DRSSTC на CM300

[sterligovak]

Здравствуйте,

UTC скоро уже приедет. Пока что читаю, считаю и рисую.

Буду очень благодарен, если вы выразите свое мнение о конструкции и поможете с выбором.

Имеются следующие компоненты:
UTCv4 скоро будет тут
Банка EPCOS 6800мкФ
2x CM300DY-24H - медленные, но какие есть.
Пленки 20мкФ, монтируются прямо на IGBT-модуль - http://ctrsurplus.com/electronicconcept ... citor.aspx
16x CDE942, 0.15мкФ + 5x на 0.1мкФ

Предлагаемые параметры:

Вторичка:
ПВХ-труба, 600 высота, 125 диаметр, провод ПЭТВ 0.18. Не слабоват ли провод?
Два тора - сверху 450x125, снизу 300x80
Резонансная частота порядка 50кГц по калькулятору ftc.

Первичка: плоская

MMC:
CDE942 0.15мкФ 3 последовательно на 5 параллельно - 250нФ x 6кВ

Силовая:
CM300 на радиаторе с медными шинами, как у Филипа.
CDE на 0.1мкФ собираюсь использовать как шунтирующие по схеме Стива Варда - http://stevehv.4hv.org/DR_plexi/general ... scheme.pdf
Пленки разумеется прямо сверху на CM300.

Главный вопрос - как драйвить CM300. Смогут ли они переключаться на 50кГц?

Вначале я думал про IDXN630 + GDT, но прочитав тему о DRSSTC от misterio собираюсь отказаться от этой затеи. Причину глюков, как я понял, так и не нашли?

Рассматриваю варианты:
- M57962 или т.п., как сделал misterio
- усилитель как у Стива
- с промежуточным мостом http://teslacoil.ru/wp-content/gallery/ ... bridge.png
- Может еще как-нибудь?

Помогите пожалуйста с выбором.

[iEugene0x7CA]

Провод 0.18 вероятно, если не сгорит в аццком пламени, то как минимум будет хорошенько перегреваться, что после приведет к разрушению эмали и наворачиванию вторички , я бы заменил хотя бы на 0.25.

Что до драйва, я недавно ради прикола топологию промежуточного моста испытывал, мощи там хватит на несколько CM300 в параллели(при 50-ти кГц), при вполне простой конструкции:
http://tqfp.org/forum/viewtopic.php?f=19&t=357

[misterio]

Мой совет насчёт драйверов - какую бы топологию не выбрал - потести макет.
И что касается любых трансформаторных драйверов - у меня именно трансформатор не тянул, и пофиг чем его раскачивать, хоть промежуточным мостом, хоть чем угодно ещё. Но это только мой опыт в моих условиях.

Провод явно тонковат. У меня вторка 0.18 намотана и уже греется, хоть и вмеру.

И на мой взгляд ММС повысоковольтнее надо, хотя х.з. но себе я и род меньшую мощу 12кВ набирал.

[sterligovak]

Как достану феррит по-больше, попробую раскачать cm300 через промежуточный мост.

misterio, спасибо за совет, так и буду делать.

По поводу вольтажа MMC могу ошибаться, но мне кажется тесластроители берут его излишне с запасом, это объясняет тот факт, что именно MMC обычно совершенно холодные.
Основываю свое мнение на следующих рассуждениях. Извините, много букв теории.

