Перейти к содержанию

Конструируем дуальный тиристор (атрибутивный ключ ZVS-преобразователей)


Рекомендуемые сообщения

Дорогие друзья. Все мы работаем в области силовой электроники. У каждого из нас имеется свой большой разнообразный опыт. Но наши знания часто оказываются разрозненными и эклектическими. Информация, которую мы черпаем из книг, а тем более, в интернете, оказывается путанной, и даже ошибочной. В своё время, в 2001 году, мне попалась статья, которая позволила весь накопленный мной опыт связать воедино. Тогда же я её и перевёл. Это фундамент. Ключи в силовой электронике - это главное. Поскольку силовая Электроника - это исключительно импульсное преобразование энергии с ничтожными потерями. Я понял, что существует всего четыре группы (семейства) ключей. Причём, ключ на нелинейной индуктивности принадлежит к тому же семейству, что и тиристор. (И до этого я видел, что они взаимозаменяемы в сети переменного тока.)  Я понял что PN переход, это аж три разных ключа. Собственно, это сам диод, который работает в 2 квадрантах. Это также одноквадрантный ключ на нелинейной барьерной ёмкости (мы с вами его успешно применили в схеме выключения транзистора). Это также одноквадрантный ключ (требующий инициации) на диффузионной ёмкости. По существу, мы это тоже использовали в автогенераторе, построенном на принципе усиления заряда диффузионной ёмкости. Кроме того выпускаются специальные SOS-диоды. Они в купе с индуктивностями позволяют формировать очень мощные короткие высоковольтные импульсы...
Друзья! Для тех кто хочет расширить свои знания, понять откуда растут ноги, я выкладываю и саму статью, и мой корявый перевод.

The Evolution of Power Electronics.pdf Эволюция Силовой электроники_RU.doc

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

  • Ответов 188
  • Создана
  • Последний ответ

Топ авторов темы

1 час назад, Vslz сказал:

Это лишние затраты энергии

Вопрос очень правильный. (Экономить нужно всегда.) Но я вряд ли полноценно на него отвечу. Ибо в моих разработках, что выпускались серийно на заводах, таких проблем не было. Дело в том, что я, как правило, использовал пропорционально-токовое управление с трансформатором тока. Даже в низковольтных ZCS-инверторах для пьезодвигателей.
Возможно, на Ваш вопрос ответят другие форумчане.
Я обращу внимание лишь на 2 момента.
1. Как бы там ни было, мощность управления транзисторами, для 300 Вольт питания, мала, чтобы особо заморачиваться. Пусть Ib= 0.5*Ic, и источник питание базы Vb= 5 вольт. Тогда при коэффициенте заполнения 0,5 мощность потерь в источнике будет: P= 5*0.5*Ic*0.5 = 1.25*Ic. Мощность в нагрузке при не самой хорошей форме коллекторного тока, пусть составляет 1/4*Ic*300. Т.е. теряем менее 2%. При пропорционально-токовом управлении и этих потерь не имеется.
2. К силовому транзистору нужно относиться не как усилителю тока, а как усилителю заряда. Вот смотрите. Вы выбрали очень правильный транзистор (и за это Вам дополнительно Спасибо). Смотрим его характеристики. Storage Time = 8 мкс. Пусть транзистор работает в схеме с коэффициентом заполнения 0,5  а на закачку заряда в базу расходуем 2 микросекунды. То есть только за счёт накопления заряда, мы работаем на частоте 50 килогерц.
Что правда, этот момент не вполне относится к Вашему вопросу

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

16 часов назад, Georgy11 сказал:

что вышеуказанная схемка из 3 элементов, это уже и рыбка и удочка

Эта схемка по топологии известного электронного предохранителя . Я его включал в некоторые свои схемки . Работает .

Но на Вашей схеме нет предполагаемого резонансного контура . Кмк это существенно .

3 часа назад, Georgy11 сказал:

В чем проблема?  Увеличьте ток базы. Ток базы, и заряд в базе должны быть достаточными для обеспечения работы транзистора в насыщенном состоянии. Зачем ему греться?

