Evgeny  |
Отправлено: 10 Июня, 2008 - 23:45:38 
|
Администратор
Сообщений всего: 2395
Дата рег-ции: Нояб. 2005
Откуда: Псков
|
При выборе деталей в обратноходовом преобразователе необходимо учитывать, что напряжение, приложенное к закрытому транзистору, будет выше, чем входное напряжение аккумулятора.
И обратное напряжение, приложенное к диоду, будет выше, чем напряжение на заряженном выходном конденсаторе.
Так происходит потому, что во время работы обратноходового преобразователя, к транзистору, кроме входного напряжения, приложено трансформируемое выходное. Соответственно, к диоду, кроме выходного напряжения, приложено трансформируемое входное.
Приблизительно напряжения можно посчитать по формулам. Для этого надо знать числа витков в обмотках трансформатора и максимальные напряжения на входе и выходе преобразователя. При работе преобразователя на заряд конденсатора до нескольких сотен вольт и питании от аккумулятора, желательно, чтобы количество витков в первичной и вторичной обмотках отличалиось не более, чем в 10 раз.
Детали нужно выбрать с запасом допустимых напряжений, по крайней мере, на 15-20% выше, чем получилось в расчёте.
Формулы и пример расчёта:
Прикреплено изображение
-----
Евгений В. |
| |
|
| Evgeny |
Отправлено: 12 Июня, 2008 - 12:21:36
|
Администратор
Сообщений всего: 2395
Дата рег-ции: Нояб. 2005
Откуда: Псков
|
Общий достигнутый уровень в конструкциях различных преобразователей примерно можно оценивать из полученной объёмной удельной мощности. Это касается самых различных конструкций импульсных блоков питания. Лучшие серийные модели разных преобразователей достигают мощности 500 Ватт на кубический дециметр.
Преобразователь М200 имеет удельную мощность 2000 Ватт на дециметр.
Но преобразователь в койлгане работает кратковременно - в этом случае достигнуть высокой мощности легче, чем для условий непрерывной многочасовой работы. Для режимов, с включением на короткое время и последующим перерывом до нового включения, полученную удельную мощность нужно умножать на отношение рабочего времени к общему. Удельная мощность, приведённая к непрерывному времени работы, окажется для такого случая ниже. В этом смысле и М200 не предназначен для непрерывной работы, и с учётом циклов работа-перерыв, его мощность, конечно, меньше, чем 2000 Ватт на дециметр.
Если бы удалось сделать преобразователь с выходной мощностью 100 Ватт в объёме спичечного коробка и возможностью длительной работы в таком режиме, то удельная мощность этой конструкции составила бы 4000 Ватт на кубический дециметр.
Нельзя утверждать, что это невозможно, но это был бы очень высокий показатель.
-----
Евгений В. |
| |
|
| Evgeny |
Отправлено: 14 Июня, 2008 - 00:57:34
|
Администратор
Сообщений всего: 2395
Дата рег-ции: Нояб. 2005
Откуда: Псков
|
Eugen пишет:И еще: по-моему, суппрессоры параллельно транзисторам все-таки лишние, т.к. сами транзисторы уже содержат встроенные стабилитроны. Я в своих преобразователях на мощных МОП-транзисторах никогда вообще никаких снабберов на ставил, и все они отлично работали. Другое дело, если вы запланировали большую мощность потерь проводимости в транзисторах. Тогда ту часть мощности, выделяется на всплесках из-за индуктивности рассеяния, действительно лучше отводить при помощи дополнительных стабилитронов. Вот апноут от производителя: Application Note AN-1005. Power MOSFET Avalanche.
Действительно, встроенный диод в режиме лавиного пробоя вроде должен поглотить выброс напряжения и защитить транзистор. Было бы неплохо обойтись вообще без снаббера. Из этого апноута видно, что лавинный пробой диода наступает при более высоком напряжении, чем указанное в даташите максимальное напряжение для транзистора (примерно на 20 процентов).
