Конструируем дуальный тиристор (атрибутивный ключ ZVS-преобразователей)

[thickman]

1 час назад, Georgy11 сказал:

видно, что напряжение на ключе на интервале 300нс заметно повышается. Не могу оценить, % увеличения потерь

Этот участок действительно очень короткий  в моём случае, примерно в тридцать раз меньше времени рабочего полупериода и мало на общих потерях сказывается, поэтому я не заморачивался с измерениями.  Высоковольтные мезапланары с граничным напряжением 700 вольт и более вряд ли подойдут для Вашего случая. Представитель этого класса как раз КТ839, у него сопротивление на границе насыщения 3-5 Ом - сам не измерял, вычитал у Е.З Мазеля, разработчика биполярных силовых транзисторов.
-----------------------------

Подсмотрел на другом форуме рекомендации по способу упаковки и передачи файлов моделирования  с необходимыми элементами библиотеки и настройками. Да и у себя на компе, пмсм, будет больше порядка, если придерживаться этого правила:

Этим приходится заниматься достаточно часто.docx

[Реклама]

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

[Vslz]

У широко распространенных MJE13007 Rcesat=0,2 Ом, у MJE13009 - 0,05 Ом. Это нетрудно вытащить из графиков в даташите, которые даются обычно для пропорционально-токового управления и Ic/Ib=5.

Симулятор дает тот же результат. Измерения на постоянном токе, в аналогичных условиях, дают тот же результат. Другие вв биполярные ключи, применяемые в AT/ATX дают схожие результаты.

Изменено 21 сентября, 2022 пользователем Vslz

[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

[Vslz]

вот здесь хорошо видно, насколько низко сопротивление насыщения. Даташиты транзисторов разных производителей. Естественно, в реальных схемах только пропорционально-токовое трансформаторное управление может обеспечить такие низкие статические потери.

Изменено 21 сентября, 2022 пользователем Vslz

[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

[thickman]

По предложенному автором алгоритму (зарядовое управление) интересен не коэффициент насыщения 3-5 - эти данные есть во всех даташитах, а область частичного насыщения между линиями 1 и 2 (см вложение), в даташитах такого не приводится. Если транзистор насыщать и выключать без прелюдии, время спада увеличивается до сотен наносекунд. С прелюдией (предварительный вывод из насыщения) – десятки наносекунд. И если прелюдия будет занимать значительную часть времени, очень может быть, что придется считаться дополнительными статическими потерями.

[Vslz]

16 минут назад, thickman сказал:

область частичного насыщения между линиями 1 и 2

если ток коллектора зависит от тока базы, то это никакое не насыщение и близко. Насыщение - линия 1.

[Georgy11]

1 час назад, Vslz сказал:

насколько низко сопротивление насыщения.

Вроде бы ошибка?

[Vslz]

Да, ошибся. 0,22 В падение при 10 А. 

[thickman]

2 часа назад, Vslz сказал:

никакое не насыщение и близко. Насыщение - линия 1.

А я говорю лишь о частичном насыщении. Об этом ниже графика и пишет ученый муж, под руководством которого разработаны едва ли не все отечественные ключевые и мощные высокочастотные биполярные транзисторы. Левее линии 2  коллекторный переход приоткрывается, семейство характеристик Iк(Iб) уже начинает сбиваться в кучу. Да-да, напряжение на электродах К-Э десятки вольт, а переход приоткрывается - большое сопротивление коллекторной области тому виной. Самое важное из вышесказанного то, что на участке 1-2 область коллектора уже начинает заливаться неравновесными носителями, несмотря на  довольно большое Uкэ.

Изменено 21 сентября, 2022 пользователем thickman

[Georgy11]