Да , есть способы мониторить напряжение на коллекторе и в зависимости регулировать ток управления , удерживая ключ в слабонасыщенном режиме . (Как вариант ключ-Дарлингтон)  Но  это расход ЭРЭ .  А если можно ставить любое кол-во ЭРЭ, то пропадает простота .

Насчет рассмотрения работы транзистора в режиме 4Q - занятно .   Больше мыслей пока нет .

Для сравнения можно взять схему блокинга на 3-х транзисторах . Какие преимущества даcт режим 4Q ?

Изменено пользователем colorad
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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

1 час назад, colorad сказал:

Эта схемка по топологии известного электронного предохранителя .

Про Электронные предохранители будет позже. Дуальный Тиристор имеет атрибутивное размыкание при токе больше порогового.

Если для Вас не проблема Дайте ссылку, пожалуйста.

 

1 час назад, colorad сказал:

есть способы мониторить напряжение на коллекторе и в зависимости регулировать ток управления , удерживая ключ в слабонасыщенном режиме . (Как вариант ключ-Дарлингтон) 

Дарлингтон не вариант. Первый транзистор в глубоком насыщении.
Конечно есть такие способы. Я ими пользовался более 30 лет назад. А вчера даже, посмотрев (благодаря Vslz) режим испытания транзистора MJH16018, узнал, что схема называется Baker clamp.
Сколько диодов ставят в схеме? 2, 3 или 4. Кто во что горазд. Это говорит о том, что схема не обеспечивает стабильность.
А скажите ещё, Зачем держать транзистор в не насыщенном состоянии весь его открытый цикл? Зачем увеличивать потери, если можно вывести его из насыщения лишь перед переключением? 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. 

Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств. Подробнее параметры и результаты тестов новой серии PLM по ссылке.

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

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

5 часов назад, Georgy11 сказал:

Если для Вас не проблема Дайте ссылку, пожалуйста.

Что то вроде .

Предохранитель

Изменено пользователем colorad
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

@colorad Улучшенная схема предохранителя на ток 10 А , 2,5 А, 5 А

64681514_-.jpg.125e764c929ac9d700668ae08d3dffc5.jpg

Несколько улучшений по сравнению с первоначальной версией:

Основное добавлено внешнее питание, ток срабатывания устанавливает токовое зеркало VT2,VT3 выключатель S1 в положении 10 А. Время задержки срабатывания задается цепью R1,C1

1. Независим от цепи питания нагрузки, минимальное напряжение не ниже 6 В с R1 3 кОм; можно подобрать на более низкое напряжение источника питания  изменив делитель на R1,R2, реально работает от 1,2В - нужно учитывать чтобы ток в базу VT1 не превысил допустимого для VT1

2. Напряжение падение на предохранителе по сравнению с исходной версией зависит только от падения напряжения на токозадающем резисторе и сопротивлении полевика при 10 А  получено 0,28В, где 0,25 В на токозадающем резисторе

3. Время срабатывания задается цепью R1,C1- в данной версии схемы 0,847 мСек, подбором номиналов C1 любое время срабатывания

При установке времени срабатывания  необходимо не превышать область безопасной работы VT4

на LM358 собран амперметр на основе китайского вольтметра - на работу предохранителя никак не влияет и можно удалить

Работает сия приблуда так:

При включении VT4 открывается(за счет R10) раньше VT1, так как напряжение на базе VT1 не успевает вырости за счет заряда C1 через R1 напряжением на стоке VT4(которое уменьшается по мере открытия VT4 );  напряжение на базе уменьшается ниже порога открытия  VT1  и схема входит в рабочий режим

При возникновении перегрузки в зависимости от задания тока в токовом зеркале VT2,VT3, начинается открытие VT2, и запускается режим стабилизации тока. Если перегрузка кратковременная, то напряжение на базе VT1 не успевает вырости за счет заряда  C1 через R1 напряжением на стоке VT4, VT1 не успевает открыться, то схема возвращается в рабочее состояние. При более длительной перегрузке, напряжение на базе VT1 через R1 напряжением на стоке VT4 заряжает C1 до момента открытия VT1, который блокирует напряжение в затворе VT4 и предохранитель выключается. Ток в выключенном состоянии зависит от номинала резистора  R1

Воплощено в железе для защиты переделанного БП компа 36 В 10 А выход

VT4 без радиатора прикручен к плате, при переходных процессах нагрев не замечен

Удачи всем и здравия

А да забыл - выход из режима защиты кратковременное замыкание C1 - даже при этом схема отрабатывает стабилизацию тока, что уже хорошо

Изменено пользователем z_vip

Прежде чем искать вход, найдите выход

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

7 часов назад, Georgy11 сказал:

Дуальный Тиристор имеет атрибутивное размыкание при токе больше порогового.

