Преобразователь 12/220В с синусом на выходе

[lalafau]

Чтобы киловатт от 12В через БЖТ прокачивать с мин. нагревом радиаторов и без отгорания 75-амперных ног у >100-амперных (по паспорту) полевиков в ТО-220, я спаял два шестикорпусных "баяна" на медные 1 мм подложки.

6_DPAK_on_Cu.jpg

макросборка D12pack :)

(251.31 КБ) 685 скачиваний

Полевики набрал 70T03GH с двух мат.плат Asus разных лет (сокет 478/775).
Ёмкость затвора одного ключа при околонулевом напряжении ~2200 пФ.
Выборка из 14 шт отличалась по пороговому напряжению 1,69-2,2В и ёмкости 1900-2240 пФ.
Логотип фирмы Advanced Power Electronics Corp. совпадает.

Одинаковых обмеров набралось только 6 шт на одну сборку, другая пусть статистически усредняет свои параметры.
В худшем случае самый шустрый ключ отпаяется от сплава Розе.
Может я их уже перегрел при отпайке 100-ваттным паялом? Но процесс был быстрым, натренировался снимать на других, которые покололись.

В НЧ стойку моста поставлю 2*(3-4) ключей в ТО-220 с минимальным сопр. канала, но и макс. ёмкостями затворов, до 15 нФ на корпус.

Теперь вопрос: чем лучше драйверить 13нФ затворов при частоте 23 кГц. Чтоб радиаторов поменьше ставить и ёмкости аккумуляторов надольше хватало.
IR2110 в ВЧ часть не хочу, у них нет встроенной защиты от сквозного тока.

Зато в закромах имеются б/у 8-ногие низковольтные драйверы строго для полевиков, следующих марок:

1) SC1211S
capable of providing up to 3.5A peak drive current, но год разработки 2003

2) ISL6612ACBZ
макс ток 1,25А вытекающий/2А втек. верхний ключ, 2А/3А нижний.
Значит ли это, что к ней и полевики можно ставить настолько же разные по ёмкости затвора?

3) uP6281s8 - год разработки ~2008.
Параметры из даташита прилагаю, тока там нет, как бы его прикинуть?

uP6281_params.png

(20.32 КБ) 656 скачиваний

И про фото полевиков. Справа расколотые, сверху вниз:
AP70T03GH - кристалл макс. площади из трёх. китайская малоизвестная фирма, 2005г., ток 60А, припоя не выступает.
IPD09N03LA - припоя не пожалели для кристалла (охватывает его наплывами), но сам кристалл чуть мельче первого. Infineon, 2002 г., 50А.
NTD4906N - кремния меньше всех, ток 54A, On semiconductor, 2008 г., припой строго под кристаллом.

Верна ли теория, что с годами бумажно-маркетинговые параметры полевиков и IGBT растут, но материалы в них экономят, кристаллы мельче и "разогнаннее", надёжность поэтому падает?

Почему горят IGBT
"В IRG4BC40F диода нет, и он не сгорает, в FGH75T65SQD диод есть, но он сгорает."

Второй транзистор на 16 лет моложе и втрое "толще" по длительному току. В 1,5 - по импульсному.

Тогда чего и сколько мосфетного лучше ставить для БЖТ, чтобы не нажечь ведро ключей и драйверов?

[DC-AC]

Второй транзистор на 16 лет моложе и втрое "толще" по длительному току. В 1,5 - по импульсному.

Вероятная причина в том, что у них на порядок разное время спада тока "Fall Time". А обратный диод в накачке вспышки не участвует. При отключении тока фронт перенапряжения на ключе FGH75 выходит за ОДЗ и является для него фатальным.

с годами бумажно-маркетинговые параметры полевиков и IGBT растут, но материалы в них экономят, кристаллы мельче и "разогнаннее", надёжность поэтому падает?

Вопрос надёжности в правильном выборе ключа, драйвера и защиты под конкретный режим работы. Ведётся увеличение плотности тока кристалла, ближе к тиристорной. Кремния меньше при том-же токе. Меньше прямое падение, увеличивается скорость переключения. Это может снизить "запас дубовости" при ударных токах и вызвать вредные перенапряжения. Это нужно учитывать. И для большинства хардовых ключей даются конкретные временные интервалы нахождения в области к-з.

[lalafau]

Ещё вопрос специалистам по кремации полевиков
Инфинеон(овцы) придумал(и) любопытные демо-платы для приводов 3х фазных BLDC мощностью до 5 кВт, 24/36/48В.

