Помогите с высоковольтным выпрямителем

[v000va]

День добрый, помогите разобраться с высоковольтным выпрямителем.

Есть ИБП полумост + трансф., который выдает 50кГц, 1000В, 0.2А - итого 200Вт.

Подключаю напрямую к выходной обмотке трансформатора 1000В нагрузочный резистор 5к (Р=200Вт) - БП работает идеально, ничего не греется, трансформатор чуть теплый (40 градусов), все довольны.

Подключаю диодный мост, дроссель большой индуктивности (L=0.3H), конденсатор, а потом уже резистор 5к - трансформатор начинает очень сильно разогреваться (выше 80 градусов), дроссель чуть теплый.

Подключаю дроссель маленькой индуктивности L=0.06 mH - трансформатор греется слабее (около 60-ти градусов), но дроссель просто раскаляется.

Дроссель большой индуктивности намотан на ЕТД49 с зазором 2мм, L=0.3H, около 1000 витков, а маленькой индуктивности L=0.06 mH - взят из выходного каскада 12В ИБП блока питания АТХ.

Исходная схема:


Повторюсь, без диодов, только резистор 5к и трансформатор - работает идеально, что на х.х., что с полной нагрузкой.
Диоды менял, проверял, пробоя нет, трансформатор рассчитан правильно, иначе бы грелся на х.х. или под нагрузкой перегревался.
Включал последовательно с трансформатором конденсатор 0.33х1250В, дабы исключить подмагничивание вторички током дросселя, не помогает, трансформатор греется.
Так же пробовал включать последовательно с дросселем диод(D13), и обратный (D14), все равно разогревается трансф.

Варианты схемы с диодами:
http://moemesto.ru/v000va/file/13716544/psw3.jpg

Есть подозрение на медленные диоды моста и сквозные токи, но 40нС вроде не медленные.

Снял осциллограммы с шунта 51Ом, включенного в цепь вторички, см. ниже.
Вот осцилограмма тока через вторичку и резистор 51Ом, включен до диодного моста, нагрузка 5к. Дроссель 0.3Н.

1000В


670В


1000В, дроссель 0.06мН



С конденсатором 0.33х1250В всплесков нет, но греется все равно.

Изначально БП должен работать с дросселем 0.3H, т.к. нужна хорошая фильтрация при маленьких токах.

[Vovk]

т.к. нужна хорошая фильтрация при маленьких токах.

А если вместо LC - RC-фильтр?

[kozak]

Дроссель большой индуктивности намотан на ЕТД49 с зазором 2мм, L=0.3H, около 1000 витков, а маленькой индуктивности L=0.06 mH - взят из выходного каскада 12В ИБП блока питания АТХ.

Дроссель фильтра нужно мотать в один слой, чтобы минимизировать паразитную емкость.
Иначе возможны огромные импульсные сквозные токи, а также всевозможные паразитные контуры, и как следствие – паразитные колебания. Которые и наблюдаем на первой картинке.
Виден огромный более- 1А выброс тока, а потом колебательный процесс. (В реальности, выброс и амплитуда колебаний могут иметь значительно большую величину, так как сопротивление 51Ом, вносит существенное затухание в контур, и его добротность уменьшается.)
При большем количестве витков, возможно насыщение сердечника, из-за постоянного тока подмагничивания, нужно проверять расчет.
Дроссель из АТХ, имеет небольшое значение индуктивности, и начинает правильно работать с минимальным током нагрузки более 0,1...0,2А. Кроме того, сам материал сердечника при размахе напряжения на дросселе -1000В, будет сильно греется и требовать постоянного обдува.
Лучше применить сердечник для дросселя, из нашего альсифера(сендаст), или другого современного материала. (Сердечники из распыленного железа в десятки раз дешевле от более «качественных», и работают на уровне в соответствии со своей ценой.)
Если требуется хорошее подавление пульсаций при малых токах нагрузки, то приемлем вариант, последовательного включения двух дросселей. Один на ферритовом кольце с небольшим зазором и большой индуктивностью (кольцо ломается пополам , а потом склеивается с калькой в зазоре, но возможно и применение без зазора), второй на альсифере с небольшой индуктивностью порядка 1…3мГн. Первое кольцо работает на мелком токе, а когда оно насыщается, то в работу включается второе кольцо. Граница раздела работы должна быть четко согласованна с необходимым перекрытием рабочих зон.
Есть также неплохой вариант намотки дросселя на комбинированном кольце сложенных из колец с разными по свойствам материалов. Когда посредине ферритовое кольцо, а по краям по альсиферовому кольцу.

