"Мощный" драйвер полного моста

А что мы делаем?
Аватара пользователя
korshyn
Сообщения: 119

Сообщение korshyn » 01 май 2020, 04:56

Потребовалось собрать драйвер, который бы тянул мост 120нФ 3320нКл на частоте 80кГц...
Вот что из этого пока вышло :roll:
Уж, как будет на практике - нужно собирать...
Да, да схема нарисована вырвиглазно и возможно с ошибками, сам намучался)

И да, тут нет никаких отсылок к вселенной марвел ;)

Schematic_Fast power full brdge_2020-04-29_22-37-25.png


Печатка.png


Передница.png


Задница.png

Аватара пользователя
iEugene0x7CA
Адепт
Сообщения: 1492
Откуда: Киев

Сообщение iEugene0x7CA » 04 май 2020, 11:18

Коршин настрочил целую простыю мне в ЛС, скопирую сюда вопросы дабы было понятно о чём речь. :geek:

 Под спойлером:
korshyn писал(а):Спасибо за ответ по поводу компараторов.
Тут первую свою схемку начертил, да - это ужасно не помечать питание и землю значками, просто осталась как привычка - параллельно рисованию схемы, намечать расположение компонентов.
Но она бесполезна, если выводы микрухм не в правильном порядке, и она двусторонняя... :?

Мощности простых Uccшнек не хватало на мост весом в 120нФ и 3320 нКл :roll:

Решил запилить "свой" - полагаясь на теорию, что начитал, а так же на ваши наработки и схемы Стива, но на этот раз с защитами.
Все регулировки вынесены на подключение pin разъёмов.
Регулировка тока и напряжения, в пределах спектра пропускания сердечника реализованы на Tl494, дальше принимается Uccками, и подаётся на ещё один мост - который реализован на CSD18504, по даташиту очень классные, быстрые транзисторы.
Есть ещё отсечка по току и просадке напряжения, как раз на этом компараторе. Сигнал со всех компараторов идёт на лёгкий сдвоенный полевик 1нКл, который подтягивает ENBL к земле.
Так же входы для прерывателя оставил, с возможностью инвертирования.
А ещё, решил оставить возможность внешнего управления Uccшками с возможностью инверсии, будь то генератор функций или автогенераторная схема для подключения к Теслам.

Вот по поводу компараторов есть вопрос, в схемах Стива, да и у Сергея в первой DRSSTC, ток как я понял ограничивает lm311.
Причем с ТТ и резмстора сигнал идёт диодный мост, а затем ещё на конденсатор, шунтированный резистором.
Загнал в симулятор - ничего не изменилось, только амплитуда импульсов упала, хотя думал конденсатор сгладить должен был. ТТ поставил, как источник тока.
И вообще lm311 может дать достаточную скорость реакции?

В одной из ваших схем, вроде где сдвоенный завадской ТТ стоит, увидел, что сигнал уже напрямую идёт после диодного моста на Lmку.

Но на всех схемах, зачем-то на неинвертирующем входе конденсатор большой ёмкости стоит, порядка 47мкФ.

Можно ли использовать реализацию защиты по току в том виде, которую скидывал ранее.
Т.е как только компаратор видит пик - прерывает сразу работу схемы?

Ну, прибедняться про "нарисовал первую схемку" — точно не стоит.
Вполне жирная работа. Далеко не каждый такое запилит. ;)

Единственное, совершенно не было смысла разводить плату, когда ещё нет уверенности в работоспособности общей конструкции.
Первый прототип собирают буквально — из множества отдельных модулей, распаянных на лазерно-утюжных или вообще платках-дырявках.
Каждый модуль нужно отлаживать отдельно, и очень удобно заменять их или перепаивать, не касаясь остальной конструкции.
Плата заводская делается уже исключительно когда макет работает как часы.

