Последовательно с первичкой включается некий неполярный разделительный конденсатор для устранения разбаланса магнитной индукции на обоих её полярностях. При чём, в полумосте он обязателен, а в пушпуле его почему-то нет
Ладно, в полумосте его наличие обязательно, ибо транзисторы-то открываются почти полностью, а вот электролиты на сетевой стороне могут иметь достаточный разброс.
В пушпул его воткнуть, собственно, некуда. Да и электролитов развязывающих нет. То есть, транзисторы открываются полностью, и симметрия ±Bmax обеспечена.

Но зачем в мостовом-то преобразователе он нужен?

1. Во всех ключевых схемах транзисторы всегда открываются полностью.
2.Разбаланс индукции в пушпуле - давнишняя зубная боль схемотехников. В том-то и дело, что в полумосте это легко устранить включением конденсатора, а в пушпуле его включить некуда. Потому, топология эта применяется крайне редко.
Есть, конечно примеры удачного применения, но там обязательно есть потактовый контроль тока, а в хороших контроллерах еще и симметрирование его в соседних полупериодах. Все это достаточно усложняет схему и однотактные топологии практически места под солнцем пушпулу не оставили.
3. Мостовой преобразователь - вылеченный от врожденной болезни пушпул. Там есть куда включить конденсатор для исключения постоянной составляющей.

1. Это может быть резонансная схема.
2. Если там кондер, то это улучшает качество сна анжинера.
3. Проблема в общем-то таже что и в пуш-пуле. Ассиметричность. Один транзюк имеет ёмкость затвора 5нф, а другой 4нф. Итог - постоянная составляющая, способная вогнать феррит в насыщение.


Еще раз. Разберите УПС. По Прессману, дисбалланс в пуш-пуле компенсируется положительным ТКЕ в МОСФЕТах.

Microwatt, моя ситуация осложняется большими токами через тот самый злополучный конденсатор
Задача - прокачать с 48-вольтовых батарей порядка 12кВт мощности. По расчётам - размах тока ключей около 400А. По тому же Прессману, конденсатор должен быть где-то 80-90мкФ. Но какой конденсатор выдержит такие токи - для меня загадка намбаван
Пушпул всё бы хорошо, но встаёт проблема выбора транзисторов в параллель. IRFP4568 вроде как решают задачу для пушпула, но их ценник около 400 рублей за штуку, в то время как в мост можно включить IRFB3207, у которых цена 80р за екземпляр

Methane, я не беру ширпотребовские УПСы за образец. Их время работы ограничено 5-10 минутами, за это время нагрев магнитопровода до 100-150 градусов - нормальное дело.
Но не в ВЧ технике, где за 1 импульс можно пожечь сотни рублей
Methane, а что, качественные дрова не решают проблему разброса затворных емкостей? Мне кажется, разница во времени включения транзисторов в 500нс для импульса длительностью в 10мкс несущественна?

Да необязательно с такой точностью ровнять времена, в общем-то.
Было бы мертвое время в пропорции не менее асимметрии - выровняется все само.
пушпул в 48 В и 12 кВт хуже моста просто из экономики, а емкость разделительная все равно там не нужна.

Сколько на свете теток, столько и рецептов хорошего борща. Вам выбирать.
Мне кажется, что при таких уровнях мощностей пушпул вообще нужно отправить на отдых.
Многофазный однотактник - более реалистичное решение. Или уж смотрите на мост-полумост. На 48вольтах это проходит, только опять же, не в единичном модуле для таких мощностей. Придется несколько ячеек параллелить. Коммутировать одним ключом 400А - ну никак некошерно, даже если монтаж и моточные медной шиной в полпальца у кузнеца заказать.
Что до разброса. Приведенная цифра очень даже существенна. Вот я на свою голову наклепал сотню 40-ваттных пушпулов. Вроде все на 2-х экземплярах хорошо работало. Симметрирование обеспечено сторонним автогенераторным возбуждением на колечке, подручными средствами асимметрию не могу увидеть. Ну, не более 20-30нс она. Ан, в серии выпрямительные диоды приходится попарно подбирать. Это совсем плохо. Это не годится.
Так вот Вам бы не встрять в ситуацию подобного рода. Когда прогреется что-то и пойдет схема вразнос. Ток должен жестко контролироваться и симметрироваться.
З.Ы. А что с выхода по напряжению Вам получить нужно после преобразования?