---------- Добавлено в 23:53 ---------- Предыдущее сообщение в 23:27 ----------

Так же пробовал включать последовательно с дросселем диод(D13), и обратный (D14), все равно разогревается трансф.
Есть подозрение на медленные диоды моста и сквозные токи, но 40нС вроде не медленные.

Диод (D13) - ничего не изменит в работе схемы, а обратный (D14) - очень существенно влияет на переходный процесс, существенно уменьшая уровень выбросов тока, особенно при «медленных» диодах. Но его «быстродействие», должно также быть на высоте.
Скорострельность диодов можно определить по их разогреву. Если горячие, то выкинуть в помои.(Сам не раз сталкивался с «фуфлом», когда импульсные 3А диоды с 75нс, на 35кГц при 0.3А, жутко разогревались, и долго не мог найти причину. Замена на телевизионные КД226Е, сразу все прояснила, они были еле теплыми.)
В мосте, если применить быстрый D14(может быть только он один «качественным»), с успехом применимы наши КД226Е(Д) с мягким переключением, но и преобразователь должен работать с паузой (Кзап меньше 90%), на время рассасывания зарядов в переходах полупроводников.
После дросселя, параллельно цепочке электролитов, обязательно установить «качественный» пленочник (типа ВИМА 0,1…1мкФ/1200В) + мелкий керамический 1000…10000нФ/2…3кВ.

---------- Добавлено 21.01.2012 в 00:26 ---------- Предыдущее сообщение 20.01.2012 в 23:53 ----------

Также желательно увидеть, картинку на входе дросселя. Но нужно использовать щуп-делитель с небольшой входной емкостью. И не очень понятно с картинок, какой Кзап., используется в схеме? Применяется ли стабилизация выходного напряжения?

[v000va]

А если вместо LC - RC-фильтр?

Спасибо, попробую - отпишусь.

Дроссель фильтра нужно мотать в один слой, чтобы минимизировать паразитную емкость.
Иначе возможны огромные импульсные сквозные токи, а также всевозможные паразитные контуры, и как следствие – паразитные колебания. Которые и наблюдаем на первой картинке.
Виден огромный более- 1А выброс тока, а потом колебательный процесс. (В реальности, выброс и амплитуда колебаний могут иметь значительно большую величину, так как сопротивление 51Ом, вносит существенное затухание в контур, и его добротность уменьшается.)

Я в разрыв вторички ставил конденсатор, выбросы исчезали, но трансф. грелся.

При большем количестве витков, возможно насыщение сердечника, из-за постоянного тока подмагничивания, нужно проверять расчет.

В сердечнике дросселя на ЕТД49 есть зазаор 2мм, попробую еще с другим дросселем.

Лучше применить сердечник для дросселя, из нашего альсифера(сендас), или другого современного материала.
Если требуется хорошее подавление пульсаций при малых токах нагрузки, то приемлем вариант, последовательного включения двух дросселей. Один на ферритовом кольце с небольшим зазором и большой индуктивностью (кольцо ломается пополам , а потом склеивается с калькой в зазоре, но возможно и применение без зазора), второй на альсифере с небольшой индуктивностью порядка 1…3мГн. Первое кольцо работает на мелком токе, а когда оно насыщается, то в работу включается второе кольцо. Граница раздела работы должна быть четко согласованна с необходимым перекрытием рабочих зон.
Есть также неплохой вариант намотки дросселя на комбинированном кольце сложенных из колец с разными по свойствам материалов. Когда посредине ферритовое кольцо, а по краям по альсиферовому кольцу.

Рациональная мысль! Спасибо попробую. Возможно ли согласование перекрятия зон двух дросселей при токе 0.2А? Дроссели включаются последовательно или как 2 последовательных Г-образных фильра?

