Всем привет,

делаю буст 300В в 900В, который воткнут в умножитель. Управление от микроконтроллера. Худо-бедно, уже работает, но, знаю, что при некоторых режимах нагрузки через мосфет идет и большой ток, и большое напряжение.

Схема части тестового стенда на приаттаченной картинка и в пикадовском файле. На схеме CS1-CS2 - current sensors, аналоговые выходы которых воткнуты в микроконтроллер. На R1-R2, R3-R4, R5-R6 сделаны делители напряжения для того, чтобы мониторить напряжения в системе и правильно выбирать ШИМ и частоту ШИМ, которая подается на мосфет. Эти делители тоже в микроконтроллер воткнуты.

Управдение атмегой328. Частоты ШИМа 5-150кГц, периоды включения/выключения мосфета от 100мкс до 1мкс. Скорость работы одного канала атмеги - 13мкс, если оцифровывать все 6 каналов одновременно, то это можно сделать только за 240мкс. Почти всегда мне этой скорости достаточно, если перед каналом оцифровщика поставить конденсатор, чтобы сгладить пульсации.

Единственно где возникает незадачка, с которой я, очень хотел бы посоветоваться с Вами - при измерении напряжения на мосфете.

Очень хочется понять сколько рассеивает мосфет (я знаю, что он иногда совсем не греется, а иногда - очень греется, причем нагрузка может быть одинаковой по мощности). Каррент-сенсор (CS2) показывает средний ток около 1А, среднее максимальное напряжение от R3-R4 составляет около 800В. Понятно, что через мосфет 800В не проходит. Потыкался осциллографом - получил, что когда мосфет закрыт - напряжение до 900В доходит, а при открытии, на R3-R4 делителе часто бывает почти 0В, но, иногда бывает и не 0В, и когда такое происходит, мосфет начинает жудко греться. Ессно - проблема в режиме, я даже знаю, что делать (длины включения мосфета уменьшать) но, мне хочется без 2МГц АЦП как-то измерить моментальную рассеиваемую мощность на мосфете.

Повидимому есть какое-то простое решение, но, я, кажется, сильно торможу. Ток-то я средний измеряю, но вот как померить среднее напряжение, когда мосфет включен, пожалуйста, посоветуйте!

PS: очень не хотелось бы для этого ставить еще один мосфет и, возможно P типа, или быструю АДС, как-то мне кажется, что есть простое решение, но не могу понять какое...

PPS: на всякий случай, для атмеги надо около 500мкА, чтобы ее АЦПшка быстро "увидела" напряжение на ноге.

Спасибо

ИИВ

Наверное, начать надо не с того, как померить эту мощность, а с того, почему греется MOSFET. Вы бы схему управления MOSFET'ом показали. Подозреваю, что все дело в драйвере, управляющем затвором ...

И вообще, зачем там Мега ? Она транзистором управляет ? А зачем ? Разве мало предназначенных для этого микросхем ?

Не согласен, так как это не совсем буст!!! Схема управления именно в атмеге - примерно 1000 строк кода. Несколько тем уже открытых по этому обсуждению:

http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=95551
http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=95055
http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=92080

коротко - нагрузка - 20-30 ступенчатый каскад, воткнутый в ВВ конденсатор и разрядник. В результате, при средней выходной мощи в 1.5кВ, буст должен давать 900VAC c примерно 2-3А, но, бывает, что нагрузка может взять 100мА, а бывает, что надо вкачать 20А. Так как из-за этого надо менять частоту ШИМа, а не только скважность, сделать не без МК было сложно. В последнем - сидит таблица (динамически подправляющаяся) какой ШИМ давать, в зависимости от режима.

Как сейчас сделано. Намоделлированно все в симметриксе, выбрана некоторая частота, играюсь ШИМом.

Можно выбрать режим, когда мосфет совсем холодный, но КПД всей системы около 50%, так как умножитель греется... Можно играться настройками, уменьшая потери в умножителе, но надо менять частоту и ШИМ одновременно.