Касательно OCD модуля:
1. LM311 всеми использовался по простой причине — это был стандартный для всей электронной индустрии быстрый компаратор, производившийся и потреблявшийся десятками миллионов штук. Тогда банально не было столь дикого зоопарка компонентов, как сегодня. ;)

Работать в токоограничителе LM311 будет без проблем, у него задержка 165 нс, в то время как любая DR'ка даже не заведётся при импульсе короче 5 мкс, а нормальным импульсом являются 110 мкс(для полумоста). ;)

Современные компараторы, по типу 5 нс это лютый overkill для токоограничителя. В SD в приницпе тоже стоит "быстрый компаратор" на 80 нс(MCP6561T-E/LT), но они там нужны были для цифро-аналогового фазосдвига, а в OCD деталька была засунута сугубо для унификации(уменьшения списка деталей).

2. Кондёр с резистором после диодного моста фильтруют помехи, и задерживает период когда DR'ка при срабатывании OCD молчит.

В SD часть этого функционала взяла на себя ПЛИС, так что там достаточно просто задетектить превышение.

Насчёт жирного капа на + компаратора — он фильтрует опорное напряжение, с которым сравнивается напряг с токового транса.

P.S. Вообще схемку бы вышеозначенную внимательно посмотреть, что там делает TL494.
Я очень поверхностно глянул. :mrgreen:

Аватара пользователя
korshyn
Сообщения: 119

Сообщение korshyn » 04 май 2020, 19:42

Спасибо за развёрнутый ответ!)
TL494 выполняет функцию частотозадающего генератора, есть ручная регулировка частоты и скважности. (подключаются к пинам резисторы, многообортные, перемычкой вход отводится от встроенного частотозадающего резистора)
Ещё есть небольшая возможность удержания тока и напряжения, её нужно на практике будет отточить т.к коэффициент усиления, усилителей ошибки (пардон за тавтологию) неизвестно какой у купленной TL'ки.
Почему "удержание" - потому, как полностью ШИМ задействовать не получится по причине конечной полосы пропускания того самого GDT и скорости открытия/закрытия транзисторов.
Но например тот же самый меандр 100 кГц 10% заполнение в теории, должен проходить без больших искажений через GDT (Т38).
После достижения минимальной ширины, которая устанавливается подстрочниками, дальше ток уже ограничивать уже нельзя. И в случае превышения тока отсечки, величина которого выставлена компаратором, выключается работа UCCшек.
Думаю, что с выбором компаратора скорее всего не прогадал, ведь Теслы - резонансные трансформаторы. С некоторым коэффициентом связи. И чтобы ток вырос до определённого критического значения, должна пройти пара периодов. И КЗ на вторичке, не приводит к фактическому КЗ в первичке, хотя и величина тока может быть значительно большей. Тип остаётся индуктивность, несвязанная с вторичкой, которая не позволяет току улететь в "бесконечность".
У меня же с коэффициентом связи ~1, и низкой индуктивностью единственного витка первички, КЗ во вторичке, означает КЗ по первичке. И наверное ток может вырасти выше критического, за длительность рабочего времени транзистора. По этой причине такая скорость всё же важна.
Поправте, если есть ошибка в рассуждениях.

А драйвер делал для в первую очередь для преобразователя, но с возможностью подключения к Тесле.
Для подключения к тесле, через перемычки, входы UCC'шек отсоединяются от него и подключаются к обратной связи. Причём одну из ног нужно подключить через инвертор U4 c задержкой до 5нс, т.к буду использовать две 37322. По причине редкости 37321.

Прерыватель можно подключить к затвору полевика, тогда будет инверсия. А можно напрямую к ENBL, на обоих входах подключения прерывателя, стоит диод со стабилитроном, дабы напряжение не пошло обратно в питание и микросхемы - инвертора и компаратора, у которых 5.5 В - маскимальное.

Защита по температуре, на lm2901. В виде подключаемых 4 NTC термисторов, величину температуры защиты, можно настроить подстроечными резисторами. А зависимость сопротивления от температуры - в документации.

