SMPS-frågor

bearing · Inlägg av **bearing** » 23 oktober 2006, 16:24:16

Håller på och leker lite och har gjort en DC-AC omvandlare. Den omvandlar 12 DC till AC 320 V p-p med 100 kHz.

Här är principen:
Bild

Jag har testat att koppla in en 40W lampa och det funkar fint. Den lyser som om det vore nätspänning och spänningen sjunker ingenting. MOSFETarna blir inte varma det minsta, IRFZ44n.

Spänningen har den här formen ungefär
Bild

Jag ser att det blir ganska stora spikar över transistorerna när de släpper. Jag tror att det kan bli ett problem när belastning ökar. Hur kan man göra för att hålla spikarna under transistorns spänningstålighet, 55V?

Det blir problem när jag försöker likrikta, såhär:
Bild

Över kondensatorn blir det 300 V obelastad. När jag belastar med lampan blir spänningen bara 150 V (utan rippel), den lyser dock lika starkt som på AC (ser det ut som). Transistorerna blir jättevarma. Vad kan vara fel?

Kondensatorn är på 1.5 uF, dioderna i bryggan är PR1504

pheer · Inlägg av **pheer** » 23 oktober 2006, 17:49:49

Trevligt bygge. Har du lindat trafon själv? Nån typ av snubber till MOSFETarna kan kanske hjälpa.
Det finns ju ett antal varianter med olika kombinationer av resistorer, dioder och kondensatorer. I min omriktare
kör jag med endast en kondensator och det fungerar bra. Prova att sätta en snabb konding på 47nF över varje
MOSFET. 65-562-60 på elfa t.ex. Vad är det för dioder över MOSFETarna? De ska ju vara så snabba som möjligt,
70-050-10 på elfa t.ex.

pheer · Inlägg av **pheer** » 23 oktober 2006, 17:52:44

Kom på en sak till. Snabb gatedrivning är ju mycket viktig för att minimera switchförlusterna. Vad har du för nån?

bearing · Inlägg av **bearing** » 23 oktober 2006, 18:43:23

Nej, har inte lindat själv. Testar bara lite med grejer jag har hemma, och det är inte mycket.
Tog transformatorn från ett trasigt datornätagg. Använder 5V-lindningarna som primär och nätlindningen som sekundär.

Dioderna är Schottky 70-220-56 som har VRRM 30V vilket nog är alldeles för lågt.

Tack för tipsen, konding över MOSFETarna ska provas.

Använder ICL 7667 som drivkrets. Kör helt utan gatemotstånd. Finns det någon fördel att använda ett sånt förresten?

macgyver · Inlägg av **macgyver** » 23 oktober 2006, 22:10:43

ja gatemotstånd använder man för att undvika oscillationer på gaten
för att minska turn-off tiden kan man sätta en diod med katoden mot gaten
har du oscilloskop kan du kika på skillnaden med / utan gate-resistor när du kör med last på
här är en mycket bra pdf som förklarar drivning av mosfet gates: http://focus.ti.com/lit/ml/slup169/slup169.pdf

Henry · Inlägg av **Henry** » 23 oktober 2006, 22:43:21

Kan det inte hjälpa något att sätta dioderna över switchs spolarna i stället så att back EMKn blir mindre?

bengt-re · Inlägg av **bengt-re** » 23 oktober 2006, 22:49:29

Det kan också vara en bra idé att true-ac koppla trafons primär för att undvika en DC-komponent, det löser inte dina problem här, men kan ge nya problem då ferritkärnor bottnar rätt tidigt om du får DC-komponenter genom dem.

macgyver · Inlägg av **macgyver** » 23 oktober 2006, 23:00:18

Henry: Skillnaden blir att du får en stor del av läckinduktanens back-emk som förluster enbart i transformatorn + dioden istället för att en del av stömmen återmatas till glättningskondingen

bearing · Inlägg av **bearing** » 23 oktober 2006, 23:48:03

Jag hade rejäla oscillationer på gaten såg jag, 1 v höga på ca 10 Mhz. Det oscillerar med avtagande amplitud under nästan hela pulsen på 4 us.

