Puente completo HVDC a seno cuadrado modificado - medio lado aleatorio de transistores MOSFET quemados

Question

Estoy tratando de hacer un convertidor de voltaje de 350V a 220V. Decidí usar un circuito bastante simple de inversor de puente completo con MOSFET, ya que mis cargas son solo resistivas o conmutadas.

Lo construí y probé hoy, sin embargo, sin éxito. Funciona bien con las cargas previstas y luego, aleatoriamente, se quema el fusible. Una investigación adicional muestra que dos FETs (superior e inferior) de un lado se dañan completamente. Instalo otro par, después de algún tiempo (generalmente de minutos a no más de una hora) se queman. Luego, nuevamente, pero del lado opuesto. En todos los casos, ambos FETs de alta y baja queman. Cuando logro hacerlo funcionar durante mucho tiempo sin quemarse, desconecto la alimentación y verifico la temperatura de los FETs y están bien.

Mis FETs son IRFP460.

Utilizo dos IR2110 unidos en un puente completo, la carga es puramente resistiva (un conjunto de lámparas en serie más una bombilla individual) y consume 450 mA a 220VAC. Esta carga no es la carga prevista, planeo alimentar más cargas resistivas con este circuito. Los IR2110 son controlados por un TL494 como generador de señal que tiene un trimmer incorporado para ajustar el ciclo de trabajo. .

Esta imagen es solo una referencia que muestra cómo se está construyendo mi puente

TL494 e IR2110 son alimentados por un pequeño convertidor flyback a bordo que NO está aislado de la red común. Todo el circuito recibe energía directamente, sin puentes de diodos. La energía es de una línea de 350VDC que es otro SMPS impulsado por un paquete de baterías de ácido de plomo.

Por dos años he estado utilizando exactamente el mismo circuito, pero en una versión de voltaje bajo: los FETs son IRF1404 (40V), y recibe energía de un flyback de bajo voltaje separado de 12V 1A. Operación confirmada hasta 30V en la entrada. Probablemente me estoy perdiendo algo obvio, pero no puedo averiguar exactamente qué. ¿Diodos protectores?

Si es necesario, puedo publicar la imagen de mi PCB de desarrollo.

ACTUALIZACIÓN:

Esta es mi antigua pantalla que muestra la señal entre TL494 e IR2110 (entrada de IR2110). Esos IR2110 están funcionando y no hay cortocircuitos en la placa después de ellos.

Puedo variar el ciclo de trabajo del 0 al 97%.

Esta es exactamente la forma de onda de la señal que quiero ver en la salida del dispositivo.

Answer 1

Necesitarías algo más sofisticado que el TL494, un puente H completo con cuatro salidas y ajuste de tiempo muerto, para evitar la conducción al mismo tiempo. Además, con el bootstrapping hay una posibilidad de que no se pueda tener un ciclo de trabajo del 100% (no estoy seguro de eso). Además, no es necesario cambiar ambos lados HI y LO con la frecuencia PWM, uno puede estar ON/OFF y el otro mitad haciendo conmutación dura, obtendrás menos pérdidas.

Answer 2

No puedo ver ninguna limitación de corriente ciclo por ciclo rápida. Imagina si pones el inversor de onda cuadrada en una carga que contiene algo de capacitancia. Muchas cargas principales tienen capacitancia de película de metal de bajo ESR entre P y N por razones de EMC o PFC. ¿Qué limita ahora las corrientes pico potenciales? ¿Cableado? ¿RDs encendido? ¿ESR de la capacitancia del bus HVDC? Entonces en tu circuito podrías obtener una corriente de falla potencial de cientos de amperios. Inversores chinos que funcionan de esta manera, completos con TL494, son populares en mi país y se comercializan como "onda sinusoidal modificada". Colocar reactancia inductiva en serie con la salida de CA ha demostrado detener que los fets exploten caso por caso. Recuerda que George Ohm afirmó que la resistencia era proporcional a la temperatura absoluta. No siempre es cierto para todo, pero las bombillas de filamento pueden tener una décima parte de su resistencia cuando están frías, lo que significa que la corriente de sobretensión en el encendido en frío podría ser 10 veces la corriente de carga, por lo que el fet sin protección explota nuevamente. Este tipo de inversor está bien para alimentar un elemento de cilindro de agua caliente como parte de un sistema de energía independiente. Tu inversor simple puede ser realmente eficiente pero solo es bueno para cargas resistivas. Aconsejo a las personas que los conecten permanentemente a la carga conocida, es decir, al elemento de agua caliente. Esto evita que la gente conecte cosas que harán que los FET exploten. En términos de $ por vatio, tu inversor es uno de los mejores, si no el mejor.

Answer 3

Dos cosas que puedo recomendar: reducir el 47R incluso a 0, intenta captar tanto el lado alto como el lado bajo conductores. Casi con certeza es una mala gestión de tiempo muerto.

También asegúrese de que el circuito esté desactivado en el encendido.

Answer 4

Dado que mi carga no requiere corriente alterna, cambié a un circuito DC "dimmer" que solo necesita un MOSFET y es robusto y simple. Solo suministro flyback + NE555 con tierra común.

Lo único desconocido es que conecto cualquier tipo de carga y el mosfet no se quema en absoluto, incluso si lo cortocircuito cuando recibe energía de una fuente limitada. Sigo pensando que mi intento de puente completo tiene problemas de control, pero sin un osciloscopio adecuado no puedo probarlo.