Как стать автором
Обновить

Комментарии 78

Ключ на 800-1000 В — не маловато ли?

На данный момент при максимальном входном напряжении выброс 840В, ключик стоит на 900В. Возможно придётся увеличить или перейти на каскодное включение. Впрочем, сейчас мосфет не сильно греется, так что думаю можно поставить на большее напряжение. Это я к тому, что транзисторы на высокие напряжения хуже по динамике.
С этим согласен, или тяжелее по затвору. Но я взял за правило иметь запас по напряжению хотя бы на треть. То есть выброс 840 В — значит транзистор минимум на 1200 ставим.

Имхо 30% слишком расточительно для коммерческой электроники, для военки ещё соглашусь.
Хотя… если нет таргетов по цене, то можно.

Гораздо расточительнее по гарантии менять потом. Для военки гораздо больше запаса используют зачастую…

Тут считать надо. А потом, как часто сеть бывает +20%, это вопрос. И про доп бонус, который нам предоставляют мосфеты благодаря своему avalanche rated тоже надо помнить ;)

Вы делаете устройство, которое должно работать в условиях «если жопа» в сети. А классическая «жопа» — отгорание нуля, а это до 400В.

У моих родителей на даче напруга скачет от 160 В (ниже — вырубаются автоматы на вводе поселка) до 270 В (и это без отгораний нуля!). Поэтому ваши вводные кажутся довольно оптимистичными. Я бы делал от 160 В до 400 В, а если сделать от 80 В до 400 В, то можно будет по всему миру использовать.
В самом худшем случае напряжение не будет выше, чем честные 3 фазы, на что и расчитано это изделие.
Позволю себе позанудствовать.
Напряжение измеряется между двумя точками. Поэтому не важно сколько у вас фаз. В России в обычной сети между фазами 380-400 В, а между нулем и фазой 220-230 В. Поэтому худший случай — это 400 В (падение высоковольтного провода на низковольтную линию и прочие катастрофы не берем в расчет).
В таком случае выпрямленное будет 400*√2 = 565 В, а при выпрямлении 3 фаз получается 230*√2*√3 = 563 В, то есть то же самое.

При Любой аварии в линии выпрямленное напряжение будет стремиться к номинальному напряжению при выпрямлении всех трёх фаз, иначе это противоречит законам физики.

да, всё верно, спасибо за пояснения

перекос фаз и отгорание нуля не такая большая проблемма в данном случае
Лавинная энергия должна быть ограничена, т.е. например если у нас нет снаббера- энергия запасенная в индуктивности рассеяния.
А если приложить напряжение при котором начнется лавинный пробой и не ограничить поступающую энергию- произойдет «пук». Но тобишь если в сети напряжение поднимется, в сток «упрется» выше дозволенного- транзистор начнет «сцеживать», а в сети энергии сильно больше, чем способности транзистора ее поглатить.

ну подожди, что такое лавинный пробой? это когда транзистор "съедает" часть энергии выброса (например, от индуктивности рассеяния). Если величина этой съедаемой энергии не больше чем repetetive avalanche rating этого транзистора и при этом температура кристалла в норме, то всё ок, транзистор эксплуатируется в пределах ДШ. Конечно, этот режим опасный и нужен очень грамотный подход чтобы его использовать, но тем не менее он существует.

как часто сеть бывает +20%, это вопрос.


Импульсные помехи в электросетях
В соответствии с ГОСТ[1] считается допустимым наличие в сети 220В импульсов коммутационных помех амплитудой до 4,5 кВ длительностью до 5 мс. Реально
частота возникновения одиночных импульсных помех амплитудой до 300В составляет в среднем для промышленных предприятий 20 помех в час, для жилых домов 0,5 помех в час.
Наиболее опасные помехи амплитудой от 1 до 10кВ составляют до 0,1% от общего числа импульсных помех.

Кроме одиночных импульсных помех по цепям питания возникают периодические импульсные помехи, связанные с работой люминесцентных ламп, преобразователей блоков
питания и т.д. Данный тип помех[2,3] достигает амплитуды до 1 кВ, отличается более широким спектром и приводит как к сбоям, так и к повреждению аппаратуры.


Источник: www.grandmagistr.ru/news/ZashitaOPS.pdf


Буржуйские методички по проектированию входных цепей сетевых БП примерно так же настроены.

Тем более, если Вы претендуете на какую-то дополнительную надежность.

Одиночные импульсные помехи и работа при высоком входном напряжении это не одно и то же. Одиночные помехи гасятся входным фильтром. Ну вообще если говорить про промышленной сети, то согласен, выбор транзистора "впритык" по напряжению — это не правильно.

Одиночные импульсные помехи и работа при высоком входном напряжении это не одно и то же. Одиночные помехи гасятся входным фильтром.


Несомненно.

Только как будет выглядеть фильтр гасящий 4.5 КВ 5 мс хотя бы до пиковых 600-800В при этом относительно свободно пропускающий 380В 50Гц? Подозреваю, что не так, как на приведенной схеме.

