A czemu ma nie działać?

A to ponieważ dlatego że deadtime ma wprowadzać margines czasowy między przełączeniem dwóch tranzystorów. Wprowadzenia tego marginesu na scalaki sterujące uzwojeniem gdt nic nie da ponieważ sygnał na uzwojeniach wtórnych będzie zawsze taki sam= brak marginesu.

Nie do końca o to chodzi :] GDT nie lubi takiego przebiegu - buntuje się oscylacjami i dzwonami ale generalnie da się przepchać deadtime przez transformator sterujący. problem jest przy małych i dużych wypełnieniach. Tu mamy 50% więc na upartego da się ale generalnie DT w tesli to ZŁO bo spowalnia przez co straty przełączania gwałtownie rosną więc de fakto skutek jest odwrotny od zamierzonego.

Zasymulowałem dead time z GDT. Jak widać działa, kluczem do obniżenia oscylacji jest wysokie sprzężenie k, a co za tym idzie niska indukcyjność rozproszenia. Na 2 obrazie widać brak dead time - zwarcia skrośne i duże piki prądu, na 3 wyregulowany tak by ich nie było a na 4 mocno przesadzony dead time. Przebiegi u góry to napięcie na pierwotnym GDT, środkowe - napięcie na bramkach, dolne - prądy na drenach tranzystorów.

Tak to wygląda w symulacji, jak w rzeczywistości - nie wiem, ale może ktoś z was testował i może się pochwalić przebiegami.

Jakieś stare foto ale się da:

Kilka dni temu wznowiłem prace nad małą DRką. Niestety wiele przeszła przez ten czas, nawet było kilka eksplozji ale może zacznę od początku.

Postanowiłem wycisnąć ile się da z tej tesli więc pierwsze co zrobiłem to dodałem zwój zabezpieczający

Później dorzuciłem drugi kondensator w obwodzie pierwotnym, pojemność wzrosła do 440 nF, podniosłem OCD do 350 A, dostroiłem pierwotne, ustawień prediktera nie ruszałem i efekt był wręcz piorunujący, ponad 80 cm wyładowania, ale niestety uziemienie już nie wyrabiało i dostałem przebicie z wtórnego na pierwotne. Zmniejszyłem napięcie, sprawdziłem czy wszystko działa, no nie zauważyłem problemów. W takim razie żeby jakoś ograniczyć te wyładowania wtórne-pierwotne to podniosłem trochę wtórne, przy okazji zmniejszając sprzężenie - efekt - spaliłem wtórne.

Został mi drugi taki sam kawałek rury więc wziąłem się za nawijanie nowego uzwojenia, drutem DN1E 0,18 mm. Uzwojenie wyszło całkiem fajnie, rezonansowa z dużym torusem (takim jak w pierwotnym projekcie) wyszła około 80 kHz, czyli tak jak chciałem. Malowanie sprayem akrylowym wyszło średnio, co widać na fotkach (poziome paski), chyba lepiej wyszłoby to jakimś pędzelkiem, ale i tak nie jest źle.

Główną przyczyną spalenia pierwszego wtórnego było kiepskie nawinięcie, co widać na fotce poniżej:

Po zmianie wtórnego pora na first run. Niestety początkowo nic z tego nie wyszło, przebieg na GDT był jakiś powykrzywiany, doszedłem, że padł jeden driver ale mimo to coś ciężko było ustawić predikter. Wymieniłem jeszcze układy logiki, ustawiłem zerowy deadtime i ruszyło. Przebiegi na drenach OK więc podbijam napięcie. Na początek dałem kondensator 220 nF, OCD 300 A. No i pojawiła się niespodzianka, przy 280 VDC wyładowanie zaledwie 40 cm, przy 300 VDC po 0,5 s od włączenia interruptera doszło do potężnej eksplozja lewej pary IGBT. No i zaczęło się szukanie co jest nie tak... Przeglądnąłem wszystko i jedyne co znalazłem to zimny lut na masie złącza ARK od OCD. Początkowo na to zwalałem winę, dolutowałem złącze i kupiłem nowe IGBT. Ustawiłem z powrotem deadtime w predikterze, sprawdziłem synchronizację przebiegu z GDT z przebiegiem z CT, wyglądało to tak jak poniżej:

Skoro wszystko wydawało się OK i myśląc, że problem zażegnany dodałem drugi kondensator, OCD 300 A bez zmian, przy 260 VDC wyładowanie ledwo 50 cm, i jakie wielkie było moje zaskoczenie, gdy przy 280 VDC po 3 s od uruchomienia kawałki IGBT znowu latają po pokoju Na dodatek poszła ta sama para, co dało mi trochę do myślenia. Sprawdziłem więc wszystkie diody w tej gałęzi no i znalazłem, jeden transil jednokierunkowy 18V skierowany katodą do bramki był przebity, robił bezpośrednie zwarcie przez co zapewne nie do końca przełączał się lewy górny IGBT (sprawdzałem wcześniej przebiegi na drenach i mimo tego było OK). Transile kolektor-emiter wyglądają OK, wszystkie mają porównywalne spadki napięcia.
Poza tym jak robiłem sekcję zwłok mostka to wpadło mi w oko coś dziwnego:

Wygląda to tak jakby poszło zwarcie od kolektora górnego IGBT do emitera dolnego przez radiator Jest to dla mnie co najmniej dziwne, bo odstęp powietrzny pomiędzy nóżką tranzystora a radiatorem to jakieś 2 mm, co przy 280 VDC jest barierą nie do przebicia. Nie wiem, może podczas eksplozji było tak gorąco, że wystarczyło to do zainicjowania wylądowania.

Na tą chwilę jedynym wyjaśnieniem tych problemów wydaje się być przebicie z wtórnego na pierwotne. Wtedy pewnie padł ten transil i zaczęły się problemy. Mam nadzieje, że te cztery IGBT, które spaliłem były ostatnie w tej DRce, oby...

Twój zwój zabezpieczający przed niczym nie zabezpiecza- MUSI być wyżej niż płaszczyzna pierwotnego. Transili na bramkach NIE DAJEMY a jeśli już to na napięcie wyższe niż zenerki. Jeśli chodzi o przebicia do radiatora - to nie jest niemożliwe zwłaszcza jeśli masz przekładki mikowe albo silikonowe z otworem i tranzystory na srube. Spaliłeś uzwojenie? Przy drucie 0.18 jakoś mnie to nie dziwi - za cienki. Prądy we wtórnym w DR dochodzą do kilku amperów nawet w takiej skali. Ten schodek na zboczu mi się nie podoba. Oczywiście szpilek nie masz na wszystkich zboczach a nie tylko na jednym. 300A hmm a jak mierzysz prąd ? Bo jak dla mnie to masz tam więcej niż 300A i to jest powód strzelania igbtków w TO247.

Nie miałem opcji zrobić go wyżej bo cała konstrukcja pierwotnego miała być maksymalnie prosta i szybka do wykonania. Z resztą chronić chroni (zawsze droga wyładowania będzie krótsza niż do pierwotnego) ale na pewno nie chroni tak dobrze jak gdyby znajdował się nad płaszczyzną. Jak będzie czas to się podniesie. Co do transili, u mnie nie ma zenerek, są tylko transile jednokierunkowe 18V połączone anodami ponieważ chronią lepiej przed przepięciami niż zenerki, są szybsze i trwalsze, no chyba że jest coś przez co lepiej w DRSSTC stosować zenerki? W tym uzwojeniu, które poszło był drut 0,15 początkowo to miała być DRka tylko do testów mostka, elektroniki, modulacji i nie przewidywałem puszczać tam jakiś większych mocy więc taki drut był OK, no ale niestety apetyt rośnie w miarę jedzenia. Prąd ustawiony przez OCD prediktera, poprzez przeliczenie z CT i dzielnika w prostowniku prediktera, kiedyś porównywałem to z pomiarem napięcia na rezystorze CT oscyloskopem i wychodziło podobnie. Zresztą IGBT strzelają na niższym prądzie niż ustawione OCD bo nie słychać tego charakterystycznego "ścięcia" mimo, że na pewno działa ono poprawnie, co sprawdzałem.
Poza tym, dlaczego wcześniej latało na OCD 350 A, a teraz nie chce nawet na mniej niż 300A ?
Jedyna różnica to rezonansowa wtórnego która wzrosła z 65 kHz do 80 kHz ale to raczej nie powinno robić różnicy dla tak szybkich IGBT. Ja obstawiam tego transila.

Powoli będę przymierzał się do jakiegoś lepszego interruptera z modulacją audio ale na początek trzeba zrobić separacje optyczną. Planuje jakiś przewód TOSLINK, polecacie do tych zastosowań jakiś nadajnik i odbiornik?

Toslinka nie polecam - nie lubi składowej stałej acz któryś konkretny typ odbiorników podobno się nadaje. Jeśli chodzi o te transile to ja ich nie stosuję z kilku powodów. Przede wszystkim napięcie zadziałania transila ma dużą rozbieżność między sztukami. Najważniejsze jednak jest to że ani zenerki ani transile nie mogą w trakcie normalnej pracy wpływać na przebieg - jeżeli pakujesz na bramki +-18V to zenerki an 22V. W ogóle to pokaz mi jak wyglądają twoje przebiegi bramkowe.

Się robi
Ustawień prediktera nie ruszałem, pod sprzężenie podłączyłem wymuszenie z generatora 80 kHz, bo nie mam jak uruchomić mostka. Poniżej przebieg z samego GDT na luzie (bez IGBT):

Przebieg na bramce bez transili:

Przebieg na bramce z transilami 18 V (minimalne napięcie przebicia 16,2 V), drivery sterują z napięcia 15V, jak widać redukują one trochę szpilki:

Kolejno podłączyłem transile brakowe z uwalonego IGBT:

Zaledwie 1V na bramce więc już wiem, dlaczego poleciała dwa razy ta sama para IGBT

Przebieg na bramce bez ustawionego deadtime:

Tak z ciekawości sprawdziłem do jakiej częstotliwości działa predikter, wyszło max 400 kHz:


Przejrzałem też neta za optoizolacją, wychodzi na to, że najlepiej do tego celu nadają się HFBR1414 lub HFBR1412 i HFBR2412 w standardzie ST. Problem w tym, że znalazłem je dostępne od ręki tylko w elfie, gdzie cena jest dość spora, nawet bardzo. Ktoś może wie, gdzie jeszcze w naszym kraju można dostać takie nadajniki i odbiorniki?

Jakieś takie dziwne te bramkowe.. zobacz moje:



IGBT 60n60;27ohm na bramce;5,6ohm szeregowo z diodą zwalniającą; zenery 18V i transil na 20V + sterowanie prosto z prediktera. Brak deadtime.

Można je dostać w farnellu a cena niestety JEST spora - odbiornik około 70zł. Wywal w cholerę ten deadtime - zazworkuj potencjometry w predi - bardzo prawdo podobne że igbtki przestaną dzięki temu wybuchać. Druga sprawa Zwiększ rezystory bramkowe - za szybko włączasz tranzystory. Narastające zbocze ma być zaokrąglone jak na przebiegach powyżej a już na pewno nie może mieć podbicia tak jak u ciebie. Inaczej IGBTki będą strzelać. transile proponuję wymienić na zenerki przylutowane tak blisko tranzystora jak się da. No i elektrolity filtrujące tez jak najbliżej mostka na jak największych przekrojach. Dlaczego każę wywalać deadtime - bo jak zrobisz poprawny przebieg na bramkach to zwarcie skrośne będzie znikomo małe przebiegi na dolnym i górnym IGBT przetną się w albo bardzo blisko zera a jak wiadomo istnieje coś takiego jak gate treshold voltage czyli napięcie poniżej którego tranzystor nie przewodzi. wynika z tego jasno ze istnieje "naturalny" deadtime który jest w prawdzie minimalny ale w zupełności wystarcza a do tego nie wprowadza dodatkowych opóźnień które są jedną z przyczyn twoich fajerwerków - o ile miałeś niewyzerowany DT w predi jak strzeliło. Oczywiscie opornik bramkowy masz zbocznikowany diodą obróconą tak żeby przewodziła podczas wyłączania.

Hmm, ok, wywalam deadtime, choć wcześniej miałem ustawiony i IGBT latały spokojnie na ponad 300 A. W sumie ten uwalony transil wyjaśniałby też prawie połowę krótsze wyładowania (skoro przełączała się prawidłowo tylko połowa mostka). Opornik bramkowy mam zbocznikowany diodą tak jak należy, pytanie moje tylko dlaczego spowalniać włączanie tranzystora? Szybkie włączenie zapewnia najmniejsze straty z tego co wiem.

Czemu spowalniać napisałem wyżej - żeby się dolny zdążył wyłączyć zanim zacznie się włączać górny i vice versa. Straty przełączania w DR można w zasadzie pominąć bo przełączasz tranzystory w stanach bez prądowych.

Poprawiłem co nieco przebiegi na bramkach, rezystory podbiłem do 56 ohm, myślę że teraz jest OK. Poza tym przewinąłem GDT, ze standardowej skrętki zrobiłem płaską wstęgę, jedyny zysk z tego taki, że dolna szpilka napięcia jest mniejsza o prawie 1V, zawsze coś.

No i bardzo ładnie. Tak to powinno z grubsza wyglądać.

