[Rozwiązano] Budowa cewki Tesli na pelnym mostku przy czterech mosfetach APT5010JN

Witam. Ostatnio kupiłem 4 mosfety w dość atrakcyjnej cenie. Chciałabym zbudować na nich pełny mostek do cewki Tesli w oparciu o sterownik ze strony https://n.ethz.ch/~kluszcz/index.php?page=hv/sstc . Czy po podaniu 15V lub wiecej na sterowniki mosfetów (TC4421 i TC4422)wysteruje nimi 4 bramki? Jakie rezystory dobrać? Czy łaczenie tranzystorów w pełny mostek jest równoznaczne z łaczeniem szeregowym tych tranzystorów? Chodzi o to że chciałbym podać napiecie 650V do mostka. Docelowo tranzystory wytrzymują po 500V ale przecież napiecie rozkłada sie na dwa tranzystory, zgadza się? Czyli dopuszczalny limit to 1000V. Czy diody z owych tranzystorów sa dość szybkie? Czy polecacie dodać zewnetrzne(jeśli tak to jakie)? I ostatnie pytanie. Który z rdzeni dostepnych na allegro mógłby sie nadać jako trafo do sterownika(na 4 mosfety)? Pozdrawiam.

Za dużo podstawowych pytań, trochę zniechęcają ludzi do odpowiadania na ten temat z tego co widzę, spróbuje na kilka odpowiedzieć.

Napięcie nie rozkłada się na dwa tranzystory, a wręcz zakres 500V jest maksymalnym więc można powiedzieć że jego normalna praca to około 400V.

GDT (gate driver transformer) powinien mieć jak największą przenikalność, a uzwojenie powinno być nawinięte bifilarnie (lub odpowiedniej krotności), aby sprzężenie pola magnetycznego było maksymalne. Jeśli poprawnie podłączysz drivery z GDT to powinno się udać, jednak to trzeba zaprojektować i raczej nikt za Ciebie tego nie zrobi.

Ogólnie polecam pierw pobawić innymi układami, dla przykładu IRS2153:
https://www.infineon.com/dgdl/irs2153d.pdf?fileId=5546d462533600a401535676951e27c3

Łatwiejszy do skonstruowania, mniej komponentów oraz łatwiejszy do sterowania itp. Jednak nie polecam zabaw na napięcie sieciowe gdy nie posiada się odpowiedniej wiedzy, można sobie naprawdę sporą krzywdę zrobić, więc proponowałbym byś zaczął od małego modelu na 30-50V.

_Lazor_ a co powiesz na to? Przeciez jak by nie patrzyl to prad przebiega tam przez oba tranzystory (miedzy ktorymi jest cewka)

pół-mostek i pełny-mostek nie są połączeniami ani szeregowymi ani równoległymi. Dodatkowo na schemacie pokazujesz N-Mosfety, a tutaj mówisz o BJT. One się różnią bardzo znacząco.

war40k napisał:

Czy po podaniu 15V lub wiecej na sterowniki mosfetów (TC4421 i TC4422)wysteruje nimi 4 bramki? Jakie rezystory dobrać?

To nie jest takie proste wysteruje - nie wysteruje, oczywiście że załączy i wyłączy tranzystory, ale ważne jest czy szybkość przełączania w stosunku do częstotliwości pracy będzie odpowiednia (nie spowoduje nadmiernych strat mocy). Na pierwszy rzut oka APT5010JN ma 17x większy ładunek bramki od IRF820 z linkowanego projektu, no i mają być cztery a nie dwa, więc wymagania są 34x większe. Układ z transformatorem nie jest skalowalny w prosty sposób bo nie wiemy co jaki wpływ na szybkość przełączania ma indukcyjność rozproszenia, a jaki rezystancje wyjściowe driverów i rezystory bramkowe.
Trzeba zbudować układ zasilić niskim napięciem z autotransformatora, pomierzyć na oscyloskopie i dopiero na na tej podstawie podjąć odpowiednie działania.

war40k napisał:

Czy łaczenie tranzystorów w pełny mostek jest równoznaczne z łaczeniem szeregowym tych tranzystorów? Chodzi o to że chciałbym podać napiecie 650V do mostka.

Nie mając wiedzy na tak elementarnym poziomie (jak łączą tranzystory) lepiej nie brać się za konstruowanie, bo będzie tylko frustracja i spalone elementy. Jeśli nie chcesz tracić czasu na zdobywanie wiedzy, to w necie fora poświęcone wyłącznie budowaniu TC, daj tam ogłoszenie może ktoś ci zbuduje za kasę. A może tam trafisz na kogoś kto tak długo mierzył i liczył te układy, że da odpowiedź na twoje pytania z pamięci, nie nie licząc wszystkiego od podstaw, tu na elektrodzie jest wielu użytkowników którzy mogli by to zaprojektować i uruchomić, ale jest to znacznie więcej pracy niż mogli by zaoferować za darmo tylko dla satysfakcji że komuś pomogli. Odpowiedzi na twoje pytania nie wyciąga się z kapelusza, tylko trzeba usiąść i policzyć, później zrobić prototyp i sprawdzić czy uproszczenia jakie poczynili w obliczeniach nie dały nadmiernych błędów.

W przypadku MOSFETów katalogowe napięcie maksymalne jest napięciem przebicia, więc od tych 500V trzeba mieć jeszcze pewien zapas, do zasilania wyprostowanym napięciem jednofazowym (nie przekracza 360V w szczycie się nadadzą.

Rozumiem. Myslalem ze skoro tranzystory sa w szeregu (tranzystor>cewka>tranzystor) to napiecia rozkladaja sie podobnie jak w polaczeniu szeregowym zarowek czy tez grzałek. Mozecie mo podpowiedziec jaki tranzystor PNP ma podobne parametry do BC107? Zalezy mi na odwrotnej polaryzacji tranzystora by ten interrupter a nie przerywal jego prace. Rozumiem ze przy 4 tranzystorach 520W moge wpompowac do cewki 2kW? Czy to za duzo? I ponawiam pytanie co do wartosci elementow diod i rezystora za transformatorem sterujacym.

war40k napisał:

Rozumiem. Myslalem ze skoro tranzystory sa w szeregu (tranzystor>cewka>tranzystor) to napiecia rozkladaja sie podobnie jak w polaczeniu szeregowym zarowek czy tez grzałek.

Jeśli przyjmiemy że tranzystory nigdy nie będą załączane albo będą wysterowane wszystkie w tym samym stopniu to masz rację, w obu przypadkach napięcie dostarczone do obciążenia jest zerowe. Wyłączony układ wytrzyma 1000V.

war40k napisał:

Mozecie mo podpowiedziec jaki tranzystor PNP ma podobne parametry do BC107?

Komplementarny jest BC177, ale tranzystory małej mocy w metalowej obudowie ostatnio są mało popularne bo droższe i mniej dostępne od plastikowych BC547/BC557

war40k napisał:

Rozumiem ze przy 4 tranzystorach 520W moge wpompowac do cewki 2kW? Czy to za duzo?

A czy można powiedzieć że kurier przewożący pieniądze z banku do banku jest milionerem? Trzeba odróżnić moc która przepływa przez tranzystor do obciążenia, od tej która jest w nim tracona. Jest też różnica pomiędzy tym jakie straty mocy wytrzyma tranzystor chłodzony najbardziej wymyślnymi sposobami w laboratorium wyposażonym w masę kosztownego sprzętu, a ile mocy można w nim stracić w rozsądnie zaprojektowanym urządzeniu. Popełniając te dwa błędy, nie masz szans na ocenę możliwości tych tranzystorów.

war40k napisał:

I ponawiam pytanie co do wartosci elementow diod i rezystora za transformatorem sterujacym.

Przy jakiej częstotliwości? przy jakiej indukcyjności rozproszenia transformatora sterującego? Przy jakich prądach obciążenia? Już pisałem że takich odpowiedzi nie wyciąga się z kapelusza, to się liczy, a żeby policzyć trzeba mieć dane wejściowe.
Jeśli nie masz możliwości oprzeć się na konkretnych danych to pozostaje skopiować czyjś działający projekt, wtedy są szanse, nawet jeśli nie wiesz jak to działa.

Witam. Zbudowalem caly uklad. Dziala ale bardzo mi sie nie podobaja przebiegi. Jesli badam bez GDT jest super jesli podlacze tylko trafo to wszystko przybiera forme pojedynczych pikow. O co moze chodzic?

W sensie z sterownika masz piki czy skąd dokładnie?

Po podlaczeniu gdt przebieg zmienia sie z prostokatnego na piki... zarowno po stronie pierwotnej jak i wtornej ( przebiegi na trafo sa identyczne po obu stronach) moze wymienic kondensator miedzy sterownikiem a transformatorkiem na inny? Powiem jeszcze ze musialem zejsc z 15 zwoi do 13 bo napiecia skakaly do 48V. Teraz napiecia sa w normie ale ten ksztalt...

