Tendangan penyearah konverter jembatan penuh


17

Saya sedang dalam proses membangun konverter DC / DC terisolasi 8kW, topologi jembatan penuh. masukkan deskripsi gambar di sini

Saya melihat beberapa fenomena menarik di dioda. Ketika setiap dioda menjadi bias balik, lonjakan tegangan muncul melintasi dioda, sebelum akhirnya turun ke tegangan bus DC yang diharapkan. Ini adalah dioda cepat 1800V (waktu pemulihan spesifik 320nS), dan paku mencapai 1800V dengan hanya 350VDC pada sekunder, jauh di bawah target tegangan output saya. Peningkatan deadtime tidak membantu; tendangan masih muncul ketika dioda bias terbalik, dan sama besar.

Kecurigaan saya adalah bahwa output choke membuat bias dioda maju selama waktu mati. Kemudian ketika tegangan transformator mulai naik di setengah-siklus lainnya, dioda secara instan bias balik cukup lama untuk muncul sebagai pendek melintasi gulungan transformator. Kemudian ketika dioda pulih, arus terputus, menyebabkan tendangan yang saya lihat.

Saya sudah mencoba beberapa hal. Pada satu titik, saya menambahkan dioda flyback secara paralel ke jembatan saya. masukkan deskripsi gambar di sini Saya menggunakan dioda pemulihan cepat yang sama seperti di jembatan saya. Ini tidak memiliki efek yang jelas pada paku. Saya kemudian mencoba menambahkan topi .01 UF secara paralel ke jembatan saya. masukkan deskripsi gambar di sini

Ini mengurangi lonjakan ke tingkat yang lebih mudah dikelola, tetapi impedansi yang tercermin dari tutup itu menyebabkan masalah signifikan pada primer. Topi snubber saya telah berlipat dua dalam suhu!

Beberapa kemungkinan muncul:

1) Saya salah mendiagnosis masalah. Saya 95% yakin saya melihat apa yang saya pikir saya lihat, tetapi saya telah salah sebelumnya.

2) Gunakan penyearah sinkron. Saya seharusnya tidak membalikkan masalah pemulihan dengan itu. Sayangnya, saya tidak mengetahui adanya JFET pemblokiran terbalik dalam rentang daya ini, dan tidak ada yang namanya MOSFET pemblokiran balik. Satu-satunya IGBT pemblokiran balik yang dapat saya temukan dalam rentang daya ini memiliki kerugian lebih buruk daripada dioda.

EDIT: Saya baru sadar bahwa saya telah salah paham tentang sifat penyearah sinkron. Saya tidak perlu FET pemblokiran terbalik; FET akan melakukan drain-source.

3) Gunakan dioda pemulihan nol. Sekali lagi, masalah dengan kerugian dan biaya.

4) Gosok tendangan. Ini sepertinya memakan terlalu banyak daya, sekitar 20% dari keseluruhan throughput saya.

5) Tambahkan inti jenuh sesuai dengan dioda. Dua dari inti jenuh terbesar yang dapat saya temukan hanya sedikit penyok tendangan saya.

6) Gunakan topologi resonansi arus-switching-nol. Saya tidak punya pengalaman di bidang itu, tapi sepertinya jika arus pada perubahan primer lebih lancar, tegangan pada sekunder juga harus berubah lebih lancar, memberi dioda lebih banyak waktu untuk pulih.

Adakah orang lain yang menghadapi situasi serupa? Jika demikian, bagaimana Anda mengatasinya? Edit: lembar data FET sisi primer di sini .


1
Anda telah mencoba snubber RC dan / atau manik-manik ferit besar yang juga memiliki efek pemuatan ~ ~ 100pF pada saat yang sama sebagai absoprtion impedansi nyata dari transien RF.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

1
Apakah MOSFET utama Anda memiliki dioda tubuh yang cepat? Apakah Anda menggunakan topologi hard-switching, atau salah satu varian ZVS?
Adam Lawrence

Dioda mana yang Anda gunakan? Bisakah Anda menautkan ke lembar data?
Brian Drummond

1
Apa tegangan balik kasus terburuk non-lonjakan yang terlihat oleh penyearah? (Tegangan tinggi yang disebut). Jika dataran tinggi Anda cukup rendah, Anda dapat mencoba dan menggunakan penyearah 1.2kV SiC Schottky, atau jika itu tidak baik, penyearah konvensional bertegangan rendah dengan biaya pemulihan balik yang lebih rendah dan snubber RC yang lebih kecil daripada yang dibutuhkan oleh solusi 1,8 kV Anda.
Adam Lawrence

1
Sudahkah Anda menganggap snubber tidak disipatif ..?

Jawaban:


15

Mencambuk FRED

Konverter pengisi tegangan dengan isolasi transformator akan menunjukkan dering di sekunder. Dering disebabkan oleh induktansi parasit dan kapasitansi di sirkuit, dengan unsur-unsur yang dominan akan menjadi transformator kebocoran induktansi ( ) dan persimpangan kapasitansi ( C j ) dari dioda jembatan. Lembar data dioda menunjukkan C j dari 32pF. Aku akan membuat tebakan naif di L Luk dari 500nH, tetapi harus diukur untuk benar-benar tahu. Jadi, LC 500nH dan 32pF adalah apa yang harus dihina.LLkCjCjLLk

2nVinn

Ada berbagai jenis snubber tegangan; Klem, Resonan transfer energi, dan Disipatif. Jenis penjepitan dan resonansi memerlukan lebih banyak bagian dan keterlibatan sakelar aktif yang menurut saya membuatnya tidak praktis untuk kasus ini. Jadi, saya hanya akan membahas snubber disipatif karena mereka yang paling sederhana dan bekerja dengan baik dengan sakelar pasif (seperti dioda atau rectifier sinkron).

