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Completo convertidor del puente rectificador patadas

Estoy en el proceso de construcción de una 8kW aislados de DC/DC convertidor de puente completo de la topología. enter image description here

Estoy viendo algunos fenómenos interesantes en los diodos. Cuando cada diodo se convierte inversa sesgada, un pico de voltaje que aparece en el diodo, antes de establecerse en la espera de la tensión del bus de CC. Estos son 1800V rápido diodos (320nS spec'd tiempo de recuperación), y los pinchos están golpeando 1800V con sólo 350VDC en el secundario, muy por debajo de mis voltaje de salida de destino. El aumento de deadtime no ayuda; la patada todavía aparece cuando el diodo es inversa parcial, y es igual de grande.

Mi sospecha es que el inductor de salida es la conservación de los diodos en diagonal hacia adelante durante el tiempo muerto. Luego, cuando el transformador de voltaje comienza a elevarse en la otra mitad del ciclo, el diodo se pone instantáneamente inversa sesgada tiempo suficiente para que aparezca como un cortocircuito en el bobinado del transformador. Luego, cuando el diodo se recupera, que la corriente es cortada, causando la patada que estoy viendo.

Yo he probado un par de cosas. En un momento, he añadido un flyback de diodo en paralelo a mi puente. enter image description here He utilizado la misma velocidad de recuperación de los diodos como son en mi puente. Esto no tuvo ningún efecto aparente sobre los picos. Luego he intentado añadir un .01 uF tapa en paralelo a mi puente. enter image description here

Esta reducción de los picos a un nivel más manejable, pero el reflejo de la impedancia de que la tapa causado problemas significativos en la primaria. Mi amortiguador de las tapas se han duplicado en la temperatura!

Algunas posibilidades que se presentan:

1) he diagnosticado el problema incorrectamente. Estoy 95% seguro de que yo estoy viendo lo que creo que estoy viendo, pero me he equivocado antes.

2) el Uso de un rectificador síncrono. Yo no debería tener revertir los problemas de recuperación. Por desgracia, no estoy al tanto de cualquier reverso de bloqueo de JFETs en este rango de potencia, y no hay tal cosa como un reverso de bloqueo de los MOSFET. La única inversa de bloqueo de los IGBTs que puedo encontrar en este rango de potencia tienen peores pérdidas de los diodos.

EDIT: me acabo de dar cuenta de que he sido la incomprensión de la naturaleza de un rectificador síncrono. No necesito inversa de bloqueo de Fet; el Fet llevará a cabo drenaje-fuente.

3) Uso cero de la recuperación de los diodos. De nuevo, problemas con las pérdidas y el costo.

4) Desaire las patadas. Parece que podría comer demasiado poder, del orden de 20% de mi rendimiento general.

5) Agregar saturable núcleos en línea con los diodos. Dos de los más grandes saturable núcleos podía encontrar apenas abollado de mis patadas.

6) Utilice un cero de corriente de conmutación de resonancia de la topología. No tengo experiencia en esa área, pero suena como si la corriente en el primario de los cambios más suavemente, el voltaje en el secundario también debe cambiar más suavemente, dando a los diodos más tiempo para recuperarse.

Ha alguien más tratado con una situación similar? Si es así, ¿cómo resolverlo? Edit: del lado primario de FET hoja de datos aquí.

16voto

Goethe Puntos 18

La flagelación de la FREDs

Voltaje de la fed convertidores con aislamiento de transformador se presentan zumbido en la secundaria. El anillado es causada por el parásito inductancias y capacitancias en el circuito, con los elementos dominantes va a ser el transformador de la inductancia de fuga (\$ L_ {\text {Lk}}\$) y la unión de capacitancia ( \$ C_j\$)del puente de diodos. El diodo hoja de datos de muestra \$ C_j\$ de 32pF. Voy a hacer un ingenuo adivinar \$ L_ {\text {Lk}}\$ de 500nH, pero tendrá que medirse para saber realmente. Así, un LC de 500nH y 32pF es lo que debe ser rechazado.

Amplitud de pico sin desdén será \$ 2 n V_ {\text {in}}\$, donde \$ n \$ es la relación de vueltas del transformador y el factor de 2 es lo que usted consigue para una Q alta resonancia.

Hay diferentes tipos de tensión de amortiguadores; la Sujeción, la transferencia de Energía de resonancia, y Disipativo. La sujeción y resonante tipos requieren más partes, y algunas participación activa interruptores que creo que hacen inviables para este caso. Así, sólo voy a cubrir disipativo amortiguadores porque ellos son los más sencillos y funcionan bien con la pasiva de los interruptores (como los diodos o rectificadores síncronos).

