Jak działa SSTC?
: 24 lip 2010, 00:33
UWAGA! Tekst fragmentami nieaktualny.
Postanowiłem założyć temat specjalny do pytań co i jak jeśli chodzi o SSTC.
Po pierwsze SSTC to skrót od Solid State Tesla Coil, inaczej elektroniczna cewka tesli. Na swoim przykładzie opiszę trochę, krótką historie wygrzebaną ze stosu spalonych tranzystorów Z tego co przeżyłem z 2-3 lata temu budując pierwszą SSTC zapamiętałem tylko jedną rzecz: więcej zwojów w uzwojeniu pierwotnym. To jest podstawa. Jeżeli ktoś się bierze z was za budowę tego typu transformatora tesli niech zapamięta raz na zawsze NIGDY nie schodzimy poniżej 8 zwojów w uzwojeniu pierwotnym. W innym wypadku zabawa kończy się tak samo, czy są diody zwrotne, schottkye'go czy ich nie ma kończy się to zawsze tak samo, wiadrem spalonych tranzystorów. Gdybym miał zbierać wszystkie tranzystory które spłonęły z mojej ręki to przysłowiowe wiadro przestało by być tylko i wyłącznie przenośnią. Jeśli jesteś mądry i masz trochę oliwy w głowie to budowę zacznij od przejrzenia wszystkich dostępnych schematów pół i pełnych mostków w internecie. Zauważysz zróżnicowanie. W niektórych są tajemnicze diody w niektórych nie ma, w niektórych są 4 tranzystory w niektórych tylko dwa, czasem są kondensatory filtrujące o dużych pojemnościach, duże mostki Graetza czasami jedna dioda i kondensator 10uF.
Powoli wchodzimy w temat pół i pełnych mostków, więc czas na więcej informacji! Zacznijmy od początku.
Mostek nie ważne czy pół czy pełny ( H lub F-Bridge) należało by moim zdaniem nazywać falownikiem jeśli opisujemy komuś jak to działa. Jeśli powiesz nauczycielowi czy znajomemu " A tu jest półmostek" masz 80% szans że nie będzie wiedział co to jest, powiesz falownik dwu tranzystorowy, od razu będzie wiedział co i jak Zaczniemy od prostszego półmostka. W celu jasnego opisania posłużę się schematami ze strony Steve-a Warda Co widzimy ? Dwa tranzystory polowe typu MOSFET, dwa kondensatory, jakieś diody i uzwojenie pierwotne. Schemat jest zaa oceanu gdzie mają w gniazdku o połowę mniej, ale nie przejmujmy się schemat jest tylko żeby zobrazować jak to ma wyglądać. Różnica jest tylko w napięciu maksymalnym elementów widocznych na rysunku. Co to jest Q1 i S1 oraz Q2 i S2 ? Są to wyprowadzenia z transformatora sterującego (GDT, o tym niżej) Tranzystory są sterowane naprzemiennie czytaj: kiedy Q1 jest włączony, płynie przezeń prąd to Q2 jest wyłączony, po chwili jest na odwrót Q1 jest wyłączony a Q2 włączony. Doskonale widać to na oscylogramie: Kiedy Q1 jest włączony to prąd płynie od zasilania (strzałki) poprzez tranzystor Q1 dalej przez uzwojenie pierwotne rozładowując kondensator C2. Potem jest zmiana i Q1 zostaje wyłączony a Q2 włączony i analogicznie prąd płynie od zasilania przez kondensator C1 uzwojenie pierwotne i Q2. Gdy załączymy dwa tranzystory Q1 i Q2 na raz to prąd popłynie tylko przez nie zwierając obwód, który jest zasilany z 320V a w konsekwencji przybliży nas to do postawienia wiaderka w pokoju na tranzystory Więc jeżeli to dla nas jasne możemy postawić następny krok. Jeżeli przełączamy napięcie w cewce innymi słowy mówiąc podłączamy indukcyjność pod przemienne napięcie pojawia się zjawisko które zawsze każdej indukcyjności towarzyszy powstawanie ujemnych