1.5..2мм
ещё раз спасибо. обязательно учту ваши замечания.

Мне кажется, что после установки RC снаббера R29/C30 величина выброса напряжения на стоке стала вполне терпимой. позавчера сфоткал осциллограммы (во вложении). при входном напряжении 870В, макс. напряжение на стоке составило 1264В. притом, что я уменьшил C30 до 110пФ из-за превышения температуры резистора R29. к сожалению ЛАТР не позволяет дать на вход большее напряжение, хотя компоненты позволили бы проверить и на 1000В. По прежнему волнует величина скорости нарастания напряжения на стоке. При С30=110пФ она составила приблизительно 10кВ/мкс. В корпусе не предполагалось никаких экранов,- волнуют радионаводки на схемы управления.
ДА, забыл, - после установки RC снаббера стало возможным убрать R13 вовсе, как советовал нищеброд. ВЧ звон на диоде VD4 в этом случае не возникает. очень мелкая рябь -не более.
Постараюсь снять указанные напряжения. Блин, с током будут проблемы. Диод TO220F с радиатором. и запаян на полигоны без термальных барьеров. Ладно, подумаю, как приютить токосъёмные шунты.. Наверное завтра вечером сниму. А вот ток через VT1... не представляю, как его снять. единственное место это сток. но подвесить туда осциллограф. это же сотни пФ? даже если питать осцил. от батарейки.
У меня есть данные по пиковому току и среднквадратичному значению, полученные из TIшной программы для UCC28610DR, но что то мне подсказывает, что они сильно "теоретические".
Спасибо за участи! Очень рад, т. к. практический опыт у меня совсем маленький. Делал 2 совсем слабеньких AC-DC на TOPах. притом на 185..264В и на стандартных трансформаторах.