Đá chỉnh lưu toàn cầu


17

Tôi đang trong quá trình xây dựng bộ chuyển đổi DC / DC 8kW bị cô lập, cấu trúc liên kết toàn cầu. nhập mô tả hình ảnh ở đây

Tôi đang thấy một số hiện tượng thú vị trên điốt. Khi mỗi diode trở thành phân cực ngược, một xung điện áp xuất hiện trên diode, trước khi lắng xuống điện áp bus DC dự kiến. Đây là các điốt nhanh 1800V (thời gian phục hồi của 320nS spec) và các xung đột biến thành 1800V chỉ với 350VDC ở phía thứ cấp, thấp hơn mục tiêu điện áp đầu ra của tôi. Thời gian chết tăng không giúp được gì; cú đá vẫn xuất hiện khi diode bị phân cực ngược và chỉ lớn như vậy.

Sự nghi ngờ của tôi là cuộn cảm đầu ra đang giữ các điốt bị lệch về phía trước trong thời gian chết. Sau đó, khi điện áp máy biến áp bắt đầu tăng trong nửa chu kỳ còn lại, diode bị phân cực ngược tức thời đủ dài để xuất hiện dưới dạng ngắn trên cuộn dây máy biến áp. Sau đó, khi diode phục hồi, dòng điện đó bị cắt, gây ra cú đá tôi nhìn thấy.

Tôi đã thử một vài thứ. Tại một thời điểm, tôi đã thêm một diode flyback song song với cây cầu của mình. nhập mô tả hình ảnh ở đây Tôi đã sử dụng các điốt phục hồi nhanh tương tự như trong cây cầu của tôi. Điều này không có tác dụng rõ ràng trên gai. Sau đó tôi đã thử thêm một nắp 0,01 uF song song với cây cầu của mình. nhập mô tả hình ảnh ở đây

Điều này làm giảm các đột biến xuống mức dễ quản lý hơn, nhưng trở kháng phản xạ của nắp đó đã gây ra vấn đề đáng kể trên bản chính. Mũ snubber của tôi đã tăng gấp đôi nhiệt độ!

Một vài khả năng tự trình bày:

1) Tôi đã chẩn đoán vấn đề không chính xác. Tôi chắc chắn 95% tôi đang nhìn thấy những gì tôi nghĩ rằng tôi đang nhìn thấy, nhưng tôi đã sai trước đây.

2) Sử dụng bộ chỉnh lưu đồng bộ. Tôi không nên có vấn đề phục hồi ngược với điều đó. Thật không may, tôi không biết về bất kỳ JFE chặn ngược nào trong dải công suất này và không có thứ gọi là MOSFET chặn ngược. Các IGBT chặn ngược duy nhất tôi có thể tìm thấy trong dải năng lượng này có tổn thất nặng hơn so với điốt.

EDIT: Tôi vừa nhận ra mình đã hiểu sai bản chất của bộ chỉnh lưu đồng bộ. Tôi không cần FET chặn ngược; các FET sẽ tiến hành nguồn thoát nước.

3) Sử dụng điốt không phục hồi. Một lần nữa, vấn đề với tổn thất và chi phí.

4) Đánh bóng những cú đá. Điều này có vẻ như nó sẽ ăn quá nhiều năng lượng, với mức 20% tổng thông lượng của tôi.

5) Thêm lõi bão hòa phù hợp với điốt. Hai trong số các lõi bão hòa lớn nhất mà tôi có thể tìm thấy hầu như không bị móp đá.

6) Sử dụng cấu trúc liên kết cộng hưởng chuyển mạch không dòng. Tôi không có kinh nghiệm trong lĩnh vực đó, nhưng có vẻ như nếu dòng điện trên sơ cấp thay đổi trơn tru hơn, điện áp trên thứ cấp cũng sẽ thay đổi trơn tru hơn, cho điốt nhiều thời gian hơn để phục hồi.

Có ai khác xử lý một tình huống tương tự? Nếu vậy, làm thế nào bạn giải quyết nó? Chỉnh sửa: biểu dữ liệu FET phía sơ cấp tại đây .


1
Bạn đã thử dùng snubber RC và / hoặc các hạt ferrite lớn cũng có tác dụng tải ~ ~ 100pF cùng lúc với sự lơ là trở kháng thực sự của các transitor RF.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

1
Các MOSFET chính của bạn có điốt cơ thể nhanh? Bạn đang sử dụng một cấu trúc liên kết chuyển mạch cứng, hoặc một trong các biến thể ZVS?
Adam Lawrence

Bạn đang sử dụng điốt nào? Bạn có thể liên kết đến một bảng dữ liệu?
Brian Drumond

1
Điện áp ngược trường hợp xấu nhất không tăng đột biến được nhìn thấy bởi các bộ chỉnh lưu là gì? (Cái gọi là điện áp cao nguyên). Nếu cao nguyên của bạn đủ thấp, bạn có thể thử và sử dụng bộ chỉnh lưu SiC Schottky 1,2kV, hoặc nếu không tốt, bộ chỉnh lưu thông thường có điện áp thấp hơn với điện tích phục hồi ngược thấp hơn và một snubber RC nhỏ hơn so với giải pháp 1,8 kV của bạn.
Adam Lawrence

1
Bạn đã xem xét snubbers không tiêu tan ..?

Câu trả lời:


15

Làm ngập FRED

Bộ chuyển đổi cấp điện áp với cách ly máy biến áp sẽ thể hiện tiếng chuông trong thứ cấp. Sự đổ chuông được gây ra bởi các điện cảm và điện dung ký sinh trong mạch, với các phần tử chiếm ưu thế sẽ là độ tự cảm rò rỉ biến áp ( ) và điện dung đường giao nhau ( C j ) của điốt cầu. Bảng dữ liệu diode cho thấy C j là 32pF. Tôi sẽ đưa ra một phỏng đoán ngây thơ tại L Lk là 500nH, nhưng nó sẽ phải được đo để thực sự biết. Vì vậy, LC là 500nH và 32pF là những gì phải bị đánh cắp.LLkCjCjLLk

Biên độ tăng đột biến mà không rình mò sẽ là , trong đó n là tỷ số biến áp và hệ số 2 là những gì bạn nhận được cho cộng hưởng Q cao. 2nVinn

Có nhiều loại khác nhau của điện áp snubbers; Kẹp, cộng hưởng truyền năng lượng, và tiêu tan. Các loại kẹp và cộng hưởng đòi hỏi nhiều bộ phận hơn và một số sự tham gia của các công tắc hoạt động mà tôi nghĩ làm cho chúng không thực tế trong trường hợp này. Vì vậy, tôi sẽ chỉ bao gồm các snubbers tiêu tan bởi vì chúng đơn giản nhất và hoạt động tốt với các công tắc thụ động (như điốt hoặc chỉnh lưu đồng bộ).

Hình thức của snubber tiêu tan mà tôi sẽ trình bày là một loạt RC được đặt song song với mỗi diode cầu.

Một số sự thật về RC snubbers giảm chấn:

  • Rd
  • CdPRdCdFV2Cj

Một số hướng dẫn và những gì mong đợi với snubbers giảm chấn RC:

  • LLkCjRdCj

  • Cd3CjCd10CjCd3Cj1.5nVinCd10Cj1.2nVtrong

  • Cd10Cj

PĐường

  • Cd3CjPĐườngCdFV2
  • Cd10CjPĐườngCdFV2

Cd10Cj


Câu trả lời tuyệt vời, lời giải thích tốt nhất về việc hợm hĩnh tôi đã thấy.
Stephen Collings

9

Đây là một vấn đề snubbering cổ điển. Một diode không thể ngay lập tức đi từ dẫn đến chặn; điện tích trong đường giao nhau PN cần được quét ra và một snubber RC trên mỗi diode sẽ giúp điều này.

