Stránka 1 z 2

Návrh aktivního usměrňovače 0-300 V 75 A

Napsal: 19 úno 2017, 13:26
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.

Napsal: 19 úno 2017, 13:38
od lesana87
Na VB je přece o Vcc více než na VS (funkce bootstrap napájení), tak v čem je ten problém?

Napsal: 19 úno 2017, 13:53
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.

Napsal: 19 úno 2017, 14:12
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.

Napsal: 19 úno 2017, 14:25
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.

Napsal: 19 úno 2017, 14:34
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...

Napsal: 19 úno 2017, 14:39
od lesana87
Na vstupu IC2 přece už děliče jsou, tak je stačí patřičně pozměnit.

Napsal: 19 úno 2017, 14:40
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.

Napsal: 19 úno 2017, 14:54
od perwin
Myslíš toto? Trochu se v tom tedy nevyznám, co bych měl kopírovat :-D.

Napsal: 19 úno 2017, 14:55
od samponek
Jo, jedná se o obvod kolem IC8
Principiálně takto

Napsal: 19 úno 2017, 15:59
od vrky
Takové parametry to už by to chtělo nějaký vyřazený regulátor ss motoru.

Napsal: 19 úno 2017, 16:05
od voitano
Proč chceš aktivní usměrňovač, když z diod je to jednodušší a s menšíma ztrátama

Napsal: 19 úno 2017, 16:34
od forbidden
Jak jsi přišel na menší ztráty u diod?

Napsal: 19 úno 2017, 17:13
od frpr666
K čemu je to dobré takový usměrňovač? 75A to má dodávat do zátěže trvale?

Napsal: 19 úno 2017, 17:44
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.