szpil napięcia będących skutkiem samoindukcji napięcia w tejże indukcyjności. Jak wiadomo szpile ujemnego napięcia i tranzystory z kanałem N nie idą w parze, więc trzeba zastosować diody zwrotne D5 i D6 które blokują/ zwierają szpile a tym samym chronią tranzystory które naprawdę łatwo jest uszkodzić. Jeżeli do tej pory wszystko jest zrozumiałe możemy przejść do pełnego mostka: Pierwsze co to nie ma tylu kondensatorów, zastępują je tranzystory. Działa to podobnie tyle że tranzystory są załączane w przeciwległych parach Q1 i Q4 a w tym samym momencie Q2 i Q3 są wyłączone. Również widzimy diody zabezpieczające z tym że ich jest więcej. Diody te powinny być o jak najmniejszym czasie zadziałania. Im mniej tym lepiej, proponuje nie wychodzić po za 100ns. Zauważycie też kondensator połączony szeregowo z uzwojeniem wtórnym, pierwsze moje pytanie, a co to takiego i po co ? Jest to kondensator blokujący składową stałą. Zapewne rzuciły wam się w oczy diody oznaczone 15V to od razu wam napiszę, to są diody zenera, ograniczają napięcie sterowania, i ucinają szpilki z uzwojenia wtórnego GDT. Proponuję wam z dobrego serca zastosować osiemnasto-woltowe diody gdyż napięcie przebicia bramki to +/- 20V dopiero. a te 2V w tą czy we w tą sprawiają duże różnice. Rezystory które widzimy mają zadanie ograniczyć prąd ładowania bramek tranzystorów.
Kolejną ważną sprawą jest filtrowanie i prostowanie napięcia zasilającego falownik. Na początek polecam zabawę z kondensatorem elektrolitycznym 470uF. Taka pojemność jest wystarczająca jeżeli nie mamy zamiaru modulować cewki dźwiękiem. W każdym pół czy pełnym mostku powinien znaleźć się kondensator impulsowy 2.2 lub 4.7uF/400VDC podłączony równolegle do zasilania, jak najbliżej tranzystorów. Jeżeli zamierzamy modulować dźwiękiem swoją cewkę musimy uposażyć ją w kondensator przynajmniej 1500uF i soft start. Jaka różnica jest między jedna diodą a mostkiem Graetza. Zazwyczaj jeżeli stosowana jest jedna dioda prostownicza to kondensator ma pojemność maks. 20uF, powoduje to że wyładowania są prostsze, nie pełzają po powietrzu, tworzą takie same wyładowania jak w VTTC. Większy kondensator i mostek Graetza dają standardowe dla SSTC wyładowania.
Jakie tranzystory, diody, kondensatory ? Jeśli chodzi o tranzystory to polecam IRFP460, nie ma sensu dawać mocniejszych. Diody np. MUR860, inne podobne na 600/800V (bez różnicy) najważniejszy jest czas recovery time. Kondensatory do półmostka, odpowiedniki C1 i C2 najlepiej 250VDC (połączone szeregowo) impulsowe MKT, MKP itp. Pojemność może się wahać od 680nF do kilku uF. Mostek prostowniczy najlepiej 5-10A 600V.
Ktoś może się zastanawiać jaka będzie różnica między półmostkiem a pełnym mostkiem w praktyce. Już tłumacze, pełny mostek przekaże nam więcej energii do uzwojenia pierwotnego a co za tym idzie wyładowania będą większe, a moc pobierana z sieci automatycznie nam wzrośnie. Jaka jest moc SSTC na przeciętnym półmostku ? Ok. 600W do 1KW. Analogicznie pełny mostek zwiększy moc prawie dwukrotnie. Dla porównania dwa zdjęcia:
Półmostek, wyładowania 20-25cm pełny mostek wyładowania 40-50cm
Resztę dokończę dzisiaj pod wieczór, już jest sobota Pozdrawiam Slu
Postanowiłem założyć temat specjalny do pytań co i jak jeśli chodzi o SSTC.