-----
Евгений В. |
| |
|
| Evgeny |
Отправлено: 17 Июня, 2008 - 02:09:30
|
Администратор
Сообщений всего: 2395
Дата рег-ции: Нояб. 2005
Откуда: Псков
|
Цитата: Таким образом обеспечивается необходимый запас (с учетом возможного технологического разброса). Хорошие сведения содержатся еще на сайте www.advancedpower.com
Практически все мощные современные МОП-транзисторы нормируются на лавинный пробой, и нормально работают в этом режиме.
Интересно, что они в конце статьи про защиту лавинным пробоем пишут:
Цитата:"Conclusions:
Specifying an avalanche rated MOSFET into a circuit which does not require it comes with a penalty. A better solution would be careful attention to PC board layout, transformer design and the addition of an expensive snubber to prevent over voltage spikes. This solution will result in a more reliable, more efficient and possibly less expensive system."
Примерный перевод:
"Вывод: использование транзисторов с нормированными параметрами лавинного пробоя (встроенного диода) имеет существенные недостатки и для подавления выбросов напряжения лучше более тщательно расположить элементы на плате, применить более качественный трансформатор и использовать дорогие снабберы - такая система окажется более надежной, более эффективный и возможно даже, менее дорогой".
Придётся всё же макетировать оба варианта - со снабберами (RCD или TVS) и без них, и уже на практике смотреть, какой вариант окажется лучше.
-----
Евгений В. |
| |
|
| Eugen |
Отправлено: 18 Июня, 2008 - 14:45:28
|
Сообщений всего: 35
Дата рег-ции: Дек. 2005
|
Более точный перевод первого предложения: "Использование нормированных на лавинный пробой транзисторов в схемах, где это не требуется, является убыточным." Согласитесь, смысл немного меняется. Речь идет не о том, что это неэффективно, а о том, что это может быть дороговато.
Но, учитывая, что практически все современные MOSFET нормируются на пробой (все IRF, все APT и практически все Motorola, за исключением самых древних), это утверждение становится неактуальным. Наоборот, сейчас нужно постараться, чтобы найти в продаже не нормированный на пробой транзистор. |
| |
|
| Evgeny |
Отправлено: 29 Июля, 2008 - 11:06:53
|
Администратор
Сообщений всего: 2395
Дата рег-ции: Нояб. 2005
Откуда: Псков
|
Совсем просто о тепловом сопротивлении
Предположим, преобразователь имеет выходную мощность 400 Ватт и собран на двух транзисторах. Потребляемая мощность при КПД 85% составит 470 Ватт, а 70 Ватт разницы выделится в виде тепла, в основном - на транзисторах и трансформаторах. Пусть на транзисторах выделится 80 процентов всех тепловых потерь. Это составит 56 Ватт, то есть по 28 Ватт на каждом из двух транзисторов. Выделяемое тепло нужно отводить от корпуса транзистора к радиатору. Так как корпус транзистора под напряжением, между транзистором и радиатором требуется какая-то изолирующая прокладка. Проще всего купить в радиомагазине специальную теплопроводную прокладку "Номакон" белорусского производства. Но это будет едва ли не самое худшее решение. Зато - самое технологичное, и, потому, широко применяемое в промышленно производимой электронике бытового уровня.
Ниже в таблице даны примерные экспериментальные данные теплового сопротивления между корпусом транзистора (TO220) и радиатором для разных способов установки.
К значению из таблицы нужно добавить внутреннее температурное сопротивление транзистора, между его кристаллом и корпусом, указанное в даташите на транзистор. У распространённых типов транзисторов в корпусе TO220, подобных IRFZ48N, это значение порядка 1 градуса на Ватт. У новых современных разработок (например IRFB3206, IRF3808) температурное сопротивление меньше, примерно половина градуса на Ватт.
Применив современный транзистор с низким тепловым сопротивлением и слюду с термопастой между транзистором и радиатором, получим общее тепловое сопротивление 0,5+1,3=1,8 градуса на Ватт. То есть температура кристалла будет увеличиваться на 1,8 градуса с каждым Ваттом тепловых потерь.
Для 28 Ватт отводимой тепловой мощности перегрев кристалла составит 28*1,8=50 градусов.