Куда вы в пуш-пул собрались кондер ставить я не понял. А лично для меня загадка, это как транс намотать. По поводу кондеров, так один не выдержит. А вот если поставить жменю по к примеру 0.1 uf, то вполне.



Надеюсь вы не думаете что один транзистор способен комутировать те 170А?


Я привел УПС как один из примеров. Авто УМЗЧ тоже применяют пуш-пулы.


Просто посмотрите сколько толстые ПЛИС стоят.

На время одного периода - да. Но вот если периодов много, и эти 500 наносекунд накапливаются....

А может косой мост?
Но там другие проблемы, со снаберами.
А вообще нужно выбирать

Вот и давайте подытожим.
Пушпул. Работает в автоУМЗЧ на приличных мощностях под 1кВт и выше. Конденсатора нет. Разбаланс индукции если и есть, то не приводит к аварийным режимам ключей.
Мост. Те же транзисторы (ну разве что кол-во = 2х). Разные мнения - как и нужен конденсатор, так и не нужен. Что ж делать-то?..

Microwatt, на выходе 300-400В постоянки. Это повышатель для инвертора на ~220В. В этом заключается сложность применения повышающих стабилизаторов - нужны 500-вольтовые ключи, среди которых нет транзисторов с экстремально низким Rdson. Так что - только трансформаторные.
Многоступенчатое повышение тоже ничего не даст: если в мост можно ставить транзисторы с Uси 75В, то на 2-кратное повышение надо уже 150-вольтовые ключи, а там опять же проблемы с низким Rdson.
Параллельное включение - ох и намучаюсь же...
В любом случае, сложно намотать на существующих типоразмерах обмотку на 400А.

domowoj, ты прав надо экспериментировать.
Мне лично мост более симпатичен.

Мост, это если 4 транзистора. Два - полумост. И дисбаланс может быть. Но все зависит от того как сделать. Но можно и кондер поставить. В пушпуле на такие мощности может быть проще намотать трансформатор.

я имею ввиду - по количеству транзисторов - мост это пушпул х2
=4
да, есть такое - в пушпуле на первичной стороне были бы 2 обмотки по 200А
200А всё равно много для типоразмеров. Хоть в 10AWG мотай...

Давайте поймем, что мерки УМЗЧ из журнала "Радио" для такой сложной системы (12кВт) неприменимы в принципе.
Это можно с полкиловаттником играться в пушпулы. Полагать, что найдется ключ на 1000ампер и Вы его удачно раскачаете не стоит.
Если у Вас далее все равно из 300-400вольт что-то мост делает, то самый реалистичный путь поставить с 48вольт однотактный многофазный буст с автотрансформаторным дросселем. Фаз на 8-16. Если нужно ограничение тока по кз, то бакбуст. Намотать что-то вменяемое на 400 ампер в одном конструктиве технологически неподъемно. Да и что за сердечник с полки можно предложить для 12 кВт?
Даже эти 8-16 ячеек по 0.75-1.5кВт будут достаточно сложными в части моточных и разводки. Шина в 50ампер тоже не подарок. И выпрямить это без заморочек вроде водяного охлаждения можно только параллельным включением диодов.

UU сердечники есть. Только придется опустится с частотой преобразования, килогерц до 8.
Да, еще есть фишка. Такой параметр как плотность тока, для SMPS не годится. Лучше просто посчитать потери на нагрев (сечение меди, на длинну, на ток) и добавить потери на нагрев ферита. Потом подумать, рассеет такое транис или нет. Мелкие трансы допускают гораздо большую плотность тока чем большие. Плюс их можно сделать более высокочастотные, а это значит сократить длину обмотки, и уменьшить потери в меди.

