DC-DC step up, но не совсем

[shaxel]

Приветствую господа! Как никогда нужна ваша помощь.
Задача: зарядить выходную емкость как можно более высоким напряжением за максимально короткое время. 
Была выбрана схема, похожая на простой DC-DC. В моем случае управление идет не от ШИМ-контроллера, а от генератора сигналов, из-за того, что и частота и скважность должна быть строго фиксирована.Частота повторения процесса будет около 800 КГц. На данном этапе отладки схемы работаю с единичным импульсом на затворе длительностью 800ns.
Прошу ответить на ряд вопросов:
1) Без супрессора на входе (рис 4 справа) видно, что на клеммах батареи есть выбросы до 130В, это повредит батарею. С супрессором выбросы срезает (рис 4 слева), но падает напряжение на выходе (рис 1 слева и справа). Почему?
2) Если посмотреть на сток-исток (рис 2), такое ощущение, что после закрытия, транзистор многократно приоткрывается. Он действительно открывается, или это колебания на емкости сток-исток? В чем причина, как этого избежать и надо ли?
3) Что это за микроосцилляции на затворе (рис3)? Это паразитные колебания, или это так щуп возбуждается?
4) Можно ли в данной схеме обойтись без GDT, а подключать драйвер на прямую? Заполнение будет примерно 70%, GDT при таком заполнении даст очень сильное отрицательное смещение. Можно сделать GDT сильно повышающим и срезать минус на пороге пробоя затвора супрессором, но не хочется городить лишнего. Очень боюсь спалить генератор сигналов, этого не могу допустить, есть ли риск его угробить при прямом подключении?
5) Для увеличения напряжения на выходе, я пробовал ставить конденсатор по питанию. Он был рассчитан так, чтоб при закрытии ключа ток в цепи был максимален (рассчитал период резонанса этого конденсатора и дросселя). Но его подключения не изменило ровным счетом ничего, я пробовал разные номиналы, как меньше, так и много больше расчетного. Это вообще не представляю как объяснить. В чем может быть дело?

И еще момент: мне не нужен обычный DC-DC up преобразователь, cхем в нете полно, я делю схему под свою задачу, она просто получилась похожей на DC-DC.

[Реклама]

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

[BARS_]

57 минут назад, shaxel сказал:

астота и скважность должна быть строго фиксирована

Зачем? И нафига там генератор сигналов, если такой сигнал можно получить с обычного ШИМ контроллера? Дай ему на Ос уровень напряжения и получишь свой фиксированный сигнал. и почему, кстати, такая мизерная индуктивность?

 

58 минут назад, shaxel сказал:

около 800 КГц

А транзистор так умеет?

 

1 час назад, shaxel сказал:

Он действительно открывается, или это колебания на емкости сток-исток? В чем причина, как этого избежать и надо ли?

Пока монтаж будет в виде клубка соплей, рассуждать об этом смысла не имеет.

 

1 час назад, shaxel сказал:

Можно ли в данной схеме обойтись без GDT, а подключать драйвер на прямую?

Можно, поставь драйвер. Все равно схема с GDT криво нарисована. И сам GDT откуда взят?

 

1 час назад, shaxel сказал:

Для увеличения напряжения на выходе, я пробовал ставить конденсатор по питанию.

А с чего бы ему увеличивать напряжение на выходе?

 

1 час назад, shaxel сказал:

она просто получилась похожей на DC-DC

Она и есть DC-DC, обычный step-up.

[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

[shaxel]

7 минут назад, BARS_ сказал:

Можно, поставь драйвер. Все равно схема с GDT криво нарисована. И сам GDT откуда взят?

Он уже и так там стоит. А что у драйвера с генератором земля разве не общая?
 

7 минут назад, BARS_ сказал:

А с чего бы ему увеличивать напряжение на выходе?

Ну если это не понятно, о чем тогда вообще речь.


Господа, прошу отвечать тех, кто действительно в этом разбирается. Спасибо.

[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

[Alex Ferrum]

1 час назад, shaxel сказал:

........ 
И еще момент: мне не нужен обычный DC-DC up преобразователь, cхем в нете полно, я делю схему под свою задачу, она просто получилась похожей на DC-DC.

Может тогда более конкретно объясните что вам нужно. А то говорите что не нужен DC-DC up преобразователь и тут же приводите схему именно такого преобразователя, я так понимаю вас не все участники форума поймут. 

