Jump to content

Конструируем дуальный тиристор (атрибутивный ключ ZVS-преобразователей)


Recommended Posts

20 часов назад, thickman сказал:

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.

Если так "все в шоколоаде" прошу озвучить КПД этого дуального преобразователя на биполяре напрмер при мощности всего 100 ватт, и сколько на чем оседает тепла.

Слишком радужно все это.

Link to comment
Share on other sites

В 28.09.2022 в 07:03, gyrator сказал:

Где, извиняюсь, результаты ваших собственных разработок

Кламп для обратнохода от Георгия, например. Пмсм, актуально и на сегодняшний день. Немного потыкался осциллографом, первые впечатления оч положительные. На стоке силового ключа очень гладко, звона нет вообще.
 На осциллограмме ток через вспомогательный ключ и напряжение на нем. Отрицательный выброс тока, это ток накопленный в индуктивности рассеяния переложился после запирания силового ключа, он отпирает базоколлекторный переход РВП. Далее, когда ток меняет направление, за счет убывающего заряда ключ поддерживается в открытом состоянии и энергия из конденсатора рекуперируется в нагрузку. Меняя величину L4,изменяем время рекуперации, а значит количество энергии, которая сбрасывается из клампового конденсатора в нагрузку. Конечно, можно было бы применить известное и более универсальное  решение с фиксирующей обмоткой, но это добавило бы лишних компонентов, и силовой ключ  будет нужен на повышенное напряжение, и энергия Ls сбрасывается не в нагрузку а в источник питания, что не совсем оптимально при завышенной Ls. И к тому же, со слов потерпевших, топология с фиксирующей обмоткой сифонит будь здоров как, поэтому пройти сертификацию оч непросто.

кламп GEORGY11.gif

Link to comment
Share on other sites

LIMF – источники питания High-End от MORNSUN со стандартным функционалом на DIN-рейку
На склад Компэл поступили ИП MORNSUN (крепление на DIN-рейку) с выходной мощностью 240 и 480 Вт. Данные источники питания обладают 150% перегрузочной способностью, активной схемой коррекции коэффициента мощности (ККМ; PFC), наличием сухого контакта реле для контроля работоспособности (DC OK) и возможностью подстройки выходного напряжения. Источники питания выполнены в металлическом корпусе, ПП с компонентами покрыта лаком с двух сторон, что делает ее устойчивой к соляному туману и пыли. Изделия соответствуют требованиям ANSI/ISA 71.04-2013 G3 на устойчивость к коррозии, а также нормам ATEX для взрывоопасных зон.
Подробнее>>

Какие мужики, этож цыгане из Калькутты! Работу сперли у Горянского И. С, под копирку, до каждой запятой! Диссер его опубликован много раньше, чем работа индусов, в 1995г, автореферат свободно гуляет по сети. Но много позже чем у Георгия. Не знаю, сам ли Горянский сочинил, но уж больно похоже на то что нам показал Георгий, причем в диссертации у него много совпадений, вплоть до названия метода, он в своей работе обозвал это пропорционально-зарядовым управлением. Вот такие дела…

Есличо, Georgy11 запросто может доказать приоритет, наверняка же осталась тех. документация на те гиперболоиды из восьмидесятых, с блоками питания, в которые были внедрены РВП.

Edited by thickman
Link to comment
Share on other sites

Выгодные LED-драйверы для решения любых задач

КОМПЭЛ представляет со склада и под заказ широкий выбор LED-драйверов производства MEAN WELL, MOSO, Snappy, Inventronics, EagleRise. Линейки LED-драйверов этих компаний, выполненные по технологии Tunable White и имеющие возможность непосредственного встраивания в систему умного дома (димминг по шине KNX), перекрывают практически полный спектр применений: от простых световых указателей и декоративной подсветки до диммируемых по различным протоколам светильников внутреннего и наружного освещения. 

