Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Półprzewodnikowa cewka Tesli (ang. Solid State Tesla Coil). W odróżnieniu od klasycznego transformatora Tesli iskrownik został zastąpiony obwodem elektronicznym dzięki czemu do pracy nie wymaga wysokiego napięcia.
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: Yuri »

Witam.

Planuję niebawem zbudować SSTC na pełnym mostku. Wiadomo, aby budowę zacząć, trzeba mieć projekt. ;) I tutaj proszę Was o opinię i pomoc.

Najpierw prosiłbym o opinię na temat doboru części. Mam zamiar użyć:

Tranzystorów: http://www.vishay.com/docs/91482/sihg73n60e.pdf
Diod shottky: http://www.vishay.com/docs/89152/v30120s.pdf
Diod flyback: http://www.vishay.com/docs/94032/vs8etx06.pdf
Filtr zasilania: 4700uF @ 350V lub 400V, zależnie, co uda się taniej kupić.
Drivery: TC445x, to samo, co TC442x, ale na 13A.

Co sądzicie o tym wyborze?

Druga sprawa, to mozajki PCB... Postanowiłem pierwszy raz wykonać samodzielnie PCB, lecz miałem drobny problem ze skompletowaniem mozajek do trawienia. Aktualnie planuję użyć:

Mostka projektu Dżejwora, znalezionego na forum, z tym, że użyję jednego GDT (schematy w załączniku):
Mostek.zip
(56.72 KiB) Pobrany 547 razy
Nadmienię, że tranzystory zamierzam umieścić wspólnie na pojedynczym coolerze CPU wyposażonym w wentylator i połączyć je z PCB możliwie krótkimi przewodami. Czy takie połączenie jest dopuszczalne?

Tego drivera: sstc/moja-pierwsza-sstc-t318.html#p2824 Zostanie zlutowana jedynie część pozwalająca na pracę z anteną.
Soft start: http://ep.com.pl/files/5807.pdf Triak zostanie zastąpiony BTB16.

Czy to dobry dobór? Interuptera na razie nie planuję, ewentualnie coś na NE555. W przyszłości może dorobię interupter audio. Jeżeli ktoś może zasugerować jakiś driver ze zintegrowanym "zwykłym" (NE555 itp.) interupterem pracujący na driverach TC44xx (posiadam cztery sztuki, dla tego się na nie uparłem :) ) i ew. możliwością wpięcia zewnętrznego interuptera na przyszłość, byłbym wdzięczny. :)

EDIT:\\

Jako soft start mam zamiar użyć termistorów NTC. Myślę o dwóch takich w szeregu: http://www.ametherm.com/datasheetspdf/SL3210015.pdf
Bądź jednym takim: http://www.ametherm.com/datasheetspdf/MS3215012.pdf

Jak myślicie, to dobry pomysł?

Pozdrawiam.
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: Yuri »

Mam jeszcze jedno pytanie:

Czy użycie diod Shottky równolegle do rezystorów bramkowych celem przyśpieszenie domykania MOSFET-ów IRFPS40N60 jest dobrym pomysłem?
Ostatnio zmieniony 9 lis 2015, 20:23 przez Yuri, łącznie zmieniany 1 raz.
PolishHammer
Posty: 60
Rejestracja: 8 gru 2011, 18:45

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: PolishHammer »

Jaką Frez masz/planujesz mieć w swojej sstc? W interrupterze proponowałbym Ci zastosować tl494 i zamiast regulacji Ton i Toff masz regulacje częstotliwości i wypełnienia, a dodatkowo z tego co pamiętam na tl494 możesz bardzo łatwo zrealizować modulację audio. Teraz sprawa tranzystorów i coolera: widziałem płytki Dżejwora i wydaje mi się że gdy zastosujesz 1 cooler to przewody do tranzystorów mogą okazać się za długie czyt. będą miały zbyt dużą indukcyjność i możesz mieć problemy z przebiegami (jeśli się myle to mnie poprawcie). O wiele lepszym pomysłem byłoby zastosowanie 2 coolerów.
"Nie zamierzam dać satysfakcji owym, ograniczonym, zazdrosnym indywiduom, które próbują udaremnić me wysiłki. Nie są oni dla mnie niczym więcej, niż zarazkami jakiejś obrzydliwej choroby. " ~ Nicol Tesla
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: Yuri »

F planuję w okolicach 190kHz (własna rezonatora, ale dam toroid co ją zdrowo zbije).

Użyję dwóch coolerów.
Awatar użytkownika
Mania-C
Moderator
Posty: 820
Rejestracja: 2 paź 2010, 12:47

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: Mania-C »

Yuri pisze: Najpierw prosiłbym o opinię na temat doboru części. Mam zamiar użyć:

Tranzystorów: http://www.vishay.com/docs/91482/sihg73n60e.pdf
Diod shottky: http://www.vishay.com/docs/89152/v30120s.pdf
Diod flyback: http://www.vishay.com/docs/94032/vs8etx06.pdf
Filtr zasilania: 4700uF @ 350V lub 400V, zależnie, co uda się taniej kupić.
Drivery: TC445x, to samo, co TC442x, ale na 13A.
Jest ok
Yuri pisze:Druga sprawa, to mozajki PCB... Postanowiłem pierwszy raz wykonać samodzielnie PCB, lecz miałem drobny problem ze skompletowaniem mozajek do trawienia. Aktualnie planuję użyć:

Mostka projektu Dżejwora, znalezionego na forum, z tym, że użyję jednego GDT (schematy w załączniku):

Mostek.zip [56.72 KiB]
Pobrane 32 razy
Tu podkreślił bym że w przypadku wybranych przez Ciebie głównych kluczy zmienił bym deko schemat bramki
dodał układ rezystor dioda do szybkiego zamykania tranzystora. Spójrz na dtrke że Tf + Td(off) jest niemal 3krotnie większy od Tr + Td(on)
to znaczy że w takim rozwiązaniu bardzo prawdopodobne jest pojawienie się zwarć skośnych. Musisz starać się dożyć do sytuacji gdzie po fazie zamykania klucza jest odstęp czasowy powiedzmy 100nS do włączenia sie kolejnego klucza. w załączniku dodaje jak ma wyglądać taka luka miedzy przełączeniami
Yuri pisze:Nadmienię, że tranzystory zamierzam umieścić wspólnie na pojedynczym coolerze CPU wyposażonym w wentylator i połączyć je z PCB możliwie krótkimi przewodami. Czy takie połączenie jest dopuszczalne?
Odradzał bym ale jeżeli sie uprzesz to stosuj w konstrukcji mostka pojawią sie szpile a całość będzie tak czy śmak wymagała dobrych kondensatorów snubbujących.

PS ostatnia adnotacja odezwij się do aka Slu bo on ma już gotowy taki sterownik SSTC na pewno się z nim dogadasz.
PolishHammer dobrze Ci doradza PWM driver jest lepszy niżeli timer ne555


Pozdrawiam
Załączniki
Deadtime około 100nS
Deadtime około 100nS
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: Yuri »

Wykonanie płytek już zleciłem komuś z forum. ;) Interrupter będzie jednak na NE555, ale także miejsce na podłączenie zewnętrznego w przyszłości.

Sporo szybsze i dużo mniejszy Qg (porównywalne z IRFP460).

Co do przewodów, użycie dwóch coolerów przy odrobinie szczęścia je wyeliminuje, a jeśli nie, to będą miały one ~1cm.

Pozdrawiam.
IRFP460
Posty: 203
Rejestracja: 28 wrz 2015, 13:23

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: IRFP460 »

Yuri pisze: Druga sprawa, to mozajki PCB... Postanowiłem pierwszy raz wykonać samodzielnie PCB, lecz miałem drobny problem ze skompletowaniem mozajek do trawienia. Aktualnie planuję użyć:

Mostka projektu Dżejwora, znalezionego na forum, z tym, że użyję jednego GDT (schematy w załączniku):
Mostek.zip
Wybaczcie odgrzebywanie tematu, ale mam pytanie z nim związane - Yuri, czy ten layout mostka jest w pełni poprawny? Tzn. czy nadaje się do replikacji, przy założeniu, że MOSFETy bezpośrednio wlutuję w płytkę?
No i dodam domykające diody shottky do rezystorów bramkowych. ("układ rezystor dioda do szybkiego zamykania tranzystora")


Yuri pisze: pliki/obrazy/2666
4705866300_1443183024.png
Te 6 kondensatorów 220nF na 630V to też MKP10, tak? Czemu aż 630V a nie 400? Nie wiem czy takie dostanę
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: Yuri »

Projekt KJ-a może być, tyle że trzeba zmienić footprint snubberów żeby weszły MKP. Jest tu co prawda sporo rzeczy do poprawki (cewka KJ to była jedna z pierwszych w Polsce ;) ), ale przejdzie.

Tak, MKP10, one są najbardziej obciążone ze wszystkich w układzie. Czemu na 630VDC? Są ciągle obciążone dużymi prądami wysokiej częstotliwości więc trzeba je deratingować.
IRFP460
Posty: 203
Rejestracja: 28 wrz 2015, 13:23

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: IRFP460 »

Yuri pisze:Projekt KJ-a może być, tyle że trzeba zmienić footprint snubberów żeby weszły MKP. Jest tu co prawda sporo rzeczy do poprawki (cewka KJ to była jedna z pierwszych w Polsce ;) ), ale przejdzie.
Daj jakieś sugestie co można by poprawić to pokombinuję. Przerysuję całość do Eagla a jak skończę to też udostępnie pliki projektu.
Yuri pisze: Tak, MKP10, one są najbardziej obciążone ze wszystkich w układzie. Czemu na 630VDC? Są ciągle obciążone dużymi prądami wysokiej częstotliwości więc trzeba je deratingować.
Te niebieskie co miałeś na zdjęciach z Twojej Tesli to też MKP10?
Niezbyt widzę na Allegro takie...
Są np:
Pojemność : 220nF 0,22uF
Napięcie max : 630V
Typ: kondensator foliowy ( zwijany )
Zastosowanie uniwersalne , obecnie często spotykane w zasilaczach impulsowych sprzętu RTV i AGD , zasilaczach żarówek ledowych , itp.
http://allegro.pl/kondensator-220nf-0-2 ... 47198.html
One są odpowiednie? Niby "spotykane w zasilaczach impulsowych" wg. opisu aukcji.

I czy te snubbery nie uniemożliwią mi uruchomienia cewki w trybie half wave?
Ale w sumie u Burnetta są:
http://www.richieburnett.co.uk/sstc02.gif
I na jego schemacie napisane jest, że tylko "polyprop" kondensatory, czyli polipropylenowe...
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: Yuri »

IRFP460 pisze:
Te niebieskie co miałeś na zdjęciach z Twojej Tesli to też MKP10?
Niezbyt widzę na Allegro takie...
Nie, PILKOR MMKP, serii nie pamiętam. Są nawet solidne.
IRFP460 pisze: http://allegro.pl/kondensator-220nf-0-2 ... 47198.html
One są odpowiednie? Niby "spotykane w zasilaczach impulsowych" wg. opisu aukcji.
Nie wiadomo - nie ma o nich żadnych informacji.

Po co kombinujesz z no-name, jak masz na TME w tej samej cenie sprawdzone? :P http://www.tme.eu/pl/details/mkp10-220n ... 06a00mssd/
IRFP460 pisze: I czy te snubbery nie uniemożliwią mi uruchomienia cewki w trybie half wave?
Nie, czemu miałyby? To nielogiczne.
IRFP460
Posty: 203
Rejestracja: 28 wrz 2015, 13:23

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: IRFP460 »

Yuri pisze:
IRFP460 pisze: http://allegro.pl/kondensator-220nf-0-2 ... 47198.html
One są odpowiednie? Niby "spotykane w zasilaczach impulsowych" wg. opisu aukcji.
Nie wiadomo - nie ma o nich żadnych informacji.

Po co kombinujesz z no-name, jak masz na TME w tej samej cenie sprawdzone? :P http://www.tme.eu/pl/details/mkp10-220n ... 06a00mssd/


Sugerowałem sie tym, ze 2.2uF/400V są na Allegro po 3 zł sztuka a na tme po 7 zł...
Wręcz identyczne, tylko te tańsze mają lepzsą tolerancję - 10% a nie 20%.
Ale w przypadku tych 220nF rzeczywiście, ceny są podobne.
Yuri pisze:
IRFP460 pisze: I czy te snubbery nie uniemożliwią mi uruchomienia cewki w trybie half wave?
Nie, czemu miałyby? To nielogiczne.
Niby zawsze to jakaś pojemność, ale w sumie w porównaniu do elektrolita o wiele mniejsza...
Awatar użytkownika
Thor
Posty: 283
Rejestracja: 23 paź 2014, 08:34
Lokalizacja: Warszawa

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: Thor »

Ja chcę wykonać SSTC na pełnym mostku na napięciu zasilania 24V i mam pytanie...
mostek 24v.png
Czy dla zabezpieczenia przed samoindukcją wystarczy jedna dioda czy trzeba jak w opcjach na 230V pomiędzy dren i źródło wstawiać diodę przy każdym tranzystorze?
Jeśli wystarczy jedna dioda to o tyle dla mnie plus, że uda mi się na kompaktowej płytce wszystko upchać.

Tranzystory mają wbudowane diody zabezpieczające ale czy one wystarczą w tych warunkach?

Podpatrzyłem taką SSTC na 24V z czego prawdopodobnie jest na półmostku:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=BzpR1WAKO0Q[/youtube]

Toroid jak widzę chyba znacznie poprawia wydajność wyładowań?

A to sklep tego gościa, ale oczywiście wolę zrobić sobie sterownik sam:
http://lessinger.eshop.t-online.de/24V-SSTC
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: Yuri »

Thor pisze:Czy dla zabezpieczenia przed samoindukcją wystarczy jedna dioda czy trzeba jak w opcjach na 230V pomiędzy dren i źródło wstawiać diodę przy każdym tranzystorze?
Jeśli wystarczy jedna dioda to o tyle dla mnie plus, że uda mi się na kompaktowej płytce wszystko upchać.
Nie wystarczy, nie wiem skąd w ogóle ten pomysł. Linkowałem nie dawno artykuł opisujący dokładnie o co chodzi z diodami, zasada działania nie ulega żadnej zmianie. Ta dioda wpięta między szyny zasilania jak na schemacie nie ma większego sensu. (chyba, że jako zabezpieczenie przeciw odwrotnemu podłączeniu zasilania?) Dalej każdy tranzystor potrzebuje diody i dalej wypadałoby zastąpić je szybszymi. Ale, ze względu na niskie napięcie zasilania możemy pokusić się o podłączenie równolegle do kluczy diod Shottky bez dodawania szeregowych diod na drenie - Shottky ze względu na niższe napięcie przewodzenia i tak powinna załączyć się zanim dioda MOSFET-a zareaguje. Jednak jest to trochę ryzykowne (indukcyjności pasożytnicze kiepskiego layoutu i kilka innych czynników mogą przeszkodzić w poprawnym zadziałaniu rozwiązania). osobiście nie testowałem, ale ktoś odważny może spróbować. ;)
Thor pisze: Toroid jak widzę chyba znacznie poprawia wydajność wyładowań?
W większości przypadków tak.
Awatar użytkownika
Thor
Posty: 283
Rejestracja: 23 paź 2014, 08:34
Lokalizacja: Warszawa

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: Thor »

mostek 24v.png
A tak można wykonać zabezpieczenie dając dwukierunkową diodę transil, przykładowo 36V ?
Chyba w takiej konfiguracji dioda najszybciej powinna zadziałać...ale nie sprawdzałem...
IRFP460
Posty: 203
Rejestracja: 28 wrz 2015, 13:23

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: IRFP460 »

Skoro już upraszczamy, to nie lepiej pominąc diody shotkiego i szybkie i wsadzić tam IGBT typu FGH40N60SMD? Bo raczej to tylko kwestia doboru rezystora bramkowego i będzie ok, tak? Co o tym sądzisz, Yuri?
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: Yuri »

Thor pisze:A tak można wykonać zabezpieczenie dając dwukierunkową diodę transil, przykładowo 36V ?
Chyba w takiej konfiguracji dioda najszybciej powinna zadziałać...ale nie sprawdzałem...
Nie, to nie jest dobry pomysł. Raz, że wcale nie zadziała szybciej od diod przy kluczach - transil otworzy się dopiero gdy napięcie na uzwojeniu osiągnie jego napięcia przebicia co oznacza transjenty i oscylacje, podczas gdy diody przy kluczach otworzą się po osiągnięciu ich napięcia przewodzenia (okolice poniżej wolta). Poza tym w ten sposób wprowadzisz duże straty - nie zapominaj że tu nie walczymy z przepięciami wywołanymi samoindukcją w uzwojeniu pierwotnym, ale przepływem prądu wymuszanym przez wtórny obwód rezonansowy gdy klucze nie przełączają się w sposób idealnie z nim synchroniczny. A najefektywniejszą metodą na eliminowanie powstających w ten sposób przepięć są diody zapewniające drogę przepływu prądu do szyn zasilania gdy tranzystory są zamknięte (oczywiście najlepiej by było zaprojektować sterownik który uzyskuje na tyle dobrą synchronizację, iż diody przestają być potrzebne). Przecież opisywałem to wszystko już, podałem też linki zawierające dość dobre opracowanie na ten temat...

Przytoczę więc odpowiednią lekturę jeszcze raz:
http://www.richieburnett.co.uk/sstate2.html
http://www.richieburnett.co.uk/sstate3.html
IRFP460 pisze:Skoro już upraszczamy, to nie lepiej pominąc diody shotkiego i szybkie i wsadzić tam IGBT typu FGH40N60SMD? Bo raczej to tylko kwestia doboru rezystora bramkowego i będzie ok, tak? Co o tym sądzisz, Yuri?
Przy cewce zasilanej z 36V? Straty przewodzenia na IGBT będą znacznie większe niż na niskonapięciowym MOSFET (te potrafią osiągać bardzo niskie Rds). W układach gdzie jest niskie napięcie a duży prąd MOSFET-y zasadniczo biją na głowę IGBT.

Mówiąc o SSTC zasilanych z sieci - te konkretne IGBT wydają się całkiem niezłe, chociaż osobiście zostawałbym przy MOSFET-ach.
IRFP460
Posty: 203
Rejestracja: 28 wrz 2015, 13:23

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: IRFP460 »

Yuri pisze: Mówiąc o SSTC zasilanych z sieci - te konkretne IGBT wydają się całkiem niezłe, chociaż osobiście zostawałbym przy MOSFET-ach.
Dlaczego? Są szybsze, o to chodzi? Czy o koszt?

Ja mam wrażenie, że to bardzo upraszcza sytuacje, ścieżki, itp. Jedyny minus jaki teraz widzę to to, że dioda i klucz mają tą samą obudowę więc się mogą mocniej grząć.

Projektuję płytkę (na początek HALFBRIDGE i teraz o tym mowa, potem będę robić na tych IGBT fullbridge), pominąłem diody szybkie i shottky, i teraz mam pytanie, czy bliżej kluczy powinien być snubber czy te dwa kondensatory co są na ich wysokości (nie wiem w sumie jak je poprawnie nazwać)?
anton753159
Posty: 7
Rejestracja: 17 mar 2012, 22:21

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: anton753159 »

Apropo tych 6 kondów do odcinania składowej stałej, to w sumie po co ich tyle? nie wystarczyłby jeden? np. taki http://www.tme.eu/pl/details/mkp10-220n ... 06a00mssd/
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: Yuri »

Jest ich tyle ze względu na spore prądy, dla zwiększenia wytrzymałości. Przykładowo, pojedynczy kondensator z linku przy 15Arms@100kHz zagrzałby się o około 116 stopni ponad temperaturę otoczenia...
Co prawda tu jest może ich aż za dużo, ale dzięki temu wytrzymają nawet kondensatory nieco niższej jakości. Dobrze jest też aby pojemność nie była nazbyt niska, nie ma co dokładać zbędnej impedancji do obwodu pierwotnego. :P
anton753159
Posty: 7
Rejestracja: 17 mar 2012, 22:21

Re: Fullbridge SSTC - faza projektowa.

Post autor: anton753159 »

Dzięki za odpowiedź. Tak myślałem, tylko w tej niemieckiej nocie nie mogłem się doczytać niczego.
No 116°C to trochę za dużo :D Zrobię w takim razie jak wszyscy 6, niech się nie gotują.
ODPOWIEDZ