www.FoAr.ru - ФОрум АРсенала
www.FoAr.ru - ФОрум АРсенала
 Помощь      Поиск      Пользователи


 Страниц (24): В начало « ... 16 17 18 19 20 21 22 23 [24] 

> Без описания
ArtDen
Отправлено: 25 Июня, 2010 - 18:53:16
Post Id






Сообщений всего: 164
Дата рег-ции: Июнь 2010  




Всё ещё думаю насчёт выбора ключа для своего гауссгана. Есть несколько вопросов на эту тему.
Кто что думает про IGBT транзисторы IRG7PSH73K10PBF (http://www.irf.com/product-info/...7psh73k10pbf.pdf ). Мне в них приглянулся большой импульсный ток (>200 А) и относительно маленькая для такого тока стоимость. Думаю, их можно параллелить на ступень. Перед транзисторами планирую ставить драйвер IR4427.
По каким параметрам они могут не подойти для гаусса?

И стоит ли гнаться за высоким рабочим напряжением IGBT транзистора? Хватит ли при напряжении на конденсаторе 400-450В транзистора с макс. рабочим напряжением 600В?

Что надо доработать в этой схеме:

Надо ли добавлять шунтирующие диоды на транзисторы, чтобы они не сгорели от обратного напряжения само-ЭДС катушки?
Прикреплено изображение
sxema.gif

(Отредактировано автором: 25 Июня, 2010 - 22:27:46)

 
 Top
Evgeny Администратор
Отправлено: 28 Июня, 2010 - 09:24:44
Post Id


Администратор


Сообщений всего: 2394
Дата рег-ции: Нояб. 2005  
Откуда: Псков




IGBT транзисторы просто так параллельно обычно не включаются - нужны меры для выравнивания токов, например, добавить резисторы сопротивлением доли Ома в цепь коллектора каждого транзистора. Кстати, полевые транзисторы в параллельном включении таких мер не требуют. Однако, и тем, и другим нужно выравнивание в цепи затвора, то есть драйвер может быть один, а резисторы в цепи затвора - отдельные для каждого транзистора.

Про высокое допустимое напряжение и защитные цепи - всё это, на мой взгляд, очень желательно. Дело в том, что если напряжение на конденсаторе, допустим, 450 Вольт, и установлен обходной диод параллельно катушке, то 600-Вольтовый транзистор всё это сможет переключать без особых проблем с напряжением - выброса ЭДС почти не возникнет. Но и ток в катушке будет долго спадать после закрытия транзистора. Он пойдёт спокойно через диод, пока не спадёт совсем через некоторое время. В этом случае транзистор не даст особых преимуществ перед тиристором.

Если же примененный транзистор может выдерживать напряжение в разы больше, чем есть на конденсаторе, то можно в эти же разы сократить время спада тока, перекрывая ему путь транзистором и создавая этим выброс ЭДС самоиндукции. Чем выше можем выдержать такой импульс, тем быстрее остановим ток в катушке. Соответственно, дополнительный резистор последовательно с обходным диодом и защитные цепи (снаббер) подбираем так, чтобы транзистор по любому оставался живым, то есть с учётом некоторого запаса по напряжению. Потому транзистор можно и 800-Вольтовый выбрать, и даже 1200-Вольтовый. Целесообразность такого выбора в той скорости спада тока, какую Вы хотите получить при закрытии транзистора.

То есть ток в катушке быстро спадает именно из-за выброса ЭДС самоиндукции. Это равнозначно нажатию на тормоз в движущемся велосипеде. Без этого выброса ЭДС велосипед будет долго катиться дальше по инерции, даже если педали не крутить (закрыть транзистор и отключить конденсатор).

-----
Евгений В.
 
 Top
Sunktor
Отправлено: 28 Июня, 2010 - 13:38:33
Post Id





Сообщений всего: 136
Дата рег-ции: Май 2010  




Учитывая график, добиться больших токов для первых ступеней даже при параллельном включении на этих транзисторах не получится (см. на рисунке ниже график области безопасной работы этого транзистора).

Пока единственным удачным решением есть тиристоры учитывая соотношение цена - коммутируемые токи.

Обычно длина пули выбирается около 30 мм, соответственно длина катушки тоже должна быть около 30 мм, при этом максимальный ток в катушке должен быть около 5-10 мм, затем спадать по кривой с тем, что бы в середине катушки упасть до приемлемого минимума.
соответственно можно приблизительно посчитать, что при скорости пули в 10 м/с для получения такого тока на расстоянии 5-10 мм понадобится время в 0.5-1 миллисекунду, на графике можете посмотреть какой ток и при каком напряжении можно получить от этих транзисторов в течении этого времени.
При токах от 100 ампер они конечно умрут не сразу, на несколько выстрелов хватит...

