Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
PCIM Europe 2019
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Przetwornica napięcia 24V/+-100V sprawdzenie pomysły porady

Patryk987 29 Wrz 2009 00:48 5969 24
  • #1 29 Wrz 2009 00:48
    Patryk987
    Poziom 17  

    Witam wszystkich !

    Jestem w trakcie projektowania przetwornicy napięcia z 24V na +-100V o mocy 1500W.
    Z racji takiej że przy 1500W to już nie jest zabawa zdecydowałem się napisać na forum
    o sprawdzenie schematu i zapytać o doświadczenia przy budowie przetwornic tego typu
    oraz ewentualne pomysły tudzież porady.
    Jeśli chodzi o przetwornicę to musi ona spełniać kilka warunków :
    Częstotliwość pracy musi być różna od 70 +-20kHz oraz częstotliwości harmonicznych
    ponieważ układ który będzie zasilany jest na takowe wrażliwy. według mnie
    najlepszą częstotliwością pracy będzie 100kHz ew. 200kHz.
    Urządzenie powinno pracować przy jak najbardziej równym poziomie napięcia zarówno
    pod obciążeniem jak i bez.
    Napięcie wyjściowe powinno być gładkie jak to tylko możliwe bez szpilek i tętnień
    czyli bez odpowiednich dławików i filtrów się nie obejdzie.
    Układ powinien mieć jak najwięcej zabezpieczeń takich jak nad-prądowe, termiczne,
    przed zbyt dużym spadkiem napięcia jak i niesymetrycznością napięcia.
    Trochę dużo tego ale uważam że jak już się rzucać na głęboką wodę to z wysoka :D

    Jeśli chodzi o to co zrobiłem do tej pory to jest to strona pierwotna no nie cała
    brakuje jeszcze drugiej przetwornicy dającej napięcia pomocnicze układu startowego
    jak i większości zabezpieczeń ale na to przyjdzie jeszcze czas.
    Jako sterownik użyłem standardowego SG3525 jest on połączony przez 3 drivery
    mosfet MC34151 do sześciu IRF1405N.
    Schemat strony pierwotnej zamieszczam poniżej, za wszelką pomoc z góry dziękuję ;)

    Przetwornica napięcia 24V/+-100V sprawdzenie pomysły porady

    mała poprawka rezystory R2 i R14 powinny mieć 330kOhm

    0 24
  • #2 29 Wrz 2009 01:50
    -RoMan-
    Poziom 42  

    W pierwszej kolejności popracuj nad czytelnością schematu. Namaluj go mniej gęsto, starając się wydzielić bloki funkcjonalne i od wejścia do wyjścia - od lewej do prawej a nie pionowo i wszystko na raz.
    Następnie wyjaśnij nam, co jest co w tym układzie.

    Z uwag na już:
    - dlaczego kontroler pracujący w trybie napięciowym?
    - dlaczego tranzystory kluczujące w obudowie TO-220, która słabo oddaje ciepło a nie coś w TO-247/TO-3P (seria IRFP)?
    - tranzystory na 55V przy zasilaniu 24V (zapewne z akumulatorów) i konfiguracji push-pull? Powinny być 100V.

    0
  • #3 29 Wrz 2009 09:52
    Patryk987
    Poziom 17  

    Faktyczne tego się obawiałem użyłem takich tranzystorów ze względu na to te już takie mam a napięcie 24V ze względu właśnie na zmniejszenie ciepła wydzielanego w tranzystorach jak i przewodach postaram się jeszcze dzisiaj przerysować schemat i podpisać co jest co pozdrawiam

    0
  • #4 29 Wrz 2009 14:52
    ronwald
    Poziom 27  

    Napisz do czego ten impulsowy zasilacz przeznaczony będzie? Po co Ci zmienna częstotliwość pracy ? Separacja galwaniczna potrzebna ? W założeniach podaj jeszcze; dopuszczalne zmiany napięcia zasilania, temperaturowy zakres pracy, etc.