Поэтому мне по зарез как надо САБЖ, чтобы во время самонастройки системы, не перегреть мосфет. Все-таки 1.5кВ 24А стмовский мосфет зело сложно найти в моей деревне

Ладно, понял. Я вот не совсем понял, где у вашей схемы выход ? В точке "P3" ?

А если не мерить напряжение на MOSFET, а мерить мощности - подводимую к вашей схеме и отдаваемую в нагрузку ? Все равно львиная ее доля приходится на MOSFET. Тогда потребуются датчики тока во входном и выходном проводах и, грубо говоря, два "быстродействующих вольтметра" на входе и на выходе. Например, в виде делителей напряжения, подключенных к МК. А уж что вам там нужно дальше - мгновенная мощность или средняя за период - пусть МЕГА и считает ...

P.S. Кстати, а почему бы просто не подключить к стоку MOSFET делитель, ведь исток у него все равно заземлен ? Или я чего-то не понял ?

Сейчас во многих осциллографах есть математические функции, в т.ч. перемножение входов. Если есть такой осцил, то мгновенная мощность - произведение датчика тока на датчик напряжения
Если нет такого осцила, то можно подумать о какой-нибудь схемке транзисторного усилителя, который в определенных условиях будет перемножать два сигнала (один по питанию, другой по входу)
Отдельно средние ток и напряжение, очевидно, мерять смысла нет, важно именно пиковое мгновенное произведение и его интеграл

Уважаемый kovigor, благодарю Вас за содействие!



в этой точке (P3) у меня подключаются умножители (один в +, один в -), там рисовать - будет с первого взгляда совсем не понятно, формально именно P3 и есть выход...



да, я так и думал сделать, но, тормоз, уже развел и спаял схему... Новая разводка и пайка - недели три задержки, не готов я на это.

Потом получается еще проблемка, если я поставлю каррент-сенсор между точкой соединения дросселя с мосфетом и С3, то мне надо ставить два сенсора через два разнонаправленных диода, так как в одном случае ток при включении мосфета бежит с конденсатора С3 на 0, а в другом случае - ток идет от индуктора после закрытия мосфета в этот конденсатор. Да, это есть решение, но - это запасной вариант. Кроме того мне это решение не сильно удобно, так как если я индуктор вгоню в насыщение, то я это не увижу - то есть не пойму, то ли у меня индуктор греться начал, то ли мосфет, а когда мои температурные сенсоры (они на схеме не показанны) увидят, то будет позно, трансформаторное масло уже вскипит...


так я же и подключил R3-R4, но там не то... там 900В при закрытом мосфете, и 0-200В - при открытом, а средний ток с CS2 - как раз около 1А. То есть если у меня в правильное время там 0-10В, то на мосфете 10В рассеивается, с жидкостным охлаждением (трансформаторным маслом) я могу это себе позволить, а вот если там 100-200В, то 200В зело сильно нагревают мой мосфет, а я это совсем увидеть не могу...


понятно, но мне для этого в реал тайм надо осцилл туда прикрутить... Я могу это сделать с 200МГц АЦПшником и плиской, но ужасно не хочется... Даже не компонент жалко, а гемора по разводке и отлидке - из пушки по воробьям... Хотелось остаться с управлением только одной атмегой. Просто почему-то есть подозрение, что там не надо что-то заумное городить...

Отладили бы вы эту штуку на меньшей мощности, чтобы все удобно опробовать, пощупать и посмотреть без риска пиротехнических эффектов и вскипаний масла. А то вы сразу на полтора КВт замахнулись

так у меня при 50Ватт нагрузки без масла все компоненты совсем холодное... Именно при этих режимах я осциллом все и смотрю. При 200Ватт нагрузки либо мосфет, либо конденсаторы умножителя начинают греться... в зависимомти от того, какой режим я выберу.

