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

Przetwornica DC-DC - Jak to jest z tą izolacją?

15 Sty 2016 17:17 3720 37
  • Poziom 19  
    Dzień dobry

    Projektuję układ w którym będą panowały napięcia dochodzące do 2,5 kV. Dokładnie ma być to różnicowy pomiar prądu po stronie wysokonapięciowej. Do tego zaprzęgam wzmacniacz operacyjny z izolacją optyczną 5kV. Do zasilenia części wysokonapięciowej używam przetwornicy DC-DC izolowanej 5V/5V.
    No i tu zaczyna się ambaras. Spaliłem już dwie. Pierwszą wybrałem z izolacją na 3kV pomiar przez 60s. Nieopatrznie przekroczyłem to napięcie dałem ok 3,1kV i po kilku sekundach zobaczyłem iskrę. Zakupiłem zatem przetwornicę z izolacją na 3,5 kV:

    http://www.farnell.com/datasheets/1965119.pdf

    a ona poszła przy ok 1,5kV. Jak to jest z tą izolacją? Teraz znalazłem taką przetwornicę:

    http://www.tme.eu/pl/Document/1a718df7cc10fb14e0b32f328f38b8a7/AM1DC-Z.pdf

    Ona jest na 6 kV ale tylko przez 3 sec, ale napięcie pracy już tylko 250V. Ewentualnie taką:

    http://www.tme.eu/pl/Document/6c57c840780438cc2cf2708424b16108/AM1D-Z.pdf

    w tme dostępna jest wersją z izolacją na 5,2kV przez 60s. Nie rozumiem jak można z napięcia izolacji wywnioskować faktyczne napięcie pracy tak żebym mógł spokojnie osiągać te 2,5 kV.