Кроме того допустимое отклонение 10% + еще несинусоидальность (вроде 8%, точно не помню) и от вашего «запаса» в 20% ничего не остается. И тут к вам приходит импульсная помеха 4.5 КВ 5 мс. Результат предсказуем.

"Напряжение собственного питания микросхемы при ХХ и максимальной нагрузке по выходу;"
При таком вхолном диапазоне — можно на первые места ставить.

Дело в том, что чек-лист я составлял для общего случая, а конкретно для этого источника требований по работе на ХХ нет. А так согласен конечно, иногда и подгрузка требуется.

Насколько тупых вопросов от нуба:


L2-r2 зачем эта связка? Что она делает?


С1-С2 r4-r7 что за связка как она работает?


R12-c11 зачем этот фильтр параллельно диоду? Как он работает?

L1 и L2 это дроссели для подавления кондуктивных помех, а резисторы уменьшают добротность этого фильтра чтобы не было колебаний при подаче питания скачком.
C1,C2 входные конденсаторы, соединены последовательно для увеличения напряжения, резисторы для разравнивания напряжений на этих капах. Тк токи утечки у них могут быть разные, то напряжения могут разделиться не поровну — резисторы это нивелируют.
R22, C11 демпфирующая цепь для подавления паразитных колебаний на диоде.

Где варистор от импульсов и предохранитель, огненный вы наш?!

Входной фильтр по фазам и предохранители присутствуют на входе в устройство, на этой схеме их нет. А как иначе, сертифицироваться по ЭМС то надо как-то.

еще несколько тупых вопросов:
1) во многих рекоммендациях я читал, что нужно элементы располагать на одной стороне. Почему у вас монтаж на обоих сторонах?

2) В компьютерных БП почему-то всегда разводка платы располагается с одной стороны. Хотя двустороннюю разводку сделать гораздо проще, но почему-то упорно делают одностороннюю? Это какие-то особенности работы с импульсными БП?

1 хм, хотел бы я увидеть эти рекомендации, можно ссылку? А вообще это стандартный вариант, smt элементы с одной стороны, tht — с другой. При применении клеевой технологии можно паять волной за один проход.
2 это скорее всего особенности жёсткой оптимизации по цене. Там используется односторонний гетинакс, он дешевле текстолита.

Когда бп 80+Вт, габариты ПП уже не важны: всё равно теплоотвод лимитирует. Плюс к этому, один слой проще развести с соблюдением всех норм по изоляции. Так что там не только цена материалов.

не очень понял, что значит габариты не важны?


один слой проще развести с соблюдением всех норм по изоляции

имхо наоборот в двух слоях проще разводить

всё равно теплоотвод лимитирует
Нет, лимитирует бюджет. Можно поставить мосфет, можно igbt, можно sic, а можно и каскод из GaN и во всех случаях габариты системы охлаждения будут отличаться очень сильно, возможно на порядки.

один слой проще развести с соблюдением всех норм по изоляции
Между слоями обычно 1...2 мм текстолита и препрег, насколько я понимаю напряжение пробоя у данного «пирога» будет сильно выше 1000В.

Все таки один слой это последствия очень жесткой оптимизации для ИИП в бытовой электронике. Там огромные серии и высокая конкуренция, поэтому экономия идет на всем. Если же смотреть топовые модели Corsair, то там 4-х слойные ПП и уже GaN ставят.
В компьютерных БП почему-то всегда разводка платы располагается с одной стороны.
Вы мало видели компьютерных блоков питания. Посмотрите получше обзоры с разборкой блоков питания 80 PLUS Silver и выше, там во всю используется двухсторонние разводки и монтаж.

Там видимо имелись в виду совсем дешёвые БП

трансформатор будет греться из-за выпучивания поля в зазоре

Из-за чего же всё-таки он будет греться?

Тут речь о том, что при больших зазорах поле в зазоре выпучивается и обмотка в районе зазора будет греться.

Давайте подумаем. Виток непосредственно над зазором, упрощенно можно рассматривать как просто виток провода без сердечника. Почему он должен греться? Плотность тока в нем такая же как и в остальной цепи.

Нет, имхо нельзя так рассматривать, так как его дополнительно пронизывает поле, "выпучивающееся" из зазора.



А греют его вихревые токи.
Вот статья с подробным пояснением
https://www.e-magnetica.pl/doku.php/flux_fringing

Благодарю, интересная статья!
Получается две ситуации, в одной виток просто охватывает магнитную цепь, но материал проводника полем не пересекается, а во втором, проводник охватывается со всех сторон, что приводит к появлению токов фуко.
Таким образом, литц или просто коса тут тоже могут благоприятно сказаться. Просто у меня в поделии, зазор как раз 1 мм (ETD59), но видимо из-за косы (16x0.28) и толщины каркаса эффект не проявляется.

