Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Prosz, dodaj wyj徠ek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzi瘯i temu, 瞠 ogl康asz reklamy, wspierasz portal i u篡tkownik闚.

Kondensator do przekszta速nika quasi rezonansowego.

10 Lis 2016 19:26 1773 23
  • Poziom 15  
    Witam.

    Jestem w trakcie projektowania przekszta速nika quasi rezonansowego, jednak mam problem z kondensatorem rezonansowym.
    Ot騜 wstawi貫m kondensator foliowy 470n 400V (http://www.tme.eu/pl/details/mkp4-470n_630p22.5/kondensatory-polipropylenowe-standardowe/wima/mkp4j034705g00kssd/), jednak kondensator ten pracuje przy pr康ach rezonansowych o amplitudzie ok. 30A i cz瘰totliwo軼i ok. 150kHz. Kondensator nie wytrzymuje, grzeje si po czym si uszkadza.
    Mam wi璚 pytanie jaki kondensator dobra? Czy s jakie kondensatory o jeszcze ni窺zej rezystancji dla zadanej cz瘰totliwo軼i ni ten kt鏎y wybra貫m?
    A mo瞠 po陰czy kilka kondensator闚 r闚nolegle?
    Prosz o pomoc.
  • Poziom 31  
    Do du篡ch pr康闚 RMS najlepszym kondensatorem jest mikowy ;) ale po pierwsze b璠zie takie trudno dosta po drugie b璠 bardzo drogie. W nagrzewnicach indukcyjnych du瞠j mocy nie stosuje si ceramik闚 tylko w豉郾ie mikowce. 30A to jeszcze nie jest jaki kryzys ;) co innego 2000A w cewce tesli ... Proponuj zbudowa kondensator o potrzebnych parametrach z wi瘯szej ilo軼i mniejszych kondensator闚. Najlepiej zastosowa wimy FKP1 lub FKP4. Podstawa jest tutaj nie przekraczanie dopuszczalnej mocy strat i dopuszczalnego napi璚ia. Podajesz pr康 RMS nie wiemy natomiast jaki jest pr康 maksymalny a dla niego nale篡 wyliczy maksymalne napi璚ie na kondensatorze i na takie a najlepiej wy窺ze dobra kondensator rezonansowy.
  • Poziom 15  
    Rzeczywi軼ie ten parametr o kt鏎ym pisa atom czyli dU/dt w kondensatorach FKP jest bardzo wysoki w stosunku do MKP4. Ponadto dopiero teraz zauwa篡貫m w dokumentacji 瞠 wraz ze wzrostem cz瘰totliwo軼i maleje maksymalne napi璚ie jakie mo瞠 przyj望 kondensator. Tj. np maksymalne napi璚ie zmienne przy cz瘰totliwo軼i 100kHz dla kondensatora FKP mog帷ego pracowa przy 1kV napi璚ia sta貫go wynosi jedynie 200V AC.
    Docelowo maksymalne napi璚ie na kondensatorze na pewno nie przekroczy 180V.
    Szkoda 瞠 producent kondensator闚 nie udost瘼nia charakterystyki przedstawiaj帷ej impedancj w funkcji cz瘰totliwo軼i.
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Wszystko zalezy od budowy kondensatora, z foliliowych najpopularniejsze s metalizowane bo s tanie i zajmuj ma這 miejsca, ale przy du篡ch pr康ach metalizacja nie wytrzymuje (mo瞠sz rozebra tego co uszkodzi貫), do zastosowa impulsowych/rezonansowych s solidniejsze odmiany kondensator闚 metalizowanych jak MKP-10. Jeszcze lepsze s wspominane FKP-1 maj ok豉dziny z folii alumniowej (przez co maj znacznie wi瘯sze gabaryty od metalizowanych) tej folii 豉two nie przepalisz.
    ESR w kondensatorze powoduje 瞠 sie grzeje, dla tych kondensator闚 nie podaj ESR, jest tylko podany tgδ<6e-6, charakterystyki maksymalnego napi璚ia w funkcji cz瘰totliwo軼i s innym sposobem przedstawienia maksymalnego pr康u, dla kondensatora FKP-1 220nF/400V jest to ok 7A ale trzeba zauwa篡 瞠 dotyczy to wzrostu temperatury wewn徠rz o 10蚓, a ten kondensator wytrzymuje do 100蚓

    Jak dasz dwa takie r闚nolegle, to b璠zie 440nF i przy 30A ogrzej sie o ok 20蚓
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Ja bym da jednak 5 sztuk 100n i nie pozwoli im si w og鏊e grza.