(D14) - очень существенно влияет на переходный процесс, существенно уменьшая уровень выбросов тока, особенно при «медленных» диодах. Но его «быстродействие», должно также быть на высоте.
Скорострельность диодов можно определить по их разогреву. Если горячие, то выкинуть в помои.(Сам не раз сталкивался с «фуфлом», когда импульсные 3А диоды с 75нс, на 35кГц при 0.3А, жутко разогревались, и долго не мог найти причину. Замена на телевизионные КД226Е, сразу все прояснила, они были еле теплыми.)
В мосте, если применить быстрый D14(может быть только он один «качественным»), с успехом применимы наши КД226Е(Д) с мягким переключением, но и преобразователь должен работать с паузой (Кзап меньше 90%), на время рассасывания зарядов в переходах полупроводников.

Диоды моста Dsep29-12 40nS, 1200V, не греются совсем, равно как и D14 (Dsep29-12), пробовал блокировочный конденсатор в разрыв вторички и тройку обратных диодов (3xDsep29-12=D14), включенных последоваельно - та же история Пауза между импульсами есть, 0.2uS при 50кГц, драйвер полумоста на tl494, в ней это учтено уже.
Проверю еще как ведет себя БП при Кзап 60%-70%

После дросселя, параллельно цепочке электролитов, обязательно установить «качественный» пленочник (типа ВИМА 0,1…1мкФ/1200В) + мелкий керамический 1000…10000нФ/2…3кВ.

B параллель электролитам впаяна керамика на 4.7нх1500В, а пленка для чего?

[kozak]

А если вместо LC - RC-фильтр?
Спасибо, попробую - отпишусь.

Можно и не пробовать. Сопротивление уже применялось в качестве шунта для осциллографа.

Возможно ли согласование перекрятия зон двух дросселей при токе 0.2А?

Конечно. Первый например работает с током от 1мА до 10…20мА, а второй начиная с 10…20мА до 200мА. Нужно смотреть характеристики материалов.

Дроссели включаются последовательно или как 2 последовательных Г-образных фильра?

Дроссели включаются последовательно вместо одного в схеме.

Пауза между импульсами есть, 0.2uS

При такой «паузе», все диоды должны быть «быстрыми».

B параллель электролитам впаяна керамика на 4.7нх1500В, а пленка для чего?

Для перекрытия всего частотного диапазона фильтром. Но можно и без неё, если есть керамика.

---------- Добавлено в 01:18 ---------- Предыдущее сообщение в 01:06 ----------

Проверю еще как ведет себя БП при Кзап 60%-70%

Это очень поможет в поиске решения. Но дроссель нужно намотать в один слой. Можно и на ЕТД49, с небольшим зазором 0,2…0,5мм, подогнав по индуктивности 1…2мГн. Проверять при токе в нагрузке 0,1…0,2А.

[Starichok]

Можно и на ЕТД49, с небольшим зазором 0,2…0,5мм, подогнав по индуктивности 1…2мГн. Проверять при токе в нагрузке 0,1…0,2А.

прежде, чем подобное советовать, надо думать и немножко считать.
при 1000 Вольт и 1 мГн скорость нарастания тока 1 А/мкс. длительность импульса - около 10 мкс. такой дроссель в состоянии набрать 10 Ампер. о каких 0,1-0,2 Ампера может идти речь?
для работы дросселя на 0,1 Ампера нужна индуктивность 100 мГн. а 300мГн (0,3 Гн) - это уже лишнее.

[kozak]

прежде, чем подобное советовать, надо думать и немножко считать.

Конечно нужно произвести строгий расчет. Я лишь прикинул порядок величин.

при 1000 Вольт и 1 мГн скорость нарастания тока 1 А/мкс. длительность импульса - около 10 мкс. такой дроссель в состоянии набрать 10 Ампер. о каких 0,1-0,2 Ампера может идти речь?

Речь о постоянном токе подмагничивания, протекающего через дроссель величиной 0,1А.

для работы дросселя на 0,1 Ампера нужна индуктивность 100 мГн. а 300мГн (0,3 Гн) - это уже лишнее.

Для условий применения выложенных выше (1000В, Кзап= 99%, 50кГц), при токе нагрузки 0,1А минимальная индуктивность дросселя 1мГн. А величина 100мГн, также будет лишняя.

