Návrh aktivního usměrňovače 0-300 V 75 A

Problémy s návrhem, konstrukcí, zapojením, realizací elektronických zařízení

Moderátor: Moderátoři

Zpráva
Autor
Uživatelský avatar
perwin
Příspěvky: 47
Registrován: 29 zář 2016, 00:00

Návrh aktivního usměrňovače 0-300 V 75 A

#1 Příspěvek od perwin »

Zdravím vespolek,

potřeboval bych pomoc s návrhem aktivního můstkového usměrňovače s napěťovým rozsahem od 0 do 300 V střídavého napětí na vstupu a proudu až 75 A.

Vyšel bych z návrhu z Amatérského rádia 2011/09 (str. 15). Výchozí schéma je toto:
Obrázek
Nejsem si jistý (v článku v AR to není přesně napsáno), ale tento usměrňovač je určený pouze na usměrnění cca 16 V střídavého (soudím dle uvedených součástek).

Při úpravě na vyšší napětí bych se vykašlal na filtrační kondenzátory C2 až C7 v tomto zapojení na desku, podle potřeby bych je umisťoval až za zařízení.
Jako zdroj napětí pro IO bych použil vyhlazené napětí 15 V z trafa 230 V/12 V, protože protopit třeba 300 V na Zenerově diode D3 + rezistoru R11 je trochu šílené.
Místo 4 MOSFETů IRF3205 bych použil 4 IGBT NGTB75N60FL2WG (hodnoty VGE mají stejné, tj. +-20 V).

Potřeboval bych ale poradit, jak to udělat se zapojením těch IO.
Například porovnávač napětí TLC3702 snese na vstupu napětí pouze do napájecího (tedy do 15 V), takže nejspíš budu muset použít 2 děliče a střídavé napětí (které bude od 0 do 300 V - nikoliv pevná hodnota) zmenšit v poměru zhruba 15 : 500 (+ ochrannou ZD 15 V) na vstupu do IO2.
Ale ještě méně jsem si jistý, jak to udělat s IO1 a IO3 (IR2101). Také použít děliče při vstupech VB a VS? Protože sice na vstupu VB může být napětí až do 625 V, ale na VS potom může být nejméně VB - 25, a jelikož je VS připojené přímo na střídavé napětí, tak by tento rozdíl nemohl být dodržen nikdy. Navíc třeba výstup VHO nese napětí od VS do VB, a je přímo připojen do brány IGBT, tak předpokládám, že VB může být maximálně VGE (tj. +-20 V).

Poraďte mi prosím, jak byste to vyřešili vy.
Děkuji.
Přílohy
aktivni-usmernovac-schema.png
Výchozí schéma
(213.93 KiB) Staženo 178 x
Uživatelský avatar
lesana87
Příspěvky: 4410
Registrován: 20 zář 2014, 00:00

#2 Příspěvek od lesana87 »

Na VB je přece o Vcc více než na VS (funkce bootstrap napájení), tak v čem je ten problém?
Uživatelský avatar
perwin
Příspěvky: 47
Registrován: 29 zář 2016, 00:00

#3 Příspěvek od perwin »

Takže to znamená toto?: Například na vstupu je střídavé napětí klasicky ze sítě - 230 V, zrovna v momentě amplitudy kladné půlvlny - u IC1 je na vstupu VS cca 325 V. VCC je 15 V, potom tedy VB = VCC + VS = 340 V?
Potom ale tedy nerozumím té části s diodou D1 a C1. Pokud je kladná půlvlna, C1 je konstantně nabitý na amplitudu +325 V. Pokud je záporná půvlna na vstupu VS, tak bude na VB také záporné napětí, takže C1 bude díky D1 nabitý na +VCC = +15 V?
A také moc nechápu ty výstupy HO a LO - protože jsou připojeny přímo na brány IGBT, tak by tam nemělo být napětí větší než +-20 V. Přitom ovšem podle dokumentace VHO nabývá hodnot mezi VS a VB; a VLO nabývá hodnot mezi 0 a VCC. Hodnota VLO je v pořádku, ale VHO může být klidně těch +325 V??
Díky za odpovědi.
Uživatelský avatar
lesana87
Příspěvky: 4410
Registrován: 20 zář 2014, 00:00

#4 Příspěvek od lesana87 »

C1 není nabitý na 325V ale na Vcc. Když je otevřený spodní tranzistor, C1 se přes D1 dobije z Vcc na hodnotu Vcc. Když je spodní tranzistor zavřený, horní část budiče s horním tranzistorem plave na vstupním napětí (tj. až na těch +325V) a napájí se z toho C1.
Horní tranzistory jsou zapojené mezi VS a VHO, takže se na nich neobjeví víc než VB-VS a to je Vcc.
samponek
Příspěvky: 3885
Registrován: 11 kvě 2015, 00:00

#5 Příspěvek od samponek »

Jo, ale zařaď do cesty Vb tlumivku za diodu, také do přívodu Vcc zařaď tlumivku.

