Kopnięcia prostownika konwertera pełnego mostu

Jestem w trakcie budowy izolowanej przetwornicy DC / DC 8kW, topologii z pełnym mostkiem.

Widzę kilka interesujących zjawisk na diodach. Kiedy każda dioda ulega odwróceniu, pojawia się skok napięcia na diodzie, zanim opadnie do oczekiwanego napięcia szyny DC. Są to szybkie diody 1800 V (czas regeneracji 320nS), a kolce uderzają w 1800 V z jedynie 350 V DC na wtórnym, znacznie poniżej mojego docelowego napięcia wyjściowego. Wydłużony czas przestoju nie pomaga; kopnięcie nadal pojawia się, gdy dioda jest skierowana do tyłu i jest równie duża.

Podejrzewam, że dławik wyjściowy utrzymuje diody skierowane do przodu w czasie martwym. Następnie, gdy napięcie transformatora zaczyna rosnąć w drugim półcyklu, dioda natychmiastowo dociska do tyłu wystarczająco długo, aby pojawić się jako zwarcie na uzwojeniu transformatora. Następnie, gdy dioda się regeneruje, prąd ten zostaje odcięty, powodując kopnięcie, które widzę.

Próbowałem kilku rzeczy. W pewnym momencie dodałem diodę flyback równolegle do mojego mostka. Użyłem tych samych diod szybkiego powrotu do stanu normalnego, jakie występują na moście. Nie miało to widocznego wpływu na kolce. Próbowałem następnie dodać czapkę 0,01 uF równolegle do mojego mostu.

Spowodowało to zmniejszenie skoków do łatwiejszego do opanowania poziomu, ale odbita impedancja tego ograniczenia spowodowała znaczne problemy na pierwotnym. Moje czapki z daszkiem podwoiły się!

Pojawia się kilka możliwości:

1) Niepoprawnie zdiagnozowałem problem. Jestem w 95% pewien, że widzę to, co myślę, że widzę, ale wcześniej się myliłem.

2) Użyj synchronicznego prostownika. Nie powinienem mieć z tym problemów z odzyskiwaniem wstecznym. Niestety, nie znam żadnych JFET z blokowaniem wstecznym w tym zakresie mocy i nie ma czegoś takiego jak MOSFET z blokowaniem wstecznym. Jedyne IGBT z blokowaniem wstecznym, jakie mogę znaleźć w tym zakresie mocy, mają gorsze straty niż diody.

EDYCJA: Właśnie zdałem sobie sprawę, że nie rozumiem natury prostownika synchronicznego. Nie potrzebuję bloków FET z odwrotnym blokowaniem; tranzystory polowe będą prowadzić dren-źródło.

3) Użyj diod zerowych. Ponownie problemy ze stratami i kosztami.

4) Zignoruj ​​kopnięcia. Wygląda na to, że zjadłoby to zdecydowanie za dużo mocy, rzędu 20% mojej ogólnej wydajności.

5) Dodaj nasycalne rdzenie zgodnie z diodami. Dwa z największych nasycalnych rdzeni, jakie udało mi się znaleźć, ledwo wgniotły moje kopnięcia.

6) Użyj topologii rezonansowej z przełączaniem zera na prąd. Nie mam doświadczenia w tej dziedzinie, ale brzmi to tak, jakby prąd na pierwotnym zmieniał się bardziej płynnie, napięcie na wtórnym powinno również zmieniać się bardziej płynnie, dając diodom więcej czasu na regenerację.

Czy ktoś jeszcze miał do czynienia z podobną sytuacją? Jeśli tak, to jak to rozwiązałeś? Edytuj: tutaj arkusz danych FET po stronie pierwotnej .

