H-мост до 1 МГц

[shaxel]

Приветствую.
Имеется фиксированная частота 782 кГц. Определенный потребитель, имеющий на этой частоте практически активное R=127 Ом. Стоит задача питать этот потребитель от батареи DC 12,7 В. Требуемая мощность от 50 Вт, форма на выходе - максимально геометрически ровная синусоида.
Итак, начитавшись интернета, было принято решение сделать мостовую схему:
- управление - 1 канал китайского TTL генератора
- предусиление - 2 драйвера: UCC37322(1), 9A, 20ns Rise/Fall time. Один прямой, второй инвертирующий
- гальваническая развязка затворов, два трехобмоточных трансформатора.
- 4 mosfet IPD060N03L, 30V, 50A, 0.006R, 5.3 nC, 3ns Rise/Fall time.
- силовую шину делал из медных полосок. Старался максимально укоротить петлю. Транзисторы в таком корпусе доставили конечно).

Cнимал осциллограмму затворов при отключенном питании. Фронты приемлемые, пересечения выше порога открытия нет. Собираюсь на выход моста поставить согласующий по мощности трансформатор, вторичная обмотка которого пойдет на нагрузку. Для расчета коэффициента трансформации нужно знать выходное сопротивление источника и входное нагрузки. Входное я знаю, это 127 Ом. А как узнать выходное моста? Второй вопрос: насколько я знаю, в таком виде трансформатор будет вносить в источник питания сопротивление нагрузки, при согласовании равное своему же собственному выходному сопротивлению источника. Так с какого перепугу на трансформаторе будет синусоида? Должен наблюдаться переходный процесс установления тока через индуктивность в цепи постоянного тока. Тут, видимо, в схему моста емкость где-то добавить надо. В таком случае, при добавлении емкости не проблема посчитать выходное сопротивление образованного LC контура источника. Пока к питанию не подключал, не запускал. Там на плате резистор на 10 Ом присобачен, потом уберу.
Короче, что дальше делать?

Изменено 23 октября, 2023 пользователем shaxel

[Реклама]

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

[Lexter]

Кстати, а нагрузку подключать - кабель с волновым 127 Ом - реально?

[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]

Ну понятно, я просто исходил из Теоремы о передаче максимальной мощности, про все остальное и не думал даже... И то там вроде в идеальном случае, при идеальном согласовании 50% идет во вторичную цепь. То есть в мосте 100Вт гонять надо если ничего не путаю.

Аналогично, в теореме о максимальной передаче мощности утверждается, что источник переменного напряжения будет поставлять максимальную мощность для переменной комплексной нагрузки только тогда, когда полное сопротивление нагрузки равно комплексному сопряжению полного сопротивления источника.

Изменено 24 октября, 2023 пользователем shaxel

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы 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, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

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

[Lexter]

2 минуты назад, shaxel сказал:

исходил из Теоремы о передаче максимальной мощности

Это для источников с выходным сопротивлением, сравнимым с сопротивлением нагрузки. Тогда да, есть оптимум распределения мощности на выходном и в нагрузке. Для источника напряжения это не требуется. Пример - силовая сеть 230 В 50 Гц. Её выходным сопротивлением можно пренебречь. Какая мощность потребляется, такую и отдаст безо всякого согласования.

[Lexter]

5 минут назад, shaxel сказал:

можно пересечение фронтов подвести ровно под 1,7 В.

Посмотрите всё-таки ещё раз на принцип работы резонансников. Вы же фактически его собрались делать, вам же синус нужен, а не меандр. Ещё проблема в том, что вы считаете, что в вашем резонансном контуре будет работать индуктивность первичной обмотки трансформатора, а работать будет только индуктивность рассеяния. Это ж как ни смотри - обычный трансформатор напряжения.

Изменено 24 октября, 2023 пользователем Lexter

[shaxel]

Согласен, надо еще подтянуть матчасть. Есть пробелы в знаниях, хотя база понятна. У меня была мысль, что нельзя брать для расчета индуктивность первичной обмотки, а надо брать вносимое сопротивление нагрузки. Ок, где тогда индуктивность взять? Мне же синус в первичной обмотке нужен. Ставить буферную индуктивность последовательно с первичной обмоткой?
п.с. Посмотрел схемы резонансников в инете, получается что да, надо буферную индуктивность последовательно ставить и уже ее брать в расчет для частоты.

Изменено 24 октября, 2023 пользователем shaxel

[Lexter]

1 час назад, shaxel сказал:

где тогда индуктивность взять?

