Polskie forum dyskusyjne poświęcone dziedzinie wysokich napięć, głównie transformatorom Tesli (SSTC, DRSSTC, VTTC, SGTC) oraz generatorom wysokiego napięcia.

Teraz jest 18 cze 2018, 21:55

Strefa czasowa: UTC + 1 [ DST ]



Utwórz nowy temat Odpowiedz w wątku  [ Posty: 4 ] 

PostNapisane: 29 maja 2015, 19:12 
Administrator
Avatar użytkownika
Dołączył(a): 05.04.2010
Posty: 546
Lokalizacja: Olsztyn
Pochwały: 8
Cześć,

tak więc przyszło mi poruszyć dość szeroki temat którym jest sterowanie bramek tranzystorów a właściwie układów sterowania. Mam tu na myśli i tranzystory MOSFET i IGBT.

Jest wiele rozwiązań problemu który może powstać podczas budowy układów mocy opartych o tranzystory. Zastosowanie odpowiedniego sterownika i zaprojektowanie układu może być dla nas nie rzadko wyzwaniem. Podczas projektowania wspomnianego układu należy odpowiedzieć sobie na kilka podstawowych pytań np. czy tranzystory mocy będą pracowały z wysokim napięciem, jak "duże" będą zastosowane tranzystory oraz z jaką częstotliwością będzie pracował projektowany układ. Proponuję rozpatrzenie tego tematu pod względem parametrów zbliżonych do naszych forumowych przyszłych, teraźniejszych i przeszłych projektów. Tak więc wartość napięcia zasilania w omawianych przykładach przyjmijmy 320VDC oraz częstotliwość pracy od 30KHz do 300KHz.

Mając już podany parametr napięcia zasilania myślę że moglibyśmy spokojnie przyjąć, dla naszego bezpieczeństwa, że każdy układ sterujący musi być odseparowany galwanicznie od części mocy. Separacja układu mocy od sterownika daje kilka wymiernych korzyści takich jak:

a) bezpieczeństwo pracy, masa sterownika zwykle jest odseparowana od masy układu mocy;

b) w razie awarii części mocy jest bardzo duże prawdopodobieństwo że sterownik pozostanie sprawny;

c) awaria jednego z tranzystorów mocy nie musi być równoznaczna z uszkodzeniem drugiego, trzeciego, czwartego tranzystora... zwłaszcza jeżeli każdy z tranzystorów posiada swój układ sterowania;

d) sterowniki z separacją na pewno częściowo zapobiegają przenoszeniu zakłóceń do sterownika;

e) chroni przed wzbudzeniami układu, przypadkowymi sprzężeniami.


Naszym podstawowym i najczęściej występującym sposobem sterowania tranzystorami części mocy jest GDT. GDT czyli Gate Driver Transformer, transformator sterujący bramkami. Transformator ten jest nawijany najczęściej na rdzeniu toroidalnym, o wysokim współczynniku przenikalności magnetycznej. Jest to najprostsze rozwiązanie ponieważ nie komplikuje nam płytki PCB części mocy, jest dosyć szeroko stosowane i tak popularne, że w razie problemów szybko znajdziemy pomoc kogoś bardziej doświadczonego ;) Do zalet GDT na pewno należy możliwość zastosowania jednego transformatora zasilającego cały sterownik; prostota wykonania i mało komplikacji; w miarę odpowiedni poziom separacji galwanicznej ( który zależy od zastosowanej skrętki komputerowej i jej klasy ochrony na wysokie różnice potencjałów).
GDT nie jest jednak idealnym i odpowiednim dla wszystkich zastosowań sposobem sterowania. GDT mimo tych kilku zalet posiada różne wady a są to między innymi: dosyć długie czasy narastania i opadania impulsów sterujących, co pogłębia się wraz z zmiennym wypełnieniem innym niż 50% oraz zastosowaniem większych tranzystorów które zwykle posiadają dużo większe pojemności bramek; sterowniki wymagane dla GDT są stosunkowo drogie i nie zawsze działają stabilnie.

slu_1982 napisał(a):
(....)

Czas w końcu na ostatnią część sterownika czyli drivery. Drivery są po to by wzmocnić sygnał S4 prądowo i napięciowo. Najczęściej zasilanie driverów to 12 lub 15V, taka też jest amplituda naszego sygnału po wzmocnieniu. Drivery muszą pracować przeciwstawnie, tak jak tranzystory w mostku. Też jest to część którą można realizować na różne sposoby między innymi stosując tranzystory. Najłatwiej zastosować jednak scalone drivery TC4422. Przy każdym driverze jak i układzie scalonym powinien się znajdować kondensator odprzęgający 100nF ceramiczny a dodatkowo przy driverach kondensatory 10-47uF elektrolityczne (ale tu już mają inny cel). Więc idąc punkt za punktem nasz schemat się uzupełnia:


Teraz dochodzimy do "magicznej" części pośredniej. Jest to to GDT łączy układ sterowania z pół/pełnym mostkiem a zarazem separuje te dwa elementy. GDT jak widzimy jest to transformator. Nie jest to zwykły transformator jakie występują np. w zasilaniu żarówek halogenowych. Jest to transformator na rdzeniu ferrytowym, o kształcie koła czyli toroidalny. Najczęściej używa się rdzeni TN28 3E25. TN i numer jest to rozmiar rdzenia, radzę nie schodzić mniej niż TN25 bo będą problemy z nawinięciem transformatora, gdyż rdzeń będzie za mały. 3E25 to materiał z jakiego jest zrobiony rdzeń, jest jednym z najlepszych do tego typu zastosowań, zamiennikiem może być 3F3. Oba rodzaje materiałów i z nich rdzenie dostępne są na TME. Pierwotne najlepiej jest nawinąć podwójnie to znaczy skręcić ze sobą 4 druty wyciągnięte z kabla sieciowego wysokiej jakości i skręcić to jak najmocniej się da, potem taką skrętką nawijamy 12-16 zwoji.

Pierwotne odrazy skręcamy, nawijamy tymi samymi kolorami żeby nic nie pomylić a wtórne dwoma różnymi. Po nawinięciu po jednej stronie zalecam zrobić po supełku żeby po skręceniu druta można było łatwo odróżnić. Teraz tak: podłączamy do tranzystorów nasz transformator dbając o zachowanie warunku fazy czyli jeden tranzystor na bramce ma mieć supełek drugi tranzystor ma być bez supełka. Kondensator szeregowo z uzwojeniem pierwotnym GDT spełnia tą samą funkcje co kondensator połączony szeregowo z uzwojeniem pierwotnym cewki tesli w konfiguracji pełnego mostka- odcina składową stałą. Musi być to kondensator impulsowy. Tak jak pisałem wcześniej jedynym połączeniem między mostkiem a sterownikiem jest tylko GDT. (...)



W przypadku stosowania dużych tranzystorów mocy, tym bardziej w układzie pełnomostkowym zdarza się spotkać sterownik który podaje sygnał sterowania na małe GDT (TN28-32) które to steruje tranzystorami MOSFET w pełnym mostku, owe tranzystory są zasilane napięciem o wartości ok. 18VDC lub wielokrotnościami tego napięcia. Następnym krokiem jest duże GDT o odpowiedniej przekładni transformatorowej sterujące już tranzystorami mocy we właściwym mostku. Zwiększenie napięcia sterowania dużym GDT pozwala na uzyskanie impulsów prądowych o dużo większej wartości niż w podstawowym rozwiązaniu, a to z kolei pozwala na skrócenie czasów narastania i opadania przebiegu sterującego- bramkowego. Przykładowe rozwiązania typu pośredniego mosta GDT pojawiły się przy kolejnych wersjach DRSSTC. Sam korzystam z takiego pośredniego mostka w DRSSTC oraz nagrzewnicy indukcyjnej. W DRSSTC zbudowałem mostek pośredni GDT korzystając z projektu Dżejwora, czyli 4 mosfety IRFZ44, stabilizator 18VDC, diody zenera i rezystory bramkowe.
Lewa górna strona pełny mostek pośredni i trochę niżej duże GDT.

Po lewej, dolnej stronie widać pełny mostek z czterech sztuk IRF44Z.


Mostek pośredni, duże GDT, zasilane z 36VDC, cztery tranzystory IRF1010, również bez dodatkowych zabezpieczeń, tylko zenery, rezystory i równoległe shottky do rezystorów. Przekładnia 2:1:1:1:1


Przejdźmy jednak do kolejnych rozwiązań. Nasi koledzy po fachu, tak jak my budujemy SSTC/DRSSTC, tak oni budują spawarki, wiele spawarek ;) Warto zaznaczyć że tematy zwiazane ze spawarkami na forum elektrody są dosyć obszernie opisane. Oczywistą oczywistością jest fakt, że akurat tam można znaleźć dużo pełnowartościowych i ciekawych opracowań różnorakich sposobów sterowania tranzystorami mocy. Obecnie mało kto tam używa GDT jak nam teslowcom przykazano. W spawarkach do stabilizacji prądowej łuku elektrycznego niezbędna jest cały czas utrzymana regulacja wypełnienia sygnału sterującego. Jeżeli zwykłe GDT miało by się sprawdzać w takiej roli, to było by ono dosyć często spotykane, jednak jak widać nie do końca tak jest. Powodem nie koniecznie jest inny niż "nasz" układ tranzystorów mocy. Z moich własnych obserwacji w spawarkach budowanych przez amatorów a także profesjonalnym sprzęcie panuje układ Forward lub 2 Transistor Forward, co nie zmienia faktu że GDT nie mogło by tam znaleźć zastosowania. Jednak aby stosować tam GDT musiały by być wprowadzone odpowiednie zmiany i rozwiązania często komplikujące życie jeszcze bardziej. Mogę powiedzieć, że my stosując GDT w SSTC/DRSSTC jesteśmy zacofani ? Nie do końca.. w naszym przypadku utrzymuje się stan sygnału sterującego o równym wypełnieniu 50% Dopiero przy gwałtownych zmianach wypełnienia mogą pojawić się schody. Mniejsza z tym, co ja sądzę o GDT i spawarkach. Chcę wam przedstawić pewien fragment dość popularnej spawarki gdzie zaintrygowało mnie pewne zastosowanie. Nawet przez chwilę myślałem żeby to przetestować, w końcu trzeba będzie to kiedyś zrobić.

Rozwiązanie pierwsze.
Schemat i fragment tekstu zapożyczony z forum elektroda. Temat z którego zapożyczyłem fragmenty dostępny jest tu: http://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1158468.html



Cytuj:
2.Falownik, pracujący w układzie „two transistors forward inverter” na tranzystorach T8, T9 - IRG4PC50W oraz diodach D24,23 – MUR860. Tranzystory sterowane są z układu UC3845 poprzez dwa optoizolatory TLP250. Rezystory R38 i R39 ograniczają prąd ładowania bramek tranzystorów mocy a transile TL2 i TL3 zabezpieczają bramki przed przepięciami. Transile TL4, TL5 oraz C26, R40, D25, C27,R41,D26 zabezpieczają tranzystory przed przepięciami od strony kolektorów. W szereg z transformatorem wyjściowym włączony jest przekładnik prądowy z którego impulsy podawane są na układ UC3845 i US2/1.
3. Przetwornicę zasilającą TLP250 dwoma napięciami +15V i –5V. Tworzą ją transformator TR1 tranzystor T7 oraz układ sterujący NE555, diody prostownicze szybkie D15- D18 kondensatory filtrujące C17-C20. Przetwornica pracuje na około 150kHz.
Cytat z załączonego pliku w wymienionym wyżej temacie "opis spawarki.pdf" udostępnionego przez użytkownika "w_mirek" który jest prawie na 100% autorem tekstu, szkoda że nie podpisał się w publikacji.
Po przejrzeniu kolejnych tematów ze spawarkami, w zasadzie doszedłem do wniosku że rozwiązanie się często powiela z różnymi modyfikacjami. CDN...



Na Gadu-Gadu nie udzielam żadnych porad związanych z elektroniką ani chemią.
Do tego służy forum !!


Góra
   
 

PostNapisane: 30 maja 2015, 11:05 
Administrator
Avatar użytkownika
Dołączył(a): 05.04.2010
Posty: 546
Lokalizacja: Olsztyn
Pochwały: 8
Rozwiązanie drugie.
Rozwiązanie znalezione w poście użytkownika "Lechoo" w temacie na elektrodzie "Spawarka inwerter 140A z anti stick" dostępny pod adresem http://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1158468-900.html post numer #902 Lecho udostępnia w tym poście jako odpowiedź swój opis budowy spawarki i zdjęcia. Wszystko jest spakowane w pliku ZIP możliwym do pobrania tu: http://www.elektroda.pl/rtvforum/download.php?id=546004 Plik warto samemu pobrać, jest tam dużo fajnych zdjęć i opis sparki.

Ja natomiast skupiłem się na schemacie sterownika bramek i jego zasilacza, czyli przetwornicy. Rozwiązanie na pierwszy rzut oka podobne ale zobaczcie:


Były to dwa zdjęcia które scaliłem w jedno. Zdjęcia których autorem jest Lechoo. Po lewej stronie widać układ IR2110 zastosowany niezgodnie z schematami w aplikacjach tego układu ;) Po prawej stronie jest odizolowana galwanicznie przetwornica podająca dwa napięcia +15V.

Niezgodność zastosowania IR2110 z rozwiązaniami proponowanymi przez twórców IR2110 polega na tym że, układ został stworzony do sterowania bramek tranzystorów IGBT/MOSFET w pół mostkach przy założeniu, że wewnętrzne tranzystory będą przełączały się na przemian. "Floating channel designed for bootstrap operation. Fully operational to +500V or +600V"

Jednak aby IR2110 mógł przełączać dwa tranzystory w tym samym czasie Lechoo podał na dwa wejścia ten sam sygnał, a dwa wyjścia do tranzystorów zasilił dwoma osobnymi odseparowanymi napięciami. Normalnie układ pracuje tak, że podczas włączenia górnego tranzystora, za pomocą diody ładuje pojemność dolnego kondensatora który po przełączeniu się stanów tranzystorów wyjściowych oddaje swój ładunek do naładowania dolnego tranzystora. Taki sposób przełączania, włączania dolnego tranzystora za pomocą pojemności dodatkowej która ładuje się przez czas włączenia górnego tranzystora nie jest zbyt dobrym wyjściem. Może to powodować wiele sprzężeń, oscylacji. Sam kiedyś stworzyłem taki układ i faktycznie, jeden z tranzystorów mocy otrzymywał przebieg bramkowy pełny oscylacji. Jeżeli już chcemy użyć IR2110 to warto zamiast dodania kondensatora przeładowywującego dać drugie odseparowane zasilanie. Chciałbym jeszcze zaprezentować informację zawarte w folderze "drivery" znajdującym się w pliku ZIP udostępnionym przez Lechoo.

Cytuj:
Porobiłem pomiary transformatora bramkowego nawiniętego na rdzeniu pierścieniowym
o przekroju około 25mm² - 4x34zw. drutem 0,4mm. Driver jak w spawarce Colt:



Górny przebieg na poniższych zdjęciach pochodzi z wyjścia kontrolera SG3525 (przed
mosfetem), dolny na wyjściu drivera obciążonego pojemnością 4,7nF, podstawa czasu
0,2us/dz, czułość Y 5V/dz.

Najpierw przebiegi przy wypełnieniu 45%, zbocze narastające i opadające:


Jak widać czasy narastania i opadania w granicach 100ns, czyli nie najgorzej.
Zobaczmy co się dzieje gdy zmniejszymy wypełnienie do około 3% (mniej nie da się
ustawić na SG3525), czas trwania impulsu wynosi około 0,6us:



Widzimy pogorszenie czasu opadania, wnioski niech sobie każdy sam wyciągnie...

A teraz scalony driver IR2110, obciążony pojemnością 4,7nF przez rezystor 4,7ohm:



Ten sam driver bez rezystora 4,7ohm, kondensator 4,7nF podłączony bezpośrednio do
wyjścia układu:



Jeszcze raz ten sam przebieg przy podstawie czasu 0,1us/dz:



I załączony dodatkowo obrazek


Mam jeszcze jedną ważną uwagę. Układ IR2110 nie posiada wewnętrznej separacji galwanicznej sygnałów sterujących.

Generalnie przytoczyłem wam rozwiązania które są stosowane w SSTC/DRSSTC oraz te stosowane w spawarkach. Rozwiązań jest więcej, część z nich to delikatne modyfikacje. Jakbym miał przedstawiać każdy możliwy sposób w sterowania w wymienionych przypadkach to nie starczyło by miejsca na forum. Ważne jest by wyciągnąć odpowiednie wnioski, żeby to zrobić można porównać tesle do spawarek i wychodzi nam:

GDT wydaje się być prostsze, nie potrzeba dodatkowych transformatorów zasilania ani przetwornic jak to się ma w spawarkach, natomiast zastosowanie GDT jest ograniczone do wypełnienia równego 50%

GDT ma przewagę nad spawarkami jeżeli chodzi o wprowadzanie tranzystorów w gwałtowny stan włączenia a następnie wyłączenia. Amplituda sygnału GDT wynosi ~2xV zasilania sterowników GDT. Tak więc, każdy powinien wiedzieć że stan włączenia względem źródła wynosi ok. 12-18V (zależnie od V zas. sterowników) a stan wyłączenia wynosi ok. -12..-18V. Jest to dość ważne przy przełączaniu tranzystorów pracujących w układach rezonansowych gdzie płyną ogromne prądy, dlatego nikt nie "pilnuje" tak bardzo aby sterowniki spawarkowe wyłączały tranzystory do stanów ujemnego napięcia na bramce..
Ale w przypadku pierwszym mamy właśnie takie rozwiązanie, jest tam przetwornica dająca napięcia +15V i -5V właśnie by wymusić odpowiednio szybsze wyłączanie tranzystorów do napięcia ujemnego ok. 5V.

Układy scalone z separacją galwaniczną, optyczną mają jedną podstawową wadę. Układy te mają spory czas opóźnienia między wejściem a wyjściem. Dzieje się tak z powodu zastosowanych fotodiod które odpowiadają na sygnał wejściowy dopiero po upłynięciu jakiegoś czasu, rzędu 500...1000nS

Powiedzmy że stoimy w rozkroku między GDT a scalonym sterownikiem. Nazwijmy ten akapit "wyłączaniem urządzenia" ponieważ chcę aby ktoś się do tego punktu odwołał i uzupełnił informację lub dokonał korekty w odpowiedzi. Podczas wyłączania urządzenia przydało by się pewne zabezpieczenie... Gdy w układzie mocy znajdują się duże pojemności filtrujące napięcie zasilania, przydało by się tak zaprojektować układ by sterownik, podczas wyłączania urządzenia pracował poprawnie jeszcze kilka.. kilkanaście sekund by rozładować zgromadzony ładunek w kondensatorach części mocy (sprawa bezpieczeństwa, prototypu w którym ciągle coś zmieniamy itd.) ale to częściowo rozwiązują na stałe podłączone rezystory.
Druga sprawa to, że podczas wyłączania sterownika mogą powstać stany nieustalone. Stany nieustalone to mogą być takie momenty gdy np. na wejściu do sterowników tranzystorów pojawią się w tym samym momencie stany wysokie co skutkowało by włączeniem na chwilę tranzystorów(tak jak podczas wyłączania a nawet w momencie włączania urządzenia..) Gdy na dwóch sterownikach tranzystorów w tym samym czasie pojawią się stany wysokie, a układ mocy będzie np. półmostkiem to powstanie zwarcie napięcia zasilania części mocy poprzez właśnie tranzystory a to może doprowadzić do ich uszkodzenia.
Odnośnie stanów nieustalonych i GDT to sprawa po mojemu wygląda tak: do sterowania GDT używamy najczęściej dwóch sterowników TC44xx, jeden z nich jest odwracający a wejścia są ze sobą połączone. Gdy w tym miejscu wystąpi stan nieustalony, pojawi się przypadkowo stan wysoki bądź niski bądź przejściowy to na wyjściu GDT tranzystory będą ZAWSZE włączone na przemian. Tu nie ma możliwości by dwa tranzystory na raz się włączyły.
W przypadku scalonych driverów może być różnie. Scalone drivery są bardziej wrażliwe na stany przejściowe, łatwiej nimi sterować. Tak więc istnieje dużo większe prawdopodobieństwo przypadkowego włączenia tranzystorów w tym samym momencie. Po za tym scalone sterowniki tranzystorów wymagają dodatkowych układów zasilania. Podczas wyłączania całego urządzenia, na pojemnościach układów zasilania sterowników tranzystorów napięcie nie zanika od razu, jest stopniowo rozładowywane. I w tym momencie może się już pojawić sytuacja, że podczas wyłączania całego urządzenia dwa tranzystory zostaną włączone... Warto było by dodać odpowiednie zabezpieczenie które po wykryciu, że urządzenie zostało wyłączone, od razu zewrze bramkę i źródło lub bramkę i emiter ze sobą. W przypadku obwodów rezonansowych istnieje jeszcze jedno zjawisko ale sam tego do końca nie zrozumiałem. Kiedyś mi o tym mówił Dżejwor. Jeżeli ktoś wie o co może chodzić proszę napisać. Być może chodzi o drgania wygasające które doładowywują chwilowo kondensatory filtrujące części zasilania układu mocy, a być może chodzi o to, że przypadkowe włączenie lub pozostanie jednego z sterowników tranzystorów mocy w stanie włączenia tranzystora spowoduje zwarcie jednej z połówek drgania wygasającego.

Warto również wspomnieć o kosztach GDT i sterowników do GDT jak i rozwiązania problemu sterownikiem scalonym. Często dużo taniej wyjdzie nam... zastosowanie scalonego sterownika.



Na Gadu-Gadu nie udzielam żadnych porad związanych z elektroniką ani chemią.
Do tego służy forum !!


Góra
   
 

PostNapisane: 30 maja 2015, 12:47 
Moderator
Avatar użytkownika
Dołączył(a): 02.10.2010
Posty: 768
Pochwały: 8
Slu przespałem sie z tematem i coś mi się przyśniło ...

wcale nie jesteśmy ograniczeni do 50% na gdt naszkicowałem schemat to rozbudowuje o deczko konstrukcje sterownika ale daje możliwości pracy bez dodatkowych elementów aktywnych jak dyskretne drivery

Przeanalizuj schemat ideowy z pomocniczym szkicem oscylogramów... na wyjściu pół mostka "HV MOS" powinien być piękny przebieg z czasami
martwymi, GDT2 musi być koniecznie małe gdyż niedobrze było by aby gromadziło duzo energii w rdzeniu po 2 steruje tylko tranzystorami pomocniczymi. Zaś GDT 1 może być duże i zależnie od potrzeb dobierzemy jego parametry


BTW SLU dobry topik napisałeś . moje gratulacje

Pozdrawiam


Góra
   
 

PostNapisane: 31 maja 2015, 12:00 
Administrator
Avatar użytkownika
Dołączył(a): 05.04.2010
Posty: 546
Lokalizacja: Olsztyn
Pochwały: 8
Cześć, temat jeszcze nie został przeze mnie skończony. Chcę tu zaprezentować jeszcze kilka innych możliwości i podzielić się informacjami które zdążyłem do tej pory znaleźć. Maniac, do rozpoczęcia poszukiwania kolejnych rozwiązań jeszcze przejdziemy, ALE najpierw skupmy się na tym co już zostało stworzone :)

Tak więc do tej pory mamy zgromadzone tutaj informacje dotyczące GDT oraz rozwiązania z układem IR2110 i TLP250. Długo się zastanawiałem ( bo od wczoraj.... ) czy najpierw poruszyć kwestię sterowników wymuszających szybką pracę wolnych IGBT czy inteligentnych sterowników z zabezpieczeniami.

Doszedłem do wniosku, że jednak zaczniemy od kolejnych bardziej znanych rozwiązań czyli wymuszania szybkiego przełączania. Wymuszone szybkie przełączanie jest możliwe dzięki układom sterowników charakteryzujących się bardzo dużym prądem w impulsie, co przekłada się na skrócenie czasu narastania i opadania przebiegu bramkowego. Tranzystory MOSFET są z natury dość szybkie (ostatnio znajomy zrobił koniec mocy KF na 7MHz przy użyciu IRF840, są przecież Class E SSTC które również pracują w zakresie 4MHz) i w tym przypadku stosowanie zmyślnych, drogich i zaawansowanych sterowników raczej nie ma sensu, chyba że faktycznie zależy nam na b.dobrych parametrach i wysokich częstotliwościach powyżej zakładanego na początku przedziału 30-300KHz. Ale na nasze potrzeby, by skupić się na wymuszaniu szybkiego przełączania będę teraz pisał tylko o IGBT.
Dzięki zastosowaniu rozwiązaniom z tej grupy możliwe jest między innymi przełączanie dużych tranzystorów IGBT np. CM300/600 itp. z częstotliwością kilka razy wyższą niż przewidzianą przez producenta podaną w nocie aplikacyjnej. W tym miejscu należy się duża gwiazdka i odnośnik do pewnej informacji. Obecnie producenci nie podają częstotliwości pracy IGBT tylko parametry czasowe takie jak Ton, Tr, Toff, Tn. Te parametry są jednymi z najważniejszych przy doborze IGBT. Warto poświęcić temu punktowi osobny temat, lub jedną całą wypowiedź. Może ktoś z was o tym napisze ? ( sam dokładnie nie znam sposobu wyliczania i sposobu interpretacji tych danych i przekładu na bezpieczną częstotliwość pracy) Kto chce zapunktować to proszę o stworzenie stosownego tematu/wypowiedzi.
Jednak czasem można spotkać się z wypowiedziami bądź informacjami producentów że ten i ten tranzystor IGBT pracuje poprawnie do 40KHz

Punkt pierwszy.
Zastosowanie driverów wysoko prądowych które dobrze by pracowały jako sterowniki GDT w sterowaniu bezpośrednim bramki tranzystora IGBT.
O tym że układy typu TC44xx można zastosować bezpośrednio w sterowaniu bramki IGBT chyba wie każdy, a przynajmniej duża część z nas już o tym myślała. Można to zrobić za pomocą odseparowanego zasilania np. +20V, 0..-8V i transoptora albo GDT które służyły by w tym wypadku tylko do separacji od sterownika całego urządzenia. Ale przejdźcie do ostatniego fragmentu tego punktu.

Czy GDT ma sens do wystawienia odpowiedniego stanu wysokiego/niskiego układowi sterowania ? Jeżeli zależy nam na najmniejszym czasie opóźnienia od wyjściowego stanu wysokiego z układu sterowania całym urządzeniem a pojawieniem się stanu wysokiego na bramce IGBT to TAK, ale po co ? Bo jeżeli chodzi o układy nie rezonansowe nie ma to sensu, opóźnienia nie mają większego znaczenia. Jeżeli chodzi o układy rezonansowe i przesunięcie fazy (większe przesunięcie w przypadku transoptora- dłuższy czas reakcji, wspominane 500-1000nS, dużo mniejsze w przypadku GDT) to również nie ma to znaczenia...
TAK, ZAWSZE W UKŁADACH REZONANSOWYCH MUSIMY ODPOWIEDNIO PRZESUNĄĆ FAZĘ !!! Czas reakcji wszystkich elementów sterownika, przełączanie struktury tranzystora itd. mają już na tyle istotny wpływ na przesunięcie fazy że i tak trzeba to odpowiednio niwelować.
Tą powyższą informację odnośnie GDT zawarłem tutaj celowo chociaż, jak teraz to czytam to wydaje się to wszystko nie jasne.

Musiałem jednak zawrzeć tą informację bo mam dla was jeden z przykładów w którym zastosowano driver podobny do TC44xx zasilony z dwóch napięć odseparowanych od sterownika głównego. Sygnał sterujący jest przekazywany przez GDT. GDT pojawiło się tutaj z powodu niskich opóźnień, a sam sterownik jest dość przestarzały (już nawet wycofany ze sprzedaży) bo autor projektu, zabierając się za ten projekt jeszcze nie do końca wiedział na czym polega i jak uzyskać odpowiednie przesunięcie fazy. Uznałem jednak że warto przedstawić te rozwiązanie jako edukacyjne, pokazać że można. Powiem więcej, mimo kilku wad o których zaraz napiszę to ten sterownik IGBT chyba nawet się sprzedawał... Ale, jak ludzie widzą że układ sterowania wyciąga 30A i czas włączenia w przypadku ogromnego kloca (CM600) mieści się w granicy 100nS a wyłączania 35nS to nie mogło być inaczej...
A więc rozwiązanie o którym piszę jest zaprezentowane na stronie:
http://www.easternvoltageresearch.com/d ... ivers.html
A PDF z instrukcją montażu i uruchomienia:
http://www.easternvoltageresearch.com/d ... alrev1.pdf
Przedstawiony sterownik IGBT oparty jest o IXDN430CI. Ten układ w odróżnieniu od TC44XX posiada kilka bardzo ważnych zalet. Więc jeślibyście chcieli zbudować już sterownik w oparciu o TC44XX musicie wziąć pod uwagę to co posiada IXDN i wprowadzić dodatkowe elementy do sterownika, i jest to konieczne. A więc mam na myśli to czym już chwali się producent na pierwszej stronie noty PDF dostępnej tu:
http://ixdev.ixys.com/DataSheet/99045.pdf
Budując sterownik tranzystorów mocy IGBT za pomocą TC44xx należy bezwzględnie wprowadzić następujące rozwiązania:
a) "Latch-Up Protected" czyli ochrona przed stanami nieustalonymi podczas uruchamiania samego sterownika IGBT
b) "Under Voltage Lockout Protection" czyli blokada, zwarcie GE podczas wyłączania sterownika
Tak więc nie ma w internecie zbyt dużo informacji na temat samych TC44XX użytych jako bezpośrednie sterowniki IGBT, stworzenie pomocniczych układów zapewniających podpunkty a) i b) i które musiały by bardzo szybko działać, było by to dosyć kłopotliwe...

Lepiej więc zostawić sobie TC44XX do GDT. No chyba że np. Mania-c znany z zawiłych rozwiązań zaraz opracuje sposób z ultraszybkim komparatorem Rail-To-Rail i mosfetem typu P wstawionym równolegle w G-E sterowanym z powyższego komparatora... Bo chyba tak się da i nie jest to głupie ? Podczas pisania tych postów dwa razy przewiną się wątek finansowy więc teraz przewinie się trzeci raz. Czy opłacalne by było takie szukanie rozwiązań zamiast zastosować czegoś pod te konkretne zastosowania i ewentualnie przerobić wyjście sterujące by pociągnęło kilka A w impulsie więcej i spadła impedancja wyjściowa sterownika IGBT ? O tym zaraz, niestety trzeba wrócić ponownie do GDT...

Więc punktem drugim jest znowu GDT. Gdy rozpatrujemy GDT pod kątem szybkiego przełączania możemy wziąć pod uwagę rozwiązanie z pośrednim pełnym mostkiem, tak jak już wspominałem na początku. Konstrukcje tego typu przedstawił nam na forum Dżejwor i D3211.
Dżejwor zrobił to tak:
Cytuj:
Ciekawostkę stanowi sposób zwiększenia wydajności driverów bramek. Zastosowałem w tym celu mostek na "małych" mosfetach sterowany pośrednim GDT który dopiero steruje gigantycznym GDT od tranzystorów głównych. Zapewnia to bardzo małą impedancję drivera oraz dużą wydajność prądowa w impulsie. Nie jesteśmy też ograniczeni maksymalnym napięciem zasilania driverów które dla UCC wynosi 18V. Można dać nawet 70V i GDT w układzie 4:1:1:1:1 co bardzo poprawia parametry sterownika. Ponieważ "transformacji" przez GDT ulega także impedancja strony pierwotnej co oznacza czterokrotne jej obniżenie a to z kolei zmniejsza nie pożądane oscylacje wnoszone przez tę impedancję. W chwili obecnej jednak GDT jest 1:1:1:1:1 a napięcie zasilania to 18V. Puki co wszystko wydaje się działać poprawnie. Nie mam żadnych szpilek na IGBT w trakcie pracy są one praktycznie zimne a przebiegi na bramkach bliskie idealnym.