Для etd59 1мм это ещё не большой зазор, а вот для е16/8/5 уже очень много

Для такого сердечника зазор мизерный, эффект исчезающе мал.
Какая-то очень узкая ниша у девайса: при обрыве одной фазы на производстве все равно погасят всю линию. В быту конечно с этим попроще, но в быту и трех фаз обычно нет

Например, устройство мониторинга, питаясь от аккумулятора или ионистора зафиксирует отказ, запишет в лог и передаст информацию об этом. Это я фантазирую. Я же не описывал в статье область применения всего устройства.

На схеме источника питания на входе 4 фазы нарисованы, или я ошибаюсь?

Это три фазы и нейтраль.

Уважаемый автор, попрошу объяснить джуниору откуда в схеме взялась ещё одна обмотка трансформатора, я не понимаю откуда она взялась (в расчётах и модели не вижу её) и для чего необходима. Для отвода и выпрямления тока питания микросхемы?
Это обмотка для питания микросхемы ШИМ-контроллера.

Это обмотка собственного питания. Она находится на первичной стороне и питает микросхему ШИМ. В расчётах она есть — смотрите в разделе вторичные обмотки есть обмотка 2.

В момент подачи питания на схему ШИМ контролер не запущен. Через резисторы R11-R12-R13 (кстати последовательно 3 smd резистора стоят не просто так) заряжается электролитический конденсатор C8. И когда напряжение на нем достигнет определенного уровня (который можно узнать из даташита к микросхеме) запускается ШИМ контроллер, начинается генерация импульсов и уже в последствии питание контроллер получает от обмотки трансформатора через диод VD9.
Причем такая схема работает и как определенная защита. Если генерация на трасформаторе не запустилась, то номинального тока через резисторы R11..13 не хватит для работы и через некоторое время ШИМ перестает работать т.к. конденсатор разрядится.
Вопрос про трансформатор — после расчётов подбирали близкий по параметрам или заказывали где-то? Или таки ручками мотать?

Для таких диапазонов напряжений готовый трансформатор не найти. Для макетов я изготавливаю сам, а для серийного производства есть компании, которые занимаются изготовлением моточных изделий.

А не проще было бы выбирать нужную фазу для питания с контролем фаз и ионистром? Или тут задача питания как от 380 так и от 230?

Что значит "выбирать нужную фазу"?
Задача питаться от 380В, а также работать при отсутствии одной или двух фаз.

Значит мы подразумеваем, что у нас всегда есть 0. Правильно? 3 оптрона, 3 реле, Atiny, и один БП. Разве схема так проще не получится?
Вы предлагаете выбирать от которой из трех фаз питаться? Получется, заменить выпрямитель из 8 диодов на выпрямитель из 4х диодов + 3 оптрона + 3 реле + микроконтроллер + бп для питания микроконтролера + написать пусть и простенькую, но прошивку для микроконтроллера? Вроде не проще, а глваное, не понятно зачем.

да, я тоже не очень понял идею

Можно изначально питать от реле выбора фаз они не дорогие. Но тут зависит от задачи конечно.

Можно изначально питать от реле выбора фаз они не дорогие
Дешевле, чем четыре SMD-диода?

что значит есть ноль, в смысле он не отгорел или что?

да, я тоже не очень понял идею

Понял свою ошибку. Вы все три фазы сглаживаете и уже работаете с постоянкой на входе. Я думал там схема с переключением вариантов питания на ключах.
Вот, кстати, как раз! Мне сейчас такой источник и нужен для питания IGBT-ключиков. Ставить трансформаторы, формировать «нуль» — от лукавого. Так что спасибо, сейчас попробую вникнуть

А что за задача, позвольте полюбопытствовать, что значит питать IGBT?

Предположу что схему управления частотником.
Ну, задача такова, что питать надо несколько схем управления ключами. Источники должны быть гальванически развязаны. Вот так, как-то… А питание в сельской местности, только трехфазная линия. Так что очень даже понадобилось… С грустью смотрел на всяческие железы с обмотками, думалось про готовый китайский преобразователь, но они исчезли из местной продажи. И вдруг…
Смущают габариты конденсатора C9 в снаббере. Резисторы R15 R16 номиналом 300КОм, суммарной мощностью рассеивания 0.4 Ватта и рабочим напряжением 150В тоже вызывают вопросы. Вы не могли бы указать его номинал, рабочее напряжение и тип конденсатора.
С9 — примерно 10 нФ на 630 В, на нём всего лишь отражённое напряжение, 150...200 В. А вот резисторы надо или последовательно, или следующий размер.
Отстал я от жизни, не ожидал 1206 размер 10нФ х 630V увидеть. Я тоже надеялся на снабберы, но после нескольких пробоев высоковольтного ключа по превышению напряжения, при непонятных стечениях обстоятельств. Стал страховаться и ставить TRANSIL между истоком и стоком силового транзистора, вольт на 50-100 меньше чем предельное напряжение транзистора. Гореть перестали. Всего не учтешь, тут даже трансформатор чