Простейшая SSTC и напряжение GDT

[Tony]

Я бы сказал что драйвер тянет , но не напрягается, и не греется практически даже. Судя по всему маленький ток потребления. У меня в связи с этим наоборот была мысль уменьшить сопротивления на затворах, чтобы ток вырос. А какой смысл их увеличивать ?
Я первый раз тоже так сделал и забил , потом транзисторы вынесло поэтому решил немного разобраться , выброс конечно большой , надо по-хорошему его устранить.

[mutabor]

Расскажу как я это понимаю. Миллер это ток, который течет в затвор через сток-затворную емкость. Он возникает когда на стоке резко меняется напряжение. Чем больше сопротивление затвора, тем медленнее открывается транзистор и меньше миллеровский ток. В идеале на затворе должно быть эдакое плато -плато Миллера, но т.к у нас к затвору подключен транс имеющий индуктивность рассеяния этот миллеровский ток вызывает звон на этой индуктивности. Кстати еще можно параллельно затвор-исток подключит емкость -она тоже помогает сгладить этот выброс. Но в реальных схемах я ее почемуто не встречал
Еще можно попробовать уменьшить число витков GDT, чтобы снизить индутивность рассеяния.

[Tony]

Поднимал до 20 Ом входные сопротивления и снижал количество витков гдт - тоже самое примерно. Насчёт конденсаторов не пробовал ещё. Меня смущает в этой ситуации резкий зигзаг от максимума до минимума. В теории как я думал Миллер должен начинать воздействовать около 5..7 вольт когда транзистор начинает открываться, а потом из-за добавленной ёмкости небольшой провал вольт до 3х так чтобы транзистор не вырубается, затем эта ёмкость тоже заряжается и подъём с более пологим фронтом до максимума. А в данном случае провал только с +12 вольт , то есть при полностью открытом транзисторе и сразу в -12 (то есть теоретически он выключается) и опять резкий фронт до +12. Как то странно, либо я чего то не понимаю, может причина в чём то другом ?

[mutabor]

Вот мои картинки:

Питание 100В

150В

190В

290В

Чето я и сам не понял, но с увеличением питания колебания даже меньше становятся

[Tony]

Относительно моих то они ещё небольшие
Я в итоге заменил транзисторы с irfp460 на irg4pc50w у которого ёмкость затвора меньше , но всё равно картина примерно та же.

[mutabor]

Кинь второй луч на сток, посмотреть что там делается, одновременно с затвором

[Tony]

На выходе хороший сигнал с приемлемыми выбросами.
Появились данные с которыми я ещё не сталкивался, которые требуют обсуждения. Значит все эти сигналы я снимал с 1 транзистора и тут я решил посмотреть, а что же на втором ?( у которого исток на минусе питания) . И оказалось сигнал там довольно хорош!
(Единственное я только добавил по 10 нан конденсаторы к затвору, но снизить выбросы на первом кирпиче практически не удалось, но не суть)

Напряжение на затворе при 200 В питания

Потом померил напряжение на затворе 1ого транзистора относительно минуса , и оказалось что выбросы минимальны примерно как и на картинке для 2ого. Спрашивается откуда берутся выбросы на средней точке полумоста и как с ними бороться ?

[mutabor]

Потом померил напряжение на затворе 1ого транзистора относительно минуса

Это который верхний? Не очень понятно как ты смотришь сигнал амплитудой 12В на фоне 200-вольтовых импульсов
Смотреть надо относительно истока этого же транзистора (или средней точки полумоста). Возможно выбросы это наводка на земляной провод щупа (поскольку земля осцилла подпрыгивает на 200В), попробуй ткнуться щупом в то же место где подключен крокодил земли, если будут какието выбросы при этом значит нужно подключаться короткими концами.
ЗЫ. Кстати я замечал что выбросы на затворах сильно меняются от того как настроена фаза цепи ОС. Может знающие люди объяснят почему так происходит?

[Tony]

Это который верхний?

Вот исходя из этой схемы:

при питающем напряжении 150...200В снимался сигнал с затворов.

вот сигнал между затвором и истоком VT1:

вот сигнал между затвором и истоком VT2:

Спрашивается почему на первом такие выбросы ?

[mutabor]

Есть устоявшиеся названия ключей -верхний и нижний, не нужно стесняться называть вещи своими именами
Потом на нижнем 100нан это опечатка или так и есть?
Если посмотреть длительность импульса на нижнем ключе то можно заметить что она составляет 4 клетки.
Если теперь посмотрим на "плохой" импульс верхнего ключа то видим, что та часть которая идет после провала как раз составляет 4 клетки, т.е возможно скважность не равна 50% и у верхнего импульсы чуть длиннее. Изза этого переключения не в нуле тока и такие вот прострелы. Либо имеют место сквозняки. По крайней мере нужно посмотреть одновременно двумя лучами сигнал на первичке GDT и сигнал на завторе верхнего.
Сквозняки могут быть изза того что при переключении не в нуле тока паразитный диод в какомто ключе не успевает закрыться. Можно в разрыв стока верхнего включить шунт или надеть токовый транс (только до фильтрующей емкости) и посмотреть на предмет иголок тока. Ну я бы так сделал, может есть более легкий способ их обнаружить, я не знаю. Ну нужно смотреть именно в рабочем режиме (с током нагрузки). А вообще же в таких схемах на ключи всегда ставят два доп.диода -шоттки и быстрый. Как раз чтобы не было ударного запирания паразитного диода.

[Tony]

Потом на нижнем 100нан это опечатка или так и есть?

да это опечатка , там 10 нан тоже.

составляет 4 клетки

Там возможно разные частоты были чуть чуть я уже точно не могу сказать, но я продвинулся немного. Решил устранить все возможные наводки на осциллограф и подобрал более качественный щуп в отличии от того которым снимал. Действительно часть проблемы ушла. После этого посмотрел что на затворах при 150В только заменил 10 нан на 2,2 и последовательно с диодами затвора поставил 1 Ом.

Верхний ключ:

Нижний ключ:

Ситуация действительно улучшилась , но всё равно выброс присутствует и эта мысль о сквозняках навела меня на мысль посмотреть что вообще происходит до затвора. Ну выход с драйвера обеспечивает хороший фронт к нему вопросов нет.

Сигнал на первичке ГДТ:

Но потом обратил внимание что на затворном резисторе висят какие то помехи, тот факт что резистор и металоксидный заставил меня усомниться в его проблеме сотворить подобные явления. Выяснилось что такие помехи висят на всей средней линии (на истоке верхнего кирпича) и представляют собой это:

Причём если замкнуть цепь щупа осциллографа в одной точке на этом проводнике то результат не изменится. И если мерить щупом 1:10 сигнал на затворе относительно минуса то получается практически идеальный прямоугольник, и кстати если осцил подключить в качестве нагрузки то сигналы тоже хорошие, то есть лишнего запирания или открывания ключей не происходит. Проверял пока всё на холостом ходу , ибо нагрузка как я понимаю несколько сглаживает выбросы поэтому тестировать лучше в жёстком режиме. Насчёт скважности погрешность тут небольшая 1...2% и на приведённых сигналах затворов видно что периоды практически совпадают. Вопрос только почему такие скачки происходят в средней точке? На сквозняки я ещё не исследовал и не знаю на сколько это вероятно.

[mutabor]

Ситуация действительно улучшилась , но всё равно выброс присутствует

Выброс в другую сторону стал
Вообще это даже не выброс, а какойто провал потому как отнимает заметную часть полупериода.

Причём если замкнуть цепь щупа осциллографа в одной точке на этом проводнике то результат не изменится.

Дык яж писал раньше

Возможно выбросы это наводка на земляной провод щупа (поскольку земля осцилла подпрыгивает на 200В), попробуй ткнуться щупом в то же место где подключен крокодил земли, если будут какието выбросы при этом значит нужно подключаться короткими концами.

Для начала попробуй закоротить землю щупа (которая возле штырька) напрямую со штырьком (достаточно 3-4см многожильного провода обернуть вокруг цилиндрика земли и остаток закрутить на штырь). Потом тнуться полученным коротышом в среднюю точку. Если помеха ушла -убирай закоротку и подсоединяй (подпаивай) щуп короткими проводами (до 1см) к схеме. Если помеха не ушла - значит беда, нужно искать другой щуп/осциллограф.

И если мерить щупом 1:10 сигнал на затворе относительно минуса то получается практически идеальный прямоугольник, и кстати если осцил подключить в качестве нагрузки то сигналы тоже хорошие, то есть лишнего запирания или открывания ключей не происходит. Проверял пока всё на холостом ходу , ибо нагрузка как я понимаю несколько сглаживает выбросы поэтому тестировать лучше в жёстком режиме. .

Опять 25. Я не понимаю как можно мерить верхний затвор относительно земли. Потому как в этом случае ты смотришь не напряжение которое вырабатывает GDT, а напряжение GDT плюс Uвых, которое равно половине питания!
Лишнее запирание/отпирание имхо ты и не увидишь без нагрузки, помоему это очевидно. Допустим верхний запирается, затем отпирается нижний: ты видишь только как отпирается нижний и напряжения проваливается вниз, а когда запирается верхний -ничего не происходит
Еще. ИМХО "сквозняки" нужно смотреть именно под нагрузкой. Объясняю почему. Те 2 диода которые ты не поставил (шоттки последовательно с истоком и быстрый параллельно сток-исток) нужны для того чтобы не задействовался внутренний диод транзистора. Его проблема в том что он долго выключается. Причем время выключения тем больше, чем больше через него шел ток. А ток будет идти только под нагрузкой. Поэтому если и есть сквозняки, то они будут именно под нагрузкой.

[Tony]

Если помеха не ушла

Помеха к сожалению не ушла но буду довольствоваться хотя бы тем что есть, по крайней мере она сведена до минимума.

Те 2 диода которые ты не поставил

Там стоят только ультрабыстрые параллельно мосфетовским. Так что проблема с долгим выключением отпадает.

Относительно земли мерил из тех побуждений что это некая база без колебаний относительно который можно отталкиваться. Да, методика измерения абсурдная , но я это делал для того чтобы посмотреть будет ли эта же помеха и там минуя среднюю точку, но там её не было. Это говорит о том что то что показывает осциллограф не совсем достоверно , по факту провал там скорее всего меньше.

Я вообще заметил что касаясь земляной части щупа со средней точкой сразу появляются какие то выбросы, начинает плохо работать синхронизация , начинается какой то треск из схемы в гдт что ли, ну и вообще работа схемы нарушается.

[Tony]

Решил включить на естественный режим при питающем 100 В:

Осцилограмма на затворе верхнего ключа:

Нижнего:

Снял также напряжение с первички:

Видно что нет провалов или искажений, то есть сквозняк как я понимаю здесь не присутствует.

[mutabor]

Видно что нет провалов или искажений, то есть сквозняк как я понимаю здесь не присутствует.

Это радует

Однако...

Помеха к сожалению не ушла но буду довольствоваться хотя бы тем что есть, по крайней мере она сведена до минимума.
...
Я вообще заметил что касаясь земляной части щупа со средней точкой сразу появляются какие то выбросы, начинает плохо работать синхронизация , начинается какой то треск из схемы в гдт что ли, ну и вообще работа схемы нарушается

Ха, с этого надо было начинать! Судя по всему плохая развязка между общим проводом схемы и землей осциллографа. Возможно какаято емкость внутри осциллографа, хотя судя по внешнему виду экрана это еще осцил с 50-герцовым силовым трансформатором, у которого емкость между обмоток вообщемто не большая. Лично я пользуюсь цифровым переносным осциллом, иногда включаю от батареек, иногда БП втыкаю в сеть, но ничего подозрительного не появляется.
-----------------------------
Кстати мысль - чтобы развязать осцил и среднюю точку осцил можно подключать через еще один GDT

Там стоят только ультрабыстрые параллельно мосфетовским. Так что проблема с долгим выключением отпадает.

Я бы не был так уверен Открываем даташиты на оба прибора и смотрим ну например при токе 20А и t=25*C (оба даташита от IR):
а) у IRFP460A Fig 7. Typical Source-Drain Diode Forward Voltage примерно 0,93В
б) у HFA30PA60C Fig. 1 - Maximum Forward Voltage Drop vs. Instantaneous Forward Current, цельных 1,83В. Даже если два диода включены впараллель, на каждый придется 10А, а это по графику 1,6В.
Итак вопрос, кто из них будет открыт?

[Tony]

А ну да это же диоды для помощи в борьбе с самоиндукцией
Вообще на плате есть места в которые я предполагал вставить последовательно с транзисторами диоды поставить но потом поставил просто перемычки и забил на это т.к. транзисторы не сильно грелись. Я гонял эту теслу в CW режиме минут 5 до того как поставил тор и собрал всё в коробочку и нормально всё было только обмотка вторичная плавится начала. Потом после взрыва ключей я уже начал вникать в красоту сигналов чтобы такого снова не повторилось. А вообще я думаю что взрыв был из-за перенасыщения ГДТ который находился прям в центре под катушкой, но заодно и всё остальное решил посмотреть.
Я просто к тому что необязательно же диоды ставить после транзисторов ? Особенно без серьёзного нагрева ключей и судя по осциллограме в которой нет сквозняков.

[mutabor]

А ну да это же диоды для помощи в борьбе с самоиндукцией

Для этого там TVS, а эти диоды просто лишние имхо.

Ну если так долго работает и не вылетает, то наверно можно не трогать
Другое дело как оно будет себя чувствовать при разных нагрузках -когда стример бьет в металл или в руку, вот тут я думаю всяко может случиться, я бы поставил шоттку раз уж и место для них есть, тепла они выделяют гораздо меньше чем ключи.
А ключи в CW не греются? Какой ток?

[Tony]

В CW греются, но не интенсивно, за 5 мин где то градусов до 60 с радиатором. Ток в первичке не мерил пока , не знаю , но потребление из сети было 5 ампер без тора. С тором предохран краснеет за 5 сек Стример что то около 30 См был.

TVS обрезает лишнее, а то что до порога идёт через диод, в принципе эти диоды греются немного, то есть транзистор они чуть разгружают по идее. Последовательно диоды может и поставлю, просто монтаж платы получился настолько плотный что их с верхней стороны не впихнуть было и я забил на них.

Меня больше беспокоит причина прошлого взрыва, сомневаюсь что из-за диодов этих. Если рассуждать то в моём случае тут 2 актуальные причины, это: насыщение ГДТ от первички теслы и банальное превышение тока , но во втором я сомневаюсь ибо видел большие стримеры на этих же транзисторах. На этот раз я взял побольше сердечник с запасом 150 мТл примерно, не знаю как себя поведёт. В статье BSVi http://bsvi.ru/raschet-i-primenenie-gdt/ была приведена картинка:


Исходя из неё запас соответствует этой зоне.
Неплохо было бы за экранировать всё, но тут я впал в раздумья что экран должен быть магнитно непроницаемым и не добавлять индуктивность в колебательный контур и при этом ещё не быть короткозамкнутым относительно внешнего поля, в общем я видимо загрузился и в итоге не знаю что теперь делать.
Алюминиевая сеточка скажем будет экранировать электрическое поле, но не магнитное, а возьмёшь кусок феррита он греться будет.

[mutabor]

В CW греются, но не интенсивно, за 5 мин где то градусов до 60 с радиатором. Ток в первичке не мерил пока , не знаю , но потребление из сети было 5 ампер без тора. С тором предохран краснеет за 5 сек Стример что то около 30 См был.

Ну отлично, хотя это не совсем CW, при емкости фильтра 270мк это скорей всё же ISSTC с плавной накачкой Самый щадящий кстати режим для ключей. При этом хорошо слышен гул 100Гц и стример не ровный пушистик а куст с отдельными стримерами.

TVS обрезает лишнее, а то что до порога идёт через диод, в принципе эти диоды греются немного, то есть транзистор они чуть разгружают по идее. Последовательно диоды может и поставлю, просто монтаж платы получился настолько плотный что их с верхней стороны не впихнуть было и я забил на них.

Диоды без радиаторов? Тогда они будут немного греться, 1А или около через них все равно будет идти.

Меня больше беспокоит причина прошлого взрыва, сомневаюсь что из-за диодов этих. Если рассуждать то в моём случае тут 2 актуальные причины, это: насыщение ГДТ от первички теслы и банальное превышение тока , но во втором я сомневаюсь ибо видел большие стримеры на этих же транзисторах. На этот раз я взял побольше сердечник с запасом 150 мТл примерно, не знаю как себя поведёт.

Я думаю расчет по одной первичке сильно врет, т.к в реальности токи первички и вторички противонаправлены, т.е магнитные потоки частично компенсируются. А вообще я об этой проблеме както не задумывался На счет экрана я думаю можно попробовать в стальную коробочку его засунуть, не думаю, что коробочка в стороне от первички будет особо нагреваться, а поле самого тороида замкнуто внутри него и коробочка ему не помешает. Но наверно проще его просто отодвинуть если место позволяет.
Я экранировал платы, без экрана вообще толком не работает, особенно защита по току. Простой люминевый корпус, но это чисто защита от электрического поля.
Найди подходящую коробку и поставь рядом с катушкой, если греться не будет, значит потерь она значимых не внесет и можно спокойно юзать

[Tony]

Вроде всё работает , единственное последняя проблема - это компенсация фазы. Схема сейчас самая обычная :

Вот напряжение и ток в первичке :

Довольно много придётся компенсировать. Видел несколько схем в основном на основе компараторов или ещё каких нибудь лишних элементов. Они как правило для ДРок, и я не знаю будут ли они работать на СС ведь там ОС берётся из вторички и тем более характеристики у токовых трансформаторов разные. Можно ли каким нибудь простым вариантом это сделать, оставляя 7414 схемку? Просто не очень хочется переделывать схему, добавлять компараторы и .т.п. , может вопрос можно решить пассивным способом, несколькими резисторами и конденсаторами? Я некоторые схемы попробовал , сильного изменения нет.

[BSVi]

Можно пассивно помпенсировать, я так делал вот тут.

[Tony]

Я всё равно не понимаю несколько моментов.
Вот например в данной конструкции:

Можно пассивно помпенсировать, я так делал вот тут.

1. Зачем сборка из 4 диодов сразу после трансформатора ОС если дальше, есть диодная вилка , которая по сути для этого же предназначена?
2. Там как я понимаю компенсатор по сути фильтр, тогда зачем ставить 4 диода чтобы преобразовать синус в прямоугольник ?
3. Я заметил что большинство пасивных компенсаторов направлены на запаздывание фазы в т.ч. и этом случае , тоже не понятно зачем, ведь суть в том чтобы наоборот опередить синусоиду.
4. И плюс ко всему я так понимаю важен коэф. трансформации на ОС и с какой обмотки снимается, поэтому без этих данных наверное всё равно бесполезно просто копировать схему ?

Я например когда ставлю 220uH параллельно трансу ОС у меня катушка сразу работать перестаёт. Чуть чуть работает только с такой схемой но компенсирует не много, не заметно практически:

phasecomp.jpg (29.56 KiB) Viewed 27897 times

И обратил внимание ещё чем дальше сдвигается фаза в сторону запаздывания тем выше ток, не знаю нормально ли это и с чем это связано.

[iEugene0x7CA]

1. Зачем сборка из 4 диодов сразу после трансформатора ОС если дальше, есть диодная вилка , которая по сути для этого же предназначена?
2. Там как я понимаю компенсатор по сути фильтр, тогда зачем ставить 4 диода чтобы преобразовать синус в прямоугольник ?

Той конструкции уже 100 лет в обед.
Диоды перед диодной вилкой обрезали повышенное напряжение, а вилка защищала от отрицательного напряжения на ножке микросхемы.
Естественно, со временем народ пришел к выводу, что достаточно одной лишь вилки со стабилитроном вместо подтяжки к 5В линии.
Предикторы тоже в дофига раз лучше придумали, можно к примеру с SimpleDriver 1 срисовать крутяцкий, он полностью дискретен: http://tqfp.org/simple-tesla/simpledriver.html

3. Я заметил что большинство пасивных компенсаторов направлены на запаздывание фазы в т.ч. и этом случае , тоже не понятно зачем, ведь суть в том чтобы наоборот опередить синусоиду.

Опередить её можно лишь "запоздав". Иначе это будет машина времени.

4. И плюс ко всему я так понимаю важен коэф. трансформации на ОС и с какой обмотки снимается, поэтому без этих данных наверное всё равно бесполезно просто копировать схему ?

Не особо важен, должен быть просто большим, дабы после обрезки диодами получался прямоугольник.
Насчёт предиктора, советую завести катуху без него. Пока это лишь лишняя фиговина, из-за которой всё может не работать.

[mutabor]

Я всё равно не понимаю несколько моментов.
Вот например в данной конструкции:

Можно пассивно помпенсировать, я так делал вот тут.

1. Зачем сборка из 4 диодов сразу после трансформатора ОС если дальше, есть диодная вилка , которая по сути для этого же предназначена?
2. Там как я понимаю компенсатор по сути фильтр, тогда зачем ставить 4 диода чтобы преобразовать синус в прямоугольник ?
3. Я заметил что большинство пасивных компенсаторов направлены на запаздывание фазы в т.ч. и этом случае , тоже не понятно зачем, ведь суть в том чтобы наоборот опередить синусоиду.
4. И плюс ко всему я так понимаю важен коэф. трансформации на ОС и с какой обмотки снимается, поэтому без этих данных наверное всё равно бесполезно просто копировать схему ?

Я например когда ставлю 220uH параллельно трансу ОС у меня катушка сразу работать перестаёт. Чуть чуть работает только с такой схемой но компенсирует не много, не заметно практически:

phasecomp.jpg

И обратил внимание ещё чем дальше сдвигается фаза в сторону запаздывания тем выше ток, не знаю нормально ли это и с чем это связано.

1, 2. Я тоже не понимаю зачем. Сначала надо ввести задержку или опережение, для этого сигнал должен быть синусоидальным! А уже потом ограничивать его, при этом ограничитель в идеале не должен мешать работе фильтра.
3. Тоже не понимаю почему. У меня фаза чутка запаздывает, в CW можно сказать идеально, но когда блин работает в ШИМе, после паузы фаза вообще непоймешь какая И выбросы на транзисторах увеличиваются, т.е явно жесткое переключение.
4. В установившемся режиме (т.е в CW) фазы токов в обоих обмотках отличаются на 180* (или как говорят совпадает с точностью до знака), напряжение на первичке должно совпадать по фазе с током. У тебя судя по картинке напряжение чутка опережает ток, т.е нужно вводить запаздывание. Чем больше ток, тем лучше -больше мощи вкачивается в первичку
Индуктор параллельно сигналу ОС дает опережение, конденсатор -запаздывание.

[Vladimir33777]

Доброго времени суток!
Смотрел схему в начале темы. Разве дроссель и земля с вторки включаются в постоянку?