Импульсные источники питания и преобразователи.

[TDA]

Приветствую!
Раньше помоему тут небыло темы в которой обсуждались бы только ИБП и преобразователи напряжения.
Щас меня интересует эта схема полумостового ИБП

[Norff]

Ого какая штука на картинке, надо ее обязательно попробовать будет, только, скорее всего, соберу для этой штуки еще один ибп на тл, теперешний оставлю в таком исполнении как получилось. Жаль, что я понял не все 100%..есть вопросы, но еще не сформировались.

[Dj.Shadow]

Покритикуйте пожалуйста. Это когда нибудь будет блок питания усилителя. Планируется снимать с бп 500 ватт. Выходный выпрямитель и защиту по току пока еще не рисовал. На транзисторах VT3 - VT7 сделана схема плавного пуска и контроль наличая сети. в случае пропадания сети эта схемка быстро разряжает времязадающие емкости и заодно отцепляет (в будущем) акустику от выхода усилителя (для устранения щелчков при выключении/выдергивании вилки).
Ключи VT1 и VT2 IGBT(!).
Цель: сделать бп с минимальным тепловыделение (для того что бы обойтись полностью пасивных охолождением и не задумываться его расположение внутри усилителя) и системой защит от всего.

[strannicmd]

Зачем такой сложный софт старт? Если это к УМ то там будет защита (+ задержка вкл.) колонок. От туда и можно взять упр. оптроном, на худой конец можно софт старт организовать через 555-й таймер.

[Dj.Shadow]

Этот софт старт нужен для того что бы акустика отключилась от усилителя при пропадании сети раньше, чем начнутся переходные процесы в усилителе (проще говоря щелчки). Для реализации подобной схемы потребуется два таймера 555, которые ,вместе с обвязкой, впринципе займут на плате столько же места, что 3 - 5 транзисторов.

Возможно входная часть софт старта (VT3, VT4) будет заменена на 2 проговый компаратор и выпрямитель с соотвествующими временными характеристиками. Для того, что бы бп блокировался, если входное напряжение выходит за допустимые значения (например 170 в - 250 в)

[IVX]

Dj.Shadow, IGBT на такой мощности ещё не так эффективны и дадут втрое больше тепла чем в полтора раза менее дорогой мосфет Всё дело в сравнительно большом падении напряжения на К-Э, на вашем токе порядка 2в, а мосфет 20А 500в будет иметь сопротивление канала .2ом.

[Dj.Shadow]

IVX, разве? а как же заряд обратного востановления внутрительного диода в мосфет? именно на нем и выделяется в основном вся мощность в полумостовых (и мостовых) схемах.
По расчетам на частоте 30 кгц на каждом ключе должно выделятся 12 ватт.

[IVX]

Dj.Shadow, неправильные расчёты, стало быть. Менял IRF740A, irg4bc30ud, stp12nm50 на 50кгц 200-300вт полумост, радиатор 2х50х70мм алюминий, получились температуры ~45C, 72C 34C соответственно. На хх все варианты одинакого прохладны.

[Dj.Shadow]

Мощность рассеиваемая на MOSFET: Pрас = Pпр + Pпер.

Pпр – мощность рассеваемая на сопротивлении открытого канала MOSFET.
Pпр = Rds(on) * I эфф ^2. Rds(on) – сопротивление открытого канала. Iэфф – действующее значение тока через ключ. (для полумостовых схем половина тока первичной обмотки трансформатора).

Pпер – мощность, рассеваемая при переключении транзистора.
Pпер = 0.5Uп * ( (I * tвкл) / 3 + Qrr) * f.
Uп – напряжение питания. I – ток первичной обмотки. tвкл – время переключения транзистора. Qrr – заряд обратного восстановления внутрительного диода. f – частота преобразования.
tвкл = Qз * Rз / Uз. Qз – полный заряд затвора, Rз – сопротивления цепи затвора, Uз – напряжение затвора.


Для популярного транзистора IRF840:
(питание 300 в, мощность ~ 500 ватт. Ток первичной обмотки ~ 1.7 А. Частота 30 кГц.)

Rds = 0.85 ом.
Pпр = 0.85 * (0.85 ^ 2) = 0.6 ватт.

Qз = 45 * 10 ^-9 Кулон. Rз = 20 ом. Uз = 12 в. Qrr = 4.2 * 10 ^ -6.
tвкл = ( (45 * 10 ^-9) * 20) / 12 = 7.5 *10 ^-8 c.
Pпер = 0.5 * 300 * ( (1.7 * 7.5 * 10 ^-8) / 3 + 4.2 * 10 ^-6 ) * 30000 = 19 ватт.

Pрас = 19 + 0.6 = 19.6 ватт.


Мощность рассеиваемая на IGBT: Pрас = Pпр + Pпер.

Pпр – мощность, рассеваемая на переходе коллектор – эмитор.
Pпр = Uкэ(on) * Iэфф.

Pпер – мощность, рассеваемая при переключении транзистора.
Pпер = Ets(Ic) * f.

Для IRG4PC30W:
(условия те же)

Uкэ(on) = 2.7 в.
Pпр = 2.7 * 0.85 = 2.3 ватт.

Ets(Ic) = 0.26 * 10 ^-3 Джоулей.
Pпер = 0.26 * 10 ^-3 * 30000 = 7.8 ватт.

Pрас = 2.3 + 7.8 = 10.1 ватт.

Так что IGBT в 2 раза эффективней MOSFET (правда и стоит дороже в 3 раза((()
Все формулы взяты из книги Семенова "Силовая электроника"

[-AnD-]

Norff , Уважаемый, а не задумывались ли об ударном запуске всей схемы, позволит отказаться от дополнительного источника питания , всего несколько деталей, а счастья -

[Norff]

-AnD-, задумывался..но как организовать этот ударный запуск? Что то вроде кратковременной подачи питания на тл\драйвер, а потом брать питание с выхода самого ибп (или доп. обмотки на силовом трансе)?

[-AnD-]

..но как организовать этот ударный запуск? Что то вроде кратковременной подачи питания на тл\драйвер, а потом брать питание с выхода самого ибп (или доп. обмотки на силовом трансе)?

Совершенно верно, именно кратковременная подача питания от слаботочного источника, а дальше подхватывается с дополнительной обмотки. Здесь эту идею IVX подавал,станиц на-надцать назад , практическую реализацию можно найти в Хоровице с Уиллом, там древний ибп от tandy разбирался, малость изменить и можно использовать . Сегодня уже время позднее, да деньги на трубе заканчиваются (читай рисовать лениво ), а завтра жив буду схемку подброшу (у самого сетевой ибп на тл-ке собран, такой же геммор с питанием), там всего несколько резисторов, пара транзисторов, электролит и стабилитрон Намного компактней получается, чем транс с мостом ставить

[IVX]

Dj.Shadow, неправильная книжка, стало быть. А вообще вапроц возникает любопытный ну и кто готов объяснить феномен холодных мосфетов в этом случае? Возможно кто-то из математиков познавших на днях число pi? Котлеву есть повод отличиться, или прохожему, нет?
Cтарт для 494 итд, можно сделать на DB3 32 вольтовом динисторе, через 220к заряжать с 310в 220мкф/35в, когда зарядится до 32в, откроется (типа пробьётся) динистор а дальше 78L12 итд, ясно что с доп. обмотки транса заводим через диод на 220мкф/35в для подхвата. Всего делов-то и ни одна деталь не греется.

[-AnD-]

Dj.Shadow А Вы уверены, что для сброса, рекуперации энергии обратному диоду мосфета потребуется именно вся длительность импульса, на сколько я помню полумост - прямоходовая схема и избыточной энергии должно быть не так много, кроме того сам мосфет не закроется до тех пор пока паразитный диод не будет закрыт. Так, что если уж сквозной ток, так через весь полевик, а не через диод, кроме того по собственным наблюдениям нагрев от позднего закрывания может возникнуть на хх, но никак не под нагрузкой, и то при условии не очень качественного транса, когда в нем происходит ее накопление.
У мосфета - сопротивление канала, и оно неизменно, составляет доли ома (здесь 0,2 ома никого не удивят), на игбт - падение напряжения ЭК в 2 с копейками вольта, так каков должен быть ток через мосфет, чтобы догнать игбт по потерям? Мое мнение - нефиг заморачиваться с игбт пока за киловатт мощности не выскочишь
Кстати, ток будет не 1.7, а 3.4А, т.к. напряжение не 300, а 150В (полумост все таки )
Ну а если сомневаетесь, то удачи Вам, потом поделитесь результатами, тогда и сравним что горячее, мосфет или игбт при полукиловатте

[Dj.Shadow]

[QUOTE=-AnD-]Dj.Shadow
Кстати, ток будет не 1.7, а 3.4А, т.к. напряжение не 300, а 150В (полумост все таки )
QUOTE]
off: а я то думал почему раньше 12 ватт получалось

[-AnD-]

Norff Вот приколдбнул обещанную схемку из хоровица, но у себя я ее не использовал, последовал совету IVX-а сделал запуск на динисторе (на работе валялись, не помню кажется кн102 зовется, единственный минус, что великоват он, но у меня других не было, а покупать лень ). Удачи

[IVX]

Dj.Shadow, пральна AnD говорит, ток там прерывается и никаких проблем с диодом нет, кстати ваш расчёт для IGBT не подразумевал потерь на диод вообще –это несправедливо.
Мне не нравятся формулы из той книжки, по крайней мере те свёртки (посмотрите на сложность формы параметров при переключении и убедитесь, что адекватные формулы будут страшным сном для калькулятора, так что полюбому тут приблизительная эмпирика), что можно найти в аппнотах IRF, FAIRCHILD, UNITRODE выглядят правдоподобнее и вообще логично. Даже "tвкл = Qз * Rз / Uз. Qз – полный заряд затвора, Rз – сопротивления цепи затвора, Uз – напряжение затвора", если поразмыслить, то непонятно с чего взялось.. судите сами: эта формула является следствием I=U/R & I=Q/t, но ток 10в/20ом=.5А будет только в первый миг, дальше, по мере заряда затвора, ток будет падать и при 5в на нём будет .25А итд=> есть причина
не сомневаться, что tвкл = Qз * Rз / Uз фикция, однако есть и второй косяк в этой формуле -tвкл это время падения U(DS) с мах до минимума при открывании мосфета, а этому периоду времени есть однозначное соответствие в виде "плато миллера" на форме U(GS), на этом этапе U(GS) практически неизменно держится на 5-6в (возьмём 5.5в, хотя это зависит и от тока стока и от типа мосфета) в результате действия оос через Сrss (GD ёмкость), так как Qgd всегда есть в даташите, то посчитать более реалистично время плато миллера можно так tвкл=Qgd/((Udriv-Umiller)/Rg)=16nC/((10V-5.5V)/20Ohm)=71nS для IRF740A и о чудо, по вашей формуле tвкл=36nC*20Ohm/10v=72nS.. но радоваться рано -для мосфета с отношением Qg/Qgd не равным двум, точнее будет прикинуть по звёздам (для IRF3704Z разница в 1.7 раза, для HUF75339 в 2.2 раза итд). Тоже самое с Pпер = 0.5Uп * ( (I * tвкл) / 3 + Qrr) * f -почему половина Uп, если напряжение меняется от ноля до Uп? Почему делим на три потери на переключение, а не на 33, скажем? Вот формула от IR Psw=Coss*U^2*f+I*U*t*f выглядит логичнее, разве нет?

[Norff]

-AnD-, спасибо, тоже хочу последовать совету IVX, но попробую и эту схему запуска, т.к динистор появится только через неделю..

[IVX]

Вот приколдбнул обещанную схемку из хоровица

Я использую почти такую же схему, но на 3 реза больше, это даёт микротоки при запуске (220к с 310в) и защиту от перетока у стабилизатора

[Dj.Shadow]

IVXПоловина питания т.к. полумост и соответственно у него раскачка половина питания. про тройку...сейчас уже не вспомню....почитаю книжек разных, посчитаю, тогда напишу.
...кажется тройка появилась при интегрировании функции тока от времени, во время открытия/закрытия ключа.

[IVX]

Dj.Shadow, а при чём тут полумост, или мост, когда перепад DS=310в полюбому??