Microwatt
я полагаю - ограничение тока будет мониториться только на высокой стороне. Там меньше токи и контролировать их можно непосредственным способом.
выпрямление - а это будет 40А - синхронник. У меня есть наработки синхронного выпрямления на развязанной стороне управляющими сигналами с шимки на другой стороне через трансформаторы, получается хорошо и прохождение сигналов быстрое.
я согласен с тобой, что это именно система, и одной схемой, как в радиокружке - пищалка на латретьей - не обойтись.
Сейчас порешил параллельный мост на 5 ячеек на ETD49, это по 2,5кВт - в общем-то реально выполнить, 100-амперные шины будут уже не дорожками на текстолите, а медными полосами. 49-й должен потянуть 2,5кВт на 50кГц. По частоте вверх лезть не собираюсь.

а развязывающие конденсаторы - а как говорил знакомый доктор - вскрытие покажет.

В принципе, неплохое решение. Хотя, вариант поставить несколько пуш-пулов, многофазных, может быть по лучше будет работать.


Нет. Реально. Троллейбусы же как-то ездят. Но растут габариты, а следовательно растет индуктивность рассеивания + потери в ферите. Приходится снижать частоту. А это значит что размеры еще больше растут.


UU есть очень больших размеров.


И я о томже. геморой с намоткой трансом толстенным проводом, еще тот. А с зачистка лицендрата их ПЭЛ2 вообще ужос.


Для пуш-пула токи элементарно контролируются трансформатором тока, надетым на центральный вывод обмотки. И ток в первичке в любом случае контролировать придется.

Рекомендую посмотреть на уже готовые разработки. Среди них вы врядли найдете 12кВт со входом 48В. Обычно от такого напряжения работают инверторы до 3-4кВт. А 12кВт обычно требуют не меньше 150В. Имеются в виду, конечно, инверторы для длительной работы, а не 5-10мин.

Да я немного не об этом.
Конечно, ток ключа нужно контролировать обязательно. Но топология Буст при коротком замыкании даже при выключенном ключе горит. Ее можно применять только на неслучайную нагрузку, как внутренний каскад в устройстве. Если выход выдается наружу к потребителю, то придется бакбуст (защищенную топологию) делать, хотя там КПД немного ниже.
И по поводу охлаждения. Да, про воду я образно. Действительно, троллейбусы как-то ездят, но и весит он, если не ошибаюсь, под 8 тонн. И электровозы тоже есть с выпрямителями, но это ж памятник, а не прибор.
Гектарные радиаторы с сантиметровой подошвой, медной промежуточной прокладкой и интенсивным обдувом нужны для 12кВт.
Опять я про гектар загнул.... короче, хотя и возможно, но очень сложно конструктивно.

Почему?


Я вас наверно не совсем понимаю.

Ну. если замкнуть буст по выходу, то источник оказыыввается включенным последовательно с дросселем и диодом накоротко. Состояние ключа уже не играет роли. Это принципиально "неказеустойчивая" топология.
Бакбуст в этом отношении лучше, кз он держит. Но в нем вся энергия проваривается в индукторе, в бустерном - только вольтодобавка. Поэтому бакбуст по КПД немного уступает. Хотя, при степени повышения напряжения более 2-3 это уже мало заметно.

да чёрт с этими радиаторами, что вы так переживаете? типовые преобразовательные ячейки имеют КПД 96-98%, это очень хорошие параметры. У 10-киловаттного инвертора в тепло уйдёт всего 400Вт, это ж копейки! Тут и игбт десятками в параллель, и синхронное выпрямление etc...

По поводу типоразмеров.
Давайте поговорим о китайщине.
Даже если это предварительный расчёт: типоразмеры сердечников компьютерных ИИП на 0,7-1кВт - это ETD39 и ETD44. Надо учесть, что те работают на низких частотах (ферриты низкого качества с большими потерями) порядка 30-40кГц. Замена материала на N27 или PL-9 позволит удвоить частоту, что даст удвоение габаритной мощности. 60-80кГц вполне достижимая частота.
так, ETD44 = 2кВт
Замена типоразмера на ETD59, у которого ScSo в 3,5 раза больше 44-го даст 7кВт с одного трансформатора.
То есть, чисто теоретически, с двух етд59 можно снять необходимую мощность. Правда, хз как делать обмотку.
Распараллелить ScSo, равное сумме двух ScSo у 59-х - а это 35см4 - на 5 трансформаторов - получится даже меньше, чем ETD49
таким образом, с пяти ETD49 можно получить требуемые 12кВт, даже с запасом.