    0
  • #5 01 Paź 2009 08:36
    Patryk987
    Poziom 17  

    Witam przerysowałem i trochę zmodyfikowałem schemat:
    Przetwornica napięcia 24V/+-100V sprawdzenie pomysły porady

    Układ ma być zasilany z 3 szeregowo połączonych akumulatorów 6V
    ewentualnie z 12V jeśli tranzystory nie dadzą rady
    będzie służył do zasilania układu ta0104a który już jest zaopatrzony
    w kilka zabezpieczeń takich jak nad prądowe czy wykrywające różnicę
    w napięciu zasilania.

    Zdecydowałem się na użycie kontrolera w trybie napięciowym a nie prądowym
    dlatego że potrzebuję dokładnej i szybkiej stabilizacji napięcia. Zabezpieczenie
    nad prądowe jest po stronie pierwotnej wykrywające spadek napięcia na kablach
    zasilających, ale można by się zastanowić nad użyciem kontrolera w trybie mieszanym
    jeśli zwiększyło by to zakres oraz prędkość regulacji - jeśli źle myślę to proszę mnie poprawić .

    Gniazdo BAT- powinno być podłączone do tego samego bieguna akumulatora
    co GND lecz bezpośrednio do zacisku tego akumulatora. Ma to za zadanie pomiar
    spadku napięcia na przewodzie zasilającym i wyłączenie urządzenia przy przepływie
    zbyt dużego prądu.

    0
  • #6 04 Paź 2009 14:21
    trol.six
    Poziom 31  

    Ja rozważyłbym zrobienie na 3 x UC3525 zsynchronizowanych razem na 200kHz, co na jeden da 200/3 = 66,6 kHz. Niższa częstotliwość kluczowania, mniejsze straty. Sumarycznie dość wysoka, lepsza jakość napięcia wyjściowego. Wady, cenowo może wyjść drożej.

    0
  • #7 04 Paź 2009 19:43
    Patryk987
    Poziom 17  

    to bardzo ciekawe nie wiedziałem że można zrobić coś takiego z tymi układami
    czy mógł bym poprosić o rozwinięcie tego tematu jak miały by być synchronizowane
    i jak były by podłączone tranzystory do wszystkich razem czy do każdego z osobna
    pozdrawiam

    0
  • Pomocny post
    #8 05 Paź 2009 11:33
    trol.six
    Poziom 31  

    W praktyce nie synchronizowałem UC3525 więc za dużo nie doradze. Trzeba się posiłkować albo notą katalogową, albo coś poszukać. Ja sygnał do synchronizacji zrobiłbym na jakiś małym procesorze, choć niektórzy nie lubią dawać kontrolerów do pracy w przetwornicach. Więc można też myśleć o wygenerowaniu trzech przebiegów przesuniętych w fazie na czymś innym. Bądź dobrać opóźnienie do dwóch pozostałych zsynchronizowanych do pierwszego głównego. Kwestia pomysłu.

    Ogólnie byłyby to po prostu, trzy oddzielne przetwornice o stosownie mniejszej mocy.
    Czyli jeśli przewidziałeś 6 tranzystorów na całość, to byłyby 2 na jedną przetwornice.
    Dławików nie dajesz, więc odpadnie kłopot z prądami nasycenia w dławikach.

    0
  • #9 05 Paź 2009 11:45
    Patryk987
    Poziom 17  

    w 2 schemacie mam już 8 tranzystorów więc sygnał trzeba będzie podzielić
    przez 4 i jeśli dobrze rozumiem rdzenie też 4 czy wszystko na jednym ?

    0
  • #10 05 Paź 2009 11:47
    trol.six
    Poziom 31  
  • #11 05 Paź 2009 12:05
    Patryk987
    Poziom 17  

    czyli sygnał jest dzielony na 4 w taki sposób:
    Przetwornica napięcia 24V/+-100V sprawdzenie pomysły porady

    jeżeli tak to uważam że układ nie osiągnie pełnej mocy z tranzystorów a jedynie 1/4

    0
  • #12 07 Paź 2009 16:13
    trol.six
    Poziom 31  

    sygnał do sterowania musi mieć postać szpilek synchronizujących, naprawde nie zastanawiałem sie jak zsynchronizować, ale w nocie powinno pisać, a sam przebieg na tranzystory to oczywiście jak najpełniejsze wypełnienie.

