Полумост на IR2153, помогите добится стабильности.

[MrAnderson107]

Здравствуйте.

В интеренете много видел схем импульсных преобразователей, поскольку они характеризуются высоким КПД и меньшими размерами в сравнении с обычными трансформаторами, при той же мощности, я решил попробовать освоить данную технику, а точнее полумостовую схему преобразования. Начал с простой как показалось схемы полумоста на IR2153, схему которого прилогаю:



За основу взял схему и разводку с flyback, отсебятины: питание микросхемы от внешнего источника и снабберы. В качестве нагрузки установлен строчник с первичной обмоткой 30 витков, вторичная примерно 970. Мосфеты в схеме IRF840.

Сначала подключал питание микросхемы, осциллографом смотрел формы сигналов, все в порядке, после подал 25 вольт от латра на силовую часть, посмотрел форму импульсов на выходе ключей, все нормально. Начал постепенно повышать напряжение, при повышении до 75В заметил елевидные на экране иглообразные выбросы, которые появлялись только в при касании металлическим предметом "горячего" выхода строчника, проще говоря пускания дуги. При повышении напряжения до 125 В транзисторы стали ощутимо нагреваться, снабберы были чуть теплыми. При 220 Вотльтах накрылся тантал, вслед за ним умерла микросхема и громогласно совершил харакири верхний мосфет.

Фото платы прилагаю:






Питание на микросхеме в процессе проглядывал осфиллографом, на холостом ходу все идеально, при нагрузке появлялись игольчатые выбросы, подозреваю из-за них накрылся рванул тантал и мосфет. Или я допустил ошибку где-то в другом месте? Помогите пожалуйста разобраться.

[vem566]

Строчные трансформаторы работают в однотактном режиме. В двухтактных преобразователях совсем другие режимы. Схема эта работает на ура при нормальном трансформаторе. Проверено многократно.

[MrAnderson107]

Прошу заметить, что это плумост, а не двухтактник. Или я вас не так понял, что эта схема по определению не годится для этого? Читал что у многих она со строчником на ура работает...
Какой точно строчик использую сейчас сказать не могу, но ручаюсь за его работоспособность, долгое время эксплуатировал его с двухтактником от 12 - 24В используя первички на 9 витков.

[Slabovik]

Дроссель после 7812 не нужен. Совсем не нужен.
Иголки при пускании дуги - это по-видимому колебательный процесс внутри строчника.
Не способствуют ли этому так далеко вынесенные снабберы? По-идее, их надо впритык... Да и сам строчник также далеко - все силовые цепи необходимо делать максимально короткими и с минимальной площадью охвата токовой петлёй (именно поэтому разработка ВЧ устройств усложнена тем, что для каждого варианта приходится делать новую плату - монтаж на "соплях" тут не проходит)...
Умножитель из строчника ампутировали (по фото не совсем понятно)? Если нет, то строчник получился несимметричным (ибо изначально он для однотакта, а полумост есть двутакт). Само по себе это не страшно, но иногда приводит к непоняткам (например, намагничивается сердечник). Витков в первичке не мало? Рассчитывали?
Да о сердечнике: частота генерации какова? 35кГц? Да и не влетает ли сердечник в насыщение пи подъеме напряжения?
Я бы добавил диоды от истоков в затвор, катодом к затвору - на всякий случай. Также продублировал бы внутренние диоды FET'ов (внешние диоды обладают лучшим быстродействием)
Диод VD1 быстродействующий и высоковольтный?
Неясна емкость C4...

[MrAnderson107]

Дроссель уберу, перекочевал из схемы двухтаткника вместе с со схемой питания на 7812, там он хорошо давил помехи идущие по силовой части, так как ИМС питалась от общего источника 24В.
Емкость С4 1000 nF = 1 мкф.
Строчник без умножителя, в телевизоре был соединен с УН9-27. Снабберы поставил далеко так как места на плате нету, а проверить надо было. Витков в первичке 30, рассчетов не делал, взял исходя из описания полумоста на Flyback, там говорилось о 30-40 витках, мотал 40 на цилиндре от шприца 10 мл, но столько не поместилось, отмотал 10, влезло почти в притык, мотал в один слой, потом покрыл изолентой. Частота преобразования примерно 74 КГц. VD1 - UF4007, быстрый, 1000В, 1А.
С диодами от истока к затвору проверю, их ставить быстрыми или Шоттки? Шоттки есть на 40В и примерно 2А.
Насчет насыщения при подъеме напряжения, не думаю, термистор оставался слегка теплым, что говорит о слабом токе через него и фтльтрующий конденсатор оставался заряженным до упора, если бы все перешло в насыщение то ток должен был бы пойти большой и если конденсатор мог зарядится после отказа транзистора, перед тем как я успел вырубить схему, то термистор должен бы нагрется... Или это не показатель?
У меня была ещё мысль поставить последовательно фетам быстрые диоды, анодами к истокам, есть смысл?

[Slabovik]

Не, смысла в диодах последовательно с транзисторами нет, от выбросов они не защищают, а направление тока полевику в общем-то безразлично.
Насыщение поначалу не будет вызывать резкое увеличение среднего тока, т.к. когда оно только появляется, появляются токовые "иголки" в концах полупериодов. Они весьма узкие, но амплитуда тока в них большая. Можно поставить, например 1-Омный резистор последовательно с конденсатором C4 (хотя безопаснее был бы токовый трансформатор, я уже жёг себе приборы) и посмотреть аккуратно осциллографом, что там творится (схему питать через разделительный трансформатор, ибо наверняка осциллограф не изолирован).
Диоды от истока к затвору предназначены защищать выходные транзисторы IR (там есть требование, чтобы на выходах напряжение было не ниже допустимого, а оно может быть из-за Миллера) и в общем-то могут быть любыми быстрыми. Есть Шоттки - пусть будут Шоттки. Особых требований кроме быстроты к ним нет.

Снабберные цепочки... А удалите-ка их от транзисторов. Затем один резистор последовательно с конденсатором подцепите на первичку трансформатора - там ей место. Кстати, они грелись? И что-то мне кажется, что 2 Ом для снаббера в этом месте - это маловато. Нужно где-нибудь 47-100-150... А конденсатор 1,0-2,2 nF... (не в этом ли проблема, что конденсатор 0,01, будучи в одном полупериоде заряженным до 300 В, во втором полупериоде разряжается через 2 Ом и открытый транзистор - вот и иголки)...

[MrAnderson107]

Быстродействие диодов посмотрю, в принципе остались ещё UF4007.
Снабберы были чуть-чуть теплыми.
Осциллограф не изолирован, его земля подключена к корпусу. Отмечу ещё если дотронуться до корпуса во время измерения, часть помех пропадает.
Схему восстановлю и попробую подключить снабберы как вы сказали, резисторы на 10Вт были, конденсаторы вроде должны быть.
Такой ещё вопрос, можно ли тантал С3 на 22 мкФ заменить на скажем 30 мкФ или электролит неполярный с шунтирующей керамикой? Не осталось их под рукой пока...

[ramon13]

На флае полумост советуют с двумя питалками делать кажется.

[MrAnderson107]

Видел вариант с раздельным питанием, нету трансформаторов для его реализации.

[Slabovik]

И правильно, что нету - там при питании через НЧ трансформаторы, через паразитную емкость трансформатора верхнего плеча такая дрянь в эфир через сеть сыплется... Диод с конденсатором вполне сносно работают, незачем что-то городить сверх необходимого...
Практически любые точечные диоды есть быстродействующие. Те же 1N4148. Ток у них маловат, но обычно их вполне хватает - до 450 мА в коротких импульсах (я имею в виду затворные диоды). Требования по напряжению - 25 вольт держат - значит годятся
С3 не обязательно тантал, но если обычный электролит, то желательно отбраковать по ESR. Емкость - годится всё, что выше 10 мкФ. У мелкой керамики, кстати, ESR я бы не сказал, что хороший, в этом плане лучше ведут себя конденсаторы с бОльшими размерами, чем маленькие, кстати, плёночные тоже вполне годятся. Можно и без шунтирования обойтись (2-3 Ома электролита погоды не сделают). В неполярном электролите смысла вовсе нет, хотя, при отсутствии обычной можно и на гербовой
Не забудьте про увеличение сопротивления резисторов в снаббере. Теоретически, там не должно быть более 1-2 Вт тепла (обычно в пределах одного), 100 или 120 Ом двухваттник найти наверное не проблема...

[Философский Кот]