При окружающей температуре 30 градусов (жаркий летний день) кристалл внутри транзистора нагреется во время работы до температуры 30+50=80 градусов, что вполне допустимо.
При более сильном нагреве схема тепловой защиты должна отключать преобразователь.
Интересно, что даже применяя самый большой радиатор с хорошим вентилятором, или даже водяное охлаждение, при наилучшей установке транзистора (непосредственно на радиатор, с теплопроводной пастой и без изолирующих прокладок), с транзистора в корпусе ТО220 не отвести более 50-60 Ватт тепла без перегрева кристалла свыше 100 градусов.
Вообще, отвод тепла от силовых полупроводниковых кристаллов - сложное дело. По этой причине в ответственной технике (космической, ракетной, радиолокационной) кристалл иногда устанавливался на изолирующую подложку из алмаза (алмаз проводит тепло в два с половиной раза лучше, чем серебро и в три раза лучше, чем медь). Это конечно, слишком дорого, но и более простые решения - например, прокладки под транзисторы из хорошо проводящей тепло бериллиевой керамики, приобрести очень трудно - их хоть и выпускают довольно много, но продают большей частью в США, для ихней военной техники. Поэтому ограничимся чем-то попроще, например, расщепим обычную тонкую пластинку слюды из радиомагазина на несколько ещё более тонких слюдяных листочков, и смазав такой листик пастой КПТ-8, положим его между транзистором и радиатором.
Прикреплено изображение
-----
Евгений В. |
| |
|
| Evgeny |
Отправлено: 08 Сентября, 2008 - 07:33:27
|
Администратор
Сообщений всего: 2395
Дата рег-ции: Нояб. 2005
Откуда: Псков
|
В чип-дипе в разделе Теплопроводящие подложки имеются круглые подложки толщиной 0,9 мм из бериллиевой керамики. Эти подложки предназначенны для транзисторов в металлическрм корпусе, но можно их использовать и для крепления транзисторов в металлопластиковом корпусе ТО220. Выступающие за размеры транзистора края круглой подложки отпиливаются тонким алмазным отрезным диском. Либо, если место позволяет, можно оставить круглую подложку целой, края при этом будут немного торчать. Бериллиевая керамика обладает очень хорошей теплопроводностью и является одним из лучших материалов для подложек. Прокладка из такой керамики, положенной с теплопроводной пастой, не уступает по теплопроводности самой тонкой слюде с пастой, но гораздо технологичнее и надёжнее.
Пластиковые втулки не годятся для изоляции крепежного винта транзистора с тяжёлым тепловым режимом - материал втулок довольно мягкий и не очень теплостойкий. Лучше изолировать крепёжный винт двумя отдельными деталями: фторопластовой трубочкой и стеклотекстолитовой шайбой. Такая шайба со временем не "течёт", не плавится, позволяет притянуть транзистор к радиатору с достаточным усилием и может быть просто изготовлена из подвернувшегося кусочка печатной платы. Вместо фторопластовой трубочки можно применить более доступную термоусадочную пластиковую трубку подходящего диаметра.
Прикреплено изображение
-----
Евгений В. |
| |
|
| Evgeny |
Отправлено: 16 Сентября, 2008 - 00:43:43
|
Администратор
Сообщений всего: 2395
Дата рег-ции: Нояб. 2005
Откуда: Псков
|
4EPHO6bIJIb пишет:Собсно вопрос: как можно эффективно(кпд более 90%) заряжать конднсаторы? Если порядки входных и выходных напряжений как в большинстве койлганов, то есть на входе аккумулятор, на выходе несколько сотен вольт, мощность десятки ватт, то КПД 90% вообще вряд ли достижим реально доступными способами.
Если говорить о максимально достижимом КПД в этих условиях (в зависимости от конкретных исходных данных это, на мой взгляд, где-то в пределах 80-87%), то наилучшие параметры, скорее всего, будут у обратноходового преобразователя.
-----
Евгений В. |
| |
|
|
www.FoAr.ru - ФОрум АРсенала » Архив (только для чтения) » Преобразователи напряжения (Модератор: нет)
Описание: Продолжение