Tôi đã từng thiết kế các bộ khởi động mềm công nghiệp và trên các thiết bị trung thế, chúng tôi có rất nhiều công việc thiết kế xoay quanh khía cạnh đặc biệt này. Đã lâu rồi tôi mới làm việc trong ngành đặc biệt này nên tôi không nhớ các giá trị snubber, nhưng tôi có thể sẽ bắt đầu với 0,1uF và có thể 49 ohms và xem mọi thứ bắt đầu từ đâu.


+1. Vâng, điều này nghe có vẻ như là một vấn đề "đổ chuông tần số cao khi tắt diode" và một snubber là một cách khắc phục tốt. a b .
davidcary

đúng nhưng loại snubber nào
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

@Richman Tôi sẽ bắt đầu với một tụ điện 0,1uF và một điện trở 3,9 ohm, 2-5W nối tiếp với nắp trên mỗi diode. Đánh giá sức mạnh chỉ là một phỏng đoán, bạn sẽ có một ý tưởng tốt hơn tôi. (chỉnh sửa để sử dụng giá trị tính toán của Brian Drumond)
akohlsmith

2
.1 uF + 2 ohms hạ gục cú đá của tôi độc đáo. Tuy nhiên, điện trở snubber của tôi đang đập. Các điện trở 100W đang đạt đến giới hạn tạm thời rất nhanh, và thậm chí hai trong loạt (tổng cộng 4 ohms 200W) vẫn quá nóng. Có vẻ hơi nực cười khi chi 10% ngân sách năng lượng của tôi chỉ để đánh cắp điốt. Thiết kế snubber không phải là thứ tôi đã dành nhiều thời gian cho nó, tôi không chắc liệu có một con đường rõ ràng phía trước, hoặc nếu đây chỉ là chi phí kinh doanh. Có ai có đề nghị khác?
Stephen Collings

1
Tôi chỉ quay lại một số ghi chú cũ của tôi. Chúng tôi đã sử dụng 0,47uF và từ 25 đến 75 ohms, tùy thuộc vào SCR cụ thể. Các snubbers lớn vì yêu cầu năng lượng, nhưng chúng tôi có lợi thế là chúng tôi thường chỉ hoạt động trong 60 giây hoặc ít hơn (khởi động mềm).
akohlsmith

5

Dòng hồi phục ngược 60A! (từ bảng dữ liệu) Điều đó phải đi đâu đó ...

Giống như Andrew Kohlsmith, suy nghĩ đầu tiên của tôi sẽ là một snubber RC trên EACH diode, nhưng tôi không muốn đưa ra câu trả lời trừ khi bạn có thể tìm thấy tiền lệ với sức mạnh tương tự. Andrew dường như có kinh nghiệm để đưa ra phán xét đó; Tôi không làm việc với sức mạnh công nghiệp, tôi thì không!

Nhưng hãy chạy một số con số: vì dòng điện phía trước của bạn sẽ trung bình khoảng 25A (8kw, 350V), hãy sử dụng cùng một giá trị cho Irm - 25A * Trr = 230ns cung cấp một khoản phí lưu trữ ballpark là 5,75 uC, sẽ sạc một tụ điện 0,1uf đến 57V dễ quản lý hơn. Nhưng 25A * 49R hơi cao (!) - phép tính thô này sẽ gợi ý 4 ohms (hoặc thậm chí 2) thay vì 49 làm điểm khởi đầu cho điện trở snubber.

Tôi nhắc lại: Tôi chưa làm việc với sức mạnh công nghiệp, vì vậy đó chỉ là những gì con số nói với tôi. Tôi sẽ đánh giá cao bình luận của Andrew cho những con số này.


bạn cần và RC snubber mà snub 60A ..49R là khoảng 1000x quá lớn
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Đó là một phỏng đoán, đã gần 10 năm kể từ khi tôi hoạt động trong ngành đó. Tính toán của bạn xuất hiện chính xác với tôi.
akohlsmith
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.