A jaki rdzeń użyłeś na GDT oraz jaki przekrój?

RTF-25x15x10 3E25 Al=5600

A jaka częstotliwość tego przebiegu jest?

W zaleznosci jak ustawie potencjometrami...

Ciężko zaprojektować transformator nie wiedząc na jaką częstotliwość on ma pracować. Niestety GDT jest transformatorem.

Docelowo ma pracowac z uzwojeniem o czestotliwosci 250khz. Slyszalem tez ze nieobciazone trafo moze pokazywac jakies zle odczyty... pytanie czy to prawda i jak zrobic takie sztuczne obciazenie? Rezystor i kondensator? Jak tak to jakie?

A czy oprócz tego piku są jeszcze jakieś oscylacje? Jakie parametry ma oscyloskop? W jakim punkcie mierzysz napięcie?

Możesz dać rezystor jako obciążenie i zobaczyć czy coś się zmieniło.

Nie ma innych... jeden pik w dolnym zakresie i jeden w gornym. Napiecie mierze od poziomu zero do samego szczytu. A napiecie na plycie jest sprawdzanane w miejscu odczepow uzwojenia pierwotnego(juz za kondensatorem). O jakie parametry oscyloskopu pytasz? Kondensator tez dodac zeby emitowal pojemnosc bramki? bo dawalem rezystory po 10ohm i po staremu.

GDT w rzeczywistości jest bardzo słabo obciążony i dawanie rezystancji na poziomie 10ohm jest oderwane od rzeczywistości... daj w szeregu do tego rezystora pojemność około 10-100nF.

To już podaj model oscyloskopu, chce po prostu zobaczyć czym mierzysz by stwierdzić co ten pik może oznaczać.

Jaki dałeś ostatecznie kondensator przed uzwojeniem pierwotnym? (wartość pojemności oraz rodzaj kondensatora)

Kondensator taki jak w projekcie czyli 2.2uF. Moze dac na inny? Oscyloskop na jakim robilem pomiary to DS1052E.

To pokaż ten przebieg, jak człowiek zobaczy na własne oczy to może coś wymyśli tak to nadal podejrzewam nasycenie się rdzenia, chociaż to najlepiej by było sprawdzić poprzez sondę lub przekładnik prądowy.

po podlaczeniu kondensatora 68nF to samo...

Wiesz o tym że można do oscyloskopu wrzucić pendrive i zrobić zrzut ekranu? To dość mocno ułatwia sprawę gdyż nie trzeba pytań o podstawę czasu oraz jaki zakres napięcia był ustawiony...

Problem rozwiazany. Chodzilo o to ze kondensator po jednej z usterek musial sie gdzies uszkodzic. Aktialnie zasilam cewke z okolo 130V przez sekunde bo nantenie powstaje mi korona. Czy wie ktos jak temu zapobiec?

war40k napisał:

Problem rozwiazany. Chodzilo o to ze kondensator po jednej z usterek musial sie gdzies uszkodzic. Aktialnie zasilam cewke z okolo 130V przez sekunde bo nantenie powstaje mi korona. Czy wie ktos jak temu zapobiec?

W jaki sposób masz ustawioną antenę względem rezonatora? Jak jest daleko i na jaką wysokość sięga?

Koniec anteny odegnij w stronę przeciwną do rezonatora, zostawiając kolanko o sporym promieniu. Dobrze by było, żeby nie była wykonana ze zbyt cienkiego drutu - większa średnica zmniejszy ryzyko zapłonu korony. Każde ostre krawędzie też będą źródłem wyładowań.

Sterownik dziala. Powie mi tylko ktos ile mocy moge wpompowac w cewke skoro jeden mosfet ma 520W? Jaki bezpiecznik polecacie zastosowac przed mostkiem prostowniczym(zasilajacy mostek H)

Proszę poczytać o stratach dynamicznych na mostkach i półmostkach zrobionych z tranzystorów mosfet:

https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3474295.html

Tam znajdziesz odpowiedź.

Dodatkowo musisz dobrać odpowiednio radiator, a tutaj odeślę Cię do innego materiału:

https://elportal.pl/pdf/k01/48_07.pdf


Niestety nie znam krótszych odpowiedzi.

Wszystkiego sie dowiedzialem.