Необычный автогенератор в режиме стабилизации выходного напряжения
  В восьмидесятые годы  я разрабатывал много разных импульсных источников питания,  в том числе и обратных однотактных, для питания газовых лазеров.  Обеспечить хорошую связь между первичной и  высоковольтной вторичной обмотками там практически невозможно  из-за требований изоляции.  Потери  в схеме демпфирования (снабер) из-за индуктивности рассеяния заметно снижают КПД.  Предположил, что использование низкочастотного диода  (с серьёзным накоплением заряда) позволит рекуперировать энергию  конденсатора снабера  в нагрузку. Такие диоды заметно повышают КПД, но проблему не решают,  так как заряд  через обратно смещённый диод всегда будет меньше прямого.  Предположил использовать транзистор для усиления этого заряда. Получилось.  Потом от диода вообще отказался, поскольку,  база коллекторный переход сам является диодом.  Потом оказалось, что верхней транзистор может выключаться, когда  ток через него станет равным нулю,  а может и раньше. При этом нижнему транзистору обеспечивается режим переключения при нуле напряжения.  То есть верхний транзистор,  который открыт реверсивным током через него, играет роль прерывателя прямого тока.
Позже понял что этот эффект может быть использован для  получения автогенерации.  Когда спаял схему и сразу получил автогенерацию,  радости не было предела.  Демонстрировал сотрудникам, которые  видя транзистор,  вход которого тупо подключен к резистору, не всегда догадывались о принципе работы.  Высоковольтный транзистор параллельно переходу база-эмиттер которого включены диод и резистор,  я назвал РВП,  что означает реверсно-включаемый прерыватель,  чем по существу и является этот новый ключ. 
 Пытался классифицировать автогенератор,  но так и не пришёл к  окончательному выводу к какому виду он относится.  Траектория переключения РВП подобна  дуальному тиристору в LC генераторе.  Но у дуального тиристора есть, как положено, внутренняя положительная обратная связь,  а тут нет.  РВП  не является ни усилителем тока, ни усилителем напряжения,  как ключи в разных мультивибраторах.  
На РВП кстати,   можно сделать и multivibrator,  поместив РВП вместо транзисторов в полумостовой преобразователь.  Полумостовой преобразователь на РВП выглядит очень странно (без каких-либо цепей управления),  Но работает.  Проверял  в своё время.  Может быть и тут дойдём до такого преобразователя.
 А сейчас, с лёгкой руки Vslz,  покажу как из необычного автогенератора сделать стабилизатор напряжения.  
На  нагрузке 680 Ом  он обеспечивает около 600 Вольт при входном напряжении Vin = 200...320 Вольт.  

А на нагрузке 2,2...1 килоом,  стабилизированное напряжение получается при входном Vin = 150...320 Вольт.  

Что интересно, схема получилось без каких-либо дополнительных источников питания  (за исключением схемы запуска).  
Конечно реально вряд ли  так просто можно обеспечить регулирование.  Необходим бешеный коэффициент усиления транзистора Q3.
 Но схема интересна для обучения.  Ведь это одна из самых простых схем стабилизированного обратной связью  импульсного источника питания.  И тут есть все проблемы,  с которыми встречаются разработчики.  И отрицательное влияние паразитных параметров ЭРЭ,  и паразитное самовозбуждение  при высоком коэффициенте усиления в цепи обратной связи.

Load_End2_Regul.asc

Изменено 23 сентября, 2022 пользователем Georgy11

[thickman]

Georgy11, многие пользуются предыдущей версией программы (LTspice4), считается, что она более устойчива и реже выкидывает ошибки. Но она не поддерживает кириллицу, поэтому многие пользователи не смогут открыть ваши файлы моделирования. Файл без проблем откроется и ранней версией, если на схеме убрать комментарий "Запуск"

[Georgy11]

3 часа назад, thickman сказал:

Файл без проблем откроется и ранней версией, если на схеме убрать комментарий "Запуск"

Без кириллицы, для ранних версий.
Коэффициент усиления увеличится, если уменьшить R5.
Наблюдал самовозбуждение и срыв автоколебаний
Тут желательно увеличить демпфирующий конденсатор С1. А то заметил легкий эффект Миллера.
Load_End2_Regul.asc

Изменено 24 сентября, 2022 пользователем Georgy11

[z_vip]

Доброго всего

Нельзя ли для запуска использовать схему на динисторе, которая разряжает конденсатор в базу Q1

Примерный кусок схемы

Изменено 24 сентября, 2022 пользователем z_vip

[Georgy11]

14 минут назад, z_vip сказал:

для запуска использовать схему на динисторе

Конечно хотелось бы сделать более нормальную схему запуска. (В других симуляторах есть простой ключ, которому можно задать временные интервалы.) Если бы у меня был динистор, я бы сделал на нем. Если у Вас он есть, пожалуйста, попробуйте. Только нужно учесть, что толчек в базу тут должен быть достаточно сильный. Я так думаю. И, если брать входное напряжение, как у меня, меняющееся в диапазоне 150...320 В, то играет роль, время задержки, когда поступает этот импульс. (Т.е. нужно подобрать R и С.) Лучше всего пробовать на нагрузке 1к. Если получится,  скиньте, пожалуйста, модель.

[z_vip]

@Georgy11 Доброго всего

У меня нет возможности моделировать - ну слаб я еще в этом

Попрошу маэстро @thickman  добавить в модель схему запуска на динисторе, и да будет он так любезен сделать это

Спасибо

Моя небольшая практика говорит о том, что мощность импульса запуска не зависит от напряжения питания в диапазоне 150...320 В, при указанных параметрах частота

запускающих импульсов в районе 500-800 Гц.

Всем удачи и здравия

[colorad]

За неимением динистора будем делать на транзисторах ( получается аналог типа кт117) . Если поставить перемычку около R1 , генерация запуска прекратится после запуска ключа .

Для желающих "причесать" схему , симуляция прилагается .

ДТ-3.asc

Изменено 25 сентября, 2022 пользователем colorad

[Vslz]

у Валентина Володина есть, в папке тиристоров.