[Starichok]

согласен, что и я тут поспешил взять все 10 мкс на заряд дросселя, но где же ты в вышеизложенном нашел Кзап= 99%?
но что будет с дросселем и током в момент включения, когда выходная емкость разряжена? тут он уже все 10 мкс будет набирать ток...

[v000va]

Результаты:
1. Все же попробовал вместо дросселя резистор 25 Ом - сгорели транзисторы
2. При Кзап меньше 60-70% (670В против 1000) греется все равно трансф.
3. Ниже привожу осциллограммы со входа дросслея, т.е. сразу после моста.

Дрос. 0.3Н, 670В, 100В-дел+делитель 1:10


Для сравнения дрос. от БП АТХ 0.06mН, 670В, 100В-дел+делитель 1:10


Других дросслелй пока нет попробовать, думаю намотать еще третий, индуктивностью 1-100мГн.

[kozak]

согласен, что и я тут поспешил взять все 10 мкс на заряд дросселя, но где же ты в вышеизложенном нашел Кзап= 99%?

Здесь -

Пауза между импульсами есть, 0.2uS при 50кГц, драйвер полумоста на tl494, в ней это учтено уже.

У tl494 минимальный защитный интервал около 3% , а с учетом времени рассасывания зарядов в базовых переходах силовых транзисторах порядка 200…500мкс. Получим Кзап порядка 98…99%.

но что будет с дросселем и током в момент включения, когда выходная емкость разряжена? тут он уже все 10 мкс будет набирать ток...

Ничего не будет, у tl494 есть функция «мягкого старта» (плавное нарастание ширины управляющих импульсов при включении), которую нужно использовать, во избежание разных неприятностей.

[Starichok]

а с учетом времени рассасывания зарядов в базовых переходах силовых транзисторах

офигеть!
1. оказывается, теперь заряды рассасываются в базовом переходе...
2. оказывается теперь в транзисторах уже появился базовый переход, в дополнение к эмиттерному и коллекторному.
3. время рассасывания неосновных носителей в коллекторном переходе у высоковольтных биполярных транзисторов составляет 2,5-3 мкс, а не 200-500 нс.

[kozak]

1. Все же попробовал вместо дросселя резистор 25 Ом - сгорели транзисторы

Непонятно? А функция «мягкого старта» в tl494 используется?

привожу осциллограммы со входа дросслея, т.е. сразу после моста.

Из приведенных картинок видно, что дроссель во втором случае вообще не влияет на работу схемы, так как имеет очень низкую величину индуктивности.

А может проще использовать фильтр начинающийся с емкости, а пульсации и помехи, потом подавить дополнительными LC цепочками.

---------- Добавлено в 20:15 ---------- Предыдущее сообщение в 20:10 ----------

офигеть!
теперь заряды рассасываются в базовом переходе

Офигевай! - Рассасывается объемный заряд в базовой области транзистора.
Ух ты – какой молодец!!!
Наконец-то удалось зацепится за допущенную ошибку.

А по теме можно что-то сказать полезного? Или только и можем - что постоянно цепляться за ошибки в формулировках.

[v000va]

Непонятно? А функция «мягкого старта» в tl494 используется?

Да включена по стандартной схеме из даташита

Из приведенных картинок видно, что дроссель во втором случае вообще не влияет на работу схемы, так как имеет очень низкую величину индуктивности.
А может проще использовать фильтр начинающийся с емкости, а пульсации и помехи, потом подавить дополнительными LC цепочками.

Попробую еще конденсатор до дросселя, поиграюсь с его емкостью отпишусь. По идее должен спасать обрвтный диод на входе дросселя, но тоже не помогает. В общем заблудился я в 3-х соснах

[Starichok]

Наконец-то удалось зацепится за допущенную ошибку

не наконец-то, а уже сбился со счету, за сколько твоих ошибок удалось зацепиться в разных темах.

[kozak]

не наконец-то, а уже сбился со счету, за сколько твоих ошибок удалось зацепиться в разных темах.

Большое спасибо за проявленную заботу, и за поправки и уточнения в моих высказываниях, но ИМХО лучше направить свои усилия на разрешение технических вопросов которые задают авторы веток, и предлагать собственные пути их решения.
А по поводу моих ошибок, так в большинстве случаев они таковыми - и не являлись, не смотря на то, что кому-то уж очень хотелось такими их выставить. Вот и в этой теме наблюдается аналогичная ситуация.

