Рекуператор в Push-Pull

[Abraxxamas]

Доброго времени суток.
Понадобилось схема рекуперации выбросов на трансформаторе мощного преобразователя push-pall 24-220. Нашел пока лишь эту статью http://www.power-e.ru/2006_03_68.php
Вопросы возникли по дросселю L1 и кондерам:
1. как вообще рассчитываются его параметры в данной схеме?
2. нужен ли зазор в его магнитопроводе?
3. как рассчитать емкость с1 и с2?

[Телекот]

Зачем такие сложности? Дополнительным транзистором надо управлять, лучше собрать схему на диодах и дросселе. В качестве дросселя можно намотать дополнительную обмотку на том же трансформаторе тонким проводом с таким же количеством витков как и первичка.

Схема даже работает без диода VD3.

[Abraxxamas]

Как рассчитать емкость кондёров? Ток преобразователя до 200 А, частота 20 кГц, напряжение питания 24 вольт. Нужно ли распределять по всему кольцу доп. обмотку?
Более сложная схема просто обязана давать плюсы, иначе бы она не существовала. Правда, сравнив бегло две схемы я пока не смог понять в чем минус диодов.
Насчет управления - увы, слишком поздно платка управления готова, осталось намотать дроссель.

[nHz]

Если добавлять еще транзисторы, как на первой схеме, то не проще ли тогда сделать полный мост. (заодно выиграть в напряжении ключей)
А насчет схемы только с диодами она работает, только на токах в 200А что-то сложновато будет ловить импульсы кондёрами. Я проверял эту схему и у меня проблемы начинались уже на 25А. У кондёров ведь тоже есть индуктивность и внутреннее сопротивление.
Вообще, лучшее решение для пушш-пулла - отказаться от стабилизации, оставив только небольшой "зазор" между разнополярными импульсами для деадтайма.

[Телекот]

Минимальная ёмкость конденсаторов от индуктивности рассеивания трансформатора. Чем больше ёмкость тем схема возврата будет иметь больший КПД и на транзисторах будет меньший выброс.

Нужно ли распределять по всему кольцу доп. обмотку?

не обязательно, мощность на ней не большая и мотается она тонкой проволокой.

[Starichok51]

платка управления готова

если ты сделал плату по приведенному тобой рисунку №10, то в рисунке имеются грубые ошибки.
в статье ниже этого рисунка написано, куда должна быть подключена отрицательная (нижняя) обкладка конденсатора С1. туда же должен быть подключен и дроссель.

[Abraxxamas]

[uquote="Starichok51",url="/forum/viewtopic.php?p=3423068#p3423068"]в рисунке имеются грубые ошибки.[/uquote] Спасибо! Не знаю, как сам пропустил нестыковки в рисунке с текстом. Чтож, придется переделать, ну хоть запаять не успел.

[uquote="nHz",url="/forum/viewtopic.php?p=3422929#p3422929"]не проще ли тогда сделать полный мост.[/uquote]
1. с мостами никогда дел не имел. Правда, два плеча были сделаны с гальванической развязкой на FOD3120 именно на этот случай, но все равно, я очкую пока делать полный мост.
2. понадобятся еще 8 шт. IRFP4468, а это как-никак 2 косаря, либо 1 средненький мосфетик для рекуператора.
3. бандура должна работать при напряжении питания от 10 до 30 вольт, на столь низких напряжениях мост - не лучшее решение, насколько я знаю.
4. ~ +50 ватт тепла на радиатор.
5. Все равно мотать проклятый дроссель, только на этот раз уже на полную мощность.

Насчет кондеров, скорее всего, вы правы, что не потянут такие мощности, так что схема с транзистором была придумана не просто так.

Но вопрос остается открытым: как расчитать треклятый дроссель ?
Взять программку для расчета трансформатора однотактника, поставить нужную частоту, но как хотя бы примерно прикинуть напряжение на С1 и ток ?

[Телекот]

Интересно это как , зависит от количества конденсаторов.
По питанию вашего преобразователя конденсаторы же будут стоять и вы их не боитесь ставить, а в гашении импульсов эти токи действуют раз в 50 меньшей длительностью.

[nHz]

4. ~ +50 ватт тепла на радиатор.

Нагрев будет ещё и от диодов. Так что шило на мыло

2. понадобятся еще 8 шт. IRFP4468, а это как-никак 2 косаря, либо 1 средненький мосфетик для рекуператора.

Делая столь мощное устройство 2косаря - это несерьёзно.

1. с мостами никогда дел не имел.