я понимаю, это чисто дилетантский расчёт, но сейчас формул под рукой нет.

по поводу входного напряжения, halfdoom:
есть требования к помещению. Влажно. 48 вольт более предпочтительны, чем 150.
А если делать сухое помещение - тогда лучше сразу батарейный шкаф на 400В - и никаких преобразований.
Но - условие такое - 4 батареи по 12В.

В общем-то я вас понял, будем пробовать без конденсаторов, и на параллельных повышателях.
Всем спасибо

ЕЕ65 на 4 кВт таки тееееепленький впритык к 80мм вентилятору. Минут за 15 до 110С и - перекур до остывания. Непрерывно только 2-2.5 кВт. Материал N87 на 50кГц. Но греется медь в основном. И это однотактник.
Так что прикиньте что будет в единичной конструкции на 12кВт. не легче, во всяком случае.

Что мне нравится в некоторых людях, так это их оптимизм.

Десять модулей по 1,2кВт на пушах с синхронизацией и автосимметрированием токов нагрузки и счастье возможно, если батарейки выдержат.

Угу, есть в этом что-то "исконное, оно же посконное, домотканое, кондовое..."
Сдуть 400 ватт до 80-90С из поллитрового трансформатора не так уж просто.

Если первичку сделать из медной трубы, то вполне реально. Правда из за скин-эффекта сдувать сливать придется уже не 400 а 4000, попутно бороться с конденсатом, думать куда рекуперировать еще 4000 ватт со снабберов итд. Главное чтобы процесс шел.

Что вам мешает сделать 3 преобразователя 48в/100в и вторички через выпрямители соеденить последовательно. Сильно уменьшаются требования к ключам диодам трансформаторам. А вообще пуш-пул на этом напряжении что доктор прописал.

Думаю, стоит внести ясность насчёт диапазона напряжения питания. Видимо, от 42В (эт в конце разряда) до 57В (в начале)

Да это само собой подразумевается в таких устройствах.

Конденсатор раделительный как выше отметили служит как средство от насыщения трансформатора. Отсекает постоянную составляющую, которая может возникнуть. Вот только есть загвоздка - при быстрых изменениях нагрузки он совершенно перестаёт работать. Для этого есть специальные методы симметртирования импульсов. Тема до сих пор открытая и не решённая. Тоесть есть разные нестандартные патентованные решения. Можете выкинуть этот конденсатор и работать в режиме Voltage mode. Все описанные проблемы возникают в Current mode.

Строго наоборот.

А если нагрузка клацает на частоте кратной резонансу контура из этой ёмкости и индуктивности намагничивания трансформатора, то ключам гарантирована смертушка. Кстати, и в режиме VM индукция гуляет сама по себе и вполне может съехать в одну сторону. Однако, контроль тока намагничивания и активное симметрирование позволяет решить задачку для любого способа управления, но, при этом, драйверы в VM регуляторах должны иметь функцию потактового ограничения длительности импульсов.

Та все ходовые SMPS контроллеры имеют вход, который позволяет ключи обрубить. Что вы из мухи слона делаете? А особо продвинутые драйверы даже позволяют плавно обрубить. Что значит (еще раз) быстро изменяется нагрузка? ТАм все же кондер фильтра стоит. Если там вдруг 0 образовался, то это называется К.З, и обычно импульсники прекрасно КЗ переживают, и как правило могут в этом состоянии находится хоть вечно, в отличии от к примеру LDO практически не греясь.

