DRSSTC от R2R

А что мы делаем?
R2R
Сообщения: 200
Откуда: Калуга

Сообщение R2R » 06 май 2017, 15:24

Решился-таки сделать ДРку, правда, это неприоритетный проект, поэтому будет жуткий долгострой :D.
Напишу пока основные идеи.
Электронная часть будет состоять из ограничителя пускового тока, ККМ, бака, силовой, драйвера, контроллера.
Ограничитель пускового тока планирую сделать на резисторе и реле, срабатывающем с задержкой (хорошо иметь реле с нормально разомкнутой и замкнутой обмотками и юзать вторую для быстрого разряда емкости после отключения устройства). Надо подождать, пока ККМ зарядит капы до максимума, потом шунтировать резистор. Естественно, при этом питание на силовую идти не должно. Последовательность срабатывания устройств устанавливается задержками.
ККМ планируется на 400 В 1 кВт. В этот раз будет CCM буст на UCC28180.
Бак используется в качестве электронного ЛАТРа с дистанционным управлением (функция ИК управления перенесена из контроллера сюда). В перспективе это также генератор рампы для QCW режима.
В силовой полумост на FGH75T65SHDTL4 - быстрые мощные ключи с эмиттерами отдельно для управляющей и силовой цепей (хорошая замена малобюджетным кирпичикам в SOT-227).
Драйвер также подвергнется изменениям. Теперь это будет прямое управление затворами с помощью драйверов с цифровыми изоляторами на входах. К силовой будет крепиться несколько плат с ADUM1100 + MIC4452, по штуке на ключ. Питаться они будут от многоканального flyback + fly-buck источника.
Контроллер пока без изменений. ИК управление перенесено в бак, автофазировку не осилил. Возможно, добавлю защиту по температуре ключей.
Последний раз редактировалось R2R 21 сен 2017, 23:08, всего редактировалось 1 раз.

T1m
Сообщения: 80
Откуда: г. Донецк

Сообщение T1m » 06 май 2017, 17:31

Может только я криворукий, но что оптика, что емкостные изоляторы у меня сдыхали рано или поздно...
Как насчет GDT для сигнала + ucc или аналогичный драйвер на выход?
ADUM1100 рассчитана на 25В/нс (т.е. транзисторы должны включиться медленнее 16 нс при 400В) - а даже fgh60n60smd быстрее могут дергаться... (хоть я проверял и не в катушке, а в обратноходовом преобразователе, но все-же)
Но тут самое главное учитывать всякие паразитные колебания, они могут дико шибать (карбид-кремниевый шоттки может генерить на частотах 100МГц, ультрафасты не отстают)

А ключики хорошие, только ведь у to247 ограничение по току выводов есть, из-за которого мини-кирпичи предпочтительнее? Около 150А на самом деле, выше - перегреваются выводы. (это конечно в режиме DC, но это значит что больше 500А с ключиков не выжать...)

Rabby
Сообщения: 177
Откуда: Tel Aviv

Сообщение Rabby » 06 май 2017, 18:18

air -core transformer вместо оптопары-что то меня мучают сомнения что транс на чипе окажется менее чувствителен к наводкам от теслы чем светодиод оптопары.Это гдт достаточно большой ,что бы наводки вызывали только звон. Доковыряю свой инвертор на драйверах от Powerex s desat,и хочу погонять его рядом с работающей теслой,интересно посмотреть,что за шум появится в управлении.Может быть просто достаточно шунтировать оптопару сопротивлением поменьше и увеличить мощность сигнала управления,остальное сделает экран.И раз уже знаем,что можеть быть помеха,которая вызовет сквозняк,надо просто этот момент детектить и вырубать инвертор на несколько десятков миллисекунд,или просто выключать.Пока детектор хорошо показал себя в синхронном баке,модуль ни разу вылетел даже на 260VAC,при кз на нагрузке или попытке старта при полном дутисайкле с подключенной нагрузкой всегда срабатывал.

Rabby
Сообщения: 177
Откуда: Tel Aviv

Сообщение Rabby » 06 май 2017, 18:36

Насчёт питальника-если flyback,то надо один многоканальный от сетевого,от пониженного flybackу надо огромные ёмкости на входе.И на выходе у флайбака тоже нужны хорошие ёмкости.У меня немного громоздко получилось.Сейчас собираю питальник flyback 16v +полумост на ir2153 делает из 16 3 двухполярных источника +16/-16+ 7815/7909,вышло в 2 раза меньше

R2R
Сообщения: 200
Откуда: Калуга

Сообщение R2R » 06 май 2017, 19:01

Rabby писал(а):Насчёт питальника-если flyback,то надо один многоканальный от сетевого,от пониженного flybackу надо огромные ёмкости на входе.И на выходе у флайбака тоже нужны хорошие ёмкости.У меня немного громоздко получилось.Сейчас собираю питальник flyback 16v +полумост на ir2153 делает из 16 3 двухполярных источника +16/-16+ 7815/7909,вышло в 2 раза меньше

Я заказал готовые одноканальные флайбэки на 21 В. К ним подключу многоканальные DC-DC на 15 В (fly-buck - это синхронный бак с многообмоточным дросселем и выходными цепями как на флайбэке http://www.ti.com/ww/en/analog/power_management/fly_buck_topology/index.html?DCMP=flybuck&HQS=sva-ppd-nps-flybuck-pr-flybuck-lp-en).

Rabby
Сообщения: 177
Откуда: Tel Aviv

Сообщение Rabby » 06 май 2017, 19:17

не заметил,что там flybuck :) звиняюсь.А вобще,если ключи не сильно тяжёлые,или частота не сильно большая,есть одно и двуканальные драйвера со встроеными dc-dc.32$ за драйвер полумоста на диджике ,думаю таких заказать :)

R2R
Сообщения: 200
Откуда: Калуга

Сообщение R2R » 06 май 2017, 20:07

По поводу драйверов: ГДТ я уже пробовал, хочу поэкспериментировать с альтернативными вариантами. Достаточно ли 25 кВ/мкс CMRR, сказать сложно. По-видимому, надо еще учитывать энергию и путь прохождения помехи. Не знаю, как все это оценить, просто надо проверить на практике :) .

T1m
Сообщения: 80
Откуда: г. Донецк

Сообщение T1m » 06 май 2017, 21:45

R2R писал(а):По поводу драйверов: ГДТ я уже пробовал

Использовать ГДТ только как равзвязку сигнала пробовал?
У меня так в силовом инверторе, стоит мелкое колечко, 10 витков провода в тройной изоляции, и нагружено на 100 Ом резисторы. Рулит ucc'шками, питающимися от дежурки. Моща, вытягиваемая с инвертора ~6кВт, машину на холодную стартует, даже не замечая нагрузки... полный мост на fgh40n60, квазирезонанс, zcs. dv/dt около 40В/нс... Звона на входе драйверов нет совсем...

R2R
Сообщения: 200
Откуда: Калуга

Сообщение R2R » 06 май 2017, 21:52

Не, чисто для развязки не юзал. Надо надыбать мелких планарных сердечников и потестить :) .

R2R
Сообщения: 200
Откуда: Калуга

Сообщение R2R » 07 май 2017, 22:49

Собрал схемку с развязывающим трансформатором (20 витков на кольце R 10.0 x 6.00 x 4.00 N87).
Изображение
На вход подаются пачки 400 кГц импульсов. Смущает переходный процесс - амплитуда сигнала на выходе трансформатора меняется с +6/0 на +3/-3 В.
Изображение
Понятно, что трансформатор, соблюдая вольт-секундный баланс, выдает первые импульсы со смещением, но такая картина характерна для однополярного управления. А с двуполярным переходного процесса быть не должно. Вот так это выглядит на примере ГДТ, качаемого пуш-пулом.
Изображение
В общем и целом, сигнал восстанавливается с помощью триггера Шмитта на выходе трансформатора, но в реальном драйвере это выльется в необходимость установки лишнего корпуса логики. Да и вообще хочется разобраться в происходящем.