А зря. При прочих равных мост гораздо надежнее. Правда с подачей импульсов на верхние ключи надо решить. У меня даже на бутсрепных драйверах(2113) работало вполне сносно. Напряжение 15В для питания 2113 можно формировать sepic преобразователем, если у Вас такой широкий диапазон входных напряжений. Ещё неплохо разделить всю мощность на блоки по 1кВт, а мощность суммировать на вторичках, последовательно их соединяя. Естественно потребуется синхронное управление блоками.

но все равно, я очкую пока делать полный мост.

Вдоволь наигравшись с пуш-пуллами я для себя решил не делать их на мощность>200Вт, если требуется стабилизация. Кстати, большинство китайских инверторов на 100500Вт работают только за счет того, что в них режим управления шириной импульсов есть только на малых мощностях до 10%. При нагрузке они шпарят полное заполнение при котором уже не нужны ни нормальные снабберы ни выходные дроссели. Именно поэтому фокусы с "правильной" схемотехникой и усовершенствованием подобных инверторов заканчиваются пополнением личного кладбища мосфетов.

На пушш-пуле можно сделать нормальный мощный преобразователь, вот только знаний и опыта он потребует больше, чем более сложный с первого взгляда мост.

[Abraxxamas]

[uquote="nHz",url="/forum/viewtopic.php?p=3423215#p3423215"]Правда с подачей импульсов на верхние ключи надо решить.[/uquote] Ну в моем случае уже давно решено самой схемой: оптодрайверы FOD3120 + пара биполярников, каждое плечо сделано с собственным питанием. Если имелось ввиду не это - пожалуйста, просветите.

[uquote="nHz",url="/forum/viewtopic.php?p=3423215#p3423215"]Напряжение 15В для питания 2113 можно формировать sepic преобразователем, если у Вас такой широкий диапазон входных напряжений.[/uquote]
К сожалению, ни сном, ни духом что такое sepic преобразователь. Но именно по этой причине я сделал маленький блок питания на LT1074 + пуш-пулл, выдающий 75 кГц 15 вольт, из которых при помощи трансформаторов на колечках 10*6*4 я получаю необходимые напряжения для питания узлов. Наверное sepic преобразователь и есть что-то подобное.

[uquote="nHz",url="/forum/viewtopic.php?p=3423215#p3423215"]Ещё неплохо разделить всю мощность на блоки по 1кВт, а мощность суммировать на вторичках, последовательно их соединяя.[/uquote]
Технически, в моем случае это не потребует переделок, 4 ключа параллельно в каждом плече соединяются шинами снаружи.
Но чем конкретно 4 трансформатора будут лучше чем 1 но большой? И не повредит ли это ШИМу? Сделать 4 транса абсолютно одинаковыми непросто, даже хотя бы из-за разброса в сердечниках.
Если имелся ввиду нагрев ключей - то не лучше ли тогда 1 большой транс, но у каждой пары ключей - своя первичка? Правда, тогда вместо термопасты под ключи нужна будет прокладка, что мне не нравится.

[uquote="nHz",url="/forum/viewtopic.php?p=3423215#p3423215"]Кстати, большинство китайских инверторов на 100500Вт работают только за счет того, что в них режим управления шириной импульсов есть только на малых мощностях до 10%.[/uquote]
Уже сталкивался с проблемами при малых заполнениях, хотя свыше 25% ШИМ все работало нормально, и это при токах до 10 А от лабораторника.
Надо погуглить, действительно ли настолько хорош мост, что решит и эту проблему.

[nHz]

Преимуществ у моста перед пуш-пуллом масса и лишь один недостаток - дополнительных 2 верхних ключа, которыми надо управлять, что добавляет некоторые трудности в схеме.
Но если городить огород с доп.преобразователем в пуш-пулле, то игра стоит свеч лишь в промышленных масштабах, где экономия на мосфетах окупится на партиях в сотни-тысячи штук.

Для единичных же изделий любительского класса на первое место выходит надежность, повторяемость, отсутствие сложной настройки.

Экономия на транзисторах кажущаяся. Я вот не поверю, что разрабатывая столь мощный пуш-пулл Вы не пожгли с десяток ключей.

К тому же можно поставить в мост более низковольтные и более мощные по току ключи. В 24-вольтовый мощный мостовой преобразователь можно поставить, например, IRF2804S-7P, что для пуш-пулла невозможно.

С мостом же, если контролировать температуру ключей, форму и амплитуду импульсов на затворах, отсутствие сквозняков, то, как правило, ключи не взрываются по "неизвестным причинам". То есть мост определенно сохраняет ключи от резкого выделения тепла из-за перенапряжения сток-исток.