Infineon_Eval_Board_5kW_24V.jpg

(193.87 КБ) 673 скачивания

http://www.infineon.com/cms/en/product/ ... 2c8f2537e7

Плата алюминиевая 2мм, односторонняя, дорожки по 3 oz (105 мкм) меди.

Спойлер

Кстати китайцы до 20 унций на кв.фут умеют толщину печати наращивать (http://www.skysunpcb.com/product-servis ... r-pcb.html).
это 700мкм, но алюминий у них тоньше.

В случае самого низкого питания там токи около 208А по расчёту, да ещё на 3 фазы делятся. (в описании платы Continuous current: >100A)

Объясните, зачем австрийцы влепили 30 полевиков, если каждый по даташиту держит честных 300А (100°С), пиковый ток 1200А, затворы по 16-21нФ?

Плата состоит из 3-х полумостов по 5 MOSFETs in parallel per switch.
Here is a recommended driver IC for your reference: 3 шт IRS2186PBF (ответ техподдержки).

Тот же драйвер на 4А давно ставится в "мапсин"-ы фирмы Микроарт (>20 кГц несущая).
У привода возможно ниже частота, но максимум неизвестен.

Как там расположены радиаторы и силовые кондёры питания (внешние электролиты) - тоже загадка, собранный комплект не показан.

И смысл 4-х кондёров CP1-CP4 по 100 нФ с выходов на плюс питания и землю неясен.
Похожи на снабберы, но почему без ограничительных резисторов? Они же коротят выход при переключении.

[Jorg63]

Объясните, зачем австрийцы влепили 30 полевиков, если каждый по даташиту держит честных 300А (100°С), пиковый ток 1200А, затворы по 16-21нФ?

Наверное не дураки. для надежности вероятно.так данная сборка используется в частотном приводе асинхронных электро- двигателей. Несущая у частотниках 5-6 кгц.в чем вы можете убедиться.прислушаться к работе двигателя,слышен слабый "пищащий"звук примерно в районе этих частот.
В LENZ частотных приводах несущая вроде 5.5 кгц.кстати в этих приводах на 3 киловата в плече стоят по 6 ключей.Почемуто по паре ключей в плечо не удосужились ставить,хотя могли бы????????

[DC-AC]

зачем австрийцы влепили 30 полевиков, если каждый по даташиту держит честных 300А (100°С)

Чтоб снизить тепловыделение. Статические потери на полевиках пропорциональны квадрату тока, в отличие от IGBT, где они пропорциональны примерно первой степени тока. 208А - это как-бы общий потребляемый ток. Если прикинуть к каждой фазе двигателя, то приблизительно по 150А. При 300А на том полевике будет выделяться под 70Вт тепла, при 150А около 17-18Вт.
На плате же по каждому полевику в среднем по 30А, и опять-же приблизительно общее тепловыделение порядка 15-20Вт со всей платы. Радиатор большой нужен? Также кратковременный перегрузочный запас по току достаточно существенен.
В затворах по 15ом, фронт примерно 400нс. Конденсаторы CP1-CP4 скорее всего для гашения паразитных ВЧ колебаний. Собственное сопротивление у них есть, поэтому там не страшно, не закоротят они ничего, скорее сами хлопнут, но частоты низкие и фронт раскачки затворов не самый быстрый.

[lalafau]

Если прикинуть к каждой фазе двигателя, то приблизительно по 150А. При 300А на том полевике будет выделяться под 70Вт тепла, при 150А около 17-18Вт.

Те полевики субмиллиомные (0,4-0,6 мОм), соединяющие их дорожки 20мм шириной, 90 мм длиной дадут сопротивление, сравнимое с ожидаемым выигрышем от параллеления >2 шт.

Cu_90x20x0,105mm.png

(45.28 КБ) 278 скачиваний

И динамические потери вырастут тоже.
ПМСМ они продавать хотят тоннами свои недешёвые ключики или даташитные параметры "разогнаны" в разы.

Подобная плата от analog devices на 2 полномостовых выхода по 20А - вообще жуть.
Всё АЦПируется на месте и гальваноразвязками обвешано. Демонстрация ассортимента фирмы (десятки микросхем) и расплата за универсальность нагрузок (BLDC, PMSM, Brushed DC, Stepper).

https://wiki.analog.com/resources/eval/ ... z/hardware

ADUM7223ACCZ
ADUM5230ARWZ
AD7403BRIZ
ADCMP350YKSZ
ADUM5000ARWZ
AD8207WBRZ
...
(список неполный)
IRFS3806PBF - 19 ключей на текстолите, с защитой от неправильной входной полярности и ограничением вх. броска тока.

Нагружать такое большим железным трансформатором - "overkill" и мощи мало.
Как же лучше располагать простой мост при отсутствии фольгированного алюминия и токах под 100А?
МАП-овская топология печатки не нравится, там не SMD полевики и силовых кондёров маловато.

[DC-AC]

Продавать то все горазды Всё-же такая плата поработает какое-то время. В некоторых сварочниках подобным образом монтируют выпрямительные диоды. Но это не любительский самодельный дубовый вариант.
Если продавать тоннами, тогда интересен вопрос какие-такие двигатели и где будут вертеть такой платой? Под что будут покупать? Их-же то-же нужно изготовить...Вопрос интересный и как-бы это может оказаться крайне не выгодным по габаритам и потерям.
В гибридном лексусе "RX400h" 2006г. главные электропривода на синхронниках, качаются IGBT модулем, напряжение 600В. Передний движёк правда на 120кВт мощности, аккумуляторы на 280В.

Как же лучше располагать простой мост при отсутствии фольгированного алюминия и токах под 100А?

Я бы расположил правильным навесом. Соединять шинами. Банки поближе. Единственное что, 30В запаса мало остаётся по напряжению для надёжности, если сильно-быстро дёргать затворы.

[lukiluk]

версия на основе контроллера ATmega8.

На стр 176
Уважаемый jeelman собрал этот проект, правда только генератор в корпусе кфп32 .
Не могу разобратса с фьюзами и какой кекс прошивать.
Запорол два контроллера, хорошо фьюз доктор под рукой был все обошлось.
Есть пару бжт от упсов хотелось пристроить их.
Хотелось бы на меге8 так как имеются в наличии штук 4. Или мож каю схему придложете, ато я уже запутался.
Спасибо.

[jeelman]

прикрепил картинку с fusebit_ами из burn-o-mat. или можете сами их выставить исходя из того что контроллер должен тактироваться от внешнего высокочастотного кварца, если кварц используется без конденсаторов то надо включить бит CKOPT. также необходимо включить BOD с любым уровнем чтобы прошивка не слетала.
там в архиве было три прошивки на разные частоты кварцев, в соответствии с названиями .hex.

[lukiluk]

Спасибо, попробую.

[rewq]

Я бы расположил правильным навесом. Соединять шинами. Банки поближе.

А если так расположить?

123.jpg

(58.36 КБ) 641 скачивание

Выходные шины вертикально, питание двумя проводами, плата покрыта шинами, один радиатор.
Можно 16 транзисторов поставить. Радиатор на 16, примерно 23 см получится.
Как поведут себя конденсаторы? Не получится так, что крайние возьмут всё на себя, а середина холодная?

[DC-AC]

А если так расположить?

Думаю слишком длинная петля тока между минусовыми истоками (синяя). Стоки плюсовые нормально, они рядом почти (зелёная)

Ток постоянно коммутируется и в момент времени, когда открыты 2 нижних ключа моста (нагрузка закорочена инвертором), ток нагрузки будет идти через эту длинную петлю (через электролиты в этот момент ток не протекает).

[lalafau]

Думаю слишком длинная петля тока между минусовыми истоками (синяя).

Сделать бы подвод энергии двумя симметричными полосами в противоположных слоях платы.
Тогда площадь контуров с током (магнитных петель) будет минимальна, их ЭМ помехи на системы управления тоже.
А выход брать с радиаторов, витой парой толстых проводищ (канатов).

Каким кикадом проще всего рисовать объёмные модели плат?

Единственное что, 30В запаса мало остаётся по напряжению для надёжности

Это для 12-15В моста тоже верно?
2 диода Шоттки с выхода на + и - питания спасут от скачков.
А в шине питания тучи кондёров иголки в себя примут.

[rewq]

Думаю слишком длинная петля тока между минусовыми истоками (синяя).

Я тоже так думал, поэтому и спросил.
Я собирал так на 8 транзисторах, 5 конденсаторов в один ряд.
Но там всего 300 Вт. Работает хорошо с трансом от ups.
А такая разводка как на МАП инверторах? Где + на 1 радиатор, а с двух других на транс.
+ попадает на корпус полевика, а потом через ноги на кондёры. И на транс через одни ноги на другие и на корпус.
Если проанализировать, какие есть недостатки?

Сделать бы подвод энергии двумя симметричными полосами в противоположных слоях платы.

Понятно, что двухсторонка лучше, но утюгом метализацию не сделать.
Вот и приходится мудрить на одной стороне.