В данной схеме слишком высокая частота, тем более mosfet рассчитан на большой ток и ёмкость затвора слишком большая для такой частоты. Я полагаю есть смысл уменьшить частоту, например до 100кгц и увеличить Индуктивность до единиц или десятков мкгн, можно определить опытным путём или смоделировать в программе Micro-cap. 

GDT у вас подключён неправильно, обычно ставят последовательно с входом и последовательно с выходом керамические конденсаторы ёмкостью 0.1-10мкф, чтобы исключить постоянную составляющую и одностороннеме подмагничивание магнитопровода. 

Непонятно зачем супрессор вы поставили именно на вход, на выходе (супрессор на большее напряжение) имел бы смысл, выполняя функцию стабилитрона. Параллельно аккумулятору надо поставить электролит, например, 1000мкф и керамики, например, 10мкф.

[Реклама]

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

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

[BARS_]

2 минуты назад, shaxel сказал:

Он уже и так там стоит.

Где?

 

4 минуты назад, shaxel сказал:

А что у драйвера с генератором земля разве не общая?

Общая. И что? Если так боишься, поставь супрессор на линию генератора. Ну а если прям так припекло ставить GDT, то надо хотя бы включить его правильно. Да еще и под свою частоту посчитать. И опять же, зачем генератор, если есть копеечные микрухи ШИМ, делающие ровно то же самое.

 

2 минуты назад, shaxel сказал:

Ну если это не понятно, о чем тогда вообще речь.

Ну так расскажи, с какой радости конденсатор по питанию увеличит напряжение. У тебя уже есть конденсатор огромной емкости, сидящий прямо на шинах питания. АКБ называется. Какую бы ты туда емкость не налепил, ничего не изменится (а оно, собственно, и не меняется). И на остальные вопросы ответь заодно.

[Реклама]

Литиевые аккумуляторы EVE Energy и решения для управления перезаряжаемыми источниками тока (материалы вебинара)

Опубликованы материалы вебинара Компэл, посвященного литиевым аккумуляторам EVE Energy и решениям для управления перезаряжаемыми источниками тока.

На вебинаре мы представили информацию не только по линейкам аккумуляторной продукции EVE, но и по решениям для управления ею, что поможет рассмотреть эти ХИТ в качестве дополнительной альтернативы для уже выпускающихся изделий. Также рассмотрели нюансы работы с производителем и сервисы, предоставляемые Компэл по данной продукции. Подробнее>>

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

[ummagumma]

1 час назад, shaxel сказал:

Можно ли

не можно, а нужно

 

1 час назад, shaxel сказал:

как можно более высоким напряжением за максимально короткое время

как то расплывчато... милён вольт за однумилёную секунды?

40 минут назад, BARS_ сказал:

схема с GDT криво нарисована

а в чём заключена кривизна?

[Реклама]

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

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

[shaxel]

11 минут назад, Alex Ferrum сказал:

В данной схеме слишком высокая частота, тем более mosfet рассчитан на большой ток и ёмкость затвора слишком большая для такой частоты. Я полагаю есть смысл уменьшить частоту, например до 100кгц и увеличить

Я не могу изменить частоту, она у меня фиксирована. Поэтому я использую маленькое напряжение и большие токи. Для того чтоб по схеме гулял более-менее приличный заряд и не оседал на паразитных емкостях.

 

13 минут назад, Alex Ferrum сказал:

GDT у вас подключён неправильно, обычно ставят последовательно с входом и последовательно с выходом керамические конденсаторы ёмкостью 0.1-10мкф, чтобы исключить постоянную составляющую и одностороннеме подмагничивание магнитопровода. 

У меня стоит конденсатор, он на обратной стороне платы. Его ставят только на первичной стороне, на вторичной не ставят. Этот GDT работает как часы, немного заваливает фронты, но фронт в 30-50 нс для такого затвора это и так отлично. Тут вопросов нет.

 

14 минут назад, Alex Ferrum сказал:

Непонятно зачем супрессор вы поставили именно на вход

Чтоб уберечь батарею от выбросов, срезать их. Есть выбросы до 130-150 В на батарее, это последнее фото справа.

12 минут назад, BARS_ сказал:

Где?

 

14 минут назад, BARS_ сказал:

Ну так расскажи, с какой радости конденсатор по питанию увеличит напряжение

Если поставить последовательно плюсу конденсатор, он компенсирует индуктивность, ток возрастет.

12 минут назад, ummagumma сказал:

как то расплывчато... милён вольт за однумилёную секунды?

Согласен. 200-250В на выходе за 30-40 ns.