Bentuk snubber disipatif yang akan saya bahas adalah seri RC ditempatkan secara paralel dengan setiap dioda jembatan.

Beberapa fakta tentang snubber RC dampening:

  • Rd
  • CdPRdCdFV2Cj

Beberapa pedoman, dan apa yang diharapkan dengan snubber peredam RC:

  • LLkCjRdCj

  • Cd3CjCd10CjCd3Cj1.5nVinCd10Cj1.2nVin

  • Cd10Cj

PRd

  • Cd3CjPRdCdFV2
  • Cd10CjPRdCdFV2

Cd10Cj


Jawaban yang bagus, penjelasan terbaik tentang cemoohan yang pernah saya lihat.
Stephen Collings

9

Ini adalah masalah snubbering klasik. Dioda tidak bisa secara instan beralih dari konduksi ke pemblokiran; muatan di persimpangan PN perlu terhapus, dan snubber RC di setiap dioda harus membantu ini.

Saya biasa mendesain soft starter industri dan pada unit tegangan menengah kami memiliki banyak pekerjaan desain di sekitar aspek khusus ini. Sudah lama sejak saya bekerja di industri khusus ini jadi saya tidak ingat nilai snubber, tapi saya mungkin akan mulai dengan 0.1uF dan mungkin 49 ohm dan melihat di mana hal-hal mulai bergetar dari sana.


+1. Ya, ini kedengarannya seperti masalah "dering frekuensi tinggi saat dimatikan", dan snubber adalah perbaikan yang baik. a b .
davidcary

ya tapi
penipu

@Richman Saya akan mulai dengan kapasitor 0,1uF dan resistor 3,9 ohm, 2-5W secara seri dengan tutup di setiap dioda. Peringkat daya hanyalah tebakan, Anda akan memiliki ide yang lebih baik daripada saya. (sunting untuk menggunakan nilai terhitung Brian Drummond)
akohlsmith

2
.1 uF + 2 ohm merobohkan tendangan saya dengan baik. Namun, resistor snubber saya mengambil pukulan. Resistor 100W mencapai batas suhu dengan sangat cepat, dan bahkan dua seri (total 4 ohm 200W) masih terlalu panas. Tampaknya agak konyol menghabiskan 10% dari anggaran daya saya hanya untuk memotong dioda. Desain snubber bukan sesuatu yang telah saya habiskan banyak waktu, saya tidak yakin apakah ada jalan yang jelas ke depan, atau apakah ini hanya biaya untuk melakukan bisnis. Adakah yang punya saran lain?
Stephen Collings

1
Saya baru saja memeriksa beberapa catatan lama saya. Kami menggunakan 0,47 uF dan antara 25 dan 75 ohm, tergantung pada SCR spesifik. Snubber itu besar karena persyaratan daya, tetapi kami memiliki keuntungan bahwa kami biasanya hanya di-sirkuit untuk 60-an atau kurang (mulai lunak).
akohlsmith

5

60A arus pemulihan terbalik! (dari datasheet) Itu harus pergi ke suatu tempat ...

Seperti Andrew Kohlsmith, pikiran pertama saya adalah snubber RC di setiap diode, tapi saya enggan untuk membuat jawaban kecuali Anda dapat menemukan preseden pada kekuatan yang sama. Andrew tampaknya memiliki pengalaman untuk membuat penilaian itu; tidak pernah bekerja dengan kekuatan industri, saya tidak!

Tapi mari kita jalankan beberapa angka: karena arus maju Anda akan rata-rata seperti 25A (8kw, 350V) mari kita gunakan nilai yang sama untuk Irm - 25A * Trr = 230ns memberikan biaya penyimpanan 5,75 uC yang tersimpan, yang akan mengisi kapasitor 0,1 uF ke 57V yang lebih mudah dikelola. Tapi 25A * 49R agak tinggi (!) - perhitungan kasar ini akan menyarankan 4 ohm (atau bahkan 2) daripada 49 sebagai titik awal untuk snubber resistor.

Saya ulangi: Saya belum bekerja pada kekuatan industri, jadi itulah yang dikatakan angka-angka itu kepada saya. Saya akan menghargai komentar Andrew mengingat angka-angka ini.


Anda perlu dan snubber RC yang menolak 60A ..49R adalah sekitar 1000x terlalu besar
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Itu dugaan, sudah hampir 10 tahun sejak saya aktif di industri itu. Perhitungan Anda tampaknya benar bagi saya.
akohlsmith
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.