\LTspiceXVII\lib\sym\ValVol\ST\thyristors_st\diac

 

Изменено 25 сентября, 2022 пользователем Vslz

[colorad]

1 час назад, colorad сказал:

 "причесать"

[gyrator]

ИМХО, никакой производитель низкочастотных диодов не согласует их использование при таком обратном токе. Подобное "проходили" ещё  в прошлом веке, при попытке использования диодов с накоплением заряда для уменьшения потерь на выключение транзисторов. А для самопалов, ясен пень, ограничений нет, поскольку p-n переход штука очень живучая. 

[thickman]

В 25.09.2022 в 19:31, gyrator сказал:

ИМХО, никакой производитель низкочастотных диодов не согласует их использование при таком обратном токе.

И греются изрядно. Но во-первых, реверсный ток не всегда нужен очень большой по времени, могут пракатить и "фасты". И во-вторых,  для увеличения эффективности вместо медленного диода  можно попробовать втулить синхронный выпрямитель с небольшой задержкой выключения. Получим небольшую дозированную  порцию реверсивного тока с минимальными потерями. А вообще  идея РПВ очень интересна.  Georgy11, спасибо и дальнейших успехов.

---------------------------------------------------

Кламп с самоуправлением. Пмсм, та же идея заложена, но дата публикации - 1995г.  Интересна роль индуктивности L1 - больше тока вкачалось, дольше  вспомогательный ключ держится открытым.  Очевидно, что приоритет у Georgy11 - как я понял,  самоходные РПВ-клампы к этому времени уже вовсю применялись в источниках  питания газовых лазеров.

Изменено 27 сентября, 2022 пользователем thickman

[clever]

А нельзя ли сразу, чтобы не "болтаться" в 20 веке перевести этот дуальный ключ на полевой транзистор вместо биполяра? Как то в ногу не современем идут эксперименты, не находите?

[gyrator]

11 часов назад, thickman сказал:

могут пракатить и "фасты".

В мульке не прокатывает. Также как и в демпферах с диодами.

Опять же, существует жёсткое ограничение на индуктивность дросселя, при которой генератор генерит.

И самое главное, как мне кажется, силовые биполярные ключики это уже история. Применяются от безысходности и отсутствия ключей на полевиках всех мастей или айжабятах.

Другими словами, это ключик очень частного применения. Ну, типа тиристорного ключика в ветке про сварочный аппарат из деталей старых телевизоров, которая благополучно заглохла.

[thickman]

14 минут назад, gyrator сказал:

силовые биполярные ключики это уже история.

Конечно,  не стоит пихать старичка во все места, у него есть очень серьезные недостатки, но кое-где он может оказаться к месту.

1 час назад, clever сказал:

Как то в ногу не современем идут эксперименты, не находите?

мой "ключ двадцатого века" состоит из дешевого биполяра 13009 и ещё более дешевого  низковольтного мосфета, он не морщась коммутирует ток до 6-8 ампер при напряжении до 800 вольт. При  этом имеет сопротивление в открытом состоянии 0.06 Ом и практически не имеет динамических потерь. Поищите с такими параметрами "ключ 21 века" среди 900-1200 вольтовых и поинтересуйтесь сколько он стоит. Кроме того, схемотехника на биполярах может быть проще, Georgy11 здесь это убедительно продемонстрировал.

 

 

Опробовал РВП- кламп на фанерке.  Слева - типовой кламп с медленным диодом. Напряжение на стоке и на затворе.  Обратноход в критическом (граничном) режиме, картинка этапа включения типовая - по впадине напряжения на стоке. Справа кламп от Georgy11. Что первое бросается в глаза и радует - включение в абсолютном нуле напряжения. Энергия для спуска стокового напряжения до нулевого значения черпается из клампового конденсатора, если я правильно понимаю работу схемы. Вспомогательный транзистор греется довольно сильно, что огорчает. Значит чего-то не понимаю, видимо нужна оптимизация схемы.

Изменено 27 сентября, 2022 пользователем thickman

[z_vip]

@thickman Доброго всего

Приведите пожалуйста схему клампа от Georgy11 в вашем исполнении, если есть отличие от исходной; это облегчит понимание

Всем удачи и здравия

[thickman]

z_vip, биполярный ключ 13005, между базой и эмиттером параллельная LD цепь. Схема клампа встроенного в обратноход двумя сообщениями выше, тот же РВП - в первом сообщении темы.

[gyrator]

В 10.09.2022 в 15:52, Georgy11 сказал:

Ко мне вопросов не было.

Задаю вам прямые вопросы:

1. Скажите пожалуйста, с какой целью вы выкладываете нафталиновую информацию из прошлого века?

2. Где, извиняюсь, результаты ваших собственных разработок в области силовой электроники, буде вы причисляете себя к профессиональным электронщикам, актуальные на сегодняшний день?