    Ważne, by równomierne obciążenie było, jest jednakowe wykonanie obwodów. Czyli traf mocy, tranzystorów i diod.

    0
  • #13 07 Paź 2009 18:35
    -RoMan-
    Poziom 42  

    -> Patryk987

    1. Co ma wspólnego użycie trybu prądowego przetwornicy z dokładnością i szybkością stabilizacji napięcia?

    2. Dlaczego używasz odwracających driverów MOSFETów? Lubisz zapach palonego krzemu?

    3. 1.5A drivery na każdy tranzystor? Czasy zagłuszania wrogich radiostacji się skończyły...

    4. Regulacja napięcia wyjściowego bez dławika wyjściowego? Jak sobie to wyobrażasz? Przy takiej mocy chcesz polegać na indukcyjności rozproszenia transformatora?

    0
  • #15 07 Paź 2009 21:47
    -RoMan-
    Poziom 42  

    Typowy ładunek całkowity bramki to 170 nC, przy prądzie przeładowującym 1.5A czas przeładowania w najistotniejszym miejscu charakterystyki wyniesie poniżej 100 ns - po co? Żeby więcej energii szło w kosmos?

    Tutaj popełniono jednak bardziej karygodny błąd - zastosowano odwracające drivery, czyli wypełnienie zawsze >50% na każdym MOSFETcie. Oj, zaśmierdziałoby niewąsko...

    "Niewiele" a nie "nie wiele"...

    0
  • #16 07 Paź 2009 22:23
    trol.six
    Poziom 31  

    Drivery tak nie pracują, że dostarczają ciągłego 1A5, wraz ze wzrostem pojemności wejściowej tranzystora, maleje zdolność do sterowania, choć generalnie i tak jakiś rezystor by się przydał do bramek tranzystorów, aby można ewentualnie skorygować nadmierne szpilki. Poza tym i tak pójdzie w kosmos, tylko w innym paśmie widma.

    Co do reszty twoich zastrzeżeń nie mam zastrzeżeń :)

    0
  • #17 08 Paź 2009 09:44
    -RoMan-
    Poziom 42  

    Ja Cię bardzo proszę, żebyś jednak wstrzymał się z pouczaniem mnie, w jaki sposób działają układy podstawowe... To co najważniejsze dzieje się przy napięciu ok. 5.5V na bramce i podczas przepompowywania ładunku pomiędzy 40 a 100 nC (z czego większość to ładunek millerowski) na wykresie zależności napięcia bramki od ładunku.
    Jeśli uważasz, że przy takim napięciu driver nie ma pełnej wydajności i nie przepompuje tych 60 nC w czasie poniżej 100 ns, to się po prostu mylisz.

    0
  • #18 08 Paź 2009 15:50
    trol.six
    Poziom 31  

    Nie rozumiem skąd ci do głowy przyszło że ja cię pouczam, ani mi to w głowie. Ja tylko dziele sie doświadczeniem z pytającym. Pisze jakie wnioski mam z praktyki. Teoretycznie masz racje, ale w praktyce istnieje rozbieżność parametrów, ty liczysz dla typowych wartości i tu się zgadza, ale wcale sterownik 1A5 dla mosfetów powyżej około 3nF na bramce nie jest rewelacyjny, i nie sieje tak po kosmosie. Ja ani nie mierze jakie są rozbieżności produkcyjne i jak się mają do tolerancji (a w nocie jest podane że te czasy mogą być dwa razy dłuższe dla 1nF), tylko wiem że w praktyce jest jak jest. I to pisze. Stąd pisze też że w razie czego wypada dodać rezystor. Co przecież jest tylko potwierdzeniem twojego toku myślenia, a nie jego obalaniem. Dałem kilka uwag, a już nie moja głowa co pytający z tym zrobi.