На полный симметрикс со скриптами - жаба душит, а его демо версия не может динамически просчитать какой ШИМ и частота оптимальны при разных величинах заряда умножителя...

Я думал, что может надо просто однократно посмотреть, чтобы коэффициенты настроить. Если же хочется постоянно атмегой контролировать, то можно: 1. приклеить к транзистору малоинерционный датчик температуры, температура функция мощности, его выход завести в атмегу; 2. попробовать сделать транзисторную схему перемножения ее выход завести в атмегу; 3. применить готовый аналоговый перемножитель, его выход завести в атмегу.

Да, Вы правы!

Случай 1, к сожалению, мне не подходит, так как режимы с пререгревом и без у меня черезуются примерно 50-100 раз в секунду, а вот случаи 2 или 3 как раз и хочется реализовать, но, по возможности, по-проще в исполнении, и чтобы перемножение работало достаточно быстро - у меня и ток, и напряжение по осциллографу существенно изменяются уже за 200-300нс.

Буду думать, жаль, что только на пассивных элементах не получится.

И все-таки это баловство. Вы пытаетесь бороться со следствиями, а не с причиной. Ну не может эта штука штатно так работать ! Надо разбираться, почему она так работает, и устранять ошибки в схеме. То ли у вас неудачная схема управления MOSFET'ом, то ли дроссель попадает в насыщение (насколько я помню, это можно проверить, контролируя линейность нарастания тока через дроссель), то ли вы выбрали неподходящий (слишко медленный) MOSFET, то ли еще что-то с вашей схемой не в порядке.
Все ваши решения, которые вы описали, годятся лишь для отладки, не более того ...

Уважаемый Кovigor,

я полностью согласен с Вашими утверждениями и изначально сам выгоняю систему в запредельные режимы. Моя задача - заряжать 100 раз в секунду 20нФ 40кВ конденсатор этой системой, что соответствует примерно 1500Ватт выходной мощности. Входной мощи у меня много, 5кВатт можно брать, но из-за габаритов устройства (желательно вписаться в 10-20 литров и более-менее кубические размеры) при плохом КПД этот коробок будет работать как несколько утюгов. А эта коробка по идее может оказаться в закрытой области...

Для моей задачи в принципе есть конечно другое решение, но оно становится очень дорогим из-за номиналов - если я не буду вводить мосфет в запредельный режим, то в умножителе мне надо иметь 2кВ 5мкФ конденсаторы, и их число должно быть около 200 (двухсот). Зело дорого это, да и не не доставаемо за разумное время. А если я сожгу этот комплект... то есть надо хотя бы с 2-3х кратным запасом. Поэтому я взял самый быстрый, высоковольтный и мощный мосфет: 1500В, 24А, 30нс и довольно не децкий дроссель 500мкГн, 0.6Дж магнитного поля до насыщения, но вот конденсаторы и ВВ диоды в умножителе взять я не могу на желаемые номиналы...

Вот и приходится колхозить...

Кстати по теме, похоже самый простой способ решения - поставить аналоговый демультиплексер с частотой срабатывания около 20нс, на его управление ввезти тот же сигнал, что идет на мосфет, вход демукса - результат делителя R3-R4, оба выхода на R-C фильтры и в две АЦПшки Атмеги. Тогда я смогу измерять усредненное значение как во включенном состоянии, так и в выключенном состояниях мосфета. По номиналам - это - копейки, думаю на днях прикрутить и проверить.

Спасибо Всем за интересное обсуждение, помогшее мне найти простое и дешевое решение

С уважением

ИИВ

До появления доступных DSO с математикой для измерения мгновенной мощности и ее осциллографирования применяли блок на базе AD834- аналоговый перемножитель. Только надо быть осторожным с трансформаторными датчиками тока- они имеют запаздывание по фазе, из-за этого после перемножителя могла быть несусветная чушь. Прходилось выравнивать задержку в каналах тока и напряжения разными хитрыми способами типа бухты коаксиального кабеля.