Итак, хочется универсальный блок питания на 3.5kW (потребляемой) мощности.
Ключевое слово - универсальный.
Потому как лимит на количество соженных транзисторов весьма ограничен и нет возможности на каждый случай придумывать новую концепцию.
Т.е. я знаю, что так не бывает, но все же просьба не смеятся ) и м.б. перекроется хотя бы часть вариантов.
Варианты пока придумал такие:
- чисто активная нагрузка, 12..20V (например, нагреватель)
- емкостная нагрузка, 50V (например, EDM)
- дуга/сварочник
- параллельный LC-контур, 200V (индуктор)

В общем, далее я напишу свои измышления...

От чего запитывать собираетесь ...

Думаю, источник для активной нагрузки сделать проще все, поэтому сейчас он представляет наибольший интерес.
В общем-то, я даже его моделировал (по схеме полный мост) и не увидел никаких неприятных явлений.
Но на предмет выбора схемы есть некие сомнения.
А именно:
Наиболее дорогой частью является трансформатор.
В наличии есть только ETD59/N87, без зазора.
Теоретически (по программе Epcos FMDT), его должно бы хватить с запасом.
В ETD54/N87, как я понимаю, не уложиться, не смотря на заявленные 3.8kW.
Вот транс - это будет первое ограничение.

Имхо, наиболее оптимальное использование трансформатора - полный мост.
Пуш-пул, несмотря на более простое управление ключами, требует схемы выравнивания токов плечей.
Однотранзисторные прямо и обратноходовые, конечно, заманчивы, но скорее всего не подходят из-за ключей (напряжения)
Косые, если не принимать в расчет управление затворами, по цене получают не дешевле полного моста (диоды, в принципе, стоят столько, как и ключи).
Т.е. реальным конкурентом полному мосту возможно будет косой обратноход, и то только для варианта питания индуктора (методом ударного возбуждения LC-контура).
Последнее придумалось на днях, и хотя понравилось мне идеологически, может быть и не работоспособно.
Итого, если не ошибаюсь, на рассмотрении полтора варианта.

Второе ограничение - ключи.
IXDR35N60BD1 600V/38A/2.2V
IRGP50B60PD1 600V/33A/2.00V
На первый нет данных по частоте, но второй, вроде бы не плох.
Если эти не подходят, то что там еще сейчас применяется - не знаю.

Далее - управление затворами. В этом полный мост существенно проигрывает.
Тем более, что я вижу только довольно дорогое решение - драйвера с оптической развязкой и минимум пара дополнительных, гальванически развязанных каналов в блоке питания.
Например, 6N137+MAX4429, либо HCPL-3120.

Т.к. нагреватель - нагрузка специфичная, практически не требующая никакого качества питания, кроме мощности, есть огромнейшее желание отказаться от электролитов в первичке, и лишь слегка зашунтировать питание чем-нибудь типа К78-2, на 5..10uF. В качестве дополнительного эффекта должен (существенно) улучшиться коэффициент мощности.

По той же причине хотелось бы отказаться от выпрямителя и конденсаторов во вторичке. Хотя тут есть одно большое но - уровень помех. Возможно, он будет низкий и не превысит нормы, при коротких проводах и, возможно, металлического (сталь/алюминий) экрана.

зы: покритикуете ?



220V/16A. Чем собственно и ограничивается максимальная желаемая мощность - больше смысла не имеет, хотя необходимость есть, вплоть до 10kW.
Делать же трехфазник я что-то пока совршенно не готов.

Ок, если все выше перечисленное полный бред, тогда более конкретный вопрос:
будут ли работать (т.е. можно ли более-менее эффективно использовать) IXDR35N60BD1 на частоте 66kHz ?

Вот что получается



Нагрузка 3+kW, конденсатор по питанию - 10uF

Нормально все. Но сварочники больше применяют прямоход в виде несимметричного (косого) моста. Вы наверняка были на мастер-сити http://www.mastercity.ru/vforum/showthread...97&page=148 или у Володина http://valvol.flyboard.ru/topic3.html
Прямоход совершенно не капризен и практически не уступает полному мосту по трансу.

Дыкть, когда я еще до сварочника доберусь - мне бы с активным балластом разобраться для начала.
Хотя со сварочниками может быть даже и легче - инфы полно, даже слишком много, чтобы ее хоть как-то использовать.


В общем да, даже зареган кое-где.