>Хватит ли при напряжении на конденсаторе 400-450В транзистора с макс. рабочим напряжением 600В?
Напряжение на конденсаторах, ток в катушке и её сопротивление связаны по закону Ома, так при 400 вольтах и пассивном сопротивлении провода катушки в 4 ома получаем ток в 100 ампер, но нужно учитывать и активное сопротивление, а в этом случае ток получается несколько меньше, для более точных прогнозов стоит воспользоваться программой моделирования электронных схем - Multisim от National Instruments.
а что касательно запаса по напряжению, то тут как сказал Евгений, все зависит от выброса импульса самоиндукции, если отказаться от защиты вообще, то транзистор в закрытом состоянии должен выдерживать напряжение этого импульса сложенное с остаточным напряжением на конденсаторе, в этом случае влияние самоЭДС катушки на разгон пули будет минимальным, иначе нужно гасить этот импульс применяя диод с резистором включенный параллельно катушке с тем, что бы снизить этот ипульс самоЭДС до того напряжения, которое выдерживает транзистор.
Один диод без резистора сильно тормозит пулю.
Прикреплено изображение
grafik.gif

(Отредактировано автором: 28 Июня, 2010 - 14:27:44)

 
 Top
ArtDen
Отправлено: 28 Июня, 2010 - 23:08:23
Post Id






Сообщений всего: 164
Дата рег-ции: Июнь 2010  




Естественно охота получить быстрый спад тока. Ради этого и затеял идею с транзисторами Улыбка

Sunktor пишет:
Учитывая график, добиться больших токов для первых ступеней даже при параллельном включении на этих транзисторах не получится
А что именно показывает этот график? Судя по описанию Forward Biased Safe-Operating-Area: FBSOA indicates the safe operating region when both electron and hole current flow takes place along the high voltage on the device as positive gate bias is introduced on the IGBT during turn-on transient, я понял, что график показывает сколько по времени транзистор может выдерживать ударную импульсную нагрузку для указанного напряжения между коллектором и эмиттером, когда через прибор протекает указанный ток. Неужели при выстреле гауса возможна длительная ситуация, когда между эмиттером и коллектором высокое напряжение и по транзистору в этот момент идёт ток?

Evgeny пишет:
Соответственно, дополнительный резистор последовательно с обходным диодом и защитные цепи (снаббер) подбираем так, чтобы транзистор по любому оставался живым, то есть с учётом некоторого запаса по напряжению. Потому транзистор можно и 800-Вольтовый выбрать, и даже 1200-Вольтовый. Целесообразность такого выбора в той скорости спада тока, какую Вы хотите получить при закрытии транзистора.


Имеется ввиду схема что-то типа этого:
Прикреплено изображение
sxema_2.gif

 
 Top
Evgeny Администратор
Отправлено: 29 Июня, 2010 - 12:17:55
Post Id


Администратор


Сообщений всего: 2394
Дата рег-ции: Нояб. 2005  
Откуда: Псков




ArtDen пишет:
Имеется ввиду схема что-то типа этого:

Да. Но правильнее как-то так:
Прикреплено изображение
sxema_3.gif



-----
Евгений В.
 
 Top
Sunktor
Отправлено: 29 Июня, 2010 - 16:26:03
Post Id





Сообщений всего: 136
Дата рег-ции: Май 2010  




ArtDen пишет:
А что именно показывает этот график? Судя по описанию Forward Biased Safe-Operating-Area: FBSOA indicates the safe operating region when both electron and hole current flow takes place along the high voltage on the device as positive gate bias is introduced on the IGBT during turn-on transient, я понял, что график показывает сколько по времени транзистор может выдерживать ударную импульсную нагрузку для указанного напряжения между коллектором и эмиттером, когда через прибор протекает указанный ток. Неужели при выстреле гауса возможна длительная ситуация, когда между эмиттером и коллектором высокое напряжение и по транзистору в этот момент идёт ток?

Это зона короткого замыкания, которое возникает когда транзистор коммутирует цепь с заданным начальным напряжением и током, то есть в течении какого времени он способен его безопасно выдерживать (пока напряжение и ток не спадут, то есть не разрядится конденсатор).
http://en.wikipedia.org/wiki/Safe_operating_area
Выход за эти пределы чреват постепенной деградацией кристалла транзистора с выходом его из строя.
И хотя время открывания транзистора в этом случае составляет около сотни наносекунд, и вроде бы после его открывания напряжение на переходе не превышает 4 вольт при VGE 15-18 вольт и любом допустимом токе, все же эти параметры являются предельными для указанного отрезка времени.
Сплошная кривая показывает случай, когда транзистор открыт постоянно без ограничения по времени.