    Mozna, ale we pod uwag ile to zajmie miejsca, FKP 1 100nF/400V ma wymiary 10,5x20,5x26,5mm. Poza tym pi耩 takich podgrzeje sie o 12蚓 je郵i bed pomi璠zy nimi odpowiednie odst瘼y, je郵i nie to jeszcze bardziej - w elektronice nie ma poj璚ia "w og鏊e".
  • Poziom 15  
    jarek_lnx napisa:
    Wszystko zalezy od budowy kondensatora, z foliliowych najpopularniejsze s metalizowane bo s tanie i zajmuj ma這 miejsca, ale przy du篡ch pr康ach metalizacja nie wytrzymuje (mo瞠sz rozebra tego co uszkodzi貫), do zastosowa impulsowych/rezonansowych s solidniejsze odmiany kondensator闚 metalizowanych jak MKP-10. Jeszcze lepsze s wspominane FKP-1 maj ok豉dziny z folii alumniowej (przez co maj znacznie wi瘯sze gabaryty od metalizowanych) tej folii 豉two nie przepalisz.
    ESR w kondensatorze powoduje 瞠 sie grzeje, dla tych kondensator闚 nie podaj ESR, jest tylko podany tgδ<6e-6, charakterystyki maksymalnego napi璚ia w funkcji cz瘰totliwo軼i s innym sposobem przedstawienia maksymalnego pr康u, dla kondensatora FKP-1 220nF/400V jest to ok 7A ale trzeba zauwa篡 瞠 dotyczy to wzrostu temperatury wewn徠rz o 10蚓, a ten kondensator wytrzymuje do 100蚓

    Jak dasz dwa takie r闚nolegle, to b璠zie 440nF i przy 30A ogrzej sie o ok 20蚓

    Je瞠li dobrze rozumiem:
    Charakterystyka maksymalnego napi璚ia w funkcji cz瘰totliwo軼i dla kondensatora FKP1 220n/400VDC zaczyna si zagina przy cz瘰totliwo軼i oko這 50kHz. Dalsze zwi瘯szanie cz瘰totliwo軼i przy zachowaniu amplitudy napi璚ia na poziomie 400V skutkuje nagrzewaniem si kondensatora o wi璚ej ni 10 stopni Celsjusza wzgl璠em temperatury otoczenia.
    Jak policzy maksymalny 鈔edni pr康 kondensatora przy za這瞠niu 瞠 nie mo瞠 si on nagrza powy瞠j tych 10 stopni?
    Trzeba policzy 鈔edni pr康 dla kondensatora dla p馧okresu z tych 50 kHz.
    I=U*C*2f=8,8A.
    Oczywi軼ie nale篡 pami皻a 瞠 za straty odpowiada nie warto嗆 鈔ednia a warto嗆 skuteczna. Kondensator ten nie nagrzeje si powy瞠j 10stopni dla warto軼i skutecznej pr康u nie przekraczaj帷ej ok. 10A.
    Dobrze?
    Nie wiem natomiast w jaki spos鏏 policzy貫/oszacowa貫 瞠 przy 30A dla dw鏂h 220NF i 30A ogrzej si one o ok. 20 stopni.
  • Moderator Projektowanie
    jarek_lnx napisa:
    Cytat:
    Ja bym da jednak 5 sztuk 100n i nie pozwoli im si w og鏊e grza.

    Mozna, ale we pod uwag ile to zajmie miejsca, FKP 1 100nF/400V ma wymiary 10,5x20,5x26,5mm. Poza tym pi耩 takich podgrzeje sie o 12蚓 je郵i bed pomi璠zy nimi odpowiednie odst瘼y, je郵i nie to jeszcze bardziej - w elektronice nie ma poj璚ia "w og鏊e".


    Z tego co czytam w dokumentacji, dla cz瘰totliwo軼i 150kHz to max mo瞠 zastosowa 10nF, 100nF/400V jest dobry do 30Khz.