Соглашусь, наверное, вот в чем: у моста, обычно, две вторички. Но это нужно, если на выходе постоянка. А вот если не выпрямлять, то вторичка будет в два раза меньше...хотя, прямоход тоже, видмо, можно не выпрямлять.
В общем, народ пользует E70, E80, что для меня сейчас не по средствам и это никак не обойти.
Поэтому и говорю, что сначала - транс, потом транзисторы под него.
Максимум, если припрет, могу поставить два ETD59, но лучше бы один, пусть даже на более высокой частоте, и если не IXYS, то IR вон 150kHz обещает
Иначе какой смысл пользовать вменяемый феррит ?
Теоретически и etd54 должно бы быть достаточно, но я перезакладываюсь на "кривые" ручки, с учетом опыта тех, кто уже плавал и знает.

Я долго думал там... (с)
Сравнение:


зы: странно все это ) в смысле, возможно, объясняет, почему серийные производители любят полумост и пуш-пул.

Предпочтение склонилось в сторону (PS!)моста, из-за возможности в двое меньшей частоты переключения ключей.
На счет ZVS/ZCS еще не решил, нужны ли сложности с этими заморочками, а цена контроллеров с просто пугает.

PFC надоть уже на такие мощности от 220В, 50Гц. Это не только Чубайсу надо, но и по причине ветхости проводки, чтобы мощность отбирать не только с верхушек синусоиды.

Так что у girator просите вариант чего-то двухтактно автогенерирующего, а подруливать можно ККМ-ом

Я пока хочу обойтись без электролитов на входе.
В этом случае имеем отсутствие PFC в качестве бонуса.
И кстати, если потребляемый (на100Hz) ток будет иметь форму, стремящуюся к прямоугольнику, а не синусоиды, похоже, можно даже увеличить мощность, не превышая номинальный ток.
Хотя последнее Чубайсу явно не понравится.


Не встречалось ли где-нибудь сравнение схем "наших" "мостовиков" ?
Основная непонятка сейчас с перекосом намагничивания феррита в разных циклах.
Может вообще эта тема надумана ? Иначе у буржуев было бы уже технологичное решение.
Ничего не имею против "нашлепок"/дырок на сердечнике, но это не буржуйский способ, а они как-то проблему решают.

Штука выйдет недешевая. Около 40 баксов примерно. Хотите сэкономить транзисторы - делайте быстродействующую защиту по току на токовых трансах и триггере, с ручным сбросом. Чтобы глушило все транзисторы. Напр. если самовозбуждение на трансформаторе обратной связи - коротить специальную обмотку в нем специальным транзистором с мостиком.
Если бы не индуктор, я бы предложил структуру 'электронный транс+чоппер'. На форуме Володина обсуждали. Отводы с электронного транса можно делать для разных напряжений.
Но для индуктора надо переменное напряжение. Тогда придется ставить еще один преобразователь, ибо индуктору надо регулировать частоту, а электронный транс имеет свою.

Если принудительно регулировать частоту сетевому преобразователю(эл. трансу) - нужен запас по габаритной мощности транса, чтобы он не вошел в насыщение при мин. частоте.
Выжать из ETD59 3,5 кВт - это где-то около предела, и частота будет не менее 40 кГц в двухтактном режиме. Феррит горячий будет.
Обмотку надо хорошую, минимум 3 слоя, и литцендрат или шлейф из провода ок. 0,4 мм. Медная жесть - хорошо, но ее достать трудно.
Наверняка понадобится продувка.
Если будет стабилизация ШИМ - хорошо, если нет - желательно частоту менять с напряжением питания, чтобы не загнать феррит в насыщение. Может, схема с самовозбуждением с насыщающимся трансом. Вроде у Гиратора есть.
Транзисторы - напр. мост из IRG4PC50U. На такой частоте меньшая суммарная мощность вряд ли пройдет.
С перекосом намагничивания феррита - для Вас не проблема. Перекос играет значение в режиме токового ограничения. А так просто ставится разделительный конденсатор последовательно с обмоткой.

А вот если не выпрямлять - на 40-50 кГц будут проблемы даже с проводами в полметра. Типа индуктивный балласт, особенно при низком сопротивлении нагрузки. При напр. нагружки 100-200 В еще ничего.. Да и сам нагреватель индуктивность имеет. Напр., в электрочайнике я намерил 300 мкГн. При 40 кГц - 75 Ом.

Нечто подобное обсуждали, потом заглохло.
PFC надо, или три фазы на вход.
Я за многофазный преобразователь.

Уже _гораздо_ больше (


Да, типо того.


Не знаю, не хочу самовозбуждение.


Почитал кое-что - плохо индуктор увязывается с остальными задачами. Пока не знаю. Для остальных PS-мост вроде бы как оптимален.


Чоппер в первичке ?


Не, это уж слишком )


Можно ограничить мощность при снижении частоты


Да, типа того


Ага. Кроме того можно контролировать ток вторички


Нагреватель может быть намотан двойной (безиндуктивной) спиралью. Индуктор может питаться высоким напряжением, для сварочника - ставить транс и вторичку на держак )))
Кстати, в данном случае транс-бинокль, предложенный gyrator`ом, неплохо вписывается в держак своим конструктивом.