D3211 pisze tak:
Cytuj:
Witam, po namyśle sterownik bramek IGBT został nieco przerobiony.Postanowiłem zrobić gdt obniżające napięcie dwa razy i zasilać je z 40V. Sam mostek sterujący bramki został przerobiony na większy z większymi mostetami i dodany do niego zasilacz 40V.

Dżejwor w kolejnej, większej wersji DRSSTC zrobił tak:
Cytuj:
Driver to standardowo predikter jednak tym razem na jego wyjściu znajduje się mostek pośredni który sam w sobie zasilił by małą teslę - zbudowany z takich samych mosfetów jak moja pierwsza SSTC ;) daje na wyjściu +/-80V które zasila potężne GDT obniżające napięcie czterokrotnie. Pozwala to na uzyskanie bardzo stromych zbocz sygnałów bramkowych mimo stosunkowo dużej pojemności bramek CM300. Rozwiązanie to wydaje się sprawdzać bardzo dobrze.


No i jeszcze kolejna wersja pośredniego pełnego mostka GDT by D3211:


Cała ta akcja z mostkami pośrednimi wzięła się prawdopodobnie od Finn-a Hammer-a. Tak mi się wydaje przynajmniej że pierwszy raz zastosowano mostek pośredni w konstrukcji "Thumper" mniej więcej w tym momencie:
http://4hv.org/e107_plugins/forum/forum ... p?68820.60
Thumper to według mnie naprawdę bardzo rewolucyjna konstrukcja i należy zapoznać się z całym tym tematem. Wyjściem z Thumpera i przetestowanie sterownika "preditker" było "ghetto coil" :
http://4hv.org/e107_plugins/forum/forum ... hp?71414.0
No i ten wspomniany, prawdopodobnie pierwszy w życiu mostek pośredni który zobaczyłem:


Jak już przeszliśmy etap pośrednich mostków to... okazało się, że szybko powstała dla niego alternatywa w postaci jeszcze mocniejszych sterowników uzwojenia pierwotnego GDT. Taki sposób już pojawiał się w uniwersalnym sterowniku (UD) zaproponowanym przez Stev-a Warda pod koniec 2008r:
http://www.stevehv.4hv.org/new_driver.html
Warto wspomnieć że pierwsza konstrukcja Finna Hammera, ta przełomowa powstawała w połowie 2009 roku... Można powiedzieć że świat się podzielił na zwolenników prediktera oraz UD. Wracając do UD to projekt nadal jest rozwijany i nawet sprzedawany w postaci gotowych do montażu/zmontowanych płytek PCB. Puki co, schematy są w dalszym ciągu udostępnione więc korzystając z okazji właśnie ściągam ten najbardziej aktualny i prezentuje tu na forum.


Jak widać UD przystosowane są do pracy z dwoma równolegle pracującymi GDT z pominięciem mostka pośredniego.
Więcej informacji o UD: http://www.loneoceans.com/labs/ud27/

Jak widać, na naszych oczach powstaje historia Cewek Tesli i ich sterowników. Podając jeszcze daty trochę się czuję jak uczestnik jakiegoś powstania, a trochę jak nauczyciel historii 8-)

Ps. CDN.
Ps.2 Mania-c, postaram się potem dokładnie przeanalizować co napisałeś, ale jak już mówiłem na razie chcę się skupić na tym co już jest :)
Ps.3 takie pisanie zajmuje mi dużo czasu, czas na przerwę. Nie obiecuję że w ciągu tygodnia coś się pojawi z mojej strony w tym temacie. Ale przypominam, w czwartek ustawowy dzień wolnego, w piątek urlopy pobrane więc szybko wrócę 8-)



Na Gadu-Gadu nie udzielam żadnych porad związanych z elektroniką ani chemią.
Do tego służy forum !!


Góra
   
 

Wyświetl posty nie starsze niż:  Sortuj wg  
Utwórz nowy temat Odpowiedz w wątku  [ Posty: 4 ] 

Strefa czasowa: UTC + 1 [ DST ]


cron


Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group
Przyjazne użytkownikom polskie wsparcie phpBB3 - phpBB3.PL
phpBB SEO