Есть еще вероятность перегрузки ключей по току, но это общая задача и для пуш-пулла и для моста.

[Abraxxamas]

[uquote="nHz",url="/forum/viewtopic.php?p=3423350#p3423350"]К тому же можно поставить в мост более низковольтные и более мощные по току ключи.[/uquote] Эх, где же ты был раньше, я бы тогда не брал 100-вольтные ключи. Ну что тогда мелочиться, уж лучше брать IRFP7430 404A 1,3 mOhm 100nsec. да и платы уже под ТО247.

[nHz]

Реальное ограничение тока корпуса ТО247 в нормальных условиях ампер 50, если, конечно, не охлаждать жидким азотом. Проверено на опыте, просто ноги перегреваются, если погонять хотя бы минут 5 на 60-70А. И это импульсный ток, а средний ампер 30-35. Так что особого смысла в миллиомах кристалла нет.
Я брал китайские YMP200N08Q, вполне тянут киловатт в мостовой схеме на 24В. Греются, конечно, но обдув радиатора это решает. Стоит чуть добавить мощности и охлаждение уже не становится столь тривиальной задачей. А запас по напряжению пусть будет - надежности добавит.

[Abraxxamas]

[uquote="nHz",url="/forum/viewtopic.php?p=3423402#p3423402"]Реальное ограничение тока корпуса ТО247 в нормальных условиях ампер 50.[/uquote] Поэтому-то и поставил 4 в параллель.
Насчет напряжения - 40-вольтные транзюки очень привлекательны, спрошу как практика, они выдержат или лучше не рисковать? Выбросы должны через диоды в мосфетах возвращаться в питальник, но хватит ли им скорости при запасе напряжения в 10 вольт ?

[nHz]

Тут больше не диоды решают, а конденсаторы по питанию и разводка платы. Электролиты обязательно шунтировать пленочными или керамикой и побольше! У меня керамика взрывалась от тока, когда мало ставил.
К тому же в мосте можно управлять транзисторами так, чтобы диоды вообще не использовались. Режим с подкорачиванием нижними ключами обмотки, если поставить не ir2113, а, например, ir2184.

[musor]

ну..можно конечно и коротить делая дедтайм.. но не самый экономный метод
но насчет преймуществ моста это так ...так ипона мама давно отказались от пушпула поставив 2 лишних ключка и боле простооий тран с обмоткой в 2 вывода..кадется в последних APC тож сделали так..тенденция однако..

[Abraxxamas]

[uquote="nHz",url="/forum/viewtopic.php?p=3423428#p3423428"]Тут больше не диоды решают, а конденсаторы по питанию и разводка платы.[/uquote] Силовые цепи выполнены в виде медных шин. Вопрос повис в воздухе, справятся ли 40-вольтные ключи с бросками напряжения в мосте когда пойдет ШИМ менее 0,1. Кстати, а TVS-диоды не решат эту проблему? Запас правда будет всего 5 вольт. Но можно припаять их максимально близко к корпусу, на выводах. Лишь бы мощность бросков при ШИМ их не спалила.

[nHz]

Я думаю, что справятся. Принципиальных проблем нет, но по конструкции, конечно, могут быть нюансы. Надо пробовать, делать эксперименты. Надеюсь осциллограф у Вас есть.
Я, когда отлаживал свои киловаттные блоки только подобрал снабберы по входу и по выходу и иголок больше 40В после этого не видел.

[Fuser]

в мосту фактически нет выбросов, в отличии от пуш-пула они сразу уходят обратно в питание через диоды ключей.
можно поставить минимальные RC снабберы на ключи, чтобы предотвратить звон и снизить dvdt в момент переключения.

[zato4nik]

С токами в 200А проблемы с рекуперацией могут быть и в мосту , всё зависит от конструктива - расположения ключей и электролитов на плате. В пуш-пуле рекуперация происходит через боди-диод оппозитного ключа , поэтому особое значение имеет уменьшение Ls первичных полу-обмоток , которая зависит от способа намотки и от витков в квадрате. Из практики Ls между полу-первичками с витками 1+1 получается 2-3нГн , вклад в энергию выброса (при 200А) 60мкДж , мощность на снаббере 1,8Вт при 30кГц , управление запитать со стоков - тоже подрежет выбросы. Для уменьшения паразитной индуктивности монтажа применять плоские шины слоями и мосфеты в соответствующих корпусах.