Witajcie HVtowcy, przychodzę do was z problemem nie działającej cewki, która działała doskonale.
Otóż cewka działała bez diód które dorysowałem na schemacie. Napięcie podawane stopniowo z autotransformatora aż przy okolicy 100V jeden z tranzystorów umarł (bez wystrzału ). Zauważyłem coś dosyć dziwnego zanim przestała pracować, obudowa autotransformatora "kopała" tj. Niektóre elementy metalowe panelu sterowania cewki. Zmieniłem tranzystory z IRFP460LC na IRFP450A w zasadzie tylko na próbę czy to zadziała wraz z diodami zabezpieczającymi. Włączam cewke i nic, jedynie na źródłach zasilania czy to bateri Lion czy autotransformatorze wydobywa się dźwięk pracy Interruptera. Wedle przebiegów z oscyloskopu wszystko od strony sterowania wydaje się być dobrze ale jednak półmostek nie chce ruszyć.

Miałeś jakieś wyładowanie przy tym napięciu? Masz zamontowany breakpoint?

Jeżeli cewka generowała HV, to normalne. Każdy "pływający" kawałek przewodnika w pobliżu sprzęga się pojemnościowo z rezonatorem i najlepiej, gdyby był uziemiony.

Pokaż przebiegi D-S, nie zapominając o separacji galwanicznie cewki lub masy oscyloskopu od sieci. Sprawdzałeś co się tam dzieje, czy tylko na bramce? Jaką podstawę czasu miał ustawiony oscyloskop na powyższych zdjęciach? (nie znam rosyjskiego )

Pokaż jak jest wszystko skonstruowane.

Przebiegi sprawdzę w wolnym czasie, teraz tak na szybciora mogę odpisać. Mogę się domyślać czemu autotransformator kopał.... Dolny koniec cewki był uziemiony w bolcu jak i autotrafo. Podstawa czasu to 1us. Testował będę podajac napięcie z bateri 24V więc z separacja problemu nie będzie.

Jesteś pewien że prawidłowo podłączyłeś tranzystor po lewej? Ciężko rozgryźć ze zdjęcia, ale wydaje mi się że coś jest pomylone.

Faktycznie Yuri, źle podłączyłem i działało! Tak czy inaczej długo się nie pobawiłem bo zaraz oba padły przy 50V.....

Zbyt odważnie jedziesz na przód. Zacznij po kolei.

Najpierw podłącz mostek bez obciążenia, podaj na feedback sygnał z generatora o częstotliwości zbliżonej do rezonansowej i obserwuj przebiegi D-S przy niskim napięciu. Mierz też pobór prądu mostka - jeśli jest większy niż kilka-kilkanaście mA masz gwarantowane zwarcia skrośne.

Na Twoim miejscu dodałbym tez diody przyśpieszające wyłączanie tranzystorów.

Przewody z GDT do tranzystorów powinny być skręcone ze sobą na całej długości. Teraz dodajesz dodatkową indukcyjność szeregową i widać to wyraźnie w overshoocie na przebiegach bramkowych.

Dzięki za rady Yuri, zastosuje się do nich jednak jakbyś mógł wytłumaczyć mi co to te zwarcia skrośne bo gdzieś słyszałem o tym ale nie wiem co to :p Mówisz o diodach przyłączanych równolegle do rezystorów? Jakie użyć w tym miejscu?

Zwarcie skrośne to sytuacja gdy oba tranzystory w gałęzi mostka są załączone jednocześnie, de facto zwierając szynę zasilania. To bardzo powszechny powód eksplozji mostka.

W sumie masz teraz bardzo mały rezystor bramkowy, zaledwie 5R, prawdopodobnie będzie potrzebny większy. Jednak łączenie dwóch równolegle nie jest raczej niezbędne.

Dioda domykająca to dioda Shottky równolegle do rezystora bramkowego, anodą do bramki katodą do GDT. Dowolna 1A/40V będzie OK. W tej konfiguracji rezystor bramkowy opóźnia załączenie tranzystora, podczas gdy dioda pozwala na jego szybkie wyłączenie ułatwiając ograniczenie zwarć skrośnych.

SSTC to dość specyficzna konstrukcja, jako że nie wprowadza się jawnego czasu martwego (w którym oba tranzystory nie przewodzą wcale) aby kompletnie wyeliminować zwarcie, ale raczej delikatnie opóźnia i wydłuża się zbocza operując na granicy zwarcia skrośnego. Jest to spowodowane tym, że przy stosunkowo dużej częstotliwości pracy z obciążeniem wymuszającym sinusoidalny przebieg prądu wprowadza to mniejsze straty i dzwony, niż pozwolenie na załączenie diod antyrównoległych, nawet mimo faktu że są zblokowane zewnętrznymi ultrafast. Narzuca to jednak konieczność bardzo ostrożnego doboru rezystorów bramkowych, zwłaszcza że tranzystory miewają duże rozrzuty parametrów. Dwa omy za mało i straty zabijają klucze.

W ramach ciekawostki - podobne rozwiązanie stosuje się np. w synchronicznych przetwornicach buck pracujących z niskimi napięciami, a wysokimi prądami i częstotliwością (jak w sekcji zasilania CPU na płytach głównych). W takich sytuacjach straty przewodzenia i komutacji diody mogą być wielokrotnie wyższe niż powstałe przez marginalne zwarcie skrośne. Tam jednak zazwyczaj gate driver próbkuje napięcie na tranzystorach i automatycznie dobiera minimalny czas martwy. Obrazuje to ładnie poniższy wykres z noty pewnego moduły tranzystorowego na 60V (note: straty na wykresie są zdominowane przez Rds kluczy, ale w miniaturowym module SMD każdy oszczędzony wat ciepła jest na wagę złota). Innym przykładem są wzmacniacze klasy D, gdzie zniekształcenie przebiegu przez czas martwy powoduje gwałtowny i niekorygowalny wzrost THD i warto poświęcić 1-2% sprawności dla lepszych parametrów. Jak widać, wszystko jest kompromisem. Ale to tylko taki offtopic dla ciekawskich.

A czy nie lepiej problem rozwiązać na poziomie logicznym, tak jak jest to rozwiązane w wielu układach typu mosfet driver, gdzie fabrycznie mają czasy martwe... Osiągalne jest to przy pomocy bramek logicznych i paru elementów biernych, gdzie można sobie ustawić czasy martwe po obydwu stronach jakie się chce. Wymaga to niewielkiej rozbudowy układu sterującego SSTC, ale w mojej ocenie jest to znacznie lepsze niż Zabawa w rosyjską ruletkę z rezystorami bramkowymi. Nie potrzebne będą wtedy i rezystory bramkowe, diody równoległe jak i te schottky w szeregu w bloku mocy, przez które rosną tylko straty. Polecam poprzeglądać noty katalogowe mosfet driverów z czasami martwymi do półmostków i mostków.

Móc jak najbardziej można, ale wymaga to drivera z precyzyjnym dead time generatorem i małym td. Na szczęście są takie. https://www.silabs.com/documents/public ... Si824x.pdf Ten konkretny pozwala się bardzo precyzyjnie trymować i daje dodatkową zaletę kompletniej izolacji części sterowania od części mocy. Bardzo niski czas propagacji i rozrzut parametrów to dodatkowe zalety jeśli chcemy wstroić się idealnie w sweetspot.

Mozna i bez wbudowanego generatora dead-time z linią opóźniającą na bramce Shmitta, ale osiągnięcie optymalnego ustawienia zgodnego z zasadami które opisywałem może być dość tricky. Dokładnie tego rozwiązania używam w miniaturowej HFSSTC na GaN-ach która kiedyś tu pokazywałem, tam jednak mam duże fory jako że tranzystory są niedorzecznie szybkie, a komutacja w 3 kwadrancie (odpowiednik przewodzenia diody wstecznej) jest praktycznie natychmiastowa i bezstratna, wystarczają więc dosłownie pojedyncze nanosekundy czasu martwego i pływanie linii opóźniającej nie ma znaczenia. Niestety, taka linia nie jest wcale precyzyjna ani stabilna - ogromny rozrzut napięć progowych w Shmiccie, niesymetryczne obciążenie bramki buforującej i duży dryft termiczny sprawia że czas martwy dość mocno pływa nawet po wytrymowaniu. Mam wątpliwości czy dryft będzie mieścił się w wartościach bezpiecznych dla "dużych" i wolnych tranzystorów, jeśli chcemy zachować optymalny punkt pracy.

Niestety, diod blokujących raczej się nie pozbędziemy, jak długo używamy konwencjonalnych MOSFET-ów wysokonapięciowych w których doprowadzenie do załączenia diody jest niebezpieczne. SSTC to układ w którym warunki pracy tranzystorów są bardzo zmienne i dalej może dojść do sytuacji w których diody przez chwilę będą pracować. Dlatego lepiej je zostawić po prostu dla bezpieczeństwa. Jasne, przy odrobinie uwagi będzie działać bez nich i kilka takich konstrukcji moi znajomi budowali, problem w tym że raz na jakiś czas może trafić się pechowy punkt pracy i mostek wyleci bez ostrzeżenia.

Inny problem to samo sprzężenie zwrotne, wymagane do pracy, które uzyskuje się w taki, a nie inny sposób. Im więcej logiki to tym większe czasy opóźnień, a dokładniej większy kąt odchylenia sygnału od wymaganego momentu załączenia kluczy, aby układ wzbudził się i podtrzymywał drgania na właściwym poziomie. Jest to de facto sprzężenie typu elektromagnetycznego czy magnetycznego w którym bardzo dużo elementów musi pośredniczyć. Taka jest wada SSTC. W klasycznych generatorach drgań, służących do zasilania transformatorów na wspólnym rdzeniu jest dodatkowe uzwojenie o ile dobrze pamiętam o ujemnym sprzężeniu zwrotnym, gdzie fizycznie jest sprzężenie magnetyczne, ale zaindukowany prąd w uzwojeniu sprzęgającym reguluje prąd w bazie tranzystora czy lampy w taki sposób, że układ wpada w drgania. Tutaj pewne podobieństwo jest w konstrukcjach VTTC, gdzie uzwojenie pomocnicze steruje siatką lampy. Najbardziej intrygujące jest sprzężenie w cewkach typu Kacher/Slayer i w sumie w tym segmencie zasilania najlepsze. Dlatego po czasie jaki spędziłem na zabawach z SSTC uznałem ją za konstrukcję wadliwą pod kątem właśnie tego sprzężenia i ograniczeń jakie narzuca. Jednym z bardziej oczywistych to zawężone pasmo modulacji wyładowań na jakim SSTC jest w stanie pracować. Przy Kacherze pasmo jest nieograniczone tak samo jak przy DRSSTC. Konstrukcja jest też niebagatelnie prostsza i wydajna porównywalnie do pełnomostkowej SSTC. Są oczywiście jakieś tam problemy, ale nietrudne do pokonania, jeśli się trochę pomyśli. Te schematy, które krążą po sieci są nieco wadliwe i wybrakowane, więc większość z nich nie działa poprawnie....

Wykonałem pomiary oscyloskopem między D-S oraz G-S po zmianie rezystorow bramkowych z 5 Ohm na 10 Ohm oraz dodałem równolegle diody do rezystorów bramkowych. Pomiar przy napięciu 7V. Niestety musiałem użyć wbudowanego generatora, który daje nieco inna częstotliwość niż rezonansowa. Zmieniłem również nieco doprowadzenia od GDT do Tranzystorów. Nie wiem czy to jakiś błąd czy coś jest z multimetrami ale przy tym napięciu nie wykazywały poboru prądu. Niżej oscylogramy....

Upewnij się że masz skompensowaną sondę. Ile pasma ma ten oscyloskop?

Ogólnie nie wygląda źle, jest lekki overshoot ale nie ma tragedii, trzeba zobaczyć co przy wyższym napięciu.

Z jakim obciążeniem testowałeś?

W jaki sposób wykonywałeś pomiar multimetrem?

1. Wedle internetu 10Mhz
2. Brak obciążenia, posłużyłem się sugestią z twojej wcześniejszej wypowiedzi
3. W szeregu z plusem baterii na zakresie 20mA

Maławo (pasmo) ale od biedy starczy. Spróbuj ze wzbudzonym rezonatorem i powolutku zwiększaj napięcie, trzeba zobaczyć czy overshoot się nie pogarsza.

Brak, czy raczej ekstremalnie mały pobór prądu przez mostek to dobry znak, ale trzeba zobaczyć co się stanie bliżej docelowych warunków pracy.

To jest oscyloskop z jedynego źródła jakiego mogłem pożyczyć na czas pomiarów. I tak pomógł niesamowicie dużo. Jakie napięcie do pomiaru zalecasz?

Spróbuj koło 12-24V, nie powinno się nic stać. Potem, jeśli nic złego nie będzie się działo, najlepiej byłoby mieć auotrafo, transformator separacyjny i jechać powoli do pełnego napięcia sieci.

Wykonałem pomiar przy 22V i oscylogramy prezentują się następująco. Brak obciążenia.

Spróbuj jeszcze zwiększyć rezystor bramowy do np. 15R i zobacz, co się dzieje z overshootem. Pobór prądu dalej na zerze?

Bezpieczniki w zakresie miliamperomierza w obu miernikach były przepalone ale na zakresie 10A wyskoczyło teraz do max 0.03A wartość ta się zmienia od (0.00A do 0.03A). Wartości rezystorow zmienie jutro bo dzisiaj jestem już tym wykończony :p