Chłosta FRED

Przetwornice zasilane napięciem z izolacją transformatora będą wykazywać dzwonienie w obwodzie wtórnym. Dzwonka jest spowodowane przez pasożytnicze indukcyjności i pojemności w obwodzie, a dominant będzie jako transformator indukcyjności ( ) i węzłem pojemności ( C J ) diod mostka. Dioda pokazuje sheet C j z 32pF. Zamierzam naiwnie zgadywać na L Lk 500nH, ale trzeba będzie zmierzyć, aby naprawdę wiedzieć. Tak więc LC 500nH i 32pF jest tym, co należy zlekceważyć.$L_ {\text {Lk}}$$C_j$$C_j$$L_ {\text {Lk}}$

Amplituda szczytowa bez tłumienia będzie wynosić , gdzie n oznacza współczynnik zwojów transformatora, a współczynnik 2 jest tym, co otrzymujesz za wysoki rezonans Q. $2 n V_ {\text {in}}$$n$

Istnieją różne rodzaje tłumików napięcia; Zaciskanie, rezonans przenoszenia energii i rozpraszanie. Rodzaje zaciskania i rezonansu wymagają więcej części i pewnego zaangażowania aktywnych przełączników, co moim zdaniem czyni je niepraktycznymi w tym przypadku. Omówię tylko tłumiki rozpraszające, ponieważ są one najprostsze i działają dobrze z przełącznikami pasywnymi (takimi jak diody lub prostowniki synchroniczne).

Formą rozpraszającego tłumika, którą omówię, jest seria RC umieszczona równolegle z każdą diodą mostkową.

Kilka faktów na temat tłumików tłumiących RC:

• Chodzi o dopasowanie impedancji. Nie można wybrać wartości rezystora tłumiącego . Pasożytnicze LC określa to dla ciebie przez charakterystyczną impedancję Zo. $R_d$
• Musisz wybrać wartość czapeczki . Jest to ważne, ponieważ wartość ograniczenia ustawia tłumienie tłumienia ( P Rd ) na C d F V 2 . Gdzie V to napięcie na cokole, a F to częstotliwość przełączania. Nasadka tłumika muszą posiadać niską impedancję w rezonansie LC parasitics, tak więc musi być wielokrotnie C j . $C_d$$P_ {\text {Rd}}$$C_d F V^2$$C_j$

Kilka wskazówek i czego można się spodziewać po tłumikach tłumiących RC:

• $L_ {\text {Lk}}$$C_j$$R_d$$C_j$

• $C_d$$3 C_j\leq C_d\leq 10 C_j$$C_d$$3 C_j$$1.5 n V_ {\text {in}}$$C_d$$10 C_j$$1.2 n V_ {\text {in}}$

• $C_d$$10 C_j$

$P_ {\text {Rd}}$

• $C_d$$3 C_j$$P_ {\text {Rd}}$$C_d F V^2$
• $C_d$$10 C_j$$P_ {\text {Rd}}$$C_d F V^2$

$C_d$$10 C_j$

Jest to klasyczny problem tłumienia. Dioda nie może natychmiast przejść od przewodzenia do blokowania; ładunek w złączu PN musi zostać zmieciony, a tłumienie RC na każdej diodzie powinno temu pomóc.

Kiedyś projektowałem softstarty przemysłowe, a na urządzeniach średniego napięcia mieliśmy dużo pracy projektowej wokół tego konkretnego aspektu. Minęło dużo czasu, odkąd pracowałem w tej konkretnej branży, więc nie pamiętam wartości tłumienia, ale prawdopodobnie zacznę od 0,1 uF i może 49 omów i zobaczę, gdzie zaczyna się trząść.

Prąd odzyskiwania wstecznego 60A! (z arkusza danych) To musi gdzieś iść ...

Podobnie jak Andrew Kohlsmith, moją pierwszą myślą byłby tłumik RC na KAŻDEJ diodzie, ale niechętnie udzielam odpowiedzi, chyba że można znaleźć precedensy o podobnej mocy. Wydaje się, że Andrew ma doświadczenie w dokonywaniu takiego osądu; nie pracując nad energetyką przemysłową, nie robię tego!

Ale zacznijmy od kilku liczb: ponieważ twój prąd przewodzenia wyniesie średnio około 25A (8kW, 350V) zastosujmy tę samą wartość dla Irm - 25A * Trr = 230ns daje zapełniony ładunek o pojemności 5,75 uC, który ładowałby kondensator 0,1uf do łatwiejszego do opanowania 57 V. Ale 25A * 49R jest nieco wysoki (!) - to surowe obliczenie sugerowałoby 4 omy (lub nawet 2) zamiast 49 jako punkt wyjścia dla opornika tłumiącego.

Powtarzam: nie pracowałem nad energetyką przemysłową, więc tak mówią mi liczby. Byłbym wdzięczny za komentarz Andrew, biorąc pod uwagę te liczby.