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

Prostownik aktywny o dużej wydajności prądowej.

20 Kwi 2017 10:57 666 8
  • Poziom 17  
    Witam.
    Potrzebowałem wyprostować duży prąd, około 150A, użyte diody Unitra Lamina mają spadek z tego co pamięta około 1.3V (chyba na cały prostownik).
    Pomyślałem o układzie na tranzystorach mosfet jako elementach wykonawczych i diodach na bramkach jako elementach sterujących.
    Pytanie jak technicznie najlepiej rozwiązać połączenie sterowania z mosfetami, i czy generalnie taka zabawa ma sens?
    Na typowym mostku przy prądzie 150A tracimy pi razy drzwi jakieś 200W, które nie tylko przepada ale trzeba jeszcze rozproszyć.
    Taki mostek miałby o tyle przewagę, że w momencie gdy dioda zaczyna przewodzić mamy na niej spadek 0.7V, to steruje małym tranzystorem bipolarnym, który wysterowuje mosfeta ze spadkiem napięcia Ugs zależnym tylko i wyłącznie od RDSon, także mógłby parametrowo bić na głowę mostek diodowy.
    Ktoś się spotkał może z takim rozwiązaniem?
  • Moderator Projektowanie
  • Pomocny post
    Poziom 37  
    Witam,
    rozwiązanie ma głęboki sens energetyczny, pod warunkiem, że spadki napięć na załączonych tranzystorach będą mniejsze niż na diodach.
    Oznacza to, że gdy wchodzą w grę dosyć wysokie napięcia wejściowe, układ może dawać większe straty niż w przypadku klasycznych diod prostowniczych, tranzystory MOSFET na wysokie napięcia uwielbiają mieć dużą rezystancję kanału w stanie załączenia. Z drugiej strony, MOSFET-y dosyć łatwo łączy się równolegle, można obniżyć efektywną rezystancję, niestety koszty wzrosną.
    Są gotowe rozwiązania, na przykład:
    http://www.linear.com/parametric/Ideal_Diode_Bridge
    równie dobrze można to zrobić "na piechotę".

    Przy wysokich napięciach wejściowych można porównać spadki napięć i ewentualnie twórczo rozwinąć tę koncepcję, używając tranzystorów IGBT o skrajnie małym napięciu nasycenia.

    Pozdrawiam
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Cytat:
    Ktoś się spotkał może z takim rozwiązaniem?

    Tak to znany sposób, ale realizacja jest trochę bardziej skomplikowana niż opisałeś.

    Cytat:
    Taki mostek miałby o tyle przewagę, że w momencie gdy dioda zaczyna przewodzić mamy na niej spadek 0.7V, to steruje małym tranzystorem bipolarnym, który wysterowuje mosfeta ze spadkiem napięcia Ugs zależnym tylko i wyłącznie od RDSon, także mógłby parametrowo bić na głowę mostek diodowy.
    Tylko że do załączenia tranzystora bipolarnego potrzeba 0,7V a załączenie MOSFETa ma zmniejszyć ten spadek napięcia blisko zera, to jak utrzymać tranzystor bipolarny w stanie włączenia?
    W układzie z dwoma tranzystorami, na obrazku poniżej, jeden służy tylko do zmniejszenia spadku napięcia potrzebnego do załączenia drugiego, taki prawie symetryczny układ załączy sie w pełni przy 100mV.

    Można znaleźć takie układy:
    Najprostszy mostek na samych MOSFET-ach, Link ma wadę nie można za nim dać kondensatora, dlatego że tranzystory wyprostują napięcie, ale nie zapobiegną wstecznemu przepływowi prądu.

    Układ pozbawiony tej wady misi mieć komparatory, sterujące MOSFET-ami na podstawie napięcia na nich, komparatory mogą być scalone, albo na tranzystorach, główna trudność w budowie takich układów to zapewnienie aby napięcia wejściowe komparatorów mieściły w dopuszczalnym zakresie w stosunku do ich zasilania, oraz żeby napięcie offsetu było dodatnie.
    Poniżej przykład jak ktoś sobie z tym poradził, robiąc dzielniki, układ wymaga precyzyjnych rezystorów.
    Link

    Najprostszy układ sterowania MOSFET-em w roli diody jest taki, mógł byś zrobić mostek z dwóch takich i dwóch sterowanych napięciem jak w pierwszym linku.
    W układzie ze wzmacniaczami operacyjnymi lub komparatorami można ustawić niższe spadki napięcia, układ z tranzystorami jest łatwiejszy do uruchomienia.
    Prostownik aktywny o dużej wydajności prądowej.