Testade tidigare att sätta dioderna över spolarna på primären, men det funkade inte alls. När den ena transistorn drar så induceras ju en motriktad spänning i andra spolen. Eftersom att det sitter en diod där som hindrar detta så blir det antagligen som om det vore kortslutning i den drivna spolen.
Det blev iaf så höga strömmar att mitt nätagg slog av även utan belastning inkopplad på sekundären.

Vad betyder true-ac?

Jag bytte ut kondingen efter likriktrarbryggan till en på 100nF istället. Nu blir inte MOSFETarna varma längre, men spänningen sjunker fortfarande på sekundären från 300V till 150 V när man kopplar in belastning. Konstigt är att lampan ser ut att lysa starkare när den går på 150V likström än om man kopplar in den innan likriktaren där det är AC 300V peak-peak 80% duty 100kHz.

Millox · Inlägg av **Millox** » 24 oktober 2006, 09:29:31

Snubber bygger du såhär:

Bild

Värdet på C ska vara så stort att den kan ta hand om hela energin i spiken. R ska vara så liten att C laddas ur till max 10 % av spänningen under en period, men så stor att effektutvecklingen inte blir större än vad resistorn klarar av.

Att använda en snubber med bara en kondensator fungerar bara i ideal-fallet. Utanför det riskerar man självsvängning.

Din självsvängning på gaten kan vara för att det blir resonans mellan Cgs och ledningsinduktanserna. Testa sätt en Rg på 1-10 ohm så nära gaten du kan.[/img]

pheer · Inlägg av **pheer** » 24 oktober 2006, 18:53:34

Att använda en snubber med bara en kondensator fungerar bara i ideal-fallet. Utanför det riskerar man självsvängning.

Har man en i övrigt god design och väljer ett lämpligt värde på kondingen
behöver det inte bli några problem. Har sett i flera Siemens-omriktare
(1-11kW) att de endast använder en kondig. Så det är ingen omöjlighet
att få det att fungera bra med endast en konding.

Så här står det i "Switching voltage transient protection schemes for high-
current IGBT modules" från IR: "For modules rated up 100A or so, decoupling capacitor
may provide optimal protection against voltage transients during normal
switching.". Det borde väl gälla MOSFETs också. På IEEE finns det många
trevliga dokument för den som vill leta mer information.

bearing · Inlägg av **bearing** » 24 oktober 2006, 20:27:13

Nu har jag provat en del. Om jag använder endast en kondensator blir det mycket riktigt självsvänging mellan spolen och kondensatorn. Jag testade olika värden, och med 220 nF blev det självsvängingen på samma frekvens som switchfrekvens, då lös lampan riktigt starkt!

Med Millox koppling slapp jag självsvängningar, men jag tror dioden jag använde var lite för långsam, för jag fick inte bort spikarna hur stora kondingar/små motstånd jag än hade. Dom begränsades dock.

EDIT: Mitt oscilloscop har bara en kanal, så jag har (väl?) inte möjlighet att mäta fasförskjutningen, annars kanske den kan hjälpa mig att finna "felet" på sekundärsidan.
För visst kan det vara så att fasförskjutning gör att kondingen inte får 300V laddning och lampan lyser svagare än den borde på spänningen innan likriktningen?

bengt-re · Inlägg av **bengt-re** » 24 oktober 2006, 21:41:06

En konding till centermatningen för att hindra DC-komponenter leta sig genom trafon om tiderna inte är exaakt 100% symetriska

bearing · Inlägg av **bearing** » 25 oktober 2006, 08:24:42

Okej, det ska jag nog att prova.

Jag hade dragit en sladd några centimeter upp från kortet till snubberkopplingen när jag testade. Nu lödde jag fast snubberna bredvid MOSFETarna, då funkade det bättre. Spikarna var 20-30 V och är nu begränsade till 5-10 v.

Har jag tänkt fel angående spänningen? Ska den bara bli 150 v?

macgyver · Inlägg av **macgyver** » 25 oktober 2006, 13:11:50

tänk på att trafon är lindad så att den matas med ca 150 volt på primären i vanliga fall
inkommande ac likriktas och delas sedan upp över 2st kondensatorer. mellan dessa ansluts ena sidan av trafo-lindningen, så peak värdena blir +-150 volt