T1m
Сообщения: 80
Откуда: г. Донецк

Сообщение T1m » 08 май 2017, 13:48

У меня логики на выходе не стоит. да и конденсатора нет, попробуй убрать (он у тебя вообще полярным нарисован)

А смещение так и должно быть, до момента начала импульсов у тебя кондер заряжается твоим мостом (т.к. у тебя при 0 на входе один из инверторов выдает 1 на трансформатор, заряжая кондер, чего же ты ждал?)

УПД: используй один из входов у DD1.3 и DD1.2 для прерывателя, и все будет ОК

R2R
Сообщения: 200
Откуда: Калуга

Сообщение R2R » 08 май 2017, 16:40

Да, заряд капа тут все портит. Тянуть сигнал прерывателя на каждую плату драйвера не хочется. Проще тогда уж взять правильный сигнал с контроллера и подать на развязывающие трансформаторы напрямую.

T1m
Сообщения: 80
Откуда: г. Донецк

Сообщение T1m » 08 май 2017, 16:54

эээ ненадо на каждую плату драйвера тянуть, ты чего. Драйвера сидят на транзисторах как можно ближе, и их не заботит никакой прерыватель. А логика управления в полуметре стоит и генерирует правильный сигнал сразу на трансформатор. Ведь те три микрухи и есть логика управления (для сски уже сойдет)? или они что-то другое делают?

Кстати - самый жирный плюс в том, что ненужны дрова с инейблами, можно поставить какую-то дешевку и ее хватит...

test.png
test.png (2.59 КБ) 5608 просмотров
Вот кстати мой синхронный задающий для дрки, на двух корпусах 155тл3, причем выходные драйвера - целиком транзисторные, на биполярах... первый вход - токовая ос, второй - вход от прерывателя ( подтянутый к + резистором, дергается оптроном)

R2R
Сообщения: 200
Откуда: Калуга

Сообщение R2R » 08 май 2017, 18:03

Сначала я хотел на плате драйвера разместить 74HC132 (для улучшения фронтов, в качестве буффера и для формирования двухтактного сигнала из однотактного от контроллера), сигнальный трансформатор и собственно драйвер. Это плохая идея, т.к. получается некорректный сигнал. Хорошее решение - установить трансформаторы на плате контроллера (правильный управляющий сигнал идет на трансформаторы и не претерпевает никаких преобразований). Вот так это выглядит.
Изображение

T1m
Сообщения: 80
Откуда: г. Донецк

Сообщение T1m » 08 май 2017, 20:32

Я все-таки посоветую ставить трансформаторы как можно ближе к драйверам... и использовать витую пару с терминирующими 100 Ом или 300 Ом (для телефонной лапши) резисторами.

R2R
Сообщения: 200
Откуда: Калуга

Сообщение R2R » 08 май 2017, 20:39

А чем установка трансформаторов возле драйверов лучше установки возле контроллера?

T1m
Сообщения: 80
Откуда: г. Донецк

Сообщение T1m » 08 май 2017, 21:07

Попробуй и поймешь)))

Если вкратце - от трансформатора у контроллера у тебя пойдут провода, находящиеся под 300В меандром частотой 200-300 кГц. Последствия сам поймешь? поэтому лучше заныкать вн вч как можно ближе к силовухе и поставить на всяк случай ферритовые бусины на витуху...