Основанный на некотором недопонимании.....
Видите ли в чем дело, Вы в некотором смысле выбрали неудачный транзистор- IRFB3207, да и топологию тоже.
На этих транзисторах только динамические потери будут 250-300Вт (при частоте 80-100кГц).
Плюс IGBT, как я понимаю, в синхронном выпрямителе - еще ватт 500 + статика - тут дай бог кпд 85-90% получить, я не 96

Народ. А какой смысл синхронного выпрямителя на напряжениях в сотни вольт и вообще делать синхронный выпрямитель на IGBT?

Об этом то и речь, что при этих условиях и на 100кГц делать синхронное выпрямление и ставить IGBT бессмысленно.
Или может автор имел ввиду что-то другое?

Повторю иными словами мысль Methane: "Строго кругом, шагом марш!"
Current mode (токовый режим) как раз и отслеживает мгновенные значения токов, а не нечто среднестатистическое за 5-10 периодв по напряженческой петле ОС..

Вы, видимо, немножко не в курсе. Импульсники прекрасно переживают КЗ, которое происходит после дросселя выходного фильтра. А если закоротить первичку силового транса, то результат может быть не такой радужный.

А если затвор на + питание коротнуть, то вообще любой сгорит!

Да в курсе, в курсе!
При обсуждении потребительских свойств прибора, в том числе и режима кз, речь всегда идет о его выходе.
А так - кз или обрыв по входу и все, обсуждать внутри прибора уже нечего!

Тогда вы должны знать, что происходит с током первички, при насыщении сердечника силового трансформатора.

Свет гаснет.

Правильно. Но не всегда.

И то правда. И при пробое ключа почти так же... Чего от нас добиваются?
Короткое замыкание по выходу источника и насыщение сердечника - разные явления, совсем необязательно связанные.

Ключ может предотвратить насыщение сердечника? А ненасыщение сердечника может предотвратить пробой ключа?

Где начало того конца, которым кончается начало? При чем тут одно к другому? Это разные явления, они могут быть и не взаимосвязаны.
Непонятно к чему Вы клоните. Сформулируйте проблему как-нибудь по-другому, пожалуйста.

Мне кажется, она кратко сформулирована в названии темы. Но если разделительный конденсатор не помогает, то обычной токовой защите остаётся очень мало времени на размышления. Особенно, при высокой прямоугольности петли гистерезиса и малой величине индуктивности рассеяния первички. А с учётом неизбежного RС фильтра на входе компаратора защиты, времени просто катастрофически не хватает. Вывод один:-не дожидаться проявления насыщения по полному току первички, а выделить ток намагничивания и реагировать по нему. Тогда отпадёт надобность в разделительном конденсаторе, являющимся, как и индуктивность рассеяния, паразитным реактивным балластом.

Что-то вы не так делаете. И петля у ферритов не такая уж и прямоугольная.


Что паразитного-то то? И как вы собираетесь ток намагничивания выделять?

С этими доводами, в развернутом виде, можно согласиться, по крайней мере теперь понятно о чем Вы говорите.
Но
-во-первых, не нужно заведомо применять материалы с прямогугольной петлей
-во-вторых, не следует закладываться на максимальный размах индукции
-в-третьих, можно и крохотный зазор ввести, петелька сразу станет пологой.
Да, полная картинка состояния сердечника была бы полезна для управления. Как-то спокойнее, когда видишь. Но если мы видим процесс насыщения то разве он из-за этого пойдет медленнее? Контроллер и ключ должны так же быстро отреагировать на опасную ситуацию.
Выделять из полного тока для контроля сердечника ток намагничивания для меня пока неочевидно. Он составляет очень небольшую часть полного тока (порядка 10%). При перегрузке и кз растет полный ток, это вроде бы более информативно?

Народ. Я дико извиняюсь за чайнический вопрос, но у меня последнее десятилетие сложилось ощущение что материалы с прямоугольной петлей применяли ТОЛЬКО в СССР. Я смотрел все буржуйские материалы, везде магнитная проницаемость плавненько падает при увеличении B. Я не нашел такого чтобы она резко падала.

А нельзя ли нагрузку поделить на 3 части и назвать обеспечение питания этих частей фазами? (а может и не только назвать). Может все получится как-то более вменяемо?