Дано:
- N конденсаторов одинакового номинала емкости C и допустимого вольтажа U
- требуемая частота резонанса первичного контура f0

Требуется найти:
- максимальную энергию, которую можно передать во вторичный контур, не нарушая условий эксплуатации конденсаторов
- оптимальный способ группировки конденсаторов в MMC (S - кондеров последовательно в цепочке, P - последовательных цепочек параллельно)
- оптимальную индуктивность первичной обмотки

Пренебрегаем:
- временем передачи энергии во вторичку
- передачей энергии от вторички к первичке

f0 = 1/(2*pi*sqrt(L*Cmmc))

считая емкость и частоту заданной получаем:
L = 1/(Cmmc*(2*pi*f0)^2)

Будем считать, что MMC работает на пределе возможного - максимальном напряжении.
Уравнение энергии колебательного контура:
Cmmc*Ummc^2/2 = L*I^2/2

Подставляя одно в другое получаем, что если считать заданными емкость MMC, ее допустимое напряжение и требуемую частоту f0, то можно определить максимальный ток контура:
I = Ummc*Cmmc*(2*pi*f0)

Энергия, передаваемая во вторичную обмотку прямо пропорциональна току.

Максимизируем ток.
S - количество конденсаторов в цепочке.
P - количество таких параллельных цепочек.
Ограничение - всего N конденсаторов. S*P = N

V - предельно допустимое напряжение на одном конденсаторе
C - емкость одного конденсатора

Cmmc = P * C/S
Ummc = U*S

Подставляем в значение тока и получаем:
I = Ummc*Cmmc*(2*pi*f0) = С*P/S * U*S *(2*pi*f0) = C*U*P *(2*pi*f0)

Для максимизации этого выражение надо выбрать P = N, S = 1. То есть выгодно соединить все емкости параллельно и ограничить ток, чтобы напряжение на каждом конденсаторе не вышло за допустимые пределы.

Но я пренебрег временем, которое будет держаться этот ток, а также передачей энергии обратно из вторички в первичку. Чтобы посмотреть, какое это имеет значение, воспользуемся scantesla.

Индуктивность и емкость вторички взял из ftc.
Диаметр - 125
Длина - 1000
Провод - 0.25

Первая комбинация MMC - 1 последовательно на 16 параллельно - 2400нФ на 2кВ, ограничитель тока - 1164А.
Получаем 1164А за 3 периода, потом отсечка по лимиту - всего 50мкс накачки, энергия не успевает передаться во вторичку.
Dwell (T1) Time (uSec) = 49.0
Ilprimay Maximum (A) = 1160.80
ICprimary RMS (Arms) = 67.15 ILsecondary RMS (Arms) = 0.44367
VCprimary Maximum (kV) = -1.898
VCsecondary Maximum (kV) = 217.230
Coil Power (W) = 701.68 Primary Bang Energy (J) = 3.508
Load Power (W) = 152.39 Load Bang Energy (J) = 0.762
Leader Length (in) = 29.83 Streamer
Primary F0 (Hz) = 43806.0 Secondary F0 (Hz) = 48226.9
Load Energy Rise Time (uSec) = 309.3

Следующая комбинация - 2 последовательно на 8 параллельно - это 600нФ на 4кВ, ограничитель тока - 581А, мало, поставил 700А.
Получаем 700А за 6 периодов:
Dwell (T1) Time (uSec) = 200.0
Ilprimay Maximum (A) = -628.38
ICprimary RMS (Arms) = 70.48 ILsecondary RMS (Arms) = 1.29663
VCprimary Maximum (kV) = -3.554
VCsecondary Maximum (kV) = -659.726
Coil Power (W) = 2607.10 Primary Bang Energy (J) = 13.036
Load Power (W) = 1300.85 Load Bang Energy (J) = 6.504
Leader Length (in) = 100.50 Streamer
Primary F0 (Hz) = 46769.8 Secondary F0 (Hz) = 48226.9
Load Energy Rise Time (uSec) = 232.0
Это отличный результат!

3 на 5 - 250нФ, 6кВ, 400А ограничитель
Dwell (T1) Time (uSec) = 270.0
Ilprimay Maximum (A) = 392.57
ICprimary RMS (Arms) = 44.64 ILsecondary RMS (Arms) = 0.85556
VCprimary Maximum (kV) = -5.143
VCsecondary Maximum (kV) = -465.254
Coil Power (W) = 1060.60 Primary Bang Energy (J) = 5.303
Load Power (W) = 566.10 Load Bang Energy (J) = 2.830
Leader Length (in) = 67.72 Streamer
Primary F0 (Hz) = 46779.9 Secondary F0 (Hz) = 48226.9
Load Energy Rise Time (uSec) = 158.6
Тоже не плохо, но предыдущий лучше.