R2R
Сообщения: 200
Откуда: Калуга

Сообщение R2R » 13 авг 2017, 18:43

Собрал и протестировал 3-state драйвер 8-) . Зачем он нужен и что не так с обычным драйвером? Обычный драйвер с двумя состояниями полностью подходит для SSTC и вполне годится для DRSSTC. Однако есть небольшой недостаток, связанный с особенностью его работы. В перерывах между пачками импульсов оба конца первички GDT притянуты к земле, поэтому разделительный кап полностью разряжается. При появлении сигнала он постепенно заряжается до напряжения, необходимого для выполнения вольт-секундного баланса трансформатора (например, при 15 В питающего на мостовом драйвере и коэффициенте заполнения импульсов 0,4 кап будет заряжаться до 3 В). В итоге у нескольких первых импульсов в пачке будет плавать амплитуда. Это точно не вызовет отказ ключей в силовой, но может увеличить их нагрев.

В случае с 3-state драйвером в перерывах между пачками концы первички соединены с высокоимпедансными выходами, поэтому разделительный кап не разряжается (в этом варианте драйвера разрядный резистор параллельно капу, естественно, не ставится). Проблема с резонансным "хвостом" в конце пачки решается установкой RD демпфера параллельно первичке трансформатора. Это увеличивает нагрузку на ключи драйвера, но для DRSSTC с ее короткими пачками не критично (собранный драйвер потребляет 4,5 Вт при коэффициенте заполнения пачек 0,5).

Схемки и осциллограммы:

 Модуль драйвера
Изображение

 Модуль GDT
Изображение

 Выходной сигнал, развертка 10 мкс - пачка импульсов заканчивается без колебательного процесса
Изображение

 Выходной сигнал, развертка 2 мкс - амплитуды у всех импульсов одинаковые
Изображение

 Выходной сигнал, развертка 200 нс - 60 нс фронты по уровням 4 и 15 В (звон отчасти вызван плохим соединением между модулями)
Изображение

R2R
Сообщения: 200
Откуда: Калуга

Сообщение R2R » 13 дек 2017, 20:06

Сделал новый контроллер
Controller.pdf
(453.48 КБ) 183 скачивания
и две платы драйвера к нему, а также плату питания с тремя отдельными источниками. Для тестов собрал полумостовой индукционный нагреватель. В текущей конфигурации инвертор нагревателя работает от своего генератора, а контроллер просто пытается поймать ОС через ТТ. Все соединения между платами полуметровыми кусками UTP cat 5e.

Обнаружил две проблемы:

1. Когда на контроллер не подается питание, сигнал ОС относительно правильный, но имеет ВЧ иголку, способную вызвать ложное срабатывание компаратора.
 
Изображение

Здесь http://www.icct.ru/sites/default/files/Invertor-07.pdf описан дифференциальный трансформатор тока, избавляющий от такой проблемы. Кто-нибудь использовал его? И как правильно сделать составной дифференциальный трансформатор 1:1000 из двух 1:32 - нужно оба трансформатора намотать по такой методике или только второй?

2. Если подать питание на контроллер, сигнал ОС оказывается чрезмерно зашумленным.
 
Изображение

Когда инвертор выключен, питание контроллера чистое. Когда инвертор включен, но контроллер не запитан, у компаратора как на входе, так и по питанию шумов нет. Похоже, что инвертор загаживает питание контроллера, а через питание шум лезет на входы компаратора. Это при том, что компаратор со всех сторон обвязан фербидами, а контроллер развязан от инвертора как по входам, так и по питанию.


Потестил дифференциальный трансформатор - туфта.

Удалось слегка почистить сигнал, повесив на вход немного конденсаторов.
 
Изображение

Если удастся вместить в 26 оставшихся ЛЭ CPLD антидребезг, проблема с каналом FB будет решена. Канал OCD, наверное, можно спасти фильтром Чебышева.

На модуль антидребезга не хватает ячеек, схемотехника не вывозит - контроллер можно отправить в мусорное ведро. Вообще я в шоке, что индукционный нагреватель выдал сигнал ОС гораздо хуже, чем я наблюдал в ССТЦ.

Вернуться в «Наши проекты»



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 4 гостя