Вопросы по импульсным источникам питания (ИИП)

[Yuri Nickolayev]

Коллеги, у меня вопрос, опять))

Вчера гонял схему весь вечер. Кипятил чайники)

На легких выпрямительных диодах стало гораздо лучше. И я еще бусинки им на ноги нацепил, интереса ради) халявные, из мейнфрейма. Не знаю, от чего эффекта больше, но в итоге диоды вообще без радиатора за час работы на нагрузку нагрелись градусов до 60, а раньше на радиаторе грелись до 70-75.

Ключи на малюсеньком тестовом радиаторе нагрелись до 50.

трансформатор - до 45-50. При этом, после устранения софт-старта, частота получилась 64кГц (конденсаторы неудачные, надо еще подобрать). Думаю, если поднять до частоту до 70-75, трансформатор будет еще холодней.

Но вот то, что я хвастался, что ирка холодная, мне аукнулось. За час она таки нагрелась до 50-55С. И меня это несколько смущает. Так должно быть?.. Вообще разработчиком предусмотрен радиатор для ирки (крепеж под него есть), но в ходе ремонтов его где-то потеряли) Да и не понимаю я смысла этого радиатора в невентилируемом блоке.

 

 

 

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[thickman]

В 07.03.2023 в 21:21, Yuri Nickolayev сказал:

от греха поставил на разряд npn транзисторы BD140

А можно на затворные цепи посмотреть?

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Yuri Nickolayev]

Как-то так.

Да, я снизил затворный резистор до 10 ом, но разве его номинал влияет на выделяемую в цепи мощность? Вроде, P = Qg*U*f/2 = 105E-9*15*70000/2 = 55мВт.

Номинал я выбирал осознанно. Внутреннее сопротивление ирки на включение Ron = 15/0.21 = ~70 ом, что и так означает, что длина фронта открытия минимум 500нс, почти половина дедтайма. Увеличение Rg эту длину еще увеличит. Насколько я понял из умных статей из журнала "Силовая электроника"), посвященным именно теме затворных резисторов, величина Rg прежде всего влияет на характер переходного процесса. При 10 омах звона на осциллограммах нет. Да и сам номинал я сверял по графикам из упомянутой статьи. Собственно, поэтому я и добавил в коллектор BD138 еще 12 ом - фронт закрытия был настолько вертикальный, что звон таки был, а с резистором он исчез. 

Эту статью тоже проштудировал - https://www.elettroamici.org/en/uso-ed-abuso-del-ir2153/, и в оригинале, и в переводе...

Разряд затвора берет на себя BD138 и, по идее, ирку вообще не нагружает.

Я где-то облажался?

 

Изменено 11 марта, 2023 пользователем Yuri Nickolayev

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Yuri Nickolayev]

[Yuri Nickolayev]

12 часов назад, thickman сказал:

поставил на разряд npn транзисторы

Тьфу ты, pnp конечно.

[neon]

лучше использовать диоды Шоттки и можно переделать схему. Желательно ещё между затвором и истоком поставить резистор 10 кОм.

[Yuri Nickolayev]

@neon

можно шоттки, хотя SF16 тоже очень шустрый.

10k у меня подпирает базу BD138 и, казалось бы, решает проблему неопределенности на выходе ирки. Хотя есть мнение, что эта проблема несколько надумана. Я, кстати, пробовал переставлять его на затвор, но пошел какой-то звон и я не стал так делать.

Зачем нужен D6 - не постигаю. Это же цепь облегченного разряда затвора, в обход R2, но если для разряда используется транзистор, то D6 никогда не будет работать. Разве что в случае отказа транзистора, но это явно избыточно.

Понятно, что затворную цепь можно совершенствовать (например, поставить 2 транзистора, и на заряд, и на разряд), но у меня-то был вопрос насчет нагрева ирки. За час - до 55С. Пока не могу для себя определить, норма это или нет.

 

Кстати, вот статьи, о которых я говорил

https://power-e.ru/wp-content/uploads/7504.pdf

https://power-e.ru/wp-content/uploads/7604.pdf

Весьма увлекательно написано.

 

Изменено 13 марта, 2023 пользователем Yuri Nickolayev

[thickman]

В 11.03.2023 в 15:08, Yuri Nickolayev сказал:

через черную китайскую коробочку IRM-05-15

Пмсм, такая же черная, но на 12 вольт будет получше с точки зрения расходов на тепло (пресловутые "цэ у квадрат")

[Yuri Nickolayev]

50 минут назад, thickman сказал:

Пмсм, такая же черная, но на 12 вольт будет получше

Да вот и я думаю... Сама-то коробочка холодная, как лед. Но в интернетах пишут, что встроенный в ирку зенер может быть не на 16в, а ниже, причем особо не нормируемо. Именно отсюда и может быть нагрев, если этот зенер подпускает ток. Другую коробочку я покупать не буду, это уж слишком, но думаю - попробовать снизить уровень стабилизации до 12в. Если посмотреть мою схему, то там на питании ирки стоит стабилизатор на транзисторе Q1, можно ему в ж... в базу) вставить зенер на 12в. Или, лучше, на 13в, вроде есть такие - учитывая, что на Q1 неизбежно упадет еще ~0.6-0.7в.

Изменено 13 марта, 2023 пользователем Yuri Nickolayev

[protector]

В 11.03.2023 в 23:58, Yuri Nickolayev сказал:

Как-то так.

Да, я снизил затворный резистор до 10 ом, 

 

10 Ом слишком мало( ни транзистор ни ирка долго не протянут), а с базы на землю слишком много. Вместо 10 Ом нужно 47, а на землю 500 или 330. И резистор 12 нужно в затвор, а не в коллектор.

[Yuri Nickolayev]

2 минуты назад, protector сказал:

Вместо 10 Ом нужно 47, а на землю 500 или 330.

Ээээ... 330 ом на базу? Это какой же доп. ток на выходе ирки получится, 15в/(330+47) = 40mA? И 0.5Вт рассеиваемой на этих резисторах (суммарно) мощности? Мне 1.5mA на 10k и то жалко)

Если 12 ом поставить в затвор, то он будет работать и на заряде, и на разряде. А зачем? Разве не удобнее использовать разные резисторы?

По поводу затворного 10 Ом, ну, не знаю... С одной стороны, в оригинальной схеме стоит 33 Ом. С другой, см статью https://power-e.ru/wp-content/uploads/7604.pdf

Ik (истока) - это макс. постоянный ток на 100С. Для IRFP460A этот ток = 13А. Т.е. по этому графику оптимальный диапазон затворного резистора ~= [45..85] ом. Учитывая, что внутреннее сопротивление драйвера (ирки) на открытие = 15/0.21 = 71ом, то оптимальный диапазон - [-26..14] ом.

Вообще я, конечно, не уверен на 100% в этой статье... как и в чем бы то ни было другом) и раздумываю над тем, чтобы поставить затворник побольше... И то, что я спорю - это вовсе не отрицание чужого мнения, просто я объясняю, из чего исходил. Просто интересно, в чем косяк в моих рассуждениях?..

 

[protector]

Согласен на счет резистора на землю, это для трансформаторов. Я сам подобное лепил давно и подзабыл просто. Резистор на землю с базы нужен чисто на случай " зависания" ирки по выходу.

59 минут назад, Yuri Nickolayev сказал:

Если 12 ом поставить в затвор, то он будет работать и на заряде, и на разряде. А зачем? Разве не удобнее использовать разные резисторы?

Они и будут разные, так как разряд происходит в основном через транзистор и 12Ом. А заряд будет через 47+ 12. А если резистор 12 включит в коллектор, тогда по идее должен упасть КУ транзистора по току, а значит импульс тока на выходе ирки при разряде будет большим, что не очень хорошо.

[Гость_Григорий_Т.]

4 минуты назад, protector сказал:

КУ транзистора по току

Величина паспортная и от каких то внешних факторов не зависит.

[protector]

Имелось ввиду КУ каскада конечно, а не транзистора как элемента.

[Yuri Nickolayev]

41 минуту назад, protector сказал:

Резистор на землю с базы нужен чисто на случай " зависания" ирки по выходу.

Ну да, именно так. Когда на выходе ирки не 0 и на +15в, а вообще пусто. Хотя я, вроде, такого ни разу не наблюдал. Возможно, такое может быть, если силовая часть стартует существенно раньше логической.

Учитывая что питание ирки я сделал через IRM-05-15, она подключена в 220в _до_ термисторов и соотв, до банок первички... полагаю, у меня ирка запускается раньше, чем на ключи поступит полное напряжение.

2 минуты назад, protector сказал:

Они и будут разные, так как разряд происходит в основном через транзистор и 12Ом. А заряд будет через 47+ 12

Что до номинала затворного резистора. Его увеличение заваливает фронт импульса открытия, насколько я понимаю. Имея сочетание "слабый драйвер + тяжелый мосфет", фронт получается и так довольно длинный. Чрезмерное его затягивание может привести к сквозняку на мосфетах (грубо, если суммарная длина фронтов превысит DT), и тогда они точно долго не протянут. Несмотря на то, что DT лошадиный, 1.2us, длина фронта открытия получается 500нс даже в случае, когда затворный резистор = 0 : Qg/Ion = 105/0.21 = 500нс. Если поставить, как Вы предлагаете, 47 ом, и перенести разрядные 12 ом в затвор, то общее сопротивление цепи затвора будет 71 + 47 + 12 = 130 ом, и длина фронта открытия составит более 1.4us, что наверняка приведет к сквозняку. Потому что фронт закрытия хоть и короткий (через транзистор оно быстро), ~200нс, но в сумме-то выходит 1.6us.

Мне кажется так..

Вообще, насколько я видел, многие в такой схеме (с разрядным транзистором) вообще не заморачиваются никаким резисторами на разряд. Но у меня без резистора на затворе, на разряде, вылезали иголки, поэтому я и решил ограничить ток... переставить резистор сейчас уже довольно проблематично, надо переделывать монтаж мосфетов. Если это критично, то можно, конечно...