Скажем, если вам нужно получить от обоих транзисторов общий ток через катушку в 200 ампер при 400 вольтах (при сопротивлении катушки около 2 ом), то такой ток может течь не более 30-40 микросекунд, затем должен существенно уменьшится, иначе транзисторы долго не проживут.
Ну а много это или мало, можно узнать умножив скорость пули на этот интервал (конечно в секундах - 0.00003...0.00004), получив таким образом отрезок пути, который успеет пройти пуля в катушке за указанное время.
На скорости в 30 м/с пуля сместится только на 1.2 мм, или другим словами участок для разгона пули составит эти 1.2 мм, что конечно мало, особенно если начальная скорость пули была нулевой.

(Отредактировано автором: 29 Июня, 2010 - 17:52:41)

 
 Top
ArtDen
Отправлено: 29 Июня, 2010 - 18:49:40
Post Id






Сообщений всего: 164
Дата рег-ции: Июнь 2010  




Sunktor пишет:
Скажем, если вам нужно получить от обоих транзисторов общий ток через катушку в 200 ампер при 400 вольтах (при сопротивлении катушки около 2 ом), то такой ток может течь не более 30-40
А почему так мало? Ведь во время выстрела напряжение между эмиттером и коллектором не будет превышать нескольких вольт, что вполне укладывается в график SOA.
 
 Top
Evgeny Администратор
Отправлено: 30 Июня, 2010 - 09:54:20
Post Id


Администратор


Сообщений всего: 2394
Дата рег-ции: Нояб. 2005  
Откуда: Псков




Если транзистору обеспечить работу в идеально ключевом режиме, когда он в любой момент времени или полностью открыт или полностью закрыт, то область безопасной работы расширяется практически до прямоугольного графика, с максимальным током, и максимально допустимым напряжением. На практике идеального (мгновенного) открытия и закрытия не получается, и в моменты включения и выключения транзистора через него может в какой-то момент протекать большой ток при достаточно большом наряжении - это когда транзистор открыт наполовину. В тех схемах, где переключение мощного транзистора происходит постоянно и часто, например, в преобразователе напряжения, суммарное время нахождения транзистора в полуоткрытом состоянии становится весьма ощутимым и это выливается в проблему. В таких схемах потери в моменты переключения уже существенны, так как транзистор включается и выключается десятки тысяч раз за секунду, от того он греется и ведёт себя совсем не как идеальный ключ. Потому в такой схеме необходимо предпринять какие-то меры и для снижения потерь и для исключения выхода из области безопасной работы по току и напряжению.
Если же говорить про койлган, когда транзистор переключается один раз в момент выстрела, то тут кристаллу живётся полегче. Кроме того, нагрузка здесь чисто индуктивная (катушка). Значит, очень быстро открывать транзистор особой нужды нет - ток в катушке в первый момент мгновенно не потечёт и транзистор всяко успеет полностью открыться. Вот в момент закрытия транзистору трудно. Ток через транзистор в момент закрытия протекал большой. При закрытии транзистора происходит выброс напряжения самоиндукции, которое вдобавок складывается с напряжением на конденсаторе. Хоть это и разовая ситуация, а не повторяющаяся много раз в секунду, транзистор запросто может пробиться напряжением. Потому применяем параллельно катушке обходной диод и резистор, который хорошо бы подобрать поточнее. Для этого схему желательно тщательно смоделировать в компьютере и посмотреть на выбросы напряжения. Поскольку диод довольно мощный то, скорее всего, он будет не очень быстрый. Выброс ЭДС диод погасит только после того, как откроется. Значит, опасное для транзистора напряжение может присутствовать всё время открытия диода. Поэтому нужно ещё поставить снаббер (диод в нём должен быть совсем быстрым, но может быть менее мощным, чем основной обходной диод). Снаббер должен гасить ЭДС самоиндукции в момент открытия основного обходного диода.
Какие именно выбрать диоды, номиналы резисторов и конденсаторов снаббера - это сказать трудно - нужно смоделировать схему, посмотреть, как она будет себя вести в моменты переключения транзистора, и подобрать номиналы так, чтобы транзистор был в более-менее безопасной области.

Тема закрыта! Продолжение в теме "Всяко-разно - 2 ".
Тема закрыта!

-----
Евгений В.
 
 Top
Страниц (24): В начало « ... 16 17 18 19 20 21 22 23 [24]
« О койлганах (для общения) »


Все гости форума могут просматривать этот раздел.
Только администраторы и модераторы могут создавать новые темы в этом разделе.
Только зарегистрированные пользователи могут отвечать на сообщения в этом разделе.



ExBB FM 1.0 Beta by TvoyWeb.ru InvisionExBB Style converted by Markus®