[lalafau]

Если проанализировать, какие есть недостатки?

Кондёров маловато и они жидкостные (толстые и ненадёжные). Сделать бы с тоннами керамики и oscon-ов.
Полевики не SMD. Их ассортимент в ТО-220 снижается, т.к. длинные выводы ухудшают многие параметры, кроме удобства монтажа.
"в обычном корпусе TO220 3pin управляющий сигнал фактически подается через силовую ножку, которая вносит свои помехи."
В корпусах TO-247 ничего нового низковольтного (до 200-400В) нет давно.
Если захочется eGaN потом воткнуть для безвентиляторной работы - плата не подходит.

но утюгом метализацию не сделать.

Из медных проводов легко нарезать, наплющить заклёпки и впаять впридачу.
Тут ноги процессоров использовали.
http://we.easyelectronics.ru/HomeTech/s ... stiya.html

[rewq]

Полевики не SMD. Их ассортимент в ТО-220 снижается, т.к. длинные выводы ухудшают многие параметры, кроме удобства монтажа.

Про полевики это понятно, тут любой электрик скажет, что всё хреново.
А про развод платы, что можете сказать? Ток с истоков идёт на стоки, потом на радиатор и в транс.
Плюс с радиатора, через ноги, с кондёрами соединён.
Я двухсторонку набросал, но пока не делал.

321.jpg

(88.25 КБ) 691 скачивание

213.jpg

(83.91 КБ) 649 скачиваний

Как делать двухсторонку дома, я знаю, и делал мелочь разную.
Но тут ещё и фольга нужна пожирнее.

[lalafau]

Я двухсторонку набросал, но пока не делал.

А дриверы где, 2 мелких полевика и 2 компаратора для получения сигнала перегрузки с Rdson нижних ключей?

[rewq]

А дриверы где, 2 мелких полевика и 2 компаратора для получения сигнала перегрузки с Rdson нижних ключей?

Драйвера на плате с процессором. Защита это отдельная история. Каждый защищается как может. А Вы делали с нижних ключей?

IMG_0643.JPG

(224.54 КБ) 441 скачивание

[manowar]

защита на холле?

Но тут ещё и фольга нужна пожирнее.

накрайняк поверх печати, на силовую часть, медь наложить сплошняком. колхоз, но порой это выход.
была потребность дёргать под сотни А(приводы движков гидравлики), дорожки с уложенными пучками медных проводов - не прокатили, через месяца два у ног ключей начались образовываться кольцевые трещины и отгорать ноги. ключи пользовал 60n06 или подобное(дело было ближе к 2000м годам, лучше тогда не было доступным), по 4 в плечо, те 25-30 А на вывод(там, правда, ещё один косяк был-ноги практически во всю длину-радиатор приподнят над платой)
поступил проще, печать силовых дорожек перенёс на лист меди толщиной ~0.6-0.8мм и по контуру печати вырезал. сложил с платой, в углах и изгибах "дорожки" насверлил и стянул с текстолитом винтами, пропаял, продублировал отверстия. больше с этим вопросом меня не беспокоили.
по необходимости, аналогичным образом поступал и впоследствии, в тч и на "двухсторонней печати" одностороннего стеклотекстолита.

[lalafau]

Драйвера на плате с процессором.

А у мапов (если уж передирать, так умно) - прямо вблизи полевиков. Наловят же затворные цепи мусора на длинные дороги или просядет ток через разъём.

Защита это отдельная история.

если ставить 20 полимерных кондеров на плату и 2-4*(47-100) мФ бочонков внешних на проводах, то ваша hall effect входная защита не успеет спасти ключи от их разряда. Кто-то >400 тыс.мкФ туда ставил.

А Вы делали с нижних ключей?

Нет ещё. В сомнениях пребываю.
Спаял с мат. плат 2 драйвера uP6281- один раскололся (пузом припаян был) второй м.б. перегрелся.
Третьего нет контрольного.
Но микруха с охлаждающим термопузом (thermal pad) и "Adaptive Anti-Shoot-Through Protection Circuitry" должна быть лучше 600-вольтовых глупых IRS2186 в чистом пластике.

У первой ещё есть "фичи":
Tri-State Input for Bridge Shutdown - нужно ли?
Disable Control Turns Off both MOSFETs - вход запрета работы
а цены примерно одинаковы.

SC1211 тоже с медным брюхом + имеет защиту от перегрева кристалла. Но старовата и дефицитная уже.
Спасите буриданова осла от мук выбора