[protector]

3 минуты назад, Yuri Nickolayev сказал:

Ну да, именно так. Когда на выходе ирки не 0 и на +15в, а вообще пусто. Хотя я, вроде, такого ни разу не наблюдал. 

Я лично наблюдал такое, и это обсуждалось раньше.

[Yuri Nickolayev]

7 часов назад, protector сказал:

///////////

Ну, именно поэтому я их и оставил)

Изменено 13 марта, 2023 пользователем Falconist
Оверквотинг

[Гость_Григорий_Т.]

7 минут назад, Yuri Nickolayev сказал:

что наверняка приведет к сквозняку.

Затягивание переднего фронта, как раз, уменьшает вероятность сквозняка.

[Yuri Nickolayev]

8 минут назад, Гость_Григорий_Т. сказал:

Затягивание переднего фронта, как раз, уменьшает вероятность сквозняка.

Хм... а ведь, похоже, верно... получается, мне заморочили голову статьи из интернета) или я что-то в них не понял. В самом деле, длинный фронт открытия может привести к сквозняку, только если он длиннее самого импульса) при условии, что на другом канале фронт открытия короткий.

Но, с другой стороны, длинный фронт ведь снижает общую эффективность преобразователя?

[Гость_Григорий_Т.]

15 минут назад, Yuri Nickolayev сказал:

с другой стороны

Всегда есть разумные пределы и золотая середина.

[protector]

 Не снижает это эффективность, ток в катушке растет медленно, по этому открывать ключ очень быстро не нужно.

Изменено 13 марта, 2023 пользователем protector

[Yuri Nickolayev]

Очень быстро с этим драйвером/этими ключами и не получится, теоретический минимум 500нс)

Я попытаюсь систематизировать свои вопросы:

1. Нагрев ирки. За час работы на номинальной (почти) нагрузке - 55С (без радиатора и принудительного охлаждения).
   1. Насколько это нормально/ не нормально?
   2. Может ли это быть связано с заниженным номиналом затворного резистора, либо с другими косяками затворных цепей?
2. Номинал затворного резистора (на заряд). Все считают, что 10 ом это слишком мало и может привести к аварии? Свое обоснование выбора номинала я приводил выше, но опыт участников форума бесценен.

Спасибо.

[Yuri Nickolayev]

3 часа назад, Yuri Nickolayev сказал:

Может ли это быть связано с заниженным номиналом затворного резистора, либо с другими косяками затворных цепей?

Продолжая хорошую традицию беседы Николаева с Николаевым, отвечу - а ведь да, может!

Потому что несмотря на то, что мощность, рассеиваемая при включении ключа, не зависит от сопротивления полной затворной цепи, то на каких элементах цепи в каких долях она рассеивается - еще как зависит от сопротивления участков цепи, линейно, i^2*R.

Полная мощность Pon = Qg*U*f = 105*15*74000 = 117мВт (на оба канала)

Если Rdrv_on = 71 om, а Rg = 10 om, то практически все рассеивается на ирке.

Если же Rg = 33 ом, то мощность рассеется в долях (примерно): 2/3 ирке = 78 мВт, и 1/3 на резисторах = 39мВт.

А если еще питание ирки снизить с 15 до 12в, то на ирку придется всего 62мВт. Итого, почти в 2 раза меньше, чем сейчас.

Интересно...

 

[thickman]

В 13.03.2023 в 13:17, Yuri Nickolayev сказал:

Но, с другой стороны, длинный фронт ведь снижает общую эффективность преобразователя?

В режимах ZVS и (или) ZCS, длина фронтов не сказывается на динамических потерях. Имелась ввиду длинная пауза? Вообще, вполне достаточно DT=200-600ns. Можно применять генератор без паузы, а необходимый DT формировать затворными цепями, сквозняка не будет. Но с другой стороны, длинная пауза позволяет сделать высоковольтные фронты на ключах очень пологими, это снижает уровень помех. Ниже осциллограммы резонансника на биполярных транзисторах. Пологие  фронты и отсутствие звона, но получить такую гладь во всем диапазоне нагрузок непросто.

Изменено 14 марта, 2023 пользователем thickman

[Yuri Nickolayev]

@thickman

Да, я тоже так и думал, что в режимах ZVS/ZCS это не роляет.

Я вернул в затворы 33 ома и уменьшил питание ирки до 12в. Ну, градусов на 5-7 она похолоднее стала, вроде. Вообще непонятно, может ирка греется не сама по себе, а от соседних деталей. Там куча горячих мест на плате - с ней рядом мощные резисторы токовой защиты, раскаленные резисторы защиты OVP, да и сами мосфеты. Пирометром непонятно, нужен тепловизор. Под нагрузкой за час вся плата прогревается до ~50 градусов. 

Буду ставить маленький DC вентилятор, через термостат на 50С. Повешу его на коробочку IRM, чтобы она не бездельничала)

Кстати, посмотрел выходной ток IRM, какие-то неприятные пульсации до 100mA (в пиках) лезут. Попробую фильтр на ее выходе прикрутить. Хотя, сначала надо понять - это проблема на стороне IRM, или же это ирка так жрёт.

Изменено 14 марта, 2023 пользователем Yuri Nickolayev