Вы бы расшифровали применяемые сущности: "Дуальный Тиристор", "атрибутивное размыкание (ключ)".

Желательны ссылки и  на сторонние материалы, где эти сущности также рассмотрены.

 

Изменено пользователем Кыс
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

А да забыл - выход из режима защиты кратковременное замыкание C1 - даже при этом схема отрабатывает стабилизацию тока, что уже хорошо

Прежде чем искать вход, найдите выход

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

10 минут назад, Кыс сказал:

Вы бы расшифровки применяемые сущности: "Дуальный Тиристор", "атрибутивное размыкание (ключ)".

Желательны ссылки и  на сторонние материалы, где эти сущности также рассмотрены.

Предварительно это уже было тут: 

Кроме того, например, это:

[1] Y. Cheron, «Soft Commutation», Springer Science & Business Media, 31 мая 1992 г. - Всего страниц: 233

[2] Sanchez J.-L, Breil M., Austin P., Laur J.-P., Jalade J.f ROUSSET В., Foch H., "A new high voltage integrated switch: the 'thyristor dual' function", International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs, ISPSD'99, p. 157-160, Toronto, Canada, 26-28 May 1999.
Французы защитили много диссертаций по этой теме, получили много патентов. 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

7 часов назад, Georgy11 сказал:

Зачем увеличивать потери, если можно вывести его из насыщения лишь перед переключением? 

А зачем заранее выводить из насыщения, а не сразу переключить? Да, задержка переключения будет больше, а потери те же, а то и меньше.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

26 минут назад, z_vip сказал:

Улучшенная схема предохранителя

Уважаемый  z_vip!    Вы прочитали название темы, перед тем, как сделать публикацию? Вы ж попали не в ту ветку форума!

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

@Georgy11  Тема замечательная, дай бог вам терпения с нами

Я тут первый свой автоген собираю с переключением при нулевом напряжении, так что не судите строго - не знания у меня большие!!!

 

@Georgy11 Вы просили схемы  предохранителя - @colorad  дал ссылку - мне удалось улучшить немного относительно исходника

Если предложите предохранитель на дуальном тиристоре я только за

Изменено пользователем z_vip

Прежде чем искать вход, найдите выход

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Для тех, кто хотел посмотреть токи через выводы элементов в момент спада тока. Как ни странно, Q2 высасывает через базу не только ток коллектора, но и эмиттера image.png.0fb77305d6f0f2d26121d94f4452efb9.png

Test_Fall1.asc

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

@Georgy11 И так выключение

Чисто мои понятия по  графикам

1.  ток в базе Q1 уменьшается

2. Напряжение на коллекторе Q1 растет, при определенном уровне напряжения должен пойти ток в базу Q2, который открывается и блокирует база-эмиттер Q1 - тут  вот у меня затык - напряжение в базу  Q1  идет за счет емкости(заряда перехода диода)?

3. По мере исчерпания заряда диода зарывается Q2 и Q1. То бишь если выполнить полную блокировку база-эмиттер Q1, то мы получаем из Q1 диод включенный встречно напряжению питания? Скорости выключения у диодов примерно 30-75 nS

Это все, что я увидел на графиках

Простите мастер мое незнание

Да и еще мастер - а что будет если диод D2 заменить небольшой емкостью 180-470 пФ?

В симуляциях я не силен, уж простите Незнайку

Изменено пользователем z_vip

Прежде чем искать вход, найдите выход

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

56 мкС? По графикам начало запирания 96,37 мкС - конец 96,41 мкС - разница  0,04 мкС  или 0,05 мкС

Типичный ключ на биполяре запирается 1-2 мкС и то с ускоряющими примочками, здесь разница 10-40 раз по скорости запирания быстрее

@Georgy11  К вам мастеру - при такой скорости запирания возможны большие перенапряжения? Или я уже вперед залез?