Pokud to má usměrňovat 300V 75A, nezapomeň přidat komparátor proudové ochrany, jinak z toho při přetížení, či nabíjení výstupní kapacity, nebo náhodném zkratu začnou šlehat blesky a vybuchne to.
Uživatelský avatar
perwin
Příspěvky: 47
Registrován: 29 zář 2016, 00:00

#6 Příspěvek od perwin »

Takže tuto část schématu můžu nechat nepozměněnou - předpokládám, že i kondenzátory C1 a C8 stačí ponechat na 16 V.

A jak s tím IO2? Stačí tam dát ty děliče napětí před vstupy do IO2?

Teď moc nechápu jak s tím komparátorem proudové ochrany - nebylo by nějaké schéma? Nebo snad myslíš měřit úbytek napětí na nějakým výkonovým rezistoru v sérii? To se mi trochu nezdá při maximálním výkonu, neumím si takový rezistor představit a úbytek by na něm byl stejně obrovský...
Uživatelský avatar
lesana87
Příspěvky: 4410
Registrován: 20 zář 2014, 00:00

#7 Příspěvek od lesana87 »

Na vstupu IC2 přece už děliče jsou, tak je stačí patřičně pozměnit.
samponek
Příspěvky: 3885
Registrován: 11 kvě 2015, 00:00

#8 Příspěvek od samponek »

Neber to jako dogma, či jediné možné řešení, ale funkční proudovou ochranu
koncového stupně s drivery můžeš okopírovat z vlákna věnovaného zesilovači Class D Sampon 2200 ( v sekci Samponek)

Pokud však použiješ v aktivním usměrňovači tranzistory IGBT, tak si ho degraduješ, protože mají Uces = 2.4V, normální usměrňovací dioda má cca 1V.
Uživatelský avatar
perwin
Příspěvky: 47
Registrován: 29 zář 2016, 00:00

#9 Příspěvek od perwin »

Myslíš toto? Trochu se v tom tedy nevyznám, co bych měl kopírovat :-D.
samponek
Příspěvky: 3885
Registrován: 11 kvě 2015, 00:00

#10 Příspěvek od samponek »

Jo, jedná se o obvod kolem IC8
Principiálně takto
Přílohy
Zapojení výkonové části - napájení.jpg
(59.54 KiB) Staženo 176 x
Uživatelský avatar
vrky
Příspěvky: 1839
Registrován: 28 lis 2004, 00:00
Bydliště: pod Black Mount

#11 Příspěvek od vrky »

Takové parametry to už by to chtělo nějaký vyřazený regulátor ss motoru.
Uživatelský avatar
voitano
Příspěvky: 523
Registrován: 02 pro 2009, 00:00

#12 Příspěvek od voitano »

Proč chceš aktivní usměrňovač, když z diod je to jednodušší a s menšíma ztrátama
Uživatelský avatar
forbidden
Příspěvky: 9442
Registrován: 14 úno 2005, 00:00
Bydliště: Brno (JN89GF)
Kontaktovat uživatele:

#13 Příspěvek od forbidden »

Jak jsi přišel na menší ztráty u diod?
Uživatelský avatar
frpr666
Příspěvky: 1051
Registrován: 28 pro 2009, 00:00

#14 Příspěvek od frpr666 »

K čemu je to dobré takový usměrňovač? 75A to má dodávat do zátěže trvale?
samponek
Příspěvky: 3885
Registrován: 11 kvě 2015, 00:00

#15 Příspěvek od samponek »

Aktivní usměrňovač je věc dobrá a při proudu 75A se bude zařízení o dobrých 100W méně zahřívat. Zapojení je však složitější oproti usměrňovači s diod.
Odpovědět

Zpět na „Řešení problémů s různými konstrukcemi“