[v000va]

Попробовал с конденсатором 0.33х1250 на выходе мостика - сгорели транзисторы полумоста
С конденсатором 2.2н та же беда, проверил еще раз с обратным диодом, на сей раз взял другие, но тоже 40нС - опять мимо...

С конденсатором до дросселя нельзя ИМХО, в момент старта его сопротивление мало и время заряда велико, а ОС стоит после дросселя и на выходе имеем 0, пока конденсатор стоящий после моста не зарядится. ОС начинает увеличивать длительность импульса до максимума и транзисторы перегорают.

Без конденсаторов после моста стартует нормально, т.к. в начальный момент сопротивление дросселя велико, что облегчает старт.

[Starichok]

ну вот, теперь ты будешь знать, что ДО дросселя нельзя ставить конденсатор.
побольше слушай козака, и ведра не хватит для сожженных деталей...

[kozak]

ДО дросселя нельзя ставить конденсатор.

Очередное "ноу-хау"?

Существует огромное множество полумостов, в которых первым стоит емкость. Особенно если не требуется стабилизация, и при Кзап близком к 100%.
Кроме того у меня самого прекрасно работает преобразователь для электролова на 400В, который нагружен на емкость 100мкФ, и пульсации на ней при формировании импульса, огромные.
Так что собака порылась в другом месте.

[v000va]

Starichok и kozak лучше помогите советом, чем ссориться и обвинять друг-друга.

[kozak]

С конденсатором до дросселя нельзя ИМХО, в момент старта его сопротивление мало и время заряда велико, а ОС стоит после дросселя и на выходе имеем 0, пока конденсатор стоящий после моста не зарядится. ОС начинает увеличивать длительность импульса до максимума и транзисторы перегорают.
Без конденсаторов после моста стартует нормально, т.к. в начальный момент сопротивление дросселя велико, что облегчает старт.

Приношу свои извинения за нанесенный с моей подачи ущерб.
Желательно при наладке ИИП, использовать какие-нибудь защитные меры, во избежание таких последствий. Когда я занимался наладкой своих «конструкций», то использовал для экспериментов - АТХ блоки со встроенной триггерной защитой, построенную на ТТ в первичной обмотке, предварительно увеличив её чувствительность. И которая, зачастую спасала от всевозможных ошибок, или даже случайных КЗ в схеме, даже когда соскочивший щуп закорачивал выводы деталей при наладке.
Можно в разрыв цепи, между электролитическими конденсаторами фильтра, и силовым блоком поставить электролампочку мощностью 250Вт, зашунтировав её со стороны ключей пленочником на 0,1…1мкФ. И нагружать блок нагрузкой мощностью порядка 50Вт.

Я выше спрашивал, используется ли в схеме стабилизация напряжения. То есть, используется ООС в схеме с tl494. Но не увидел ответа. А картинка работы преобразователя с дросселем 60мкГн, его реактивное сопротивление на частоте 100кГц будет порядка 38Ом, которое при 1000В напряжения, не сильно и ограничивает импульсы тока зарядки, позволила сделать предположение о отсутствии ООС в схеме.
Дело в том, что стабилизация при помощи ШИМ в схеме преобразователя, работоспособна только при обязательном использовании дросселя.
В случае применения же на выходе емкости. Напряжение на ней будет равно амплитудному значению напряжения на вторичной обмотке, и не будет зависеть от ширины импульса.
И первые несколько коротких импульсов заряжают, её до пикового значения напряжения, а ООС через определенное время (равное постоянной времени в её цепи), подаст сигнал управления на уменьшение длительности импульса (вплоть до полного их отсутствия), а когда напряжение на емкости просядет ниже некоторого значения, то ООС снова, с некоторой задержкой, выдаст сигнал рассогласования на увеличение длительности импульсов, ширина которых, из-за большого петлевого Кус, может быть достаточной, для образования больших токов зарядки выходной емкости. Которые вероятней всего и послужили причиной - вылета ключей.
Хотя фраза-

1. Все же попробовал вместо дросселя резистор 25 Ом - сгорели транзисторы

И должна была насторожить, о наличии подобных нюансов в схеме преобразователя, но сразу не придал ей значения.