Прежде чем искать вход, найдите выход

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

9 часов назад, Гость_Григорий_Т. сказал:

А зачем заранее выводить из насыщения, а не сразу переключить?

"Сразу" не получится. Сгорит. При чрезмерно форсированном выключении ток зашнуруется под полосками эмиттера, в результате чего – вторичный пробой.  Другая веская причина почему так не делается – при форсированном рассасывании базового заряда ток коллектора быстрее не спадает.  А в случае как предлагает автор топика,  к моменту активного выключения,  избыточного заряда в коллекторной области уже нет и коллекторный ток спадает максимально быстро. Сам метод  активного выключения после выхода из насыщения не нов.  В  конце восьмидесятых – начале девяностых метод активно исследовался в МЭИ, попадались когда-то статьи и патенты на эту тему.  Реализация метода в сочетании с эмиттерной коммутацией:  https://patents.su/4-1823106-odnotaktnyjj-stabiliziruyushhijj-preobrazovatel-napryazheniya.html

Изменено пользователем thickman
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Не рассказывайте сказки. А то все схемы на бипорярах уже горят ярким пламенем. 

И про МЭИ мне не рассказывайте, я как раз его и заканчивал в то время

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

8 часов назад, z_vip сказал:

получаем из Q1 диод включенный встречно напряжению питания? Скорости выключения у диодов примерно 30-75 nS

в диодах, как и в базе этого транзистора, накапливается заряд неосновных носителей.

Закорачиванием эмиттера производится жесткая откачка этого заряда из базы. Поэтому, заряда восстановления в переходе уже нет, а размыкание коллектора быстрое.

Но разве метод подачи отрицательного смещения, скомбинированный с пропорционально-токовым управлением от трансформатора и зависимым от мощности нагрузки уровнем отрицательного смещения - не решает все эти задачи разом, да притом, очень экономично ? См. типовую схему компьютерных ИИП на биполярных транзисторах ?

Моделирование работы полумоста показывало очень быстрое нарастание коллекторного напряжения с использованием ширпотребных MJE13007. До 50 нс.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

@Vslz  спасибо за моделирование MJE13007, а то я уже духом пал - дорогие транзюки нужны!

Но разве метод подачи отрицательного смещения, скомбинированный с пропорционально-токовым управлением от трансформатора и зависимым от мощности нагрузки уровнем отрицательного смещения - не решает все эти задачи разом, да притом, очень экономично ? См. типовую схему компьютерных ИИП на биполярных транзисторах ?

Автор темы предлагает вообще до предела насыщать ключ - то бишь малые потери - а пропорционально-токовое управление хорошо, но 1-2 В остается на переходе коллектор эмиттер ключа. Или я не прав?

Эмиттерное выключение(почти не применяется) - реализация посложней - но там тоже получены схожие результаты

Всем удачи и здравия

Прежде чем искать вход, найдите выход

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

28 минут назад, z_vip сказал:

ропорционально-токовое управление хорошо, но 1-2 В остается на переходе коллектор эмиттер ключа. Или я не прав?

нет, транзистор умеренно глубоко насыщается. Это зависит от соотношения витков обмотки ПОС и обмотки базы. Я приводил симулированное падение коллектор-эмиттер, оно составляет десятые доли вольта.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

1 час назад, Гость_Григорий_Т. сказал:

А то все схемы на бипорярах уже горят ярким пламенем. 

Не все, разумеется, а те лишь только, в которых игнорируют указанные требования к траектории базового тока в частности и к RBSOA в целом.

1 час назад, Гость_Григорий_Т. сказал:

Не рассказывайте сказки.

ОК, читайте буквари сами:

 

выпускнику МЭИ.gif

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

@thickman я этих букварей уже начитался выше крыши, и сам писал в соавторстве со многими сказочниками и знаю что это такое и для чего написано.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Гость
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Восстановить форматирование

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

Загрузка...
  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    • Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

×
×
  • Создать...