Jump to content

Конструируем дуальный тиристор (атрибутивный ключ ZVS-преобразователей)


Recommended Posts

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

Link to comment
Share on other sites

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

Link to comment
Share on other sites

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 ?

Edited by colorad
Link to comment
Share on other sites

Химические элементы FANSO EVE Energy для питания беспроводных датчиков
Литиевые батарейки различного химического состава и разных типоразмеров широко используются в беспроводных датчиках систем сбора данных, промышленной автоматики и систем умного дома. И в любом из многочисленных вариантов использования беспроводных датчиков основными требованиями к их работе являются автономность и бесперебойность функционирования.
Главным условием, гарантирующим такую работу, является правильный выбор элемента питания для датчика.

Подробнее >>

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? 

Link to comment
Share on other sites

Сравнительное тестирование алкалиновых батареек POWER FLASH 

В потребительском и промышленном сегментах российского рынка химических источников тока имеется множество щелочных (алкалиновых) батареек различных производителей и ценовых категорий. Но велика ли разница в их качестве?

Провели небольшой сравнительный тест, чтобы понять, могут ли источники тока POWER FLASH эффективно заменить продукцию таких известных производителей, как Duracell и GP, вычислить, чему равна стоимость одного часа работы батареек, а также сравнить полученные данные со значениями, указанными в технической документации.  Подробнее>>

Новые источники питания на DIN-рейку класса High End от MORNSUN
Компания MORNSUN разработала новую линейку ИП с креплением на DIN-рейку класса High End. Линейка состоит из двух семейств однофазных ИП, различающихся функционалом (LIMF и LIHF) и одного семейства на трехфазное напряжение (LITF). У всех этих ИП печатная плата с компонентами имеет лаковое покрытие. Продукция работоспособна в температурном диапазоне -40...85ºС (для однофазных) и -30...70ºС (для трехфазных). Кроме того, однофазные ИП соответствуют требованиям ATEX и могут использоваться во взрывоопасных зонах. Семейство LIMF имеет стандартный функционал (ККМ, сухой контакт реле, 150% перегрузочная способность), а семейство LIHF – максимальный функционал с доп. функциями селективной защиты (SFB) и возможностью дистанционного управления (может заменить серию QUINT от Phoenix Contact).

Подробнее >>

@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

Edited by z_vip

Прежде чем искать вход, найдите выход

Link to comment
Share on other sites

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.

 

Edited by Кыс
Link to comment
Share on other sites

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

Link to comment
Share on other sites

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. 

Link to comment
Share on other sites

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.

Link to comment
Share on other sites

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!

Link to comment
Share on other sites

@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

Edited by z_vip

Прежде чем искать вход, найдите выход

Link to comment
Share on other sites

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

Link to comment
Share on other sites

@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

Edited by z_vip

Прежде чем искать вход, найдите выход

Link to comment
Share on other sites

Чудный ключ, запирается  через 56мкс после сигнала.

1 час назад, Georgy11 сказал:

Предварительно это уже было тут: 

 Спасибо.

Link to comment
Share on other sites

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

Link to comment
Share on other sites

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

Edited by thickman
Link to comment
Share on other sites

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.

Link to comment
Share on other sites

@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

Link to comment
Share on other sites

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.

Link to comment
Share on other sites

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

Link to comment
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...
 Share

  • Recently Browsing   0 members

    • No registered users viewing this page.

  • Сообщения

    • Если совсем нет - конечно ошибка. Хотя на схемах часто цепи питания не показываются, но на поле чертежа пишется текстом, что с каким питанием соединяется. В радиолюбительских схемах про это часто забывают. Вы бы ещё по картинкам из журнала "Мурзилка" делали. Делайте, как положено. Блокировочные ёмкости по питанию прям около ножек не стесняйтесь дорисовывать, "земли" тонкими проводниками не тяните, и всё будет работать.
    • В общем зашел тут у нас в одной профильной группе горнолыжников нешуточный спор о данной технологии CHIP Intelligence, которую много лет продвигает многими известная фирма Head. Вот на фото лыжу с этой технологией препарировали: Про технологию Chip Intelligence (что это такое и как она работает) можно почитать на официальном сайте https://head.ru/ski/tech/skis/technology/intelligence-chip-technology-copy-from-13122018-112028/ Вот здесь есть видео, где лыжу распилили и там хорошо видны эти волокна и т.д. (смотреть с середины) : https://www.instagram.com/tv/B6sQKwCBpBm/?igshid=YzdkMWQ2MWU= В общем хотелось бы услышать ваше экспертное мнение, с точки зрения электроники, может ли хотя бы теоретически работать технология Head Chip Intelligence?
    • При чем здесь планета? Ее двуногие обитатели. Не все, конечно , а те, которые наверх всплыли (что всплывает все знают), и возомнили себя владыками вселенскими.
    • Подскажите пожалуйста, для этой платы подойдет это программа? https://hard.rozetka.com.ua/asus-prime-h510m-k/p299260248/
    • Редкий зверек из прошлого Pioneer a-8. Схема не самая паршивая по тому времени PIONEER A-8.pdf    
    • Слов много дела мало, и всё дальше от заявленой Вами цели ("просвечивание" крутобоких курганов). Озвучьте хоть список деталей которые приготовили для реализации своего проекта. Пока Вам самое доступное это лозоходство, и дёшево и сердито и довольно эффективно. С уважением, Сергей.
×
×
  • Create New...