    Niestety autor nie poda co za topologi chce u篡, a szczerze m闚i帷 quasi rezonansowa przetwornica nic mi nie m闚i. Je郵i ma wyst徙i rezonans szeregowy to trzeba wzi望 pod uwag, 瞠 na kondensatorze b璠zie znacznie wi瘯sze napi璚ie ni wynika這 by to z zasilania (w zale積o軼i od dobroci uk豉du rezonansowego).

    Je郵i chcesz dobry kondensator do takich produkt闚 to polecam:

    http://www.cgegd.com/en/products.html?proType...roTypeName=Power%20Electronic%20Capacitors%20

    Innym rozwi您aniem jest tak jak napisa "Strumien swiadomosci swia"
    po陰czy mniejsze pojemno軼i r闚nolegle, by impedancja by豉 jak najmniejsza (a przede wszystki ESR).
  • Poziom 17  
    Z WIMY zdecydowanie polecam FKP1 i MKP10.
    MKP4 to jedynie do aplikacji DC, bo du穎 energii gromadz.

    Firma KEMET w swoich datasheetach ma o wiele lepszy opis ni WIMA. Gorzej z dost瘼no軼i.
    Do wi瘯szych pr康闚 (10 A i wi璚ej) zalecam jednak stosowanie kilku kondensator闚, a przy jeszcze wi瘯szych pr康ach to przykr璚ane.
  • Poziom 15  
    Cytat:
    Niestety autor nie poda co za topologi chce u篡, a szczerze m闚i帷 quasi rezonansowa przetwornica nic mi nie m闚i.

    Przekszta速niki quasirezonansowe s znane i opisane.
    Tutaj jest przyk豉d takowego:
    https://www.researchgate.net/publication/3917..._quasi-resonant_DC-DC_converters/figures?lo=1.

    Niemniej topologia nie ma wi瘯szego znaczenia, w analizowanym zagadnieniu najwa積iejsza jest chyba warto嗆 skuteczna pr康u tego kondensatora, kt鏎 maksymaln mo積a obliczy posi趾uj帷 si charakterystykami danymi nam przez producenta.

    Ile pr康u puszcz przez trzy po陰czone r闚nolegle kondensatory MKP10 150n/400VDC ?
  • Moderator Projektowanie
    A taki potworek. Zwyk造 buck z ZVS/ZCS.

    http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps_e/abw_smps_e.html

    Ten kalkulator jak najbardziej wystarczy, trzeba uwzgl璠ni tylko ten induktor, kt鏎y ma zapewni zvs.
  • Poziom 15  
    Ten przekszta速nik kt鏎y zalinkowa貫 to zwyk造 buck, bez zvs/zvc. Do quasirezonansu potrzebny jest dodatkowy d豉wik i kondensator rezonansowy.
  • Moderator Projektowanie
    Tam nie dochodzi do rezonansu, dlatego jest przedrostek quasi.

    quasi- [wym. kwaz-i] «pierwszy cz這n wyraz闚 z這穎nych tworz帷y nazwy i okre郵enia os鏏, rzeczy lub zjawisk, kt鏎e s czym tylko pozornie lub nie s tym w og鏊e»

    Te elementy nie pracuj wi璚 w rezonansie, wi璚 ich si tak nie rozpatruje. Elementy dodatkowe s逝膨 tylko i wy陰czenie do minimalizowania strat na komutacji klucza.
    Reszta dzia豉 tak samo jak zwyk造 buck, zw豉szcza, 瞠 energia potrzebna do "zmi瘯czenia" komutacji nie powinna by znacz帷o du瘸.