Подобрать LED-драйвер>>

ER10450 – литий-тионилхлоридная батарейка FANSO EVE Energy формата ААА
Компания FANSO EVE Energy расширила номенклатуру продукции, разработав новый химический источник тока (ХИТ) – батарейку литий-тионилхлоридной электрохимической системы (Li-SOCl2; номинальное напряжение 3,6 В) типоразмера ААА – ER10450. Батарейка имеет бобинную конструкцию (тип Energy) и предназначена для долговременной работы при малых токах.
Батарейка может применяться в приборах учета ресурсов, в различных датчиках, устройствах IoT и в других приборах и устройствах, в которых требуется компактный ХИТ соответствующей емкости.
Подробнее >>

Недостатки зарядового управления на мой скромный взгляд. Georgy11, если не согласны, пожалуйста, поправьте.
На осциллограммах результаты испытания трех транзисторов выполненных по однотипной технологии но с разными площадями кристаллов. Синий луч – базовый ток 1 А, При этом к коллектору подключен источник тока величиной З А. Желтый луч – Uкэ.
В течение микросекунды транзистор входит в насыщение. При реверсном управлении через коллектор-базовый переход, и тем более при режиме  ZVS, на этот участок обращать внимания не стоит, потерь не будет. Далее – глубокое насыщение с минимальными статическими потерями, настолько малыми, что биполяр может поспорить с лучшими типами полевиков в этом режиме. Затем после обрыва базового тока – плавный выход из насыщения, этот этап коллега Vslz назвал "ни разу не насыщением" - напряжение на ключе растет. Увы, насыщение на этом этапе всё же есть, избыточный заряд тоже есть и поэтому если выключение в начале этого этапа  форсировать, время спада коллекторного тока вырастет. Проверено многократно и не только мной.  Тут нет никакого противоречия, на самом деле напряжение на прямосмещённом переходе как и положено - менее 0,7 В, но мы же измеряем напряжение не на КБ-переходе, а на электродах транзистора с учетом падения напряжения в теле коллектора. Полный выход из насыщения отмечен курсором, далее – самостийное выключение с коротким фронтом. У меня фронт затянут  неестественно, потому что коллекторное напряжение слишком мало, всего 30 вольт.  При сетевых напряжениях ток перезаряда выходной емкости растет, и ключ вырубается аж со свистом, за десятки наносекунд.
  Очевидно, что на этапе выхода из насыщения потери наибольшие. Поэтому на высоких частотах переключения (100кГц и выше), когда этап  выхода из насыщения сравним с этапом глубокого насыщения (когда есть достаточной величины базовый ток), ждать высокой эффективности от такого метода не приходится.  Поэтому нужно стремиться, чтобы во включенном состоянии транзистор всё же пребывал в режиме глубокого насыщения бОльшую часть времени. Ещё один выход из положения – использовать транзисторы с большей площадью кристалла, но это дорого.

сравнение.gif

Edited by thickman
Link to comment
Share on other sites

В 27.09.2022 в 20:22, clever сказал:

в 20 веке перевести этот дуальный ключ на полевой транзистор вместо биполяра? Как то в ногу не современем идут эксперименты

А без биполяров как-то не получается, пока что.  И IGBT и GTO в своем составе имеют биполяр. Не так ли?

В 27.09.2022 в 21:16, gyrator сказал:

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

Для того, чтобы такой генератор "генерил", нужно, чтобы обратным током диода дроссель смог до нуля перезарядить емкости схемы (это в основном Сдемпф.). Т.е. не только инд-ть дросселя, но и емк-ть конденсатора.

Link to comment
Share on other sites

В 28.09.2022 в 07:03, gyrator сказал:

с какой целью вы выкладываете нафталиновую информацию из прошлого века?:unknw:

Где, извиняюсь, результаты ваших собственных разработок в области силовой электроники

На эти вопросы, уважаемый gyrator,  я отвечу позже, если они не отпадут к тому времени.
Кстати, мне хотелось бы знать Ваше мнение о материале 

Заранее благодарю

Link to comment
Share on other sites

12 часов назад, Georgy11 сказал:

Кстати, мне хотелось бы знать Ваше мнение о материале 

Своё мнение, уважаемый Georgy11,  я озвучу позже, если  к тому времени в этом будет смысл.:bye:

13 часов назад, Georgy11 сказал:

И IGBT и GTO в своем составе имеют биполяр.

Это мудро!  :clapping: 

Равно как и то, что биполяр состоит из двух p-n переходов. Вот только из двух диодов не получится сделать транзистор, ввиду отсутствия базы.:acute::D

Edited by gyrator

Невинно убиенный админмодерской железой паяльнега.

Link to comment
Share on other sites

6 часов назад, gyrator сказал:

мнение  я озвучу позже, если  к тому времени в этом будет смысл.

 Не нужно оскорбляться.  
Я сказал, что на Ваш вопрос дам ответ позже,  лишь потому, что вопрос не имел прямого отношения к Теме.
 Мой же вопрос прямо связан с Темой и ее развитием.
 Ваш ответ и реакция не является зеркальными.

