Half bridge SSTC - nietypowy projekt do sprawdzenia

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

Half bridge SSTC - nietypowy projekt do sprawdzenia

Post autor: Yuri »

Witam. Zainspirowany tą cewką postanowiłem nakreślić własny projekt SSTC: http://danyk.cz/sstc3_en.html

Założenia:
-Stworzenie średniej mocy cewki zdolnej do pracy w trybie CW.
-Niewielkie wymiary urządzenia.
-Możliwie prosta konstrukcja z jak najmniejszą ilością komponentów.
-Jak najmniejsze koszty.
-Użycie sprzężenia zwrotnego, aby nie musieć stroić cewki.
-Częstotliwość robocza w okolicach 200kHz.

Rozwiązania:
-Sprzężenie na antenie i 74HC14.
-Zastosowanie scalonego sterownika L6384E, eliminujące konieczność stosowania GDT i osprzętu. Przy okazji, układ ten potrafi sterować oboma tranzystorami niezależnie i posiada programowalny czas martwy, co eliminuje konieczność "wymijania" diody wbudowanej w tranzystor - duży czas martwy zapewnia, że dioda zdąży przejść w stan zaporowy nim załączy się druga połówka mostka.

Oto i nakreślony schemat (obwód zasilania pominięty):
Zrzut ekranu.png
Prozę o opinię, czy to ma prawo działać? :) Prosiłbym także o poradę w następujących kwestiach:
-Tranzystory. SIHG30N60 mam na składzie, ale może starczyłyby IRF840?
-Czas martwy, ustaliłem na 1,5µs, czy to dobry wybór?
-Pojemność kondensatora CBOOT. Nie potrafię dobrać. :X
-Czy w ogóle jest sens kombinować, czy oryginalny układ na IR2153 po zestrojeniu działałby stabilnie i nie wymagał ciągłego dostrajania?

Noty katalogowe komponentów:
Załącznik L6384.pdf nie jest już dostępny
L6384.pdf
(307.25 KiB) Pobrany 464 razy
Pozdrawiam
Awatar użytkownika
Mania-C
Moderator
Posty: 820
Rejestracja: 2 paź 2010, 12:47

Re: Half bridge SSTC - nietypowy projekt do sprawdzenia

Post autor: Mania-C »

Yuri Yuri :)
dlaczego nie czytasz uważnie dokumentacji :) ? co ?
1.5uS czasu martwego nie wystarczy Tobie 500nS (47k)?
Tranzystory hmm wiesz to wszystko zależy co chcesz osiągnąć ile mocy ma przepompować taki układ. Jeśli korona ma mieć "parę cm a nie paręnaście" to ok możne być słynna 840'tka. Mimo to mam złe wspomnienia po takich driverach pracujących w tej topologii po prostu potrafią się ugotować przy podpięciu większych kluczy(pojemność bramy).

dobra do roboty
Cboot 100nF
bo
Cexist= 120nC:12V = 10.3nF
warunek: Vboot>Cexist
częstotliwość założona 200khz wiec to jest 5uS dla całego cyklu czyli 2.5uS dla niskiego (boost trap liczymy TYLKO DLA NISKIEGO )
podstawiamy
Vdrop= 130nC/2.5uS*125R=6.5V
Wnioski
Spadek napięcia za duży konstrukcja wyleci w powietrze.
Musiałbyś to prze modernizować by mogło działać yuri stworzyć temu warunki przysłowiowe w których mogła by swobodnie oddychać ta
konstrukcja

Zawsze jest warto eksperymentować to powinno być motto na tym forum :) tzw oczywista oczywistość

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

Re: Half bridge SSTC - nietypowy projekt do sprawdzenia

Post autor: Yuri »

Cóż, założenie było takie, aby czas martwy był dłuższy, niż czasy wyłączania MOSFET-a i recovery jego diody (95 + 75 + 605 = 775ns, chociaż te 1500ns to już deko za duży zapas), ale nie wiem, na ile jest on słuszny. :) Powiadasz 500ns wystarczy?

Właśnie marzę o kilkunastu cm, tak 700-800W. Nie chcę konkurować z pełnym mostkiem, ale chciałbym w miarę przyzwoite wyładowania w trybie CW. Prawdopodobnie całość będzie pracować w dwóch, przełączanych trybach - CW, albo bez filtra i z prostownikiem jednopołówkowym (coś 'ala VTTC).

Szukałem alternatywnych kluczy właśnie po to, aby "ulżyć" driverowi, czegoś z mniejszym Qg.

No tak, CBOOT musi być oczywiście większy, ale tu znów pojawia się inny problem - spadek napięcia na wewnętrznej strukturze ładującej. Postanowiłem nanieść więc rozwiązanie sugerowane w nocie (i widziane kilka razy w sieci) - zewnętrzna dioda (uf4007) i duży CBOOT (47u).

Tylko martwi mnie napięcie zasilania. Przy 12V wraz ze wszystkimi spadkami bramka może być ładowana zaledwie do okolic 10-11V - teoretycznie powinno wystarczyć, ale niepokoi mnie to. Układ posiada wbudowaną diodę zenera, które ogranicza je. Myślałem o 15V, ale to za blisko progu napięcia zenera (min. 14,6; typ. 15,6; maks 16,6). Z kolei próg załączenia wynosi 11,5-12,5V, więc i 12V może być ciut za niskie. 14V? Tylko ciężko znaleźć taki stabilizator.

Tak to wygląda:
1.png
Zapomniałem jeszcze o czymś? :)

Pozdrawiam
Ostatnio zmieniony 4 mar 2015, 19:34 przez Yuri, łącznie zmieniany 2 razy.
Awatar użytkownika
slu_1982
Administrator
Posty: 560
Rejestracja: 5 kwie 2010, 17:49
Lokalizacja: Olsztyn

Re: Half bridge SSTC - nietypowy projekt do sprawdzenia

Post autor: slu_1982 »

A czemu nie pomyślisz nad zastosowaniem IR2112 ? http://www.irf.com/product-info/datashe ... ir2112.pdf
Próbowałem swego czasu wykorzystać ten BOOTSTRAP w układzie półmostkowym z TL494 i sprzężeniem zwrotnym temperaturowym, chodziło o stabilizacje temperatury grzałki bez histerezy na PWM :D

Problemem były oscylacje na bootstrapowanym tranzystorze mosfet, układ przy przełączaniu dostawał oscylacji, i wchodziły mi zakłócenia. Niby to ciekawe rozwiązanie, pojemność ładująca bramkę ładowana przez diodę. Kj lub inaczej Dzejwor odradził mi od razu stosowania bootstrapa, ale pokazał mi alternatywę dla zasilania części sterującej drugim tranzystorem. Można przecież zamiast zasilania przez diodę i rozładowywany kondensator zasilić tą drugą część z osobnego transformatora zasilanego z sieci.

Jest jeszcze jedna ważna uwaga odnośnie projektu. Pamiętaj, masa sterownika jest połączona z masą napięcia wyprostowanego z sieci. Pamiętaj też że w razie uszkodzenia układu sterującego tranzystorami może się pojawić wysokie napięcie z zasilania mostka na elementach sterownika!


Ps. mania-c napisałem do Ciebie PW ale ani nie dostałem odpowiedzi ani nie zadzwoniłeś :evil:
Na Gadu-Gadu nie udzielam żadnych porad związanych z elektroniką ani chemią.
Do tego służy forum !!
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Half bridge SSTC - nietypowy projekt do sprawdzenia

Post autor: Yuri »

Zdaję sobie sprawę z ryzyka. :)

Przyczyna wyboru jest prosta:
-Wbudowany, programowalny układ ustalający czas martwy - uproszczenie układu (wysoki czas martwy = nie trzeba wymijać diod MOSFET-ów)
-Mam go na składzie. :)

Hmm, rozważę takie zasilanie... Poważne problemy miałeś z tymi oscylacjami?
Ostatnio zmieniony 4 mar 2015, 19:32 przez Yuri, łącznie zmieniany 1 raz.
Awatar użytkownika
slu_1982
Administrator
Posty: 560
Rejestracja: 5 kwie 2010, 17:49
Lokalizacja: Olsztyn

Re: Half bridge SSTC - nietypowy projekt do sprawdzenia

Post autor: slu_1982 »

Za wiele dzisiaj nie powiem na ten temat. Układ to IR2112, dwa osobne zasilania odseparowane transformatorem Jedno zasilanie idzie do TL494 pracujący w push pull, wyjścia z TL494 idą na diody transoptora. Wyjście transoptorów zasilone są z drugiego zasilania, które również zasilało układ IR2112. Kondensatory bootstrapa to 10uF/50V elektrolity z ceramikiem 100nF, eksperymentując dodałem od dołu po tantalu jeszcze.. Transoptor to HCPL-2530. szkoda że nie zrobiłem zdjęć. Chciałbym kiedyś wziąć się za temat sterowania bramek mosfetów i znalezienia jakiejś alternatywy dla GDT, zrobienia jakiegoś porównania.
boot1.jpg
boot2.jpg
Na Gadu-Gadu nie udzielam żadnych porad związanych z elektroniką ani chemią.
Do tego służy forum !!
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Half bridge SSTC - nietypowy projekt do sprawdzenia

Post autor: Yuri »

Czyli, jeśli rozumiem, użyłeś jednak do zasilania strony wysokiej diody i kondensatora, a dzielone zasilanie i transoptory mają za zadanie jedynie bezpiecznie odizolować generator sygnału od obwodów mocy?

Generalnie, wygląda na to, że reszta implementacji jest łudząco podobna - tyle, że u Ciebie strona wysoka i niska są osobno sterowane przez dwa wyjścia tl494, a u mnie jest jeden sygnał zaś układ posiada wbudowany sterownik zapewniający interlocki i regulowany czas martwy. :)

BTW czy rezystor R2 wystarczy, aby wzbudzić cewkę po zasileniu?
ODPOWIEDZ