    Najbardziej rozumiem dzia豉nie schematu z ZVS. Gdzie do kondensatora C1 zostaje przekazana energia z d豉wika L1 w czasie gdy klucz jest wy陰czony. Nast瘼nie w procesie komutacji klucza kondensator ma napi璚ie r闚ne napi璚iu zasilania o przeciwnym zwrocie, dzi瘯i czemu nast瘼uje ZVS. Trzeba zaznaczy, 瞠 energia z kondensatora zostanie rozproszona na elemencie kluczuj帷ym, wi璚 nie mo瞠 jej tam by za wiele, bo traci這 by to sens.
    Oczywi軼ie trzeba dobra L1, C1, cz瘰totliwo嗆 pracy uk豉du oraz dobro tak by w odpowiednim momencie nast瘼owa豉 komutacja.
  • Poziom 15  
    Odbiegamy od tematu, ale niech b璠zie.
    Nie masz racji. Jak najbardziej dochodzi do rezonansu dodatkowych element闚 reaktancyjnych.
    W zale積o軼i od rozwi您ania mamy do czynienia z prze陰czaniem przy zerowym pr康zie lub przy zerowym napi璚iu (zcs/zvs). W przekszta速niku ZCS np. d豉wik jest umieszczony szeregowo z tranzystorem a na tym r闚nolegle jest kondensator. W trakcie pracy elementy rezonuj i w rezultacie otrzymujemy mo磧iwo嗆 (przy odpowiedniej dobroci uk豉du) wy陰czenia tranzystora przy zerowym pr康zie(czas w陰czenia klucza jest w przybli瞠niu sta造, uzale積iony od cz瘰totliwo軼i rezonansowej).
    Uk豉d nazywamy quasi rezonansowym najprawdopodobniej dlatego 瞠 nie dochodzi do ca這okresowego rezonansu. Przez pewien czas na d豉wiku mamy sta貫 napi璚ie, a kondensator jest 豉dowany/roz豉dowywany sta造m pr康em.
    Strat na komutacji mo積a si w takim rozwi您aniu pozby niemal瞠 w 100%, dlatego si je stosuje.

    Cytat:
    Najbardziej rozumiem dzia豉nie schematu z ZVS. Gdzie do kondensatora C1 zostaje przekazana energia z d豉wika L1 w czasie gdy klucz jest wy陰czony. Nast瘼nie w procesie komutacji klucza kondensator ma napi璚ie r闚ne napi璚iu zasilania o przeciwnym zwrocie, dzi瘯i czemu nast瘼uje ZVS. Trzeba zaznaczy, 瞠 energia z kondensatora zostanie rozproszona na elemencie kluczuj帷ym, wi璚 nie mo瞠 jej tam by za wiele, bo traci這 by to sens.

    Ca造 problem w tym 瞠 tam takiego napi璚ia nie b璠zie (chyba 瞠 zastosujemy dodatkowo diod szeregowo z tranzystorem) - zacznie przewodzi dioda zwrotna tranzystora, w rezultacie b璠zie to napi璚ie przewodzenia tej diody.
  • Moderator Projektowanie
    To jest uk豉d drgaj帷y a nie rezonansowy. Nie ka盥y uk豉d drgaj帷y jest rezonansowym, ale ka盥y rezonansowy jest drgaj帷ym. Co na zasadzie kwadrat jest prostokontem, ale nie ka盥y prostok徠 jest kwadratem.

    Z t逝maczeniem powy瞠j co do ZVS si pomyli貫m, ale poni瞠j masz symulacj kt鏎a powinna rozwia wszystkie Twoje w徠pliwo軼i. Uk豉d prze陰cza si gdy na kondensatorze C1 jest 0V a na na d豉wiku L1 napi璚ie zasilania + Vf diody.

    Oczywi軼ie taki uk豉d to tylko teoria. Zrobienie takiego uk豉du w praktyce wymaga do嗆 rozbudowanego uk豉du sterowania. Znacznie bardziej rozbudowanego ni do zwyk貫go buck, gdzie napi璚ie na wyj軼iu steruje si wype軟ieniem sygna逝 (z por闚nanie sygna造 b喚du do przebiegu pi這 kszta速nego) a tutaj trzeba uwa瘸 z tym (patrz symulacja, zwi瘯szenie napi璚ia na kondensatorze przy wi瘯szym wype軟ieniu, na symulacji CLK duty cycle im mniejsza warto嗆 tym wi瘯sze wype軟ienie))

    Dodatkowo nie napisa貫 z jakiego napi璚ia to zasilasz, bo jak widzisz z symulacji napi璚ie na kondensatorze w uk豉dzie ZVS podskakuje do wielokrotno軼i napi璚ia zasilania.

    http://falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct...46006549323611+0.011692013098647223+3+-1+0%0A
  • Poziom 15  
    Cytat:
    To jest uk豉d drgaj帷y a nie rezonansowy.

