Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Projektowanie stopnia mocy przetwornic impulsowych

arturbdg 22 Dec 2005 02:15 2763 4
  • #1
    arturbdg
    Level 11  
    Witam,
    Mam male pytanie do doswiadczonych projektantow przetwornic, otoz zalozmy, ze chcialbym zaprojektowac przetwornice o jak najmniejszych stratach na sterowaniu mosfetow i samych mosfetach, jakie wiec najlepiej dobrac uklady? Zalozmy ze z Mosfetow do wyboru mamy

    IRF1010N (Vdss = 55V, Rdson=11mOhm, Id=85A, Ciss=3120pF,Coss=690pF,Crss=140pF dla Vgs=0V, Vds=25V, f=1MHz),

    IRF1405(Vdss = 55V, Rdson=5,3mOhm, Id=169A, Ciss=5480pF,Coss=1210pF,Crss=280pF dla Vgs=0V, Vds=25V, f=1MHz),



    IRF3205(Vdss = 55V, Rdson=8mOhm, Id=110A, Ciss=3247pF,Coss=781pF,Crss=211pF dla Vgs=0V, Vds=25V, f=1MHz),

    IRF540(Vdss = 100V, Rdson=0.077Ohm, Id=28A, Ciss=1700pF,Coss=520pF,Crss=120pF dla Vgs=0V, Vds=25V, f=1MHz),

    IRL3803(Vdss = 30V, Rdson=6mOhm, Id=140A, Ciss=5000pF,Coss=1800pF,Crss=880pF dla Vgs=0V, Vds=25V, f=1MHz),

    STP80NF10(Vdss = 100V, Rdson=0.015Ohm, Id=80A, Ciss=4300pF,Coss=600pF,Crss=230pF dl
    a Vgs=0V, Vds=25V, f=1MHz).
    Chodzi o typowa przetwornice car audio, na ukladzie TL494 badz jemu podobnym...Pytanie brzmi jakimi parametrami sie kierowac, zeby straty byly jak najmniejsze, rozumiem ze mozna laczyc rownolegle mosfety, zeby zwiekszyc moc i zarazem zmniejszyc Rdson, ale wtedy pojemnosci sie zwieksza...jaki to ma wplyw na uklad? Czestotliwosc pracy 50kHz, 100KHz, oraz 200kHz. Jaki uklad przelaczania zastosowac dla tych mosfetow, czy Bipolarny totem-pole, moze mosfet totem-pole, badz uklad z tranzystorem pnp i dioda? Mam przed soba sterte teorii z ktorej do konca nic nie wynika...Wszystko ma zalety i wady, ale jak to sie ma do mocy strat i czestotliwosci pracy...Jak najlepiej dobierac parametry rezystora bramki, oraz snubbera dla mosfeta? Czy sa jakies konkretne wzory? Z teorii wynika, ze dobieramy sterowanie bramka po wybraniu stopien mocy i jego komponenty? Jak najlepiej dobierac parametry dla zakresu mocy 200-600W, czy stosowac jeden tranzystor wiekszej mocy, czy moze w celu wiekszego rozproszenia ciepla zastosowac kilka mosfetow. Moze dosc prostackie pytanie, ale czym lepiej sie kierowac przy dobieraniu mosfetow Rdson, czy pojemnosciami bramek, a moze sensownie jest tak dobra mosfety zeby uzyskac mozliwie niskie Rdson i pojemnosci, np dobierajac laczac je rownolegle?
    Troche z innej beczki, gdzie zastosowanie porzadnych kondensatorow impulsowych ma sens? Czy parametry pracy kondensatora Ct maja znaczenie na prace ukladu?.
    Wiem ze troche duzo tego jak na jeden raz, pomijajac fakt ze straty na mosfetach to nie wszystko, jest jeszcze transformator, ale zostawmy go na razie w spokoju, chcialbym zrozumiec celowosc, zalety i wady poszczegolnych sposobow sterowania mosfetow, oraz ich parametrow. Na razie nie posiadam porzadnego oscyloskopu, choc przydalby sie bardzo, wtedy moglbym praktycznie wyprobowac poszczegolne sposoby sterowania oraz mosfety...ale niestety w tej chwili posiadam bardziej wskaznik oscyloskopowy. Tak poza tym jaki oscyloskop warto zakupic? Mysle o czyms dobrym za rozsadna cene, czy np Polski DT516A sprawdzi sie przy badaniu parametrow, albo rosyjski C1-93, szczegolnie jesli chodzi np o badanie parametrow przelaczania mosfetow. Nie jestem pewien ale wydaje mi sie ze duze znaczenie w badaniu czasow narastania itp podstawa czasu tych oscyloskopow bedzie za mala? Czy mam racje?
    Pozdrawiam i zycze Wszystkim Zdrowych i Wesolych Swiat (a moze mi sie poszczesci i dostane od Gwiazdora porzadny oscyloskop....zeby to bylo takie latwe hehe) Pogodnych przede wszystkim zycze
  • #2
    Misian@
    Level 27  
    Ciekawy temat bedzie ;)
    a dlaczego nie przetwornica na SG3525??
    Na jakim rdzeniu chcesz osiągnąć tą moc 200...600W ?? Chyba na EDT59 :D :D

    Pozdro
  • #3
    arturbdg
    Level 11  
    Tzn jesli chodzi o przetwornice to docelowo mysle o zastosowaniu czegos w stylu UC3823A, badz UC3825A, mysle raczej o stabilizacji pradowej, a dlatego na razie pytam o TL494, poniewaz mam taki uklad i troszke go juz znam, takze latwiej bedzie mi na nim testowac wszystko. A co do rdzeni mam ETD54-3C90, ETD59-3C90,E65-3F3, takze mysle ze za kilka miesiecy jak bede moze troche bardziej zorientowany co robie uda mi sie zaprojektowac cos o mocy rzedu 600W i w gore. Teoretycznie to i z ETD54 mozna cos kolo 1kW wyciagnac. Jednak na razie chcialbym sprobowac zaprojektowac "idealna" 200W przetwornice na TL494, na rdzeniu z ATX, no moze nie 200W, bo nie wiem czy sie zmiesci wszystko, rdzen to EI33/23/13 z tego co pamietam.
    Pozdrawiam
  • #4
    -RoMan-
    Level 42  
    Dobra - zaczynamy od początku:

    Parametry tranzystorów:
    - Uds - zależnie od układu ale najczęściej co najmnie 2 * max napięcie zasilania + rezerwa na przepięcia,
    - Id - zdecydowanie trzeba patrzeć na charakterystyki pilnując, żeby przy dostępnym napięciu zasilania osiągnąć wystarczające napięcie Ugs tak, aby tranzystor nie pracował na 'wypłaszczonej' części charakterystyki przy max prądzie,
    - Rdson - im mniejsza tym lepsza ale bez przesady - tranzystory o skrajnie niskiej Rdson są drogie; trzeba kalkulować pomiedzy kosztem a akceptowalnymi stratami,
    - pojemności - zdecydowanie w praktyce łatwiej operować łącznym ładunkiem bramki (Q) niż pojemnościami; Nalezy odczytać z wykresu ładunek dla zakładeno Ugs.

    Pobór prądu na sterowanie znając ładunek zdecydowanie łatwiej policzyć. Jest on równy Q*f*n, gdzie Q to ładunek bramki pojedynczego tranzystora (zazwyczaj w nC), f to częstotliwość przełączania a n to liczba tranzystorów.
    Prąd przełączania bramki też zdecowanie łatwie policzyć znając ładunek. Wynosi on Q/t, gdzie Q to ładunek a t to czas przełączania.

    Resztę napisze później - obowiązki wzywają.
  • #5
    irek2
    Level 40  
    Do przetwornicy zasilanej z 12V mosfety stosuje sie na 55-60V. Sa co prawda wydajne mosfety na 30V ale to moze byc za malo.

    Sterownik bramki powinien dostarczyc prad do niej o wartosci ok 0,5A ten prad reguluje sie wlasnie szeregowym rezystorem. Ale sam uklad tranzystorowy musi miec taka wydajnosc oraz szybkosc. Widac to dobrze na oscyloskopie po czasach narastania i opadania przebiegow na bramce mosfeta. Za wolne to straty za szybkie to oscylacje i zaklucenia. Do tego dochodzi ilosc tranzystorow i rozdzial pradu sterownika na kazdego z nich.

    Ladunek bramki przy dosc niskich czestotliwosciach i malym napieciu na bramce mozemy pominac. Sa specjalne mosfety z malym ladunkiem produkowane do szybkiego kluczowania >1Mhz do wzmacniaczy audio w clasie D. W zakresie mosfetow do przetwornic nie mamy zbyt duzego wyboru tu raczej wazniejszy jest Rds_on

    Rds_on idzie w zasadzie w parze z pojemnoscia. Czyli czym mniejsza rezystancja tym pojemnosc wieksza. W praktyce maksimum dla obudowy TO220 to 80A i nawet jak tranzystor ma napisane 130A to tylko teoria. Dlatego w firmowych wzmakach stosuje sie wiele tranzystorow kluczujacych zeby zmniejszyc wypadkowa rezystancje polaczen. Moc tez latwiej jest odprowadzic. Warto pamietac ze przy temperaturze struktury zedy 100stopni Rds_on jest dwa razy wieksza. Wiec dobrze by bylo dac osobny radiator na przetwornice zeby duza moc tranzystorow koncowki nie pogrzewala mosfetow w przetwornicy.

    W obecnej chwili najpopularniejszym mosfetem w car-audio jest IRFZ44. Dosc tani a bardzo mocny jest IRF3205, IRF1010N trudno dostepny a mozna go znalezc w UPS-ach polskiej firmy EVER.