Похоже на вопрос №4 есть ответ.
Я так понимаю GDT можно выкинуть. Хорошо, есть генератор-драйвер-затвор. Генератор и драйвер питаются от одного источника и имеют общую землю, куда лучше поставить супрессор чтоб уберечь генератор? Какой номинал супрессора использовать?

[Alex Ferrum]

Я исхожу из схемы электрической принципиальной, там никаких конденсаторов рядом с GDT нет. Получается что схема у вас одна, а устройство собрано по другой схеме? 

В данной топологии выбросов на аккумулятор быть не должно, опять-таки параллельно аккумулятор нужно ставить конденсаторы, я как-то не уверен что у вашего аккумулятора низкий esr на частоте 800кгц. Эти же конденсаторы погасят и выбросы если они есть, в чём лично я сомневаюсь. 

Почему частоту нельзя уменьшить, вы можете говорить более конкретно и подробно, а то говорите загадками: "мне не нужен повышающий dc-dc", но по факту у вас повышающий dc-dc, "я не могу изменить частоту, она у меня фиксированная" - почему вы не можете использовать другую частоту? 

По поводу последовательного колебательного контура у вас не верные представления, да, действительно при параллельном резонансе напряжение на конденсаторе и индуктивности, значительно больше напряжения питания, но не в вашем случае. 

[shaxel]

Я нарисовал генератор, и GDT схематически, не рисовал подробно потому что он работает идеально, с ним вопросов нет.
Выбросы есть, они видны на осциллограмме.
Какая разница почему нельзя уменьшить частоту? Ее нельзя уменьшить и это факт. Ну если просто интересно, то коротко расскажу: у меня по выходу будет стоять особого рода нагрузка, и она требует 800К импульсов в секунду для питания.

12 минут назад, Alex Ferrum сказал:

По поводу последовательного колебательного контура у вас не верные представления, да, действительно при параллельном резонансе напряжение на конденсаторе и индуктивности, значительно больше напряжения питания, но не в вашем случае. 

Почему в моем случае емкость не скомпенсирует индуктивность?

[Alex Ferrum]

Так может есть смысл спросить на форуме про то как запитать вашу нагрузку? 

А то получается вы изобрели повышающий dc-dc, который вы таковым не считаете, причём изобрели криво и косо, и так как вы хотите он работать не будет, и хотите ничего не объясняя, чтобы вам помогли. Дежурный экстрасенс форума в бессрочном отпуске и прочитать ваши мысли мы не можем. 

Так что в ваших интересах подробно и во всех нюансах описать условия задачи, иначе вам просто не помогут даже при большом желании. 

По поводу последовательного колебательного контура вы хотите чтобы вам лекцию прочитали? Или чтобы помогли решить конкретную практическую задачу? 

Суть понятна, вы решили чтобы очень сильно поднять напряжение объединить повышающий dc-dc и последовательно резонансный контур, но это так не работает, здесь вам судьбу перехитрить не удалось. Начнём с того что в двух этих принципах повышения напряжения Индуктивность работает в разных режимах. 

[shaxel]

Извините конечно, но мне не требуется спрашивать на форуме как запитать свою нагрузку.
Я максимально подробно задал вопросы в самом начале ветки, снял все осциллограммы. Так куда уже более подробно?
Например, почему супрессор по входу снижает выходное напряжение, напряжение на выходной емкости? Тем более все осциллограммы сняты при единичном импульсе.
Я подозреваю, что из-за того, что транзистор закрывается не мгновенно и в процессе закрытия энергия магнитного поля делится надвое: часть идет через диод на выход, а часть через закрывающийся канал мосфета назад в источник. Это разделение обратно пропорционально комплексному сопротивлению ветвей. Видимо супрессор снижает омическое сопротивление ветви мосфет - минус источника.
Так, или не так?
Хорошо, выкидываем супрессор по питанию, ставим конденсаторы, керамику и электролит, это убережет батарею от выбросов.
Ок, тогда вопрос №1 тоже решен.
1
2
3
4
5

А что у меня кривого в схеме? Криво-косо.... Не стоят емкости по входу? Все?

Изменено 18 февраля, 2022 пользователем shaxel

[ummagumma]

26 минут назад, shaxel сказал:

200-250В на выходе за 30-40 ns

 

26 минут назад, shaxel сказал:

но фронт в 30-50 нс

красота! тс хочет зарядить конденсатор от бустера за время, меньшее фронта коммутации ключика!