    Płytka jest frezowana szerokość frezu ok 5mm.
  • TermopastyTermopasty
  • Poziom 19  
    One są w zależności od wersji od 1 do 6 kV. Taką na 3,5 kV właśnie dziś spaliłem przy ok 1,5 kV.
  • Poziom 38  
    Datasheet Muraty, strona 5 - tam masz wyjaśnione, do czego odnosi się wartość napięcia testowego i jaka może być dugotrwała różnica napięć wejście wyjście.
    Cytat:
    Cytat:
    The part could be expected to function correctly with several hundred volts offset applied continuously across the isolation barrier;
  • Poziom 43  
    Która to konkretnie przetwornica?
    Poza tym trochę to dziwne. Przy przebiciu palił by się układ pomiarowy a nie przetwornica.
    Przetwornicy połączenie strony pierwotnej z wtórną nie przeszkadza. Nie miała by powodu żeby się wtedy spalić. No chyba że przebicie nastąpi w takim miejscu że poza połączeniem strony pierwotnej i wtórnej zrobi się też np. zwarcie w uzwojeniu transformatora (a to bardzo możliwe, bo to w końcu transformator jest elementem który prawdopodobnie przebija).
    Poza tym zobacz jaki układ wyprowadzeń tam jest. Ja kiedyś używałem takich na izolację do 1000V, ale po rastrze wyprowadzeń bałem się uch używać nawet na 230V.
    Skoro piszesz że widzisz iskrę, to jak mniemam przebija ona (ta iskra) na zewnątrz a nie wewnątrz. A więc nie w przetwornicy tylko po obudowie albo nawet jeszcze gdzie indziej (w powietrzu, albo po PCB).
    Dobrze by było też wiedzieć jakie są te Twoje napięcia do 2,5kV. Napięcia stałe czy zmienne. Czy może jeszcze impulsowe.
    Bo jak impulsowe to trochę lipa. Te przetwornice mają kilkadziesiąt pF pojemności pomiędzy stroną pierwotną a wtórną. Przy wyższych częstotliwościach popłynie znaczny prąd i przetwornica może się spalić z samego tylko przegrzania a nie z przebicia napięcia.
  • Poziom 19  
    @Loker i faktycznie przy kilkuset woltach nic się nie działo aż do 1,5 kV. Nie doczytałem tego.
    @atom1477 teraz używałem maruty z pierwszego linku, odległość między wyprowadzeniami wejściowymi i wyjściowymi to 10 mm i tutaj przechodzi frez ok 5mm i to właśnie przez ten frez przeskakuje iskra. No i tak myślę, że faktycznie przetwornica nie koniecznie musiała się spalić. Po całym zajściu pobór prądu wzrósł z 40 mA, co jest normalnym poborem przetwornicy i wzmacniacza, do ponad 600 mA napięcie na stronie wtórnej spadło do 3,5V, w końcu przekroczony został jej prąd maksymalny 3x, ale to faktycznie dowodzi temu że wzmacniacz się spalił czyli układ pomiarowy, a nie sama przetwornica. Poprzednim razem gdy układ wytrzymał 3kV frez pociągnąłem kilka milimetrów poza przetwornicę, tym razem kończył on się ok 1 mm za przetwornicą. Najwidoczniej to za mało dla pola elektrycznego i układ nie wytrzymał 1,5 kV. Czyli wnioskując z tego, że widzę iskrę to źle wykonałem płytkę, a przetwornica działa. Jednak nie zaszkodzi zastosowanie przetwornicy na 5,2 kV. Czy dobrze myślę?
    Napięcie DC
  • TermopastyTermopasty
  • Poziom 43  
    Cytat:
    ...i tutaj przechodzi frez ok 5mm i to właśnie przez ten frez przeskakuje iskra.
    Pod nazwą "frez" rozumiesz wyfrezowaną szczelinę szerokości 5mm? i chcesz powiedzieć tą szczeliną powierzną przebija? Takiej odległości to i 10kV nie przebije chyba że masz jakieś szczególne warunki środowiskowe.
  • Poziom 43  
    Pewnie tą szczelinę przykrywa przetwornica (przylutowana na styk do płytki drukowanej).
    I iskra przeskakuje po powierzchni obudowy.
  • Poziom 19  
    Tak mam na myśli wyfrezowaną szczelinę. Szczelinę faktycznie przykrywa przetwornica jednak jest ok 2 mm nad laminatem bo skopałem lekko bibliotekę w eaglu do tej przetwornicy i musiałem delikatnie wygiąć jej nóżki więc jest lekko w powietrzu. Mniej więcej podobnie jak w przypadku izolacyjnego wzmacniacza operacyjnego, który też przykrywa szczelinę i też jest nad laminatem ok 1 mm. Warunków żadnych szczególnych nie ma zwykła atmosfera w pomieszczeniu zamkniętym raczej sucha.