Вариантов два: Отдельная катушка или мотать трансформатор с большой индуктивностью рассеяния - связь между обмотками уменьшается секционированием с большим зазором.
Но так как у вас вариант мотать только на кольце, то реально сделать только с дополнительной индуктивностью.

1 час назад, shaxel сказал:

сколько феррита брать? ... Продаются у нас МЗ0ВН, 32х16х8
... Такое кольцо переварит?

Посчитайте в программе Старичка.

[Manowar]

9 часов назад, shaxel сказал:

Короче конкретики никакой. 

фигассе!

тебе обьяснил по коэф трансформации при таком решении, необходимый размах напряжения в нагрузку при заданной мощности. намекнул, что считай не через сопротивление, а через напряжение.

тебе разжевал твою ошибку - мост при таком низком напряжении не делают. делают пуш-пул с центральной точкой, что сильно упрощает  и управление, и что свой синус получишь вогнав в резонанс свой трансформатор.

что ещё надо?  собрать?

[protector]

В 24.10.2023 в 13:57, shaxel сказал:

мне нужен максимальный КПД.

Вот пуш-пул с последовательным резонансом во вторичной цепи. Все три обмотки имеют равное количество витков, сколько конкретно витков - нужно вычислить. На ключе сгорает всего 1,5 Вт. Без нагрузки не включать !!!

 

 

Изменено 25 октября, 2023 пользователем protector

[protector]

22 минуты назад, shaxel сказал:

На нагрузку на самом деле пойдет вся мощность взятая у батареи а не 50%.

Это потому, что сопротивление потерь намного меньше, чем сопротивление нагрузки. Здесь теорема не нужна. 

Ближе к схемотехнике. Вы смотрели импульсы на затворах без нагрузки моста? Подключите индуктивность в нагрузку и посмотрите еще раз. Только нужно ограничить ток от источника на случай сквозняка.

[shaxel]

Там резистор на 8,2 Ом стоит. Вот исциллограммы на затворах без подключения питания. Могу индуктивность поставить и снять, но зачем. Там же будет график установления тока через индуктивность. А потом мосфет на пике тока закрывать с выбросом? Хочу сразу C1L1 посчитать и трансформатор сделать с резистором на 127 Ом. Только ферриты надо на насыщение проверить сначала, а потом уже и эксперименировать можно будет, генератор может давать пачки по пару импульсов на мосфеты, так что не сгорит ничего. На осцилограмме отмечено 1,7В при которых мосфет начинает открываться и 6 В при которых почти полностью открыт. На цепь затвора можно поставить емкость и переменный резистор параллельно между собой последовательно в цепи и после диод параллельно цепи катодом к затвору. Переменным резистором можно выставить уровень сигнала на затворах в 0. Наверное это может понадобится для получения идеальной синусоиды, и то дедтаймы по 15-20 нс есть.

Можно пока и без трансформатора обойтись, L1C1 поставить, а вместо трансформатора резистор последовательно. Как вариант. Индуктивность рассеяния на кольце не большая, трансформатор видится как резистор. Надо на днях заняться.

Изменено 26 октября, 2023 пользователем shaxel

[protector]

11 минут назад, shaxel сказал:

Могу индуктивность поставить и снять, но зачем

Без нагрузки емкость Миллера не проявляется. При запирании ключа индуктивность будет стараться его открыть.

[shaxel]

1 минуту назад, protector сказал:

Без нагрузки емкость Миллера не проявляется. При запирании ключа индуктивность будет стараться его открыть.

А, про емкость Миллера без нагрузки не знал. Ну сегодня вечером могу тупо мост на резистор последовательно нагрузить, без всего прочего. Посмотрим что там с емкостью. Утром скину фотки.

[protector]

8 часов назад, shaxel сказал:

Хочу сразу C1L1 посчитать и трансформатор сделать с резистором на 127 Ом.

Если мост будет нормально работать, то даже можно и без трансформатора обойтись. Здесь контур для 1МГц, пауза 100нс, но лучше ее увеличить. Но, как и в предыдущем варианте, нагрузочный резистор отключать нельзя.

 

 

[shaxel]

Попробовал под нагрузкой просмотреть. Ерунда какая-то.
Такое ощущение что нет целостности диагонали, и всплески падения на резисторе проявляются при сквозняке коротком. В разводке ошибка что ли...
1) - затворы
2) - затворы
3) - падение на резисторе

Изменено 30 октября, 2023 пользователем shaxel

[shaxel]

Ну что, вроде все нормально. Пробовал вчера лампу автомобильную на 12В 50Вт нагрузить. Все норм горело, и на одной рабочем плече и на обоих. Сильно грелись мосфеты, по-моему только при двух рабочих плечах, но не уверен точно. Есть осцилляции. Это индуктивность рассеяния?  При нормальной разводке нагрузки исчезнут, или электролит параллельно питанию ставить надо, или может диод обратный прямо на клеммы батареи? Все-таки надо проверить какую индуктивность сама батарея дает, вечером посмотрю. 
Короче сейчас остался один вопрос, как проверить есть ли сквозняк?
 