Так, спец по дугопускальным полумостам тут я, все слушайте меня

Начнём по порядку.
1) Смысл делать раздельное питание ирки, если это всё равно бутстрёп? Дроссель после ЛМ-ки не нужен, резисторы тоже. Просто: мост - конденсатор 100мкФ + 100нФ керамика/плёнка, а на выходе от 100нФ до 1мкФ керамика/плёнка прямо на ноги ирки.
2) Частотозадающий конденсатор 10нФ? Многовато. Тогда не мудрено, что всё вылетело. Полумост для дугопусканий не имеет смысла делать на частоту выше 40кГц. Чем выше частота, тем больше шанс пробоя ВВ обмотки, тем тяжелее микросхеме качать затворы, тем больше шансов загнать ирку в режим "захлёба" (прерывистая генерация).
3) Конденсатор по питанию ирки. Одной той керамики после стаба хватит. Такая большая ёмкость, как на схеме - 1000мкФ может творить невероятные чудеса.
4) Конденсатор бутстрёпа. Просто берём керамику или плёнку 1-2мкФ. С головой хватает.
5) Имхуется мне, что снабберы тут только гадят. Просто обратные диоды типа ХЕР поставить и не искать каких-то заумных подходов к такой простой ситуации.
6) Контурный конденсатор на выходе. Он на 1мкФ? Если да, то гуд. Больше лучше не совать. Можно чуть меньше, но не менее 680нФ. А ещё лучше сделать каподелитель и его шунтировать обратными диодами.
7) Если хочется мощи больше 200-250Вт, надо поставить повторители после ирки на транзисторах ВС639/640.
С бутстрёпным диодом ничего мудрить не надо. Ставим ультрафаст или Шоттки с макс током до 1А. банальный УФ4007, например.
9) Из строчника надо убрать прокладки. Надеюсь, это было сделано? Металлический хомут тоже. Он вносит потери. Боянной изолентой стянуть сердечник и всё.

Если хочется реальной мощи, можно повторить мой вариант полумоста:
viewtopic.php?f=3&t=7731&start=1380
См. сообщения за:
Ср янв 23, 2013 20:20:45
Ср янв 23, 2013 23:15:59

[MrAnderson107]

Полевиков у меня не нашлось, поставил IGBT IRG4PC40U оставшейся от низковольтного двухтактника, они рассчитаны на 600В, так что с перенапряжением проблем не будет. Импульсы на осцилографе превратились в четре что, однако искра при касании горячего вывода строчника осталась такой же на вид как от мосфетов при 50В, выше пробовать не стал, опять возникли выбросы напряжения, хотя IGBT едва-едва теплые. Снаббер поцепил на первичку трансформатора, параллельно, иглы остались.
Диоды в затворы пока не ставил, при включении катодом к истоку разве не закоротит выходы микросхемы на землю и первичку трансформатора при открывании?

Примерно так стали выглядеть формы импульсов с выхода полумоста: (без нарисованных выбросов)


Насчет частоты понял, сделаю ниже. На схеме ошибка, задающий конденсатор на самом деле 1 нФ.
4007-й там и стоит.
На выходе 1 мкФ 600В.
"бутстрёп" - полагаю вы про тантал что соединяет IR2153 со истоком первого и стоком второго транзистора, там стоит тантал пока что 33 мкФ, переделаю чуть позже тогда.
Куда конкретнее диоды поставить? На истоки транзисторов или параллельно первичной обмотке?
Металлический жгут и прокладки не убирал, уберу.

Что до раздельного питания, так при работе полумоста из питалова повалят же помехи и пульсации, по опыту двухтактника знаю что они портят сигнал на выходе микросхемы ужасно, отсюда и раздельное питание.

По сути на дугопускании хочу отработать построение полумоста в целом, что бы когда решу делать испульсник нормальный примерно знать что к чему.

[Философский Кот]

иглы остались.

Это убирается элементарно обратными диодами и плёнками поблюже к транзисторам. Я уже говорил. идеального сигнала при дугании не будет. Вторичка имеет паразитную ёмкость + у такого типа трансов большая индуктивность рассеивания.

Диоды в затворы

НЕ надо. Просто поставить по резистору 5-10к каждому транзистору от затвора к истоку.

4007-й там и стоит.

Хорошо, если UF, а не 1N.

"бутстрёп" - полагаю вы про тантал что соединяет IR2153 со истоком первого и стоком второго транзистора, там стоит тантал пока что 33 мкФ

Это питание 8 и 6 ноги. Диод + кап. 33мкФ - это дохрена. Простую керамику мелкую на 1-2мкФ поставить и гуд. Можно и плёнку, но габариты...
Куда ставить диоды и всё остальное - см. мою статью со схемой тут: http://dari-pats.lv/index.php/elektrice ... cxU8thT9qQ

[MrAnderson107]

Спасибо, прочитаю и опробую.

Такой вопрос ещё, в повторителе можно применить отечественные транзисторы вроде КТ817(816) и 814(815)?

[mikes357]

Простите, что немного вмешиваюсь в Вашу беседу - есть вот соседняя тема - viewtopic.php?f=11&t=71106 - там разжевывалось про печатную плату для сей микры, где-то в середке темы, включая и упомянутые резисторы

[Slabovik]

Диоды ставить: а) между затвором и истоком, катодом на затвор, маломощные, чисто для страховки IR; б) между истоком и стоком, параллельно внутренним диодам транзисторов, катодом к стоку (кстати, в IGBT их часто нет, так что очень даже надо), достаточно мощные (на ток не меньше рабочего через транзистор). Совет дополнительно притянуть истоки к стокам резисторами тоже не лишний.

