[WIP] Przetwornica 14kW do trafa WN z RTG 140kV 100mA

Wszelkiej maści przetwornice, powielacze napięcia, trafopowielacze, transformatory WN itp. oraz związane z nimi zagadnienia.
grzegorzewskipl
Posty: 213
Rejestracja: 15 lip 2014, 00:39

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: grzegorzewskipl »

Witajcie

Dziś wyskrobałem driver choć nie bez zgrzytu, bo oczywiście nie kupiłem kondów 330nF na kilkanaście-kilkadziesiąt V więc musiałem jakoś utknąć MKP 330nF 275VAC... Jest też sporo niezagospodarowanego miejsca i w moim mniemaniu zbyt cienkie ścieżki, aaalllleeeeeee... Nie o tym teraz :)

Jest to mój pierwszy projekt ever robiony samodzienie, a nie zrzynany bezczelnie od kogoś :) i do tego drugie dotknięcie się do Eagle. Z tego powodu to dla mnie wielki sukces, bo dziadostwo działa.

Teraz trochę info.

Zasiliłem to z akumulatorka 12V 1,5Ah i na oscylu ustawiłem wypełnienie na 50% po czym odczytałem następujące dane:

Amplituda na wyjściu jest nieco ponad 20V. Częstotliwość mogę kręcić od ok. 22kHz do ok. 142 kHz czyli w przybliżeniu tyle ile sobie zaplanowałem (25-150kHz).
Czasy opadania i narastania to nieco ponad 100ns, a amplituda dzwonków widocznych na oscylogramie to 4.2Vpp dla stanu wysokiego i 2.1Vpp dla niskiego.

Pomiary robiłem bez GDT i bez obciążenia więc to wszystko jest tylko pi razy drzwi tak żeby sprawdzić czy działa! :lol:
IMG_20150409_224436.jpg
IMG_20150409_221043.jpg
W ten weekend mostek pośredni pod jakimś obciążeniem typu żarówka i wtedy już duuużo oscylogramów i informacji sypnę.

Mile widziane sugestie, opinie etc. Bardzo bym chciał uniknąć zbierania popalonych półprzewodników w wiaderku płaczu! :lol:
Awatar użytkownika
Mania-C
Moderator
Posty: 820
Rejestracja: 2 paź 2010, 12:47

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: Mania-C »

jeśli to jest bez obciążenia wyjście bezpośrednio z układu to pomiar nic nie daje bo ne jest to pomiar w trakcie normalnej pracy, to samo tyczy się czasów narastania opadania. Przy pracy CW z reguły na regulatorze zasilającym drivery wydzieli się trochę ciepła wskazany jest radiator.

Pozdrawiam
grzegorzewskipl
Posty: 213
Rejestracja: 15 lip 2014, 00:39

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: grzegorzewskipl »

Dzyn Dzyn :(

Zwiększanie rezystorów bramkowych powoduje tylko pochylenie krzywych.

Moim zdaniem gdt zwaliłem
Powiększenie wyjście z mostka
Powiększenie wyjście z mostka
Powiększenie sygnał z drivera
Powiększenie sygnał z drivera
Trafopowielacz zapalony łuk
Trafopowielacz zapalony łuk
Obciążenie indukcyjnością - trafopowielacz rozwarty
Obciążenie indukcyjnością - trafopowielacz rozwarty
Obciążenie oporem 400R przebieg na wyjściu mostka (gora) i na wyjściu drivera
Obciążenie oporem 400R przebieg na wyjściu mostka (gora) i na wyjściu drivera
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: Yuri »

Z jakiego materiału jest rdzeń GDT? Sprawdzony jest ferryt 3E25.
grzegorzewskipl
Posty: 213
Rejestracja: 15 lip 2014, 00:39

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: grzegorzewskipl »

Właśnie z tego materiału. Problem polega raczej na uzwojeniu. Cztery wtórne i pierwotne to już 5 żył, a rdzeń jest niewielki. Zmieściło się 12 zwojów ale tu jest jeszcze jeden szkopuł. Mianowicie tyle przewodów nawet po skręceniu to gruba pyta. Poeksperymentuję z innymi sposobami nawijania opisanymi na stronie podanej przez Slu.

Target jest taki żeby weszło min 16 zwoja i żeby uzwojenia były max ściśnięte
Awatar użytkownika
slu_1982
Administrator
Posty: 560
Rejestracja: 5 kwie 2010, 17:49
Lokalizacja: Olsztyn

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: slu_1982 »

To wygląda jakby pracowało z czasem martwym, wypełnieniu mniejszym niż 50% Dorzuć rezystor 100-200ohm równolegle do uzwojenia pierwotnego.
Za takie przebiegi również może odpowiadać brak kondensatorów przy driwerach TC44xx Przy każdym z driwerów musi być kondensator low ESR a najlepiej kondensator tantalowy wartości od 10uF.
Nie wiem co oznacza "przebieg wyjściowy" mostka. Wspominałeś o mostku pośrednim, czy to o ten mostek chodzi ?

Pozwolę sobie przytoczyć pewien przykład z życia odnośnie mostka pośredniego, mianowicie:
-napięcie zasilania 36V
-tranzystory IRFZ44
-brak dodatkowych elementów do tranzystorów oprócz diod zenera i rezystorów bramkowych
-obciążenie duży GDT TX58 3E25
-kondensator 4.7uF MKP4 WIMA jak najbliżej tranzystorów

Przy tych warunkach uruchomiłem układ i miałem bardzo różne oscylacje i na pierwotnym i na wtórnym małego GDT, tak samo na dużym GDT i elementach mostka pośredniego. Napięcie zasilania mostka pośredniego podczas pracy wyglądało tak:
posrednik2.jpg
I to nie jest mała amplituda tych wzbudzonych drgań, tam było 1V/dz
Problem rozwiązałem tak:
posrednik1.jpg
Chodzi o te małe pomarańczowe kondensatory ceramiczne które do zdjęcia odlutowałem jeszcze na moment. Takie same zjawisko występowało z mostkiem pośrednim w przypadku DRSSTC, mostek pośredni zasilony był z 18V, tak więc niezależnie od napięcia zasilania lepiej dać od dołu do mostka pośredniego z dwa albo więcej kondensatorków 100nF :)
Na Gadu-Gadu nie udzielam żadnych porad związanych z elektroniką ani chemią.
Do tego służy forum !!
grzegorzewskipl
Posty: 213
Rejestracja: 15 lip 2014, 00:39

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: grzegorzewskipl »

Tak chodzi o mostek posredni. Zbudowalem go ze wszystkimi zabezpieczeniami. Dam rezystor do pierwotnego ale taki duzy?. W driverze mam zwykle elektrolity 10uF i poliestowe 100nF rownolegle. Wymienie elektrolity na 1000uF

Te kondy ceramiczne wpinasz w gs?

Tez moga miec wplyw rezystory drutowe. Wymienic na bezindukcyjne?
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: Yuri »

Rezystory bramkowe absolutnie nie mogą być drutowe! Tylko węglowe, ew. metalizowane.

Kondensatory na driverach powinny być nie elektrolityczne aluminiowe, ale tantalowe, do tego być umieszczone tak blisko driverów jak to fizycznie możliwe. Foliowy może być, chociaż ja bym dał ceramik. :)

Kondy o których mówił slu wpinasz między szyny zasilania jak blisko tranzystorów się da.
grzegorzewskipl
Posty: 213
Rejestracja: 15 lip 2014, 00:39

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: grzegorzewskipl »

Ok. Sterownik przeprojektowałem, a nowe elementy już do mnie lecą. Mostek też wymaga generalnej restrukturyzacji, ale to może poczekać.
Teraz mogę stwierdzić, że wypełnienie nie było ustawione perfekcyjnie na 50%. Gdy dołożyć jeszcze te drutowe betony na bramkach to powód kiełbasy parówkowej na oscylogramach jest całkiem uzasadniony.

Zastanawia mnie jeszcze jedna rzecz... czy kondensator 220nF na wyjściu z drivera to wystarczająco dużo?
Czy 4 kondy 220nF na wyjściu z mostka pośredniego jest ok?
Zenery jakiej mocy zastosować w mostku pośrednim, a jakie w docelowym? Zastosowałem 3W z racji tego, że mam na stanie, ale jeśli można 1/2W to taniej wyjdzie...
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: Yuri »

Zenery 3W starczą z zapasem, zwykle montuje się bodajże 1,3W i jest OK, ale sugeruję jednak trochę przewymiarować.

220nF na wyjściu drivera zamieniłbym na więcej, nawet 2,2µF... Podobnie z mostkiem pośrednim.
grzegorzewskipl
Posty: 213
Rejestracja: 15 lip 2014, 00:39

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: grzegorzewskipl »

Części już przyszły więc od jutra zaczynam składać. Jednak zanim zacznę zadam jeszcze kilka banalnych pytań.

Wiem już po co są kondy na wyjściu z driverów i mostka sterującego. Domyślam się, że w mostku głównym również są niezbędne.
W jaki sposób dobiera się ich pojemność? Czy jak dam w głównym 3x40uF to będzie za dużo? Co o tym GŁÓWNIE decyduje (napięcie na wyjściu, prąd, częstotliwość, indukcyjność rdzenia pod który go podłączam)?

Czy ten jeden stabilizator 15V @ 1,5A do zasilania driverów to nie za mało (trochę się grzeje pomimo radiatora)? Może coś dołożyć?

Denerwuje mnie konieczność zastosowania transformatora do zasilania mostka pośredniego... gdzieć w sieci spotkałem się z projektem, w którym pośredni mostek był zasilany z sieci i przekładnia była tylko większa.
Co powiecie na półmostek z IRFP460 -> duży GDT jako sterownik tych klocków Semikrona? Lub innych tranzystorów oczywiście oby pracowały pod 320V bezawaryjnie...
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: Yuri »

Chodzi o kondensator w szeregu z uzwojeniem pierwotnym transformatora WN? Ma on za zadanie separować składową stałą. Pojemność dobierasz tak, aby jego impedancja nie ograniczała przepływającego prądu, a więc dobiera się go zależnie od częstotliwości, prądu i napięcia.

Kilka µF wystarczy, ale musi być to bateria kilku solidnych kondensatorów - będzie musiała ona wytrzymać naprawdę duży prąd.

Jeden stabilizator powinien wystarczyć, ma prawo się grzać. Póki nie przekracza 70°C jest OK. ;)
Awatar użytkownika
d3211
Moderator
Posty: 180
Rejestracja: 24 gru 2010, 19:53
Lokalizacja: Rzeszów

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: d3211 »

Zasilanie mostka sterującego bramki z 320V niesie za sobą więcej problemów niż to jest warte. O ile ktoś zdecyduje się na takie rozwiązanie, nie zaoszczędzi na tym nic, a jeszcze pewnie dopłaci: kondensatory na wyższe napięcie, tranzystory, trudne w wykonaniu duże GDT które będzie miało przekładnie ok. 16:1 .
Pomińmy brak stabilizacji napięcia bramek, czy niezawodność takiego rozwiązania. Zastosuj najlepiej transformator+ zwykły stabilizator LM78xx lub ew. przetwornicę impulsową.
grzegorzewskipl
Posty: 213
Rejestracja: 15 lip 2014, 00:39

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: grzegorzewskipl »

Ok. Wpadłem w czarną dziurę z driverem. Układ, który działał już nie działa (po wymianie elektrolitów na tantale). Stwierdziłem, że i tak muszę zrobić drugi ze względów konstrukcyjnych.
Nowy różni się tylko rozstawieniem elementów. Objawy ma takie same jak stary układ:

1. Brak sygnału na wyjściu
2. Pobiera 0.6A, LM-y może troszkę się robią ciepłe TL też, a wyczuwalnie rozgrzewa się rezystor 220R pomiędy masą a sygnałem z TL. Drivery zimne

Sprawdziłem też napięcia na poszczególnych elementach.
Za LM-ami jest w okolicach tego co deklaruje producent. Sygnał z TL względem masy ma 200mV DC(!?), a sygnał z drivera nieodwracającego ma tyle ile dostaje z LM-a również DC. Z kolei driver odwracający ma zero V.

WTF panowie? Czyżbym propagował jakiś podstawowy błąd, który tak strasznie teraz uderza w mój system nerwowy?

Wrzucam ostateczny schemat. Mógłby ktoś sprawdzić?
SCHEMATIC.png
Oczywiście drivery są 4421 i 4422. Ich kolejność według mojej zaspanej głowy nie ma znaczenia (w sensie który na górze, a który na dole).

Ten dziwny pin przy potencjometrze to takie coś dałem, żeby jbc można było R potencjometru podzielić na dwa podłączając do masy.
Ten rezystor na wyjąciu z driverów jest opcjpnalny. Z założenia będzie tam zwora, chyba że będą dzwonki znowu.
grzegorzewskipl
Posty: 213
Rejestracja: 15 lip 2014, 00:39

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: grzegorzewskipl »

d3211 pisze:Ponadto zmienił bym konfigurację wyjścia- kolektor tranzystora wyjściowego (pin 8) podłączył bym przez rezystor do plusa, a emiter (pin 9) do masy.
Wtedy sygnał pobierasz z kolektora. Jeśli chciał byś zanegować wyjście to podłączasz kolektor do plusa, a emiter do masy przez rezystor- wtedy sygnał pobierasz z emitera. Drugiego tranzystora możesz nie podłączać, lub ew. emiter podłączyć do masy.
Na zaciski wyjściowe możesz dać dodatkowo rezystor 50R (tak aby zabezpieczyć wyjście TL przed ew. zwarciem), tak jak teraz jest R1.

Wcześniej to do mnie nie dotarło. Więc lepiej pobierać sygnał z jednego tranzystora? Co może się dziać jak połączę emitery i kolektory (tak jak to zrobiłem)? Czy te tranzystory mogą przełączać się w innych momentach i powodować dekoherencję sygnału?

Jaki wg. sygnał idzie z TL-a? Prostokąt czy impulsowy? Bo z jednego tranzystora jak ma się pofalować skoro prąd w jedną stronę płynie?

Ten rezystor 220R to nie za dużo?
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Datasheet mówi, że jeden tranzystor jest odwracający, a drugi nieodwracający (oczywiście chodzi o sygnał tylko upraszczam). Zatem mógłbym zrobić układ na dwóch takich samych TC-kach i zasilić je z oddzielnych emiterów. Mam rację czy bredzę?
Ostatnio zmieniony 23 kwie 2015, 22:07 przez grzegorzewskipl, łącznie zmieniany 1 raz.
Awatar użytkownika
Mania-C
Moderator
Posty: 820
Rejestracja: 2 paź 2010, 12:47

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: Mania-C »

według schematu to niema prawa działać brakuje rezystora który ustali dolny potencjał w momencie gdy klucz jest otwarty w tl494

Pozdrawiam
grzegorzewskipl
Posty: 213
Rejestracja: 15 lip 2014, 00:39

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: grzegorzewskipl »

Ajjj... R4 ma być inaczej podłączony... on jest do masy, a emitery do driverów... w ten sposób powinno działać?

Ja bym ew. zmienił na coś takiego, że:

1. Obydwa kolektory do +12

2. E1 do TC4421/2, a pomiędzy rezystor z 500R i E2 do TC4422/1 i pomiędzy rezystor 500R

Już kompletnie pobłądziłem chociaż jeszcze niedawno wszytko było pięknie... :(
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: Yuri »

Tak, teraz nie masz poprawnie wykonanego sterowania. :)

Tranzystory wyjściowe TL494 mogą być połączone równolegle, jak długo jest ustawiony tryb pracy single-ended (pin 13 zwarty do masy). W tedy oba są przełączane synchronicznie.
grzegorzewskipl pisze: Datasheet mówi, że jeden tranzystor jest odwracający, a drugi nieodwracający (oczywiście chodzi o sygnał tylko upraszczam). Zatem mógłbym zrobić układ na dwóch takich samych TC-kach i zasilić je z oddzielnych emiterów. Mam rację czy bredzę?
To jak najbardziej możliwe, ale musisz ustawić tryb pracy wyjścia na push-pull (pin 13 zwierasz z 14). W tedy także liczysz inaczej częstotliwość oscylatora (jest dwa razy wyższa).

Co do samego połączenia... Kolektor dajesz do +VCC, emiter bezpośrednio do wejścia drivera, między masę a emiter rezystor 220Ω. Rezystory w szeregu z driverem nie są potrzebne.

Dodatkowe napięcie +12V do zasilania TL494 nie jest potrzebne, można spokojnie zasilić go z 15V.
Ostatnio zmieniony 23 kwie 2015, 22:31 przez Yuri, łącznie zmieniany 2 razy.
grzegorzewskipl
Posty: 213
Rejestracja: 15 lip 2014, 00:39

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: grzegorzewskipl »

Ok teraz zaczyna mi się to wszystko klarować. Dzięki chłopy! Wczoraj w nocy już chciałem łazić po ścianach...
Awatar użytkownika
Mania-C
Moderator
Posty: 820
Rejestracja: 2 paź 2010, 12:47

Re: Mostek H na TL494 oraz IGBT - driver do trafa WN

Post autor: Mania-C »

yuri opis schematu ok ale pocoż koledze aż takie rezystory dawać (220R) , Cin drivera wynosi zaledwie 40pF to jest tak niewiele że aż niewidoczne.
Taki prąd wystarczył by do wysterowania klasycznych tranzystorów mocy

Pozdrawiam
ODPOWIEDZ