Link to comment
Share on other sites

22 минуты назад, Georgy11 сказал:

Ваш ответ и реакция не является зеркальными.

Однако, 

 

23 минуты назад, Georgy11 сказал:

Не нужно оскорбляться.  

Я уже сказал, и показал в мульке, что описываемый вами ключик имеет сугубо частное применение и по кпд проигрывает ключам на полевиках и IGBT. Но если вас мучает ностальгия по биполярам, то ваше право развивать ветку дальше. Полагаю, посетители темы про сварку из деталей старых телевизоров вас поддержат, равно как и коллега Плотный.:yes::D 

Невинно убиенный админмодерской железой паяльнега.

Link to comment
Share on other sites

1 час назад, gyrator сказал:

посетители темы про сварку из деталей старых телевизоров

она еще жива - тема про онанотиристорник ? :lol2:

Link to comment
Share on other sites

В качестве клампа РВП зарекомендовал себя отлично, но там ток невелик и поэтому потери при выключении не особо актуальны. А вот в качестве силового – очень  пока сомневаюсь, у такого ключа  есть заметные потери при выключении, я это обосновал как мог, протокол не виртуального допроса нескольких типов транзисторов привел. А то что показывает симулятор, может быть очень далеким от реальности.

В 23.09.2022 в 17:49, Georgy11 сказал:

Полумостовой преобразователь на РВП выглядит очень странно (без каких-либо цепей управления),  Но работает.  Проверял  в своё время

 

Georgy11, можете привести практическую схемку?  Интересно не только взглянуть, но и опробовать  на фанерке простенький тестовый вариант в полумостовом исполнении.

Edited by thickman
Link to comment
Share on other sites

В 30.09.2022 в 15:52, thickman сказал:

Georgy11, если не согласны, пожалуйста, поправьте.

Уважаемый thickman
Целью темы не является подробное исследование РВП, необычного импульсного генератора, и даже примочки из диода (барьерная ёмкость) и низковольтного транзистора, эффективно снижающей Тспада высоковольтного биполярного транзистора (в том числе, если это pnp транзистор в составе igbt или в gto, где внешними средствами невозможно обеспечить Тспада, но можно вставить эту примочку в технологических циклах изготовления igbt и gto).  Более того. Вы, gyrator и некоторые другие форумчане грамотнее и ближе к силовой электронике в настоящий момент, нежели я. Более того, всё что Вы пишете, совпадает с заметками в моей тетради. Мне добавить просто нечего. Разве что разместить копии некоторых страниц, где есть схемы и наблюдения, (подтверждающие Ваши эксперименты) и другое, которое может нам понадобится в нашем пути к дуальному тиристору.

571102440_.thumb.jpg.3f1bfde30d5407580ea56e48bc704c0c.jpg1349855250_.thumb.jpg.44640b8df2fae0149c453a313809bc13.jpg1859377909_.thumb.jpg.2cc50a131168aa6090d1bf6591af04de.jpg700087361_.thumb.jpg.e84ae3e1df9d4ac8c4d8d6557ea39c3f.jpg
В другом посте у Вас прозвучало слово приоритеты. Меня это сильно никогда не волновало. А потому многочисленные объёмные папки с документацией, исходными данными на конструирование, подробными инструкциями, с требованиями к пооперационному контролю, с рабочими заводскими схемами и т.п., возможно, уже сданы на макулатуру. Даже если не сданы, то я не собираюсь перевозить это домой, и кому-то что-то доказывать. Впрочем, случайно обратил внимание на фразу из электронного отчёта за 2000 год. Из фразы следует, что основная информация была приведена в бумажном: Отчет о НИР "Квазар"; УДК 621.311.6.001.24:681.322; рег. №01.9.00036259; инв.№ 02.949000654 за 1993 год.
В кратком Отчете за 2000 г. также  конспективно говорится, что мне хочется выразить в этой теме о дуальном транзисторе. Чтобы не утомляться, не следует читать длинное начало.
Отчет2000.doc

Спойлер
Спойлер

 

 

 

5 часов назад, thickman сказал:

можете привести практическую схемку? 

Да, конечно. Она на стр. 177 .  Это первая, по счету копия.
В качестве нагрузки я часто использовал большой реостат. Это одновременно и индуктивность.
Ну а запускал обычно путем чирканья ключа резистором, иногда  в.ч. транзистором в лавинном режиме.

Спойлер

 

 

Edited by Georgy11
Link to comment
Share on other sites

18 часов назад, thickman сказал:

А то что показывает симулятор, может быть очень далеким от реальности.