  • Poziom 43  
    No to napisz co to za wysokie napięcie.
    Stałe, zmienne., impulsowe?
  • Poziom 19  
    Mam jeszcze dwie przetwornice na 3 kV w zapasie, może zaproponujecie jakiś pomysł na prototyp testowy, żebym mógł jakoś wywnioskować gdzie leży problem? Może zrobić po prostu zestaw rezystorów po stronie wysokonapięciowej? I na co zwrócić uwagę na położenie przetwornicy nad laminatem? Na szerokość przerwy (frezu)?
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    To co nazywasz frezem to wyfrezowanie.
    Test najlepiej zrobić bez wlutowanych pozostałych elementów.
    Wyjście przetwornicy możesz tylko obciążyć rezystorem dobranym dla uzyskania mocy z 0.5W i dać diodę LED z rezystorem do pokazywania że jest napięcie wyjściowe.
    To Twoje wysokie napięcie bym podawał nie bezpośrednio tylko przez szeregowy rezystor powiedzmy 10..100k z równolegle podłączoną neonówką z rezystorem (z 1M).
    Bardzo słabe świecenie neonówki będzie oznaczało niewielką upływność przez przetwornicę albo laminat (i to jest prawidłowe).
    Mocniejsze świecenie pokaże że nastąpiło przebicie (ale rezystor 10..100k ograniczy prąd przebicia więc nic się wtedy raczej nie spali).
    Wcześniej sobie sprawdź jak świeci neonówka (z tym rezystorem 1M) podłączona wprost to tego Twojego wysokiego napięcia. Żeby wiedzieć jakie to jest "mocniejsze świecenie" a jakie "słabe świecenie".
  • Poziom 19  
    Dzięki pewnie takie rozwiązanie zastosuje. Możesz polecić jeszcze jakiś dobry lakier elektroizolacyjny? Chodzi oczywiście o pokrycie tego urządzenia.
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Ja tym sposobem z neonówką testowałem przetwornice izolujące samoróbki na rdzeniach toroidalnych.
    Rdzenie zalałem lakierem. Więc skoro pytasz o lakier to napiszę jakiego ja używałem: Uretolux.
    Test robiłem na jakichś 1000VAC.
    W Twoim przypadku ze względu na wyższe napięcia lepiej będzie użyć jakiegoś dedykowanego lakieru elektroizolacyjnego. Ale żadnego takiego nie używałem.
  • Poziom 19  
    Dzięki za informacje będę szukał i testował. Pozdrawiam!
  • Poziom 19  
    Przetestowałem kilka układów i żaden z nich nie spełnił oczekiwań. Lekka poprawa nastąpiła po zastosowaniu RDB-9. Nie było wyładowania, ale okazało się, że po ok 15 min pracy nastąpiła częściowa degradacja izolacji bo prąd po stronie niskonapięciowej wzrósł ok 30x do niespełna 300 mA, układ nadal mierzył poprawnie, ale zapewne był to skutek czasu przez jaki pole elektryczne oddziaływało na układ.
    Zrobiłem osobne zasilanie bateryjne dla części nisko- i wysokonapięciowej i jedynym połączeniem pozostał wzmacniacz izolacyjny. Doczytałem że Viorm dla tego układu to 1414 V tym razem układ pracował przez trzy kwadranse z napięciem 1600 V później zwiększyłem napięcie do 1800 V i poszła iskra po obudowie wzmacniacza, ale to mnie już nie zdziwiło. Zastanawiające okazało się dla mnie dlaczego w zależności od zastosowanych układów obserwuje tak różne napięcia przy których następuje przebicie. Jak mi podpowiedział jeden z prowadzących na uczelni może to być efekt reaktancji wynikającej z pojemności izolacji. I pomyślałem, że mógłbym zrobić jakieś sprzężenie pojemnościowe miedzy częściami wysoko- i niskonapięciową. Proszę o jakiś pomysł czy raczej podstawę, na której będę mógł oprzeć dalsze prace. Połączenie mas kondensatorem wysokonapięciowym? Jeśli tak to o jakiej pojemności?
  • Poziom 43  
    Połączenie kondensatorem nic nie da.
    Jeżeli coś wymusza napięcie to ono tam będzie.
    A jeżeli przeszkodzisz w wymuszaniu tego napięcia, czyli po prostu to napięcie stłumisz, to układ nie będzie działał tak jak chcesz.
    Więc nie tędy droga.

