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

Zasilacz rezonansowy na IRS21531S

_lazor_ 19 Mar 2016 18:49 2625 14
  • #1 19 Mar 2016 18:49
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    Witam,

    Od jakiegoś czasu buduję zasilacz (pseudo) rezonansowy, pierwsze próby się powiodły. Rezonans powstał, napięcie na zewnątrz było stabilne.

    Jednak ostatnio po nie udanej próbie uruchomienia układu do regulacji prądu 0A - 4A, układ regulacji się rozbiegł i cały układ poszedł z dymem. Po jego odbudowie, testowałem układ podpinając potencjometr do wyjścia RT i CT (wyjście RT ma 2 rezystory jeden ograniczający górną częstotliwość, drugi dolną częstotliwość, potencjometr podłączony do rezystora ograniczającego dolną częstotliwość równolegle) Niestety podczas jego regulacji na częstotliwości około 150kHz (Przełączenie nie jest ani w ZVS ani w ZCS) i kilku minutach pracy przy około 35V doszło do zwarcia na mosfetach i uszkodzenia dolnego wyjścia bramki sterownika.

    Zasilacz rezonansowy na IRS21531S

    zrobiłem 2 zmiany: powiększyłem powierzchnię masy całego układu, oraz zmieniłem mosfety z tych:

    SiHP12N60E

    na:

    SiHF30N60E

    Cóż, wydawało mi się że różnicy między nimi aż tak dużej nie ma, pytanie czy aż tak bardzo się pomyliłem, że przy 150kHz sterownik nie dał rady?

    I tak już przy okazji jak już piszę ten post, czy znacie jakieś przykłady automatyki by regulować napięcie na wyjściu zasilacza od 0 do max? Układ na TL431 nie daje takiej możliwości niestety (ale za dało się regulować 12V na wyjściu w zakresie 110-250V napięcia przemiennego na wejściu układu :D).
    I czy nie lepiej przesiąść się z irs2153 na irs27952S?

    0 14
  • Sklep HeluKabel
  • #2 21 Mar 2016 20:22
    L_M
    Poziom 32  

    _lazor_ napisał:
    Układ na TL431 nie daje takiej możliwości niestety

    Daje taką możliwość, ale musiałbyś dać anodę na poziomie -Uref -2,5V.

    0
  • #3 24 Mar 2016 21:16
    tadeusz12345
    Poziom 17  

    Pokaż schemat elektryczny i projekt płytki PCB, a przynajmniej topologię. Załącz również przebiegi na bramkach i drenach tranzystorów.

    Budując układ musisz się również zdecydować czy ma być ZVS czy ZCS. Zwykle ZVS mają połączony kodensator równolegle do tranzystora. Natomiast ZCS mają dławik w szeregu z łącznikami.

    Jeżeli zrobiłeś układ rezonansowy przy wykorzystaniu transformatora to pamiętaj, że indukcyjność tego transformatora zmienia się wraz z obciążeniem.

    Moim zdaniem robienie przetwornicy rezonansowej na układzie IR2153 mija się z celem, pewnie się da, ale zanim dojdziesz do rozwiązania to trochę wody w rzece może upłynąć. Lepiej wykorzystać dedykowane do tego układy np. NCP1396 lub IRS27952S.

    0
  • #4 24 Kwi 2016 18:55
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    https://easyeda.com/editor#from=elektroda,id=fd7pHZTzt

    Schemat układu wygląda tak jak powyżej.

    Wymieniłem aktualnie mosfet'y na IRF740 i śmiga bez problemów na częstotliwości do 300KHz i nie sprawia większych problemów.
    Za niedługo znów spróbuje go podłączyć do sprzężenia zwrotnego i zobaczę jak tym razem układ się zachowuje.


    Dostałem radę by kondensator C3 dać równolegle do pierwotnego uzwojenia transformatora, a by przeciwdziałać zwarciu gdy transformator nie ma obciążenia dołożyć za dławikiem dwie diody, jedną do Vcc a drugą do GND. Co wy o tym myślicie?



    Układ fakt nazywam rezonansowym, chociaż nie działa w rezonansie. przy częstotliwości około 80-82KHz powinien działać w ZVC, jednak z faktu że chce regulować napięcie na wyjściu to odchodzę znacznie od częstotliwości rezonansowej. Od taka trochę zabawa, w celu nauczenia się podstaw regulacji.