есть такая связь: dIc=dVc*dt/C. она весьма порочна

. из неё следует ток зарядочки 250v*30exp-09/11exp-09=682a. 682а это зарядный ток этого несчастного конденсатра. земля ему пухом)))

37 минут назад, shaxel сказал:

чтоб уберечь генератор

от чего? он же рулит драйвером половика?

 

38 минут назад, shaxel сказал:

Есть выбросы до 130-150 В

мне кажется ей эти импульсы безразличнее слону дробина

[Олег Новичок]

Может я не правильно понял, отвечу в моём понимании.
На схеме шасси (масса) показано на плюсе батареи? Хотя это не принципиально.
1) Ваш супрессор на 15В, при напряжении выше 15В идёт КЗ, считаю супрессор не несёт никакой полезной функции.
2) Поливик работает так, как задаёт генератор.
3) Осцил не причём. Сигнал генератора.
4) GDT - это газоразрядная трубка (обозначается как разрядник в прямоугольнике с буквами GDT и значением номинала), у Вас же на схеме, буквами GDT подписана трансформаторная гальваническая развязка. Гальваническая развязка нужна, она защищает генератор.
5) Для увеличения напряжения попробуйте использовать умножитель, но как будет себя чувствовать транзистор?
При увеличении напряжения обязательно добавьте GDT (Газоразрядная Керамическая Трубка), или на худой конец открытый разрядник (можно использовать автомобильную свечу зажигания), или последовательно набранные по мощности неоновые лампы (индикаторы) типа ТН, МН, ВН и т.д. Ставьте между катушкой и минусом батареи (БП).

P.S. Забавно, сам в недавнем прошлом столкнулся с этими проблемами. В результате отказался от схемы на полевых транзисторах, сжог их не мало Желаю успехов!

[Alex Ferrum]

Что криво, косо? 

1. Не соответствие электрической принципиальной схемы, схеме устройства. 

2. Попытка объединить 2 совершенно разных принципа повышения напряжения. 

3. Слишком высокая частота для данного транзистора. 

Ну а поскольку вы не хотите полностью описывать задачу, и судя по всему не очень хорошо разбираетесь в электронике, то лично я не знаю чем вам помочь. 

Могу только пожелать удачи! 

[shaxel]

Не-не, у меня мосфет даже через трансформатор за 40-50 ns закрывается, могу осцилограмму снять. На счет величины тока не подумал. Фака шит... И что делать, керамики крутые параллельно на выход ставить? Конечно, это синее гавно взорвется сразу.

Блин, надо подумать. Конечно снизить частоту было бы круто, но это в такие бабки станет и времени еще полгода займет.

Шит мазэфака...

[ummagumma]

обчибочка вышла Ic=dVc*C/dt=250*11exp-09/30exp-09=92a... но тож докуа...

[shaxel]

Фух, я охренел, прошу больше так не пугать. Ну норм, конденсаторы хорошие параллельно на выход и гуд.

[ummagumma]

2 минуты назад, shaxel сказал:

снизить частоту было бы круто

да, это было б действительно круто... тем боле, что другово выхода адин хрен нетути...

100а это не только через конденсатор...

и через дросселёнок... 92а! и он не должен впасть во грех насыщенья! подумай над этим)))

[Alex Ferrum]

Ну частоту снижать не обязательно, можно взять например нитрид-галиевыми транзисторы, например:

https://www.chipdip.ru/product/gan041-650wsbq

Они пошустрее будут. 

[shaxel]

Уже подумал. Дроссель у меня на воздухе, с этим все ок.

А что за колебания на сток-истоке (видно на фото), такое ощищение что мосфет приоткрывается многократно, с этим то что желать?

[BAFI]

Не многовато для этого дросселя 800 кГц? И потом тгр зачем? Туда нужен шустрый, мощный драйвер - его ёмкость качать. Вы решили китайцев превзойти с этими частотами?) 

[shaxel]

Да что вы к мосфету прицепились. У меня драйвер на 9А стоит. Заряд затвора 100 нС. Фронт закрытия этого мосфета уже сейчас с GDT примерно 30-40 ns. И что, он на 800 КГц с таким фронтом работать не будет? Я тут проблемы не вижу вообще.

Приеду домой сниму с короткой разверткой фронты на затворе если не верите.

Изменено 18 февраля, 2022 пользователем shaxel

[BAFI]

Не всякий материал сможет гонять на этих частотах, у них есть такое понятие как граничная частота и графики изменения проницаемостью от неё. 

[shaxel]

Дроссель на ВОЗДУХЕ.

[BAFI]

Это даёт работать под мегагерц? Научите?)