Złożyłem dziś cały mostek, zmieniłem rezystory, transile, zmieniłem kable łączące mostek z kondensatorem filtrującym na 16 mm^2 (a i tak nadal się grzeje). Przebieg na bramkach idealny, na kolektorach też. Ustawiłem predikter praktycznie idealnie (można powiedzieć, że na długości całego cyklu przełączenie było w pobliżu zera prądu), sprawdziłem przebieg na kolektorach, brak szpilek więc podpiąłem autotrafo i do dzieła. Do 260 VDC piękne wyładowania, sięgające w porywach do 80 cm, mostek co prawda letni, może nawet trochę ciepły ale przepuszczałem przez niego prądy rzędu 350 A peak (mierzone oscyloskopem na oddzielnym przekładniku pomiarowym) więc nie ma co się dziwić przy TO-247, ale mimo to wszystko ładnie działało. Wzięła mnie ochota żeby sprawdzić jak się sprawy maja na wyższym napięciu, w takim razie skróciłem cykl żeby nie szaleć z prądem i wrzuciłem 300 VDC, włączam interrupter i praktycznie od razu boooooom (przeszedł może kilka cykli). Po autopsji mostka doszedłem, że znowu poszło zwarcie, tym razem pomiędzy kolektorem a emiterem dolnego IGBT przez co poleciała cała gałąź.
Wniosek z tego taki, że przyczyną wcześniejszych problemów nie były złe przebiegi na bramkach, czy uszkodzony transil lecz po prostu zwarcie albo przez radiator albo pomiędzy nóżkami IGBT.
Co prawda nie sprawdzałem przebiegów na kolektorach IGBT przy zasilaniu z 300 VDC ale skoro nie było żadnych zauważalnych przepięć (sprawdzane oscyloskopem z czasem narastania 3,5 ns) na 35 VDC to na 300 VDC nie powinno być jakiejś tragedii w tej kwestii. Zresztą gdyby były to poszłaby struktura IGBT a tutaj najpierw zwarcie pomiędzy nóżkami a potem tranzystor. W takim razie co jest nie tak?
Transile pomiędzy kolektorem a emiterem to 5*91 V i wszystko z nimi OK. Czyżby przy takich częstotliwościach (80 kHz) przerwa 2,54 mm była niewystarczająca dla 300 VDC? Coś nie che mi się w to wierzyć.

Predikter TRZEBA regulować przy pełnym zasilaniu bo warunki się zmieniają ze zmianą napięcia. Jeżeli chodzi o przebicia to wszystko jest możliwe. krokusowi waliło po diodach od otworu płytce w TO247 do śruby mocującej. Od tego czasu stosuję tylko przekładki bez otworów i klamry zamiast śruby. Predikter oczywiście ustawiasz bez wtórnego i przy coraz wyższym zasilaniu - przy 35V będą całkiem inne warunki niż przy 200. Jest też opcja że twoje tranzystory są po prostu za słabe dla tego prądu i dlatego wybuchają.

Niestety mój mostek na tych tranzystorach miał tylko trzy życia i wszystkie je już wykorzystał. Dalsze testy będą już na mostku z SKM300GB124D który to powędruje później do dużej DRSSTC. Czas pokaże może jeszcze kiedyś pobawię się jeszcze z tymi IRG4PC50UD. Podsumowując, nie jest możliwe aby w normalnych warunkach doszło do wyładowania na odległość 2,54 mm przy napięciu 300 VDC. Co innego w chwili eksplozji takiego tranzystora, kiedy to temperatura gwałtownie rośnie, a na dodatek latające kawałki struktury tranzystora mogą akurat spowodować zwarcie. Obstawiam, że po prostu 300 A to maks dla tych IGBT, cokolwiek wyżej daje tylko głośne wybuchy a nie długie wyładowania.
Co do ustawiania prediktera, niestety nie mam możliwości (przynajmniej na razie) zrobienia tego na pełnym napięciu zasilania bez separacji galwanicznej mostka. Można jedynie sugerować się sygnałem z GDT, a są pewne różnice pomiędzy nim a tym co jest na wyjściu mostka.
Natomiast jeśli chodzi o regulację z wtórnym czy bez, to jedyna różnica jaką zauważyłem to mniejsze prądy przy obecności wtórnego co jest raczej oczywiste. Tak już teoretyzując (z góry mówię że tego nie sprawdzałem), skoro wtórne odprowadza nam energię z pierwotnego i zużywa ją na wyładowania to powoduje to mniejsze prądy w uzwojeniu pierwotnym przy tym samym napięciu co bez wtórnego. W takim razie podnosząc napięcie zasilania mostka dochodzimy do takiego momentu, w którym bez wtórnego włącza się nam OCD a z wtórnym mamy jeszcze sporo zapasu prądu na kolektorach. Wniosek z tego taki, że najlepiej ustawiać na pełnym napięciu z wtórnym co jest trochę kłopotliwe.

Powiedz, uziemiałeś radiator mostka i predikter? przy działającej tesli mogą być tam dziwne potencjały