Золотые  слова!:friends:Поэтому макет, например, в виде опытного образца, является обязательным элементом разработки ИВЭП.

Однако, народ и в 21 веке заморачивается с геморроем вторичного пробоя в биполярах. 

З.Ы. Сдаётся мне, что заморочками с "дуализЪмом" страдали многие практикующие философы.:D

 

perehodnye-protsessy-v-tranzistornom-klyuche-pri-rabote-na-rlc-nagruzku.pdf

Printer Preview.png

Edited by gyrator

Невинно убиенный админмодерской железой паяльнега.

Link to comment
Share on other sites

56 минут назад, gyrator сказал:

Однако, народ и в 21 веке заморачивается с геморроем вторичного пробоя в биполярах. 

Ага. Приаттаченный тобой документ был моей  настольной книгой когда я создавал свой биполярный ключик с эмиттерной коммутацией, не подверженный вторичному пробою. Эти авторы заморачиваются вторичным пробоем в БТ всю свою долгую творческую жизнь. Первые их работы по неразрушаущим методам контроля вторичного пробоя, находил ещё в старинных сборниках ЭТвА :)

14 часов назад, Georgy11 сказал:

В кратком Отчете за 2000 г. также  конспективно говорится, что мне хочется выразить в этой теме о дуальном транзисторе.

Ничего себе "краткий" :) Этот фундамент годится в качестве учебного пособия, и не только для изучения дуальных тиристоров. Спасибо!
К сожалению, совершенствование силовых биполярных транзисторов давно остановилось, а те даже лучшие экземпляры, что доступны на сегодняшний день, по моему скромному мнению, не совсем оптимальны в качестве основы для  дуального тиристора. Если бы толщина коллекторной области была очень тонкой  и её сопротивление на границе насыщения было бы таким же малым как у современных IGBT -  вот тогда другое дело. Но это лишь моё сугубо частное мнение и я очень хочу, чтобы оно было опровергнуто! Искренне желаю ВАм удачи!

Edited by thickman
Link to comment
Share on other sites

23 часа назад, thickman сказал:

это лишь моё сугубо частное мнение и я очень хочу, чтобы оно было опровергнуто

Анализ вариантов коммутации ключа показывает, что возможны  всего четыре семьи (группы) ключей.  Ни больше, ни меньше.  Одна из этих групп (размыкатели). В этой группе ключи  принципиально нормально открыты.  Туда входит дуальный тиристор.  Это,  по определению, устройство с положительной обратной связью по напряжению.  Таким образом для построения истинного дуального тиристора  необходим  хотя бы один усилительный элемент, который нормально открыт.  Нормально открытых биполярных транзисторов не существует.  А потому на данном этапе "толщина коллекторной области"  пока ещё не принципиальна.  
Я так думаю.

Link to comment
Share on other sites

Простейший, реально работающий, полумостовой импульсный автогенератор
Данные симулятора таковы.
Полумост выполнен на двух РеверсноВключаемых Прерывателях (РВП), в качестве которых использованы высоковольтные мощные транзисторы BU208A. При входном напряжении 300 Вольт преобразователь обеспечивает на активной нагрузке мощность около 300 Вт. Потери на каждом транзисторе составляют по 1,6 вт. Рабочая частота 20 килогерц. Время спада коллекторного тока составляет 0,7 мкс  (такое, как в IGBT). Оно может быть уменьшено на порядок, незначительным усложнением схемы (по три элемента на транзистор), что дополнительно снизит потери в транзисторах. Потери в схеме запуска тут составляют 1,7 Вт. В реальной схеме эти потери могут быть уменьшены на порядок за счёт увеличения на порядок двух сопротивлений схемы запуска. Также в реальной схеме желательно увеличить ёмкость конденсатора схема запуска в 2 раза.
Таким образом, даже сейчас потери в транзисторах составляют лишь немного больше 1%.

HalfBridge1_Diak.jpg.359080bdda0812a95f05766ea24387f3.jpg
Ожидаю очередное аргументированное негодование от уважаемого gyrator-а, подобное заявленному им ранее: "Я уже сказал, и показал в мульке, что описываемый вами ключик имеет сугубо частное применение и по кпд проигрывает ключам на полевиках и IGBT...". 
Потому, на всякий случай, сразу замечу что, во-первых, "ностальгия по биполярам" меня вовсе не мучит. Во-вторых, всякое повышение КПД имеет свою цену. Согласен, что может быть случай, когда потери в ключах и 1%, как тут, неприемлемы. (Например, бортовая аппаратура, все тесно, рядом клистрон или какой-то другой клистир, который  работает при температуре более 100 градусов, и если ты сам начнёшь выделять тепло, то в 125°С не уложишься.) Но замечу, тут борьба вовсе не за КПД (экономию электроэнергии), а за тепловыделение.   Ну, а в-третьих, все приводимые мной схемы не являются целью (хотя стараюсь приводить необычные схемы), а являются лишь средством для последующих шагов. (Кстати, может кто подскажет, как на LTspice выводить траектории переключения).