Чоппер - потом. В нагрузке.
Если питать дугу ВЧ напряжением
1) Дуга, пишут, дает сильный ультразвук, мешает
2) Сварочные провода создают значительное сопротивление(пара метров - уже 0,5 мкГн. На 40 кГц 0,12 Ом, при 150 А - 18,8 вольт. Еще 2,8 кВА). Да и треугольный ток для транзисторов не есть хорошо. IGBT греются в основном потерями выключения, а ток выключения выходит в 2 раза больше.
ограничить мощность при снижении частоты - лучше
1) ограничить импульс по макс. току (триггер со сбросом сигналом компаратора с токового транса)
1) ограничить вольт-секунды первичной обмотки. Делается интегратор питающего напряжения. Резистор с 300 В заряжает конденсатор, его напряжение идет на компаратор, который сбрасывает тот же триггер. В начале каждого полупериода тактовый импульс(ок. 1-2 мкс) выставляет триггер и включает транзистор, который коротит интегрирующий конденсатор. Так можно спастись от насыщения транса. Напряжение растет - импульс укорачивается, и наоборот. Такая себе прямая стабилизация напряжения. Меняя порог компаратора, можно менять вых. напряжение, регулируя частоту тактовых импульсов - тоже. Какой у Вас драйвер? Если это комбинировать с обратной связью, должно хорошо выйти.
Кстати, сварка требует работы в режиме ограничения тока, а у двухтактников с этим проблема(перекос). Как раз примочка Гиратора и др. подобные применяются для ее решения.
Бинокль Гиратора - довольно горячий, радиатор ему не зря делается. И, похоже, продувка нужна. Может, завести в держак водяное охлаждение. Однако с электробезопасностью плохо.

А реально коммутировать токи вторички ? Из скольких ключей баян будет ? )
В параллельной ветке чоппер в первичке. Он же и PFC.


100kHz тоже ?


Поэтому транс только в держак.


Ага, именно


Думал, 6N137+MAX4429, либо HCPL-3120. Но, возможно, это слишком для такой задачи.


Если конденсатора будет недостаточно, буду мутить с двумя ТТ по первичке и вторичке. К примочке не лежит у меня душа.


А если добавить про унификацию источника, то бинокль тем более отпадает (

Коммутировать ток нагрузки - реально, хоть довольно геморройно. Минимум 3-4 IRFP2907. Еще лучше взять десяток транзисторов в корпусах ТО-220. Сложнее, но дешевле и надежнее. Они не так боятся термоциклирования. Желательно делать 4-5 секций, в каждой свой диод и дроссельная обмотка, раскачка в параллель через раздельные затворные резисторы. Выбросы поменьше.
Ультразвук 100 кГц - не знаю. Само по себе - довольно круто. 3,5 кВт инвертор на 100 кГц - совсем не простая штучка. Я, напр., никогда не делал. Проблемы с трансом, удорожание ключей - потери переключения IGBT будут офигенные(может, полевики имеют смысл). Индуктивное сопротивление сварочных проводов, скин-эффект в них и в дуге. Это будет раза в 2 дольше и дороже, чем 40 кГц.
Скажу по секрету, я делал сварочник-полумост на 25 кГц, 3 кВт на советском сердечнике Ш20х28(типа буржуйского Е65, только хуже). Драйвер - IR2104 с умощнением, и синфазные дросселя для защиты от плохого монтажа. Выбросы на монтаже были вольт 50. Все работало как живое . Для защиты от перекоса при токовом оограничении оказалось достаточно в ОС по току вставить ФНЧ первого порядка с постоянной времени примерно в 1-1,5 периода(у меня это был микроконтроллер). Ну и жесткое ограничение по 150 А для защиты от глюков.
Ты можешь попробовать мост Большакова, на полевиках. Где-то на форуме Володина тоже был. У него классный трансформаторный драйвер, правда сложный немного.

Зачетный девайсик. Ок.


В том и прелесть фазе-шифт, что частота переключений в два раза ниже. Т.е. фактически 50, а с учетом того, что моего феррита (теоретически) начинает хватать где-то с 66, то и все 33 - думаю, вполне реальные цифры для IGBT.


Для начала хотя бы так.


Аха! Я предлагал фиксировать ток на каждый второй такт. Хоть народ проигнорировал, но идея значит здравая.


Угу. Не то немного.

фазе-шифт - ну тогда 2 транса, каждый для своего полумоста. Но я такого не делал. Принципиальных преимуществ по сравнению с нормальным ШИМ он, имхо, не имеет.