Po pierwsze SSTC to skrót od Solid State Tesla Coil, inaczej elektroniczna cewka tesli. Na swoim przykładzie opiszę trochę, krótką historie wygrzebaną ze stosu spalonych tranzystorów Z tego co przeżyłem z 2-3 lata temu budując pierwszą SSTC zapamiętałem tylko jedną rzecz: więcej zwojów w uzwojeniu pierwotnym. To jest podstawa. Jeżeli ktoś się bierze z was za budowę tego typu transformatora tesli niech zapamięta raz na zawsze NIGDY nie schodzimy poniżej 8 zwojów w uzwojeniu pierwotnym. W innym wypadku zabawa kończy się tak samo, czy są diody zwrotne, schottkye'go czy ich nie ma kończy się to zawsze tak samo, wiadrem spalonych tranzystorów. Gdybym miał zbierać wszystkie tranzystory które spłonęły z mojej ręki to przysłowiowe wiadro przestało by być tylko i wyłącznie przenośnią. Jeśli jesteś mądry i masz trochę oliwy w głowie to budowę zacznij od przejrzenia wszystkich dostępnych schematów pół i pełnych mostków w internecie. Zauważysz zróżnicowanie. W niektórych są tajemnicze diody w niektórych nie ma, w niektórych są 4 tranzystory w niektórych tylko dwa, czasem są kondensatory filtrujące o dużych pojemnościach, duże mostki Graetza czasami jedna dioda i kondensator 10uF.
Powoli wchodzimy w temat pół i pełnych mostków, więc czas na więcej informacji! Zacznijmy od początku.
Mostek nie ważne czy pół czy pełny ( H lub F-Bridge) należało by moim zdaniem nazywać falownikiem jeśli opisujemy komuś jak to działa. Jeśli powiesz nauczycielowi czy znajomemu " A tu jest półmostek" masz 80% szans że nie będzie wiedział co to jest, powiesz falownik dwu tranzystorowy, od razu będzie wiedział co i jak Zaczniemy od prostszego półmostka. W celu jasnego opisania posłużę się schematami ze strony Steve-a Warda Co widzimy ? Dwa tranzystory polowe typu MOSFET, dwa kondensatory, jakieś diody i uzwojenie pierwotne. Schemat jest zaa oceanu gdzie mają w gniazdku o połowę mniej, ale nie przejmujmy się schemat jest tylko żeby zobrazować jak to ma wyglądać. Różnica jest tylko w napięciu maksymalnym elementów widocznych na rysunku. Co to jest Q1 i S1 oraz Q2 i S2 ? Są to wyprowadzenia z transformatora sterującego (GDT, o tym niżej) Tranzystory są sterowane naprzemiennie czytaj: kiedy Q1 jest włączony, płynie przezeń prąd to Q2 jest wyłączony, po chwili jest na odwrót Q1 jest wyłączony a Q2 włączony. Doskonale widać to na oscylogramie: Kiedy Q1 jest włączony to prąd płynie od zasilania (strzałki) poprzez tranzystor Q1 dalej przez uzwojenie pierwotne rozładowując kondensator C2. Potem jest zmiana i Q1 zostaje wyłączony a Q2 włączony i analogicznie prąd płynie od zasilania przez kondensator C1 uzwojenie pierwotne i Q2. Gdy załączymy dwa tranzystory Q1 i Q2 na raz to prąd popłynie tylko przez nie zwierając obwód, który jest zasilany z 320V a w konsekwencji przybliży nas to do postawienia wiaderka w pokoju na tranzystory Więc jeżeli to dla nas jasne możemy postawić następny krok. Jeżeli przełączamy napięcie w cewce innymi słowy mówiąc podłączamy indukcyjność pod przemienne napięcie pojawia się zjawisko które zawsze każdej indukcyjności towarzyszy powstawanie ujemnych szpil napięcia będących skutkiem samoindukcji