И еще один эксперимент: 4x4 - это 150нФ на 8кВ. Лимитер вообще убрал.
Dwell (T1) Time (uSec) = 300.0
Ilprimay Maximum (A) = -497.83
ICprimary RMS (Arms) = 63.31 ILsecondary RMS (Arms) = 0.88637
VCprimary Maximum (kV) = -10.549
VCsecondary Maximum (kV) = 431.325
Coil Power (W) = 1302.12 Primary Bang Energy (J) = 6.511
Load Power (W) = 605.83 Load Bang Energy (J) = 3.029
Leader Length (in) = 62.28 Streamer
Primary F0 (Hz) = 48700.6 Secondary F0 (Hz) = 48226.9
Load Energy Rise Time (uSec) = 229.3
Вдвое меньше энергии, чем в лучшем варианте, так еще и mmc сгорит.

Пожалуйста, поправьте, если я где-то ошибся.

Я понимаю, что это всего лишь модель, которая может что-то не учитывать. Но хочеться понять, что же именно эта модель не учитывает. Что я мог забыть?

Я обращал внимание, что OCD используется для случая, когда ток увеличивается в следствии пробоя в первичку или страйк. Почему он не используется для управления теслой в штатном режиме?

[BSVi]

Главный вопрос - как драйвить CM300. Смогут ли они переключаться на 50кГц?

Смогут, куда они денутся Кстати, это редкие транзисторы, у которых время включения больше времени выключения. Транзисторы будут капризные из-за большей емкости Миллера.

Вначале я думал про IDXN630 + GDT, но прочитав тему о DRSSTC от misterio собираюсь отказаться от этой затеи. Причину глюков, как я понял, так и не нашли?

К сожалению, не нашли. У меня все работает стабильно, у misterio взрывается.

Рассматриваю варианты

Да, 12нФ емкости Миллера UTC точно не вытянет. В момент переключения нужно отводить по 10а на транзистор. M57962 тоже, как мне кажется, не вытянет по току (можно усилитель прикрутить), зато есть детектор десатурации,

Усилитель как у Стива - вполне годный вариант. С промежуточном мостом тоже вполне себе вариант, но сложнее Стивовского.

И что касается любых трансформаторных драйверов - у меня именно трансформатор не тянул

Трансформатор тянет, просто форма сигнала не такая красивая как с оптикой. Если забить на некрасивый сигнал, то все в порядке.

Насчет параметров, помойму, ты все правильно посчитал.

Я обращал внимание, что OCD используется для случая, когда ток увеличивается в следствии пробоя в первичку или страйк. Почему он не используется для управления теслой в штатном режиме?

Дело в том, что после некоторого порога ток перестает расти, а отключать теслу нужно, чтобы ограничить скважность.

[sterligovak]

Сравнивал ли кто-нибудь насколько результаты scantesla близки к действительности?

[BSVi]

Да, на 4hv народ сравнивал. Вроде, очень близко получалось.

[sterligovak]

Меня мучает вопрос, почему у misterio 630 горели, очень хочется их к себе поставить.

Они горели только если были подключены к GDT или напрямую на емкостях тоже?

[BSVi]

это больше к misterio, у меня они не горели, хотя я их не очень то долго гонял. Но в любом сулчае, если драйвера горят, то это - фигово, поэтому я и не делаю UTC с 630. Кроме того, они сложно доставаемые, что сильно увеличивает проблему.

[misterio]

ни кто не знает почему у меня горели 630 и будут ли они гореть у кого либо еще. так что это вопрос эксперимента.
но горели они у меня только при работе на реальную нагрузку, т.е. через GDT раскачивали силовуху на которую было подано питание и подключена нагрузка. на тестовых конденсаторах или в любых других условиях кроме реальной работы - не горели.

[sterligovak]

У меня юзаные CM300 и на них остался резистор затвор-эммитер. Расскажите пожалуйста, зачем он нужен? Собираюсь там ставить супрессор...

[BSVi]

Очевидно, чтобы разряжать затвор и чтобы он не повредился от статики при хранении.

[iEugene0x7CA]

Интересно, у меня одного ни разу в жизни еще от статики не загнулся ни один полевик или лазерный диод при полном ложении большого и волосатого на защиту от таковой?

А вот насчет разряда затвора- это может чего и даст, ибо даже мелкие затворы, вроде 2-3 нан, если корпус будет девственно чистым(если между ножками TO-247 будет грязюка, а порой и незаметная глазу, утечка будет очень даже заметной), смогут продержать ключ открытым довольно длительное время. В случае сотни нан наверное дела еще круче.

[BSVi]

У меня тоже не загнулся. Но если CM300 загнется, будет обидно. Особенно, если с ним загнется движек, для которого он предназначен. При использваонии с GDT, этот резистор можно убрать. Его роль играет сам GDT, у которого практически нулевое сопротивление по постоянному току.

Кстати, интересно, откудава CM300?

[zrg]

с ebay от продавца ctrsurplus (или его вторичных аккаунтов), который кстати принципиально не шлёт за пределы США

[sterligovak]

Кстати, интересно, откудава CM300?

easternvoltageresearch, знакомые привезли и подарили на ДР .

Собрал на слепыше усилитель по схеме Стива http://stevehv.4hv.org/newdriver08/DRSS ... _modsb.pdf

Транзисторы мощнее - irf4905 и irf3205.

Пока сами кирпичи не драйвил, только емкости.

10нФ


100нФ


1мкФ


2x100нФ через GDT (суппрессора нет)

[sterligovak]

Добавил 10 Ом в первичку GDT и 5.1 Ом последовательно емкости, моделирующей затвор. Картинка стала лучше.

2x100нф через GDT + 5.1 Ом.


2x100нф через GDT + 2.05 Ом.


Фронты конечно завалены, но вроде вполне не плохо. Что скажете?

[BSVi]

Да, фронты затянутые очень. Достаточно будет 5.1ома только около конденсаторов. Покажи фотографию GDT.

[sterligovak]

Если убрать резистор из GDT - ничего не меняется. Пробовал подключать напрямую без GDT, и фронты почти не меняются. Попробую транзисторы полегче.

GDT оттуда же - с easternvoltageresearch

[BSVi]

Да, вроде неплохой GDT. Свой последний я мотал очень похожим образом.

[iEugene0x7CA]

easternvoltageresearch- жутко жлобская контора, а GDT такой мотается за 5 минут, вот так:
Берется 3 МГТФа вдоль(с запасом), с одной стороны крепятся куда угодно, с другой на моторчик, при этом на все это дело уже натянута термоусадка. Провода скручиваются моторчиком, затем и моторчик куда-нить крепится, по термоусадке проходятся зажигалкой... Вуаля! Готов 3-жильный провод для намотки на GDT.

[sterligovak]

C easternvoltageresearch только феррит. Стоит 5 долларов.

Можно еще проще, быстрее и дешевле - UTP-5e и никакого моторчика не надо. Брал за 8 рублей метр.

[iEugene0x7CA]

А какой марки феррит?

[sterligovak]

Вот даташит http://easternvoltageresearch.com/datas ... 5000-1.pdf
Откуда они взяли такой феррит и какой материал - точно не знаю, но думаю, что это N5J.

[sterligovak]

Помогите пожалуйста рассчитать дед тайм в усилителе Стива. Что-то я никак не разберусь, как это сделать.


Пробовал использовать http://bsvi.ru/kalkulyator-dedtajma/, но получаю космические значения в несколько микросекунд.