Есть защита по питанию, супрессор + диод. На полный мост отдельное питание идёт, причём два входа, на плате терминалом - дорожки и предохранитель рассчитаны на 3А. Например транзисторы не очень тяжёлые, чтобы удобно было воткнуть проводки. И силовые входы питания в в виде медных гильз диаметром 4,6 мм под bannana разъём.

*Тот мост, что на выходе схемы управляет только затворами. Кстати по даташиту QSD18504 - выходной ток 50А (15А при 100град), а импульсы до 275А.
По частотам:
Заряд затвора 7.7нКл
Ёмкость: 1.38нФ
Напряжение открытия: 1.9В
Сопротивление 5.3 мОм
Задержка включения, время нарастания, задержка выключения, время спада: 3.2, 6.8, 12, 2 нс.
Время восстановления Диода 28нс.

Есть ещё более подходящие CSD17527 - но в продаже не нашёл, ток Маузер и Диджикей, а заказывать компоненты хочу с LCSC.
Пожалуй это основные технические моменты.

Аватара пользователя
Pigball
Сообщения: 138

Сообщение Pigball » 06 май 2020, 02:46

Блин. Господин Коршун. Мне очень нравятся Ваши рассуждения - но сорри, какого хрена с нуля пилить и настраивать хрен знает что. Есть епические схемы отточеные на форуме. Нахрена юзать одноканальные ucc 21-22 когда есть двухканальные драйвера 24. нафиг вообще впилась эта глючная tl-ка.
Возьми utc драйвер bsvi - прикрути генератор к нему и настрой по нормасу девайс. Просто эта куча всяких компонентов в твоей схеме выносит голову. думаю и разбираться в ней никто здесь не захочет. Пишу это потому что желаю тебе добра дружище.

Аватара пользователя
Pigball
Сообщения: 138

Сообщение Pigball » 06 май 2020, 02:53

Ты вообще офигенный молодец и запилил офигенную работу. Но не понятен смысл и ее конечный результат. Пиши именно цель своей работы- и парни подтянутся и помогут здесь без проблем. Здесь все свои. И еще - следуй за Twilight Sparkle. Он правильно все написал. И редко ошибается. :ugeek:

Аватара пользователя
korshyn
Сообщения: 119

Сообщение korshyn » 06 май 2020, 05:25

Ucc37322 - у них уже есть встроенный отвод ENBL, и больше выходной ток в раза 2. И небольшие полумосты вполне от них можно будет заводить, без лишнего каскада. Почему не готовый вариант - так не интересно ;)
И с МК, я ещё не имел дела, хотя некоторое представление есть.
TL'ка - как самый понятный мне драйвер, который в принципе справляется с поставленными функциями, больше от неё не нужно.

Для чего нужно, когда-то давно открывал темку... хотел запилить высоковольтный трансформатор 2,5-4 кВт с низковольтной питающей 22,2В от аккумуляторов. Вот, так и не запилил :roll:

Я учусь на физика, нравится плазма, со всеми производными => ускорители, синтез, ядерка, кванты, плазменные двигатели, лазеры... в общем сфера плазмы - самая широкая из "специализаций физики", и естественно объединять её должная силовая электроника, которую я пытаюсь самостоятельно изучить. И мне как экспериментатору, да и унику имение такой "штуки" было бы полезным, как говориться в хозяйстве пригодится.

А вот сам трансформатор - в него закладывается следующий "потенциал": 160кВ rms, 15mA+
Для запуска термояда, нужна энергия дейтронов больше 800кэВ на пару - это по куловноскому барьеру, без туннелирования. Самый простой "способ" получения - столкнуть их "в лоб" после линейного ускорителя.
(Сейчас придумал более эффективный способ, но сложен (почти не возможен) в исполнении, ибо гнать нужно будет терагерцы, либо линейные размеры конструкции "реактора" увеличивать).
Собственно после, эти 180кВ идут на удвоитель напряжения. Но до него пока не дошёл, хотя и знаю из чего собирать два диода, и кондёры....

В Maple ещё тогда, не имея 3d принтера наприкинул расчёт запаса электрической прочности в зависимости от толщины изоляции внешнего слоя.
В ручную задавались толщина провода, напряжение на выходе, ширина секции, количество витков и напряжение пробоя диэлектрика по характеристикам компауда. Последнюю модель открыть не могу т.к банально лень запускать прогу и скринить её...
Количество витков в ширину секции определялось межвитковой изоляцией, предел которой вычислялся отдельно, а запас прочности брался 5 кратным, чтобы исключить пробой, будь там случайный нахлёст из другого слоя.

Выглядела она примерно так:
Оптимизация 0,15.png

Точная модель 0,15 (внешняя).jpg


И перебирая разные варианты, интуитивно выбирал наиболее подходящий... из доступных. Значения дискретные по причине дискретного количества секций.

Затем рисовалась модель секционника, для последующей 3d печати и заливки под вакуумом.
b5yNEQtmHew (1).jpg

awddawd.png

Аватара пользователя
korshyn
Сообщения: 119

Сообщение korshyn » 06 май 2020, 05:41

Но пришла задница в виде физических ограничений, хоть принтер позволяет спокойно печатать объекты разрешением в 3 пикселя, тобишь 150мкм.
Я не учёл того факта, что смола втягивается между пластин капиллярным эффектом спекая между собой секции с расстоянием в 0,2 мм.
Ну и есть ещё паразитная засветка и прочие мелкие ньюансы, о которых не знал, пока не купил себе свой принтер. По причине того, что в владельцы принтеров вообще зажрались и в Мск, ценник просто по объёму такой детали не ниже 8к... при себестоимости принтера в 27к.
В общем по факту негатив (прорези) он гарантированно печатает 0.5-1мм. По тестовой фигурке, на практике нужно вычислить более точно.
Как у становить точную напряжённость поля для пробоя диэлектрика, на нужной мне частоте т.к в технических характеристиках приводятся данные для постоянного напряжения, максимум сетевой частоты. Но никак около сотни... Что необходимо для надёжной работы трансформатора.

Вот так примерно это выглядит, напечатал только часть, делаю специально полностью прозрачными секции и компауд, чтобы в случае чего можно было предупредить пробой.
JSjRoaTl7Bs.jpg

Аватара пользователя
korshyn
Сообщения: 119

Сообщение korshyn » 06 май 2020, 05:51

Но это ещё не вся ожидавшая меня попа...
Мост я собрал по схеме Стивенского HV источника, фактически той же топологии.
CCPSsch1.png.JPG

Вот так выглядило на практике:
Транзисторы основательно спаяны самодельным литцендратом на 12мм^2, проводом ПЭТВ-2 диаметром 0,4мм.
Господи какой адовый треш, был зачищать их наждачкой, на это ушло 3-4 дня, по 8 часов в день, если не больше.
Изоляцию ничего не брало, ни горелка, ни аспирин, не растворители всякие...
aIbdIO5nkic.jpg

UMXHwgSLNnM.jpg

Вот была готовая конструкция:
tyFbN2gABtE.jpg

Аватара пользователя
korshyn
Сообщения: 119

Сообщение korshyn » 06 май 2020, 06:13

Но дело в том, что драйвер просто не вывозил 100нФ 1520нкл у моста IRFP4368.
И наблюдалась такая картина на 70кГц холостого хода...
9h32VOEFAHE-min.jpg

Qd5TmYNn2hM-min.jpg


Ещё тогда я писал об этом в вопрос-ответ:
 
http://tqfp.org/forum/viewtopic.php?f=44&t=821&p=18925#p18925


Но как это часто бывает, у меня язвило в одном месте испробовать "прекрасную схемку" в деле, в начале погонял её на малых мощах - аккум сборка 22,2В на Li-ion ограничивала ток внутренним сопротивлением ток в ~60-80 Ампер.
Работало даже вроде как нормально, только с подозрительным нагревом ключей... И малой дугой - подключал трансформатору на 15кВ. Удивляло то, что на более слабой схемке полумоста, дуга была в 5 раз больше и без такого нагрева. Уже всё говорило о том, что пора прекратить эксперименты и зайти в Лабы, где уже с помощью осцилла и ЛБП отладить работу схемки...
Но нужно было ждать неделю....

И я как ******, решил включить на полную к Полимернику с выходным током до 300А в рабочем режиме!!!
Т.е не должны быть просадки ниже 21 вольта, измеренное IMAX'ом B6 внутреннее - 12 мОм.
И первыми вспыхнули и загорелись до красна, провода снабберных MKP у ножек, они были тонким проводком из витой пары - это вообще моя глупость была, на тот момент не знал, как работает мост - по этой причине не подозревал о диких токах в момент переключений в этих кондёрах.
Но нас же не остановишь!!!
Так же заметил, что просадка по напряжению (хотя и мультиметр тупенький на ВЧ пульсации), но это должно было насторожить - до 16, мать его вольт, что уже говорило бы о токах порядка 700+ Ампер!!!!!!
И как оно и должно было быть, оно взорвалось, медные клеммы в месте контакта в мгновение просто испарились (благо я не привинчивал, просто конец держал рукой)
SAVE_20200506_061856.jpg

Screenshot_2020-05-06-06-17-17-839_com.miui.gallery.jpg

Ну вот здесь можно видеть например просадку до 17.4, с 25.2 питающего.
Screenshot_2020-05-06-06-17-45-201_com.miui.gallery.jpg


Так же подозреваю, но весь сок был не только в плохом управлении, от которого уверен, что транзисторы просто в хлам сквозило лишь часть энергии шла трансформатор, так ещё в том, трансформатор, который использовался был намотан из расчёта на полумост, тобишь на половину питающего, а не на полный. По сей причине первичка, банально находилась всё время в насыщении. Откуда и мощность никакущая была...
Последний раз редактировалось korshyn 06 май 2020, 07:36, всего редактировалось 1 раз.

Аватара пользователя
korshyn
Сообщения: 119

Сообщение korshyn » 06 май 2020, 07:18

Собственно, сейчас задачи такие:
Нужно переделать полный мост, причём исключая эти любимые литцендратные проводочки, потому как считаю что должна быть основа более корткой, компактной и жёсткой. Буду заменять на печатную плату, которая будет состоять из медных изолированных пластин 0.1мм, благо технологию такую уже придумал. И на ней уже смонтировать нормально, симметрично компоненты, с двумя адскими EPCOS (50мкФ, 7мОм, 13нГн), и двумя меньшей ёмкостью (поищу чё-нить, главное чтобы быстрее были больших), к этому возможно ещё LOW ESR электролиты присобачу, хотя уже сомневаюсь в их необходимости, скорее ток портить будут, ибо питание и так от постоянки.
Чтобы в случае, когда каким-то магическим образом период дедтайма при необходимости, запасённая энергия в первчике полностью зарядила капы, не превысив напругу транзюков. Это порядка 75 мкФ минимум по питанию... А этого стояли лишь два по 5 мкф.
А новый драйвер должен соответсвенно тянуть новый мост на IRFP7718, как два пальца на 100 кГц. И иметь все возможные защиты, дабы не угробить феты. А режим прерываний, думаю лишним не будет. Вообще в лабах могут быть достаточно специфические требования к режиму работы, поэтому делаю так, чтобы и прерыватель поставить можно было и к генератору функций подключить. И как бонус, SSTCшку подключить было не зазорно.
Я спать, чёт устал :D

Вот такой трешак, ребят :roll:

Аватара пользователя
korshyn
Сообщения: 119

Сообщение korshyn » 06 июн 2020, 14:06

Гыыы
Всё пришло, кроме компонентов, FedEx кинули. Ушло обратно отправителю(((
IMG_20200606_104232-01.jpeg