    0
  • #19 08 Paź 2009 22:27
    Dar.El
    Poziom 40  

    Witam
    Przy niskich napięciach na drenie, wpływ pojemności dren-bramka ma małe znaczenie i przełączanie jest szybkie. Dla wysokich napięć, przeładowanie pojemności dren-bramka wymaga więcej nC niż przeładowanie pojemności źródło-bramka, przez co wydłuża się czas przełączania.

    0
  • #20 08 Paź 2009 23:19
    -RoMan-
    Poziom 42  

    Truizm. W niczym nie zmieniający faktu, że nadal przeładowanie jest za szybkie i przetwornica będzie siała. Ja piszę wyraźnie o wpływie ładunku millerowskiego i właśnie do niego odnoszę twierdzenie o przesadzie.
    Tu nie ma mowy o wysokich napięciach. Wpływ napięcia na drenie na charakterystykę przeładowania bramki to pojedyncze nC.

    Przetwornica napięcia 24V/+-100V sprawdzenie pomysły porady

    0
  • #21 09 Paź 2009 02:54
    Patryk987
    Poziom 17  

    Oj najmocniej Panów przepraszam za ten karygodny błąd
    otóż drivery mosfetów oczywiście nie są odwracające
    jedynie popełniłem błąd tworząc rysunek w eagle
    oto oryginalny rysunek z noty katalogowej :
    Przetwornica napięcia 24V/+-100V sprawdzenie pomysły porady

    Co do dławików po stronie wtórej to oczywiście że powinny
    tam być kolejny błąd za który przepraszam

    A jeśli chodzi o to że użyłem 1 drivera na 1 mosfet to uważałem że
    przy tak dużej pojemności bramki nie będzie to przesadą w końcu to aż 5.5nF

    I tak myśląc o czasie przeładowania i jak najmniejszych stratach na
    tranzystorach zapomniałem o EMI i rezystorach bramkowych
    czy Panowie pomogli by pogodzić jedno z drugim i dobrali odpowiednie rezystory?
    pozdrawiam

    0
  • #22 09 Paź 2009 06:08
    -RoMan-
    Poziom 42  

    "The MC34151/MC33151 are dual inverting high speed drivers"
    I po co te kłamstwa?

    0
  • #23 09 Paź 2009 08:19
    Patryk987
    Poziom 17  

    Eh no faktyczny przyznam się że nie przeczytałem tego w nocie a jedynie z
    lenistwa spojrzałem na rysunek mój błąd drivery oczywiście są odwracające
    w nocie motoroli na rysunku jest już zaznaczone poprawnie
    czy dało by się to naprawić poprzez wpięcie szeregowo ze sterownikiem
    jeszcze jednego inwertera

    0
  • #24 09 Paź 2009 10:59
    trol.six
    Poziom 31  

    A nie możesz dać driverów nieodwracających? Np. TC427 lub czegoś w tym stylu. Co do rezystora to warto go dobrać w praktyce, ze względu na możliwe odchyłki parametrów zarówno driverów jak i samych mosfetów. Szacunkowo może to wyjść w granicach 5-10 om. Dużo też zależy od jakoś wykonania PCB, czy dobrze nawiniętego transformatora, zawsze będzie mniej siać EMI.

    0
  • #25 10 Paź 2009 01:40
    Patryk987
    Poziom 17  

    Tylko że ja już te drivery mam no ale jak trzeba to zamówię inne

    nie posiadam rdzenia na trafo interesuje mnie toroid myślałem o np:
    RTF-63x38x25-F860
    RTF-74x39x13-3F3
    ale nie wiem gdzie można je zakupić

    zastanawiam się też o jakiej średnicy drut zamówić
    wiadomo im cieńszy tym lepiej ale im grubszy tym łatwiej

    0