    Są też scalone kontrolery do takich mostków
    Link
  • Poziom 17  
    jarek_lnx napisał:
    Tylko że do załączenia tranzystora bipolarnego potrzeba 0,7V a załączenie MOSFETa ma zmniejszyć ten spadek napięcia blisko zera, to jak utrzymać tranzystor bipolarny w stanie włączenia?

    Mostek sterujący byłby zrealizowany osobno.
    jarek_lnx napisał:
    Najprostszy mostek na samych MOSFET-ach, Link ma wadę nie można za nim dać kondensatora, dlatego że tranzystory wyprostują napięcie, ale nie zapobiegną wstecznemu przepływowi prądu.

    Dlatego że mosfet ma diodę wsteczną.
    Zależnie od założonego napięcia można byłoby go zastąpić IGBT o dobrych parametrach, ale nie wiem czy w takim układzie będzie miał lepsze parametry od diody.
    Nie wiedziałem o tym że istnieją układy scalone do kupienia, nawet że w ogóle istnieją.
    W takim wypadku raczej nie będę wywarzał otwartych drzwi.
    Dzięki za odpowiedzi.

    Czy ktoś stosował takie układy lub badał parametry mostka idealnego?
    Zastanawiam się ciągle ile można z niego "wycisnąć"
    Potrzebowałbym tak jak wspomniałem powyżej 100A i raczej podpierałbym się scalakiem od Lineara.
  • Moderator Projektowanie
    A jaka częstotliwość? Jeśli poniżej 1kHz to można rozpatrzyć jeszcze tyrystory, które do takich zadań się jak najbardziej nadają.
  • Pomocny post
    Poziom 37  
    Rafał 116 napisał:
    Czy ktoś stosował takie układy lub badał parametry mostka idealnego?
    Zastanawiam się ciągle ile można z niego "wycisnąć"
    Potrzebowałbym tak jak wspomniałem powyżej 100A i raczej podpierałbym się scalakiem od Lineara.

    Linear z zasady sam bada swoje rozwiązania, możesz sobie nawet zakupić jedną z płytek demo:
    http://www.linear.com/product/LT4320#demoboards
    tanio nie jest, firma raczej się ceni.

    Prąd jest tutaj generalnie bez znaczenia, wszystko zależy od tego, czy zmieścisz się w zakresie napięcia:
    - układu "samego z siebie"
    - tranzystorów o racjonalnej rezystancji kanału w stanie załączenia

    Pozdrawiam

    Dodano po 2 [minuty]:

    _lazor_ napisał:
    A jaka częstotliwość? Jeśli poniżej 1kHz to można rozpatrzyć jeszcze tyrystory, które do takich zadań się jak najbardziej nadają.

    Tyrystory raczej nie mają lepszych od diod parametrów energetycznych, w sensie mocy strat, wynikającej ze spadku napięcia.
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Cytat:
    Dlatego że mosfet ma diodę wsteczną.
    Nie w tym problem, to łatwo ominąć, wszystkie układy prostujące z powodu tej diody pracują w odwrotną stronę, tzn w N-MOSFE-cie prąd płynie od źródła do drenu, podanie napięcia na bramkę powoduje że dioda jest bocznikowana przez Rds(on) i nie ma znaczenia to że prąd płynie w "niewłaściwym" kierunku, kiedy napięcie na drenie jest dodatnie jest to dla "diody" kierunek zaporowy.

    Problem z mostkem złożonym z samych MOSFET-ów polega na tym że są sterowane napięciem wejściowym, dopóki napięcie chwilowe przekracza Vgs(th) dwa tranzystory dsą załączone i prąd może przez nie płynąć w jednym i w drugim kierunku.

    Cytat:
    Zależnie od założonego napięcia można byłoby go zastąpić IGBT o dobrych parametrach, ale nie wiem czy w takim układzie będzie miał lepsze parametry od diody.
    IGBT zaczynają mieć przewagę nad MOSFET-ami dopiero >300V, przy niskich napięciach zasilania, spadek napięcia na Rds(on) będzie mniejszy niż napięcie nasycenia IGBT 1,5V-4V, IGBT nawet najlepszy musi mieć napięcie nasycenia większe od napięcia przewodzenia diody.