    0
  • Sklep HeluKabel
  • #5 26 Kwi 2016 21:45
    tadeusz12345
    Poziom 17  

    W tym sterowniku zaczyna przeszkadzać czas martwy przy większych częstotliwościach.
    A w jaki sposób zmieniasz częstotliwość pracy ?
    Przy większych częstotliwościach stosuje się sterowniki szybsze, a tranzystory specjalnie się dobiera tak aby miały jak najmniejsze pojemności.

    0
  • #6 28 Kwi 2016 14:02
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    Deadtime tego układu jest stały, co faktycznie przy wyższych częstotliwościach spowoduje, że większość przebiegu to będzie deadtime...

    Częstotliwość zmieniam używając transoptora równoległego do rezystora RT (a dokładnie do jednego z rezystorów, ponieważ zrobiłem ograniczenie dolnej i górnej częstotliwości).
    A samo sprzężenie do regulacji napięcia zbudowałem na TL431 i działało dobrze, chociaż nie mam pomysłu jak regulować dzięki niemu napięcie od 0 (i czy to w ogóle możliwe).

    Układ planuj "przyśpieszyć" według porady starego konstruktora tranzystorami pnp. To jednak tylko pozwoli mi na przyśpieszenie zamykania kluczy, co jednak może mieć duże znaczenie przy częstotliwości 300KHz.

    0
  • #7 28 Kwi 2016 20:17
    tadeusz12345
    Poziom 17  

    Możesz również przyspieszać otwieranie się tranzystorów za pomocą pary komplementarnej.

    Regulację napięcia wyjściowego możesz również wykonać za pomocą wyłączania sterownika. Szczególnie gdy będziesz chciał osiągnąć na wyjściu 0 V :) .

    0
  • #8 28 Kwi 2016 21:20
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    Na dolnym mosfecie może i tranzystory pary komplementarnej by były ok, to już na górnym mosfecie gdzie źródło nie zawsze jest na potencjale GND układu, trzeba by było zbudować własny układ bootstrapa, a to kolejny element, który może się spieprzyć :P

    No to sterowanie tranzystorem sygnałem PWM równolegle do CT :D

    0
  • #9 28 Kwi 2016 23:11
    tadeusz12345
    Poziom 17  

    Zawsze jak coś nowego się dokłada może się spieprzyć, ale są bardziej skomplikowane układy i działają.

    Ja kiedyś robiłem układy przyspieszające otwieranie się bramki do IR2153 czyli układu bliźniaczego i dawało radę. Udało nawet mi się zrobić sterowanie +-, ale dochodzą kolejne elementy.

    Sam kiedyś próbowałem robić układy rezonansowe na tym układzie ale odechciało mi się kiedy się dowiedziałem, że są lepsze :P

    Do utrzymania rezonansu lepszy jest każdy układ z pętlą PLL np 4046. Ewentualnie wybrać układ dedykowany do tej topologii czyli NCP1396.

    0
  • #10 02 Maj 2016 23:27
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    Zasilacz rezonansowy na IRS21531S Zasilacz rezonansowy na IRS21531S Zasilacz rezonansowy na IRS21531S

    Zrobiłem kilka zrzutów z oscyloskopu, gdy testowałem świeżo nawinięte przekładniki prądowe (btw jak widać na powyższych rysunkach rdzenie z nanopermu nadają się idealnie do tego).
    Pomiar jest robiony na górnym mosfecie, peak prądu w części ujemnej to prawdopodobnie prąd płynący przez diodę zabezpieczającą podczas dead time.

    Takie pytanie mam czy ja dobrze zmierzyłem czas opadania prądu na rysunku nr 3?
    Czy powinienem wziąć pod uwagę również te dalsze oscylacje? A jeśli dobrze wykonałem pomiar to faktycznie 0.6us to zdecydowanie za duży dead time. Przez to prąd wsteczny płynący przez diodę zabezpieczającą jest za duży (na szczęście przy prądach rzędu 200mA mosfety nie robią się nawet ciepłe).

    0
  • #11 07 Maj 2016 21:56
    tadeusz12345
    Poziom 17  

    Przebiegi masz książkowe dla tej topologi, oprócz tego jest składowa stała, ale to zostało wyjaśnione w innym temacie.

    Ale układ należało by dostroić tak aby dla mocy maksymalnej odbywało się przełączanie w zerze prądu. Poprawi to sprawność oraz zmniejszy zakłócenia generowane przez układ.
    Aktualnie załączenie masz dość miękkie bo przez diodę, ale wyłączenie jest zbyt gwałtowne. Moim zdaniem czas opadania prądu wynosi 15ns co może generować duże zakłócenia. Jakie masz rezystory bramkowe?