HalfBridge1_Diak.zip

Link to comment
Share on other sites

56 минут назад, Georgy11 сказал:

Полумост выполнен на двух РеверсноВключаемых Прерывателях (РВП), в качестве которых использованы высоковольтные мощные транзисторы BU208A. При входном напряжении 300 Вольт преобразователь обеспечивает на активной нагрузке мощность около 300 Вт

челюсть отвисла  ... работает :shok: Сижу, наблюдаю ... как первоклассник :rolleyes:

 

2022-10-05_221134.png

Link to comment
Share on other sites

1 час назад, Georgy11 сказал:

все приводимые мной схемы не являются целью

Каждый философ волен выбирать цель и моя цель-конкретный источник вторичного электропитания, а не философствование на тему супер пупер ключей, поэтому использую тот ключ, который позволяет получить конкретный результат. Например, нестабилизированный питальник с гальванической развязкой и защитой от перегрузок и козы на дешёвых IRF740, по мотивам полумостового резонансника от коллеги Плотного.:friends: Выходная мощность 300 Вт, а потери в ключиках те же 1,5 Вт. Ну, как-то так.:bye:

pic_8.png

Edited by gyrator

Невинно убиенный админмодерской железой паяльнега.

Link to comment
Share on other sites

6 минут назад, gyrator сказал:

моя цель-конкретный источник вторичного электропитания, а не философствование

Поддерживаю на 100%! 
Счастлив тот, кто зная общественную потребность, успешно работает над её реализацией. Да ещё и хорошие деньги за это получает. Шучу, если кто сочтет что это высокопарно.
Но не всем так везёт. 
И вообще, «Воздатите кесарева кесареви и божия богови», сказано в Писании.

1 час назад, Vslz сказал:

Сижу, наблюдаю ...

R1 и С1 я взял маленькими, чтобы не ждать долго запуска. Емкость запуска, даже 47 нФ, еле-еле обеспечивает запуск. Лучше увеличить.

Link to comment
Share on other sites

3 часа назад, Georgy11 сказал:

реально работающий, полумостовой импульсный автогенератор

 Georgy11, браво! Таких тарахтелок (в хорошем смысле этого слова), под Вашим началом наверное было выпущено немало. Например, для спокойных нагрузок типа ламп ДРЛ и ДНАТ. Но как дело обстоит при неспокойных нагрузках? Можно ли присоседить простую защиту от перегрузки для полного счастья? Симулятор показывает неправдоподобную реакцию на десятикратный наброс нагрузки. И срыв автогенерации при десятикратном сбросе нагрузки, что вполне ожидаемо.

Georgy11.01.GIF

Edited by thickman
Link to comment
Share on other sites

7 часов назад, Georgy11 сказал:

Простейший, реально работающий, полумостовой импульсный автогенератор

Чутка непонятно - он может запускаться при включенной полной нагрузке или его надо раскочегаривать на холостых?

Link to comment
Share on other sites

9 часов назад, Georgy11 сказал:

чтобы не ждать долго запуска

установите предзаряд конденсатора в строке емкости ic=30, в вольтах. Тогда не придется ждать зарядки от нуля.

У меня другие ключи, они нормально стартуют при 22 нФ.

Потери в этой схеме на ключах MJE13007 1 Вт. В усложненной, с доп. транзистором 600 мВт. Частота 40 килогерц.

Не всегда удается подобрать обратносмещенный диод (нелинейная емкость). Он должен быть достаточно мощный , чтобы иметь достаточную емкость.

Edited by Vslz
Link to comment
Share on other sites

12 часов назад, Georgy11 сказал:

R1 и С1 я взял маленькими, чтобы не ждать долго запуска.

Есть директива  вида .ic V(out)=160  устанавливает начальное напряжение в точке , out в данном случае, на момент старта анализа.

  Т.е. надо поименовать точку на конденсаторе С1 и директивой приписать ей начальное значение, например, 25в или какое вам там требуется.

Edited by Кыс
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.

×
×
  • Create New...