Так... Отрицательный результат - тоже результат. Двигаемся дальше. Если полумост - то полумост надо бы сделать нормальный. Такой, какой он сейчас - это не совсем нормальный. Есть пара одинаковых электролитов, микрофарад на 47-100-150-200 и напряжение 200-250 ?
Философский Кот уже упоминал каподелитель (блин, а по-нормальному обозвать мог?). Берём эти два конденсатора, соединяем их последовательно. Параллельно каждому конденсатору резистор, килоом на 150-220 (одинаковые). Эту цепочку подключаем параллельно входному конденсатору C5. Отрываем нижний конец первички от земли и подключаем его к средней точке только что добавленных конденсаторов.
Смысл сего действия - выравнивание напряжений на стоках-истоках транзисторов в момент включения (переходный процесс) - это облегчает требования к транзисторам.
Не совсем понял, последний рисунок - это чего? Там ведь должен быть почти меандр (с небольшим дедтаймом). Пробовали запустить полумост без трансформатора, а, например, с лампочкой (включать вместо первички)? Форма должна быть красивой. Если форма некрасивая - будем копать инвертор. Если красивая - трансформатор

[Философский Кот]

в повторителе можно применить отечественные транзисторы вроде КТ817(816) и 814(815)?

Теоретически - да Практически - не знаю, как они, не пробовал, но должно, в принципе, поканать.
Лучше уже BD139/140.

есть вот соседняя тема

Не все имеют терпение читать сотни страниц форума перед тем, как что-то делать. Но есть терпеливые... вроде меня
Это называется - тему не читай, вопрос сразу задавай
Хотя, конкретный случай имеет место быть отдельно... В некотором смысле

блин, а по-нормальному обозвать мог?

Блин, ну привычка Ладно, ладно... Конденсаторный делитель
Лучше электролиты на делитель не брать. Плёнки около 2мкф в плечо... Как в моей схеме. А то электролиты от пульсаций попухнуть могут. Всякое бывает.

[Slabovik]

Да ничего электролитам не делается - миллионы блоков так пашут Но можно и плёнку. И, если будет плёнка, то C4 даже можно и ампутировать накоротко, а резисторы, которые параллельно конденсаторам, можно увеличить, вплоть до 1 МОм.
p.s. Но что-то мне кажется, что в итоге или монтаж, или, с большей вероятностью, трансформатор с его рассеянием...

[MrAnderson107]

Пробовали запустить полумост без трансформатора, а, например, с лампочкой (включать вместо первички)? Форма должна быть красивой. Если форма некрасивая - будем копать инвертор. Если красивая - трансформатор

Не пробовал, попробую. Насчет формы, да с выхода поулмоста, мерил на параллельно включенном снаббере (75 Ом, два параллельных резистора на 150 Ом 5Вт), на IRF840 форма была идеальная, на этих IGBT форма импульса стала такой, у них емкость затвора Cies почти вдвое больше, 2100 против 1300 у IRF840, может ли быть, что драйвер не тянет? С повторителями пока не пробовал. На выходе микросхемы сигнал ровный, только края скруглены на переднем фронте.

Их как раз хотел обвязать диодами затвор - исток, под рукой тогда не нашлось, лишь мелочь на 1А была. Попробую с лампочкой.

Капы есть, остались от компьютерных импульсников, 220 мкФ 200В, внешне без дефектов. Пленок нету под рукой, только на 4,7 мкФ 400В. По возможности опробую оба варианта.

КТ817 и КТ816 под рукой есть много.

[MrAnderson107]

Сделал конденсаторный делитель из пары 330 мкФ 200В, конденсаторы из разобратнного компьютерного БП, мертвого. Обвязал их резисторами на 1 мОм, других под рукой не оказалось. С5 пока из схемы убрал, что бы не мешался. Транзисторы обвязал диодами, катодом к стоку. Нагрузил полумост на лампочку накаливания 100 Вт.

Так выглядит сигнал при напряжении 25В:



Так при 100В:



Выше 100В поднимать не решился пока что. Транзисторы греются до комнатной температуры, ~26-28 градусов, лампочка светится.

Перед этим подключал без конденсаторного делителя и обратных диодов, форма импульсов точно такая же, ухудшается с повышением напряжения, ничего не грелось. Форма импульсов на затворах с округлена немного по переднему фронту.

Частоту инвертора пока не снижал.