    0
  • #12 08 Maj 2016 10:44
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    Rezystory bramkowe dałem stosunkowo bardzo małe bo 15ohm. Jednak muszę zaznaczyć, że przebiegi prądu na poniższych rysunkach są wykonane na drenie górnego mosfeta i taki nagły zanik prądu jest czymś normalnym.

    Zasilacz rezonansowy na IRS21531S

    Na powyższym zrzucie dodałem przebieg prądu na wyjściu falownika (niebieski) oraz przebieg na drenie górnego mosfeta (żółty).


    Jako, że chce regulować napięcie wyjściowe to układ raczej nigdy nie będzie działać w rezonansie (tak wiem, że są topologie do tego stworzone jak np LLC, jednak jest to moja pierwsza przetwornica i się na niej uczę).
    Dostałem podpowiedź od pewnego konstruktora, by dać kondensator równolegle do transformatora i zabezpieczyć układ diodami (D1 i D2). Diody D3 i D4 są diodami w mosfetach.

    https://easyeda.com/editor#from=elektroda,id=3KIGECzxv

    wartości elementów nie są podane takie jak w rzeczywistości.

    Podobno jest to znacznie lepsze rozwiązanie niż szeregowo ustawienie dławika, kondensatora i transformatora. Może ktoś budował przetwornicę w podobnej topologi i po wie co nie co o tym rozwiązaniu?

    0
  • #13 08 Maj 2016 11:27
    tadeusz12345
    Poziom 17  

    ZCS ma być dla mocy maksymalnej przy prawie maksymalnym napięciu.

    Jeżeli chcesz zastosować diody to odradzam 1n400x są strasznie wolne jak do tej aplikacji. Polecam za to diody szybkie np uf400x.

    Moim zdaniem dołożenie tych diod dużo nie zmieni i raczej nic nie poprawi. Tu i tak masz utrudnione zadanie utrzymania parametrów wyjściowych ze względu na rezonans. A robiąc taką modyfikację raczej sobie tego zadania nie ułatwisz. A projektowanie tego przekształtnika powinieneś zacząć od symulacji.

    0
  • #14 09 Maj 2016 10:14
    komatssu
    Poziom 29  

    Zastanawia mnie, czemu od razu nie poszedłeś w kierunku LLC - same zalety. Nawet z wykorzystaniem tak prymitywnego układu jak IR2153 (i pokrewne) można dość łatwo to zrealizować. Aby ułatwić sobie zadanie możesz na początek dławik zrobić jako osobny element i nie szaleć z maksymalną częstotliwością.
    http://www.imcon.com.pl/pl/techniczne/artyku%C5%82%20LLC%20dla%20strony%20IMCON.pdf

    0
  • #15 09 Maj 2016 11:10
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    Z kilku powodów:
    1. Ciągle się uczę i popełniam sporo błędów. Zaczynałem od rezonansu na indukcyjności pasożytniczej, aktualnie mam już dławik rezonansowy (własnoręcznie zaprojektowany i przewymiarowany jak cholera).
    2. Transformatory do LLC są dla mnie zagadką. Ponieważ na schemacie indukcyjność LP jest narysowana równolegle do transformatora, ale tak naprawdę transformator nie ma indukcyjności dążącej do nieskończoności jak to bywa w typowych transformatorach.
    Tak więc, jest wymagany rdzeń z szczeliną, gdzie trzeba dość dokładnie wyznaczyć indukcyjność (która liniowa nie jest, i zależy od częstotliwości, prądów magnesujących, temperatury).
    Tak więc, jak na osobę która się uczy i poznaje tego typu układy, LLC jest za sporym wyzwaniem.
    3. Układ z szeregowym rezonansem, spełnia moje oczekiwania regulacyjne (230V na wejściu na wyjściu 12V 4A regulowane od 0V do 12V przy częstotliwości od 86 do 300kHz).

    Aktualnie najważniejszym celem dla mnie jest nauczenie się robienia sprzężeń zwrotnych. Jak układ regulacji napięcia na TL431 już zadziałał, tak regulacja prądu na LEM, spowodowała, że układ mi się wzbudził i doszło do zatrzaśnięcia się jednego mosfetu, a co za tym zwarcia i uszkodzenia mosfetów i sterownika.

    0