IMG_20200606_105955-01.jpeg

IMG_20200606_105835-01-01.jpeg

Аватара пользователя
korshyn
Сообщения: 119

Сообщение korshyn » 02 июл 2020, 14:19

Ребят, в общем начал я сборку сия детища.
И ради интереса подключил FGH40n60, к выходам Ucc'шек, топология ровно такая же, как в Simple SSTC, ну и наблюдаю иглы на не нагруженных транзисторах в 5 вольт, которые устраивают повторное открытие.
Вероятно это по причине большого количества витков на этом GDT и длинных, необрезанных проводов.
Кстати, диоды на затворах только увеличивают иглы на вольт. А резистор, шунтирующий конденсатор, перед GDT погоды не делает. Ровно, как дополнительные диоды, паралельно выходам Ucc'шек. Никакой разницы не заметил.
На UCC'шках по питанию, на каждой стоит пара керамики100nF + 47uF, прям на ножках, на обратной стороне платы.
Хотел бы услышать ваше мнение, в том числе о причине данных игл?
123456789.png

IMG_20200702_135659-min (1).jpg

super_bum
Сообщения: 219
Откуда: Earth

Сообщение super_bum » 03 июл 2020, 15:17

Похоже на дедтайм, проходящий через ГДТ.

Аватара пользователя
korshyn
Сообщения: 119

Сообщение korshyn » 04 июл 2020, 05:02

Да, я гнал через TLку, у которой встроен дедтайм в 5%, а оно разве всегда так проходит, всмысле эти биения в нуле?
Раньше не замечал такого за GDT, тип в идеале он должен просто фронты закашивать, из-за физических частотоизбирательных ограничений.
Ну тип да, индукция рассеяния растёт, на тех частотах, для которые феррит не связывает совсем.
Ну тут, прям жёсткие какие-то выбросы. Раньше тоже пилил на GDT, чёт не было от слова совсем.

Gazorazryadist
Сообщения: 1

Сообщение Gazorazryadist » 31 июл 2020, 00:41

Коршун, как я это понимаю, у тебя на каждом затворе присутствует колебательный контур, образованный емкостью затвора и индуктивностью рассеняния гдт, и, возможно, индуктивностью монтажа. Зарядка затвора у тебя идёт медленная через резистор, и этот контур работает в апериодическом режиме без выбросов. А разрядка идёт быстрая, через диод, который не рассеивает энергию колебаний, соответственно режим не апериодический, а колебательный, и контур немножко подзвенивает выбросом. Поэтому при каждой разрядке одного из затворов происходит выброс на данной обмотке, ну допустим -5 вольт. А поскольку коэффициент связи гдт очень высокий, этот выброс пролазит через него на обмотку второго затвора в противофазе, и дает +5 вольт. Сам встречался с таким при передаче адекватного сигнала с дед-таймом через гдт. Дед-тайм считаю нужным и схемы без него не уважаю :) Решается зарядкой И разрядкой затворов через резистор. Хотя 5 вольт для IGBT по идее не должны давать ощутимого открытия, как ты узнал что их приоткрывает?

Аватара пользователя
korshyn
Сообщения: 119

Сообщение korshyn » 31 июл 2020, 03:36

Газоразрядист спасибо, да, я к этому выводу уже пришёл. IGBT нормально себя чувствуют в тесле, где так такового дедтайма нет почти. Проблема решается в раздельных GDT. Либо удалением диодов. Я закончил этот драйвер всё работает, кроме усилительного моста. С ним что-то очень странное. Всё хотел расписать проблему, да руки никак не доходят, да и как показывает практика проще и быстрее решить проблему самому.
Она на мой взгляд очень странная и не тривиальная тянет на целую статью.
Может на недельке распишу.
А то, что приоткрывает - просто по даташиту 3.5-6 вольт порог открытия. Хотя можно и по падению посмотреть...
Последний раз редактировалось korshyn 31 июл 2020, 04:07, всего редактировалось 5 раз.

Аватара пользователя
korshyn
Сообщения: 119

Сообщение korshyn » 31 июл 2020, 03:39

Вот что вышло:
IMG_20200720_175523-min.jpg

IMG_20200714_184030-min.jpg

IMG_20200720_184511-min.jpg

Вернуться в «Наши проекты»



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Google [Bot] и 9 гостей