La forma de disipadores de frenaje que voy a cubrir es una serie RC colocado en paralelo con cada puente de diodos.

Algunos hechos acerca de RC de amortiguación de amortiguadores:

  • Ellos son todos acerca de la igualación de impedancia. Usted no puede escoger el valor de la resistencia del amortiguador \$ R_d\$. El parásito LC determina que para usted por impedancia característica Zo.
  • Usted consigue elegir el valor del amortiguador cap \$ C_d\$. Eso es importante, ya que la tapa valor establece el amortiguador de la pérdida (\$ P_ {\text {Rd}}\$)como \$ C_d F V^2\$ . Donde V es el pedestal de voltaje y F es la frecuencia de conmutación. El amortiguador tapa debe proporcionar una baja impedancia a la LC de resonancia de los valores parásitos, por lo que necesita ser varias veces \$ C_j\$.

Algunas pautas, y qué esperar con el RC de amortiguación de amortiguadores:

  • Para \$ L_ {\text {Lk}}\$ de 500nH y \$ C_j\$ de 32pF, Zo será 125Ohms. Así, \$ R_d\$ sería de 125 para que coincida con Zo. Puede que tenga que ajustar un poco desde \$ C_j\$ no es lineal y se cae con la tensión inversa.

  • Elegir el amortiguador cap \$ C_d\$ : Seleccione \$ 3 C_j\leq C_d\leq 10 C_j \$ . Los valores más altos en el rango de proporcionar una mejor amortiguación. Por ejemplo, \$ C_d\$ of \$ 3 C_j\$ will result in a peak diode voltage of \$ 1.5 n V_ {\text {en}}\$, while \$ C_d\$ of \$ 10 C_j\$ resultará en un pico de voltaje de diodo \$ 1.2 n V_ {\text {in}}\$.

  • Disipativo del amortiguador de rendimiento no va a mejorar \$ C_d\$ valores mayor que \$ 10 C_j\$.

La pérdida de potencia \$ P_ {\text {Rd}}\$, con un pedestal de voltaje de 1250V y F de 50 khz.

  • Si \ $ C_d\$ \ $ 3 C_j\$ o 100pF, \$ P_ {\text {Rd}}\$ = \$ C_d F V^2\$ o 7.8 W.
  • Si \ $ C_d\$ \ $ 10 C_j\$ o 330pF, \$ P_ {\text {Rd}}\$ = \$ C_d F V^2\$ 25.8 W.

\ $ C_d\$ \ $ 10 C_j\$ da la mejor amortiguación con un pico de voltaje de 1.2 tiempo el pedestal de tensión, pero usted puede ahorrar algo de energía con menor amortiguación tapas si puedes soportar el mayor pico de tensión.

9voto

Mark Puntos 1998

Este es un clásico snubbering problema. Un diodo no puede instantáneamente ir de conducción a bloqueo; el cargo en el PN de unión debe ser arrastrado fuera, y un snubber RC a través de cada diodo debe ayudar a esta.

He utilizado para el diseño industrial de los arrancadores suaves y en el medio de unidades de voltaje hemos tenido un montón de trabajo de diseño en torno a este aspecto en particular. Ha sido un largo tiempo desde que he trabajado en esta industria en particular así que no recuerdo el amortiguador de valores, pero yo empezaría con 0.1 uF y quizá 49 ohmios y ver donde las cosas comienzan a temblar a partir de ahí.

5voto

Brian Drummond Puntos 27798

60A inversa de recuperación actual! (de la hoja de datos), que tiene Que ir a algún lugar...

Como Andrew Kohlsmith, mi primer pensamiento sería un R-C del amortiguador a través de CADA diodo, pero soy reacio a hacer que una respuesta a menos que usted puede encontrar precedentes en una potencia similar. Andrew parece que tienen la experiencia para hacer que el juicio; de no haber trabajado en potencia industrial, yo no!

Pero veamos algunos números : a medida que el avance actual de un promedio de algo como 25A (8kw,350V) vamos a usar el mismo valor para Irm - 25A * Trr=230ns da un estadio de béisbol carga almacenada de 5,75 la uC, que iba a cobrar hasta un 0.1 uf capacitor a un más manejable 57V. Pero 25A * 49R es un poco alto (!) - este crudo cálculo sugeriría 4 ohmios (o incluso 2) en lugar de 49 como punto de partida para la resistencia de amortiguador.

Repito : no he trabajado en potencia industrial, por lo que sólo lo que dicen los números para mí. Agradecería Andrés comentario dado que estos números.

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