Вот напряжение на батарее (тут временная развертка отличается от предыдущих картиной, 100нс вместо 200). Мосфеты на 30В стоят.

Хотя, я так подумал - пофиг на колебания. Тут же у меня резистивная нагрузка, переключение в максимуме тока, вот магнитная энергия и колеблется, и мосфеты греются. При замене резистора на нагруженный последовательный контур, переключение будет в нуле тока и все должно быть норм. Осталось проверить сквозняк. Как это лучше сделать?

[protector]

18 минут назад, shaxel сказал:

Сильно грелись мосфеты, по-моему только при двух рабочих плечах

Это сквозняк, нужна пауза. Ограничивайте ток от источника, если не хотите сжечь ключи раньше времени. 

 

[Lub]

В 23.10.2023 в 15:08, shaxel сказал:

гальваническая развязка затворов, два трехобмоточных трансформатора.

я бы с неё и начал, под 1 мГц, это не ИИП для Ланзаров и прочих лампочек с аккумулятором в нагрузке. Фронт, по мне, - НИ КАКОЙ, вот они и греются где завалы.

1 минуту назад, protector сказал:

Это сквозняк, нужна пауза.

[protector]

27 минут назад, shaxel сказал:

Осталось проверить сквозняк. Как это лучше сделать?

Вот примерно так можно.

На резисторах 7 и 8 будет виден переход между импульсами. Тогда сквозняк гарантированно отсутствует.

[shaxel]

Можно еще попробовать внешнюю синхронизацию от генератора, затем снять DS1 и DS2 отдельно и в фотошопе совместить. Как вариант...

[protector]

Косой мост без трансформатора на постоянную нагрузку. Никаких сквозняков, однотакт со скважностью чуть больше 50%.

[shaxel]

Собрал я схему предложенную protector. Видимо сквозняк все же есть.
По моим прикидкам не более 20 нс.
Рис 1 - полностью по схеме, с такими же номиналами.
Рис 2, 3 - мост без нагрузки, осциллограмма - падение на резисторе 1 Ом на плюсе питания. Работают два левых месфета попеременно, один верхний, один нижний. То есть, стандартная коммутация моста, два правых мосфета тупо отключены.
Рис 4, 5 - мост без нагрузки, стандартная коммутация для моста, все мосфеты работают. Осциллограмма - падение на резисторе 1 Ом на плюсе питания.
Подскажите, есть ли простой логический элемент, типа триггера, который будет давать на выходе единицу, если на входе достигается пороговое напряжение, например около 1,5 В и иметь на выходе ноль при падении входного напряжение менее 1,5 В, то есть без гистерезиса. И второй - такой же, только с порогом минус 1,5 В. Я вижу самый простой вариант с регулировкой дедтама, это кидать с генератора опорный синус, делителем менять напряжение на входе  на обоих триггерах. Это даст регулировку дедтайма, только не синхронную, придется подстраивать одинаково для каждого канала по осциллографу.
Короче к моей плате приставку на вход мутить придется. Или есть вариант с дедтаймом попроще?

Изменено 8 ноября, 2023 пользователем shaxel

[shaxel]

Схему можете набросать если не трудно, а то для меня это тема для изучения.
Тут еще проблема в том, что у меня есть только 1 прямой драйвер и много инвертирующих.
То есть два прямых я поставить не могу, могу один прямой, один инвертирующий, или два инвертирующих.
Там со всеми этими задержками, инвертерами и прочей чепухой еще и по шкале х двигать чувствую придется.
Е-мое, столько гемора с дедтаймом каким-то несчастным.

[protector]

28 минут назад, shaxel сказал:

столько гемора

для вас мост принципиальное значение имеет? 

Задержка

[shaxel]

Так вроде нет звона на затворах, даже при жесткой коммутации (на лампу 50 Вт). Я же снимал фото затворов под нагрузкой. А при переключении в нуле так вообще никакого мусора на затворах не будет.
Подскажите лучше в чипдипе какой триггер покупать? Попробую задержку замутить по вашей схеме.

Изменено 8 ноября, 2023 пользователем shaxel