napięcia w tejże indukcyjności. Jak wiadomo szpile ujemnego napięcia i tranzystory z kanałem N nie idą w parze, więc trzeba zastosować diody zwrotne D5 i D6 które blokują/ zwierają szpile a tym samym chronią tranzystory które naprawdę łatwo jest uszkodzić. Jeżeli do tej pory wszystko jest zrozumiałe możemy przejść do pełnego mostka: Pierwsze co to nie ma tylu kondensatorów, zastępują je tranzystory. Działa to podobnie tyle że tranzystory są załączane w przeciwległych parach Q1 i Q4 a w tym samym momencie Q2 i Q3 są wyłączone. Również widzimy diody zabezpieczające z tym że ich jest więcej. Diody te powinny być o jak najmniejszym czasie zadziałania. Im mniej tym lepiej, proponuje nie wychodzić po za 100ns. Zauważycie też kondensator połączony szeregowo z uzwojeniem wtórnym, pierwsze moje pytanie, a co to takiego i po co ? Jest to kondensator blokujący składową stałą. Zapewne rzuciły wam się w oczy diody oznaczone 15V to od razu wam napiszę, to są diody zenera, ograniczają napięcie sterowania, i ucinają szpilki z uzwojenia wtórnego GDT. Proponuję wam z dobrego serca zastosować osiemnasto-woltowe diody gdyż napięcie przebicia bramki to +/- 20V dopiero. a te 2V w tą czy we w tą sprawiają duże różnice. Rezystory które widzimy mają zadanie ograniczyć prąd ładowania bramek tranzystorów.
Kolejną ważną sprawą jest filtrowanie i prostowanie napięcia zasilającego falownik. Na początek polecam zabawę z kondensatorem elektrolitycznym 470uF. Taka pojemność jest wystarczająca jeżeli nie mamy zamiaru modulować cewki dźwiękiem. W każdym pół czy pełnym mostku powinien znaleźć się kondensator impulsowy 2.2 lub 4.7uF/400VDC podłączony równolegle do zasilania, jak najbliżej tranzystorów. Jeżeli zamierzamy modulować dźwiękiem swoją cewkę musimy uposażyć ją w kondensator przynajmniej 1500uF i soft start. Jaka różnica jest między jedna diodą a mostkiem Graetza. Zazwyczaj jeżeli stosowana jest jedna dioda prostownicza to kondensator ma pojemność maks. 20uF, powoduje to że wyładowania są prostsze, nie pełzają po powietrzu, tworzą takie same wyładowania jak w VTTC. Większy kondensator i mostek Graetza dają standardowe dla SSTC wyładowania.
Jakie tranzystory, diody, kondensatory ? Jeśli chodzi o tranzystory to polecam IRFP460, nie ma sensu dawać mocniejszych. Diody np. MUR860, inne podobne na 600/800V (bez różnicy) najważniejszy jest czas recovery time. Kondensatory do półmostka, odpowiedniki C1 i C2 najlepiej 250VDC (połączone szeregowo) impulsowe MKT, MKP itp. Pojemność może się wahać od 680nF do kilku uF. Mostek prostowniczy najlepiej 5-10A 600V.
Ktoś może się zastanawiać jaka będzie różnica między półmostkiem a pełnym mostkiem w praktyce. Już tłumacze, pełny mostek przekaże nam więcej energii do uzwojenia pierwotnego a co za tym idzie wyładowania będą większe, a moc pobierana z sieci automatycznie nam wzrośnie. Jaka jest moc SSTC na przeciętnym półmostku ? Ok. 600W do 1KW. Analogicznie pełny mostek zwiększy moc prawie dwukrotnie. Dla porównania dwa zdjęcia:
Półmostek, wyładowania 20-25cm pełny mostek wyładowania 40-50cm
Resztę dokończę dzisiaj pod wieczór, już jest sobota Pozdrawiam Slu