    Twojemu wykładowcy chodziło raczej nie o dokładanie kondensatora, ale o to że wzmacniacz robi tutaj za pasożytniczy kondensator. I przy szybkich przebiegach impulsowych płynie przez niego znaczny prąd. Kąt strat w dielektryku może być dość znaczny i się ten wzmacniacz/kondensator nagrzewa. I może od nagrzania przebija.
  • Poziom 19  
    Czy w takim razie mogę jakoś wpłynąć na tą pojemność? Wypróbuję RDB-9, zmniejszy się oddziaływanie pola elektrycznego na powierzchni wzmacniacza, powinno to zmniejszyć tą pojemność.
  • Poziom 43  
    W taki sposób nie zmniejszysz pojemności.
    Zmniejszysz tylko możliwość przebicia po powierzchni wzmacniacza.
    Jaką szybkość i dokładność pomiarów potrzebujesz?
  • Poziom 19  
    Szybkość nie musi być duża, układ mierzony ma dość sporą bezwładność, jeszcze dokładnie tego nie zmierzyłem ale pomiar może odbywać się co ok 1 - 10 ms, ale będzie to czynnik wpływający na wzbudzenie się algorytmu i układu. Chcę mierzyć (w celu późniejszej stabilizacji) prąd 1-10 uA układ pomiarowy odpowiada w tym zakresie napięciem 0-5 V więc rozdzielczość jest dość spora myślę o stabilizacji na poziomie 5 uA +/- 10 nA nie są to zbyt wygórowane wymagania. Do 1500V wszystko będzie działało, z tym że chciałbym jednak uzyskać 2500 V (układ będzie bardziej elastyczny). Nie ma już na rynku wzmacniaczy izolacyjnych z Viorm>1414V. Myślałem o transoptorze z wyjściem tranzystorowym. W symulacji to działa, ale... Prąd diody transoptora nie przekroczy 8 uA. Obawiam się, że tonie wystarczy do wysterowania elementu. Wiem też, że nawet jeśli by to wyszło to odbije się to na prędkości działania, ale jak pisałem nie jest to kluczowy parametr.
  • Poziom 43  
    To ja bym poszedł we wzmacniacz który będzie sygnał wyjściowy podawał na konwerter U/f.
    Choćby 4046. I z wyjścia konwertera sygnał na diodę LED.
    Odbiornik z fotodiody i też na konwerter f/U. Też może być na 4046.
    Dioda i fotodioda powinny być niezłączone ze sobą. Tylko wycelowane w siebie.
    Taki układ wytrzyma dziesiątki kV.
  • Poziom 19  
    Dziękuję za ten pomysł! Diodę i detektor trzeba jakoś sprzęgnąć ze sobą czy też otoczenie nie będzie wpływało na ich pracę?
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    No otoczenie będzie wpływało na pracę (Ale nie liniowo, tylko dwustanowo. Czyli albo układ będzie działał albo nie.).
    Więc jakoś trzeba układ odizolować od otoczenia.
    Ale nie znaczy to od razu że trzeba diodę i fotodiodę ze sobą sprzęgać.
    Wystarczy żeby obie były wycelowane w siebie i żeby były w pudełku gdzie będzie ciemno.
  • Poziom 19  
    No tak w sumie całość będzie miała zasilanie z baterii AA więc i tak muszę jakoś obudowę wykombinować, żeby było wygodnie, wydrukuje sobie coś pewnie, a póki co to zbadam też wpływ otoczenia na pracę i coś pomyślę o tymczasowej osłonie. Dziękuję bardzo za pomoc! Mam nadzieję, że teraz już uporam się ze wszystkimi problemami.
  • Poziom 19  
    Skonstruowałem schemat układu transoptora. Nigdy jeszcze nie używałem układu 4046, miałem jedną laborkę z PLL dość dawno temu, dlatego proszę o sprawdzenie schematu. Tworząc go opierałem się głównie o informacje z forum i kitu AVT do bezprzewodowych słuchawek. Najpierw sygnał mierzony trafia na wzmacniacz pomiarowy, następnie na CD4046, który wysterowuje diodę IR 940 nm przez tranzystor, następnie sygnał zbierany jest z fotodiody (940 nm prąd wsteczny 80 uA) i podawany jest na komparator (nie wiem czy nie ma za małego wzmocnienia), później 4046 i wtórnik napięciowy. Częstotliwość została dobrana na ok 50kHz.
    Przetwornica DC-DC - Jak to jest z tą izolacją?
  • Poziom 43  
    Jak mamy ocenić schemat, to musimy go zobaczyć.
  • Poziom 19  
    Tak już wrzuciłem plik. Zapomniałem zmienić wartość R2 na 40k przepraszam.
  • Poziom 43  
    Tylko że nie da się go zobaczyć:
    Przetwornica DC-DC - Jak to jest z tą izolacją?
  • Poziom 19  
    Przetwornica DC-DC - Jak to jest z tą izolacją?

    wrzuciłem jeszcze raz