    W literaturze naukowej mo積a wyczyta wprost 瞠 dochodzi tam do rezonansu. Wpisz w qoogle quasi resonant converter i wiele informacji na ten temat znajdziesz.

    Cytat:
    Z t逝maczeniem powy瞠j co do ZVS si pomyli貫m, ale poni瞠j masz symulacj kt鏎a powinna rozwia wszystkie Twoje w徠pliwo軼i. Uk豉d prze陰cza si gdy na kondensatorze C1 jest 0V a na na d豉wiku L1 napi璚ie zasilania + Vf diody.

    Nie mam w徠pliwo軼i, doskonale zasad dzia豉nia tych uk豉d闚 znam. :D
    Cytat:
    Oczywi軼ie taki uk豉d to tylko teoria.

    Teoria, kt鏎a si sprawdza i ma zastosowania. Problemem w przekszta速nikach QR jest to 瞠 dobrze one pracuj tak na prawd przy konkretnej mocy wyj軼iowej. W ZVS amplituda napi璚ia jest uzale積iona od mocy wyj軼iowej, w ZCS mamy du瞠 straty przewodzenia na skutek przep造wu pr康闚 rezonansowych.
    Sterowanie nie musi by skomplikowane.
    I tyle o przekszta速nikach QR nie o nich jest temat.

    Maksymalne napi璚ie na kondensatorze nie przekroczy 200VDC.
  • Moderator Projektowanie
    Tylko pytanie czy ten pseudo rezonans jest niezb璠ny do przekazywania energii na obci捫enie? Czy ten pseudo rezonans jest tylko i wy陰cznie do zapewnienia ZVS/ZCS?

    Mo瞠 warto zwi瘯szy indukcyjno嗆 L1 a zmniejszy pojemno嗆 C1 oraz indukcyjno嗆 L2?
    To by rozwi您a這 problemy z grzaniem si kondensatora.


    I tak z ciekawo軼i w sumie dlaczego uk豉d nie izolowany w postaci udziwnionego buck a nie np LLC, SR, LCC?
  • Poziom 15  
    Cytat:
    Czy ten pseudo rezonans jest tylko i wy陰cznie do zapewnienia ZVS/ZCS?

    Tylko i wy陰cznie zapewnienie zvs/zcs. W przekszta速niku boost ZCS np. pr康 diody przekazuj帷ej energi do obci捫enia ma niemal瞠 identyczny kszta速 jak w podstawowym przekszta速niku boost.


    Cytat:
    Mo瞠 warto zwi瘯szy indukcyjno嗆 L1 a zmniejszy pojemno嗆 C1 oraz indukcyjno嗆 L2?

    Warto軼i element闚 obwodu rezonansowego s uzale積ione od dw鏂h czynnik闚:
    -cz瘰totliwo軼i rezonansowej a zatem od czasu otwarcia/zamkni璚ia klucza
    -pr康u obci捫enia - nale篡 zachowa odpowiedni dobro w celu zachowania mi瘯kiego prze陰czania

    Zatem dla okre郵onej cz瘰totliwo軼i i okre郵onej dobroci istnieje tylko jedno sensowne rozwi您anie doboru element闚 uk豉du rezonansowego.

    Cytat:
    I tak z ciekawo軼i w sumie dlaczego uk豉d nie izolowany w postaci udziwnionego buck a nie np LLC, SR, LCC?

    For fun :D
  • Moderator Projektowanie
    Dobranie dobrze dobroci w uk豉dzie to sztuka sama w sobie, w ko鎍u trzeba uwzgl璠ni ESR kondensatora, 軼ie瞠k i d豉wika. W tym wypadku dochodzi jeszcze fakt, 瞠 drganie zamyka si przez d豉wik L2 a nast瘼nie r闚noleg造mi do siebie obci捫eniem i kondensatorem oraz rezystancja 廝鏚豉 napi璚ia to do嗆 ci篹ko okre郵i dobro uk豉du.

    Ale tak sobie jeszcze analizuje uk豉d na symulatorze to faktyczne dobro ma tutaj bardzo du膨 rol, klucz musi si za陰czy w momencie gdy dioda r闚noleg豉 do klucza przewodzi.

    Czyli w tym wypadku d逝go嗆 czasu przewodzenia diody zale篡 od energii zgromadzonej w d豉wiku L1 i przekazanej do kondensatora C1 (czyli E = 1/2(i^2*L) = 1/2(U^2*C) w warunkach bez rezystancji). Nast瘼nie ta energia wraca do d豉wika L1, kt鏎y zn闚 j gromadzi, ale ju w kolejnym cyklu nie wraca ona do kondensatora, poniewa zaczyna przewodzi dioda i mamy czas by prze陰czy klucz w ZVS.

    No to w sumie masz delikatny problem z tym, 瞠 jak dal lepsze kondensatory z mniejsz (lub kilka r闚nolegle) impedancj to dobro w uk豉dzie si zmieni co za tym idzie r闚nie cz瘰totliwo嗆 pracy uk豉du si zmieni. Za du瘸 energia zgromadzona pocz徠kowo w L1 te nie pomaga, gdy musi ona zosta w ko鎍u roz豉dowana a to przeszkadza w przekazywaniu energii do obci捫enia (w momencie za陰czenia klucza energia z d豉wika roz豉dowuje si do zasilania).
  • Poziom 15  
    Cytat:
    Dobranie dobrze dobroci w uk豉dzie to sztuka sama w sobie, w ko鎍u trzeba uwzgl璠ni ESR kondensatora, 軼ie瞠k i d豉wika. W tym wypadku dochodzi jeszcze fakt, 瞠 drganie zamyka si przez d豉wik L2 a nast瘼nie r闚noleg造mi do siebie obci捫eniem i kondensatorem oraz rezystancja 廝鏚豉 napi璚ia to do嗆 ci篹ko okre郵i dobro uk豉du.

    W tej dobroci bierze si pod uwag rezystancje obci捫enia(czyli moc wyj軼iow przy znanym napi璚iu wyj軼iowym). Spe軟ianie warunku mi瘯kiego prze陰czania uwzgl璠niaj帷 w豉郾ie t dobro jest jak najbardziej w豉軼iwe i zgodne z rzeczywisto軼i.
    Tutaj s r騜ne uk豉dy QR :
    http://ecee.colorado.edu/copec/book/slides/Ch20slide.pdf
    A tutaj masz dok豉dny opis ZVS i warunku mi瘯kiego prze陰czania:
    ftp://ftp.ee.polyu.edu.hk/echeng/Power_Elect_EE4211/ZVS_note.pdf
    Cytat:
    Czyli w tym wypadku d逝go嗆 czasu przewodzenia diody zale篡 od energii zgromadzonej w d豉wiku L1 i przekazanej do kondensatora C1 (czyli E = 1/2(i^2*L) = 1/2(U^2*C) w warunkach bez rezystancji). Nast瘼nie ta energia wraca do d豉wika L1, kt鏎y zn闚 j gromadzi, ale ju w kolejnym cyklu nie wraca ona do kondensatora, poniewa zaczyna przewodzi dioda i mamy czas by prze陰czy klucz w ZVS.

    Za stosunek tych energii po cz窷ci odpowiada impedancja falowa (por闚naj sobie moc zgromadzon w kondensatorze i d豉wiku). Do tego dodamy rezystancj obci捫enia i mamy dobro. Tak jak piszesz w uk豉dzie tym tranzystor jest prze陰czny w momencie przewodzenia jego diody zwrotnej (chyba 瞠 mamy do czynienia z uk豉dem p馧falowym).
    Cytat:
    No to w sumie masz delikatny problem z tym, 瞠 jak dal lepsze kondensatory z mniejsz (lub kilka r闚nolegle) impedancj to dobro w uk豉dzie si zmieni

    Nie zmieni si - nie chodzi o t rezystancj a rezystancj obci捫enia jak pisa貫m powy瞠j.
  • Moderator Projektowanie
    W sumie racja pod warunkiem 瞠 Robc >> Rpaso篡tnicze.

    Wi璚ej pyta w sumie nie mam, jak wymienisz kondensator lub zamienisz na kilka r闚noleg造ch to pochwal si rezultatami (najlepiej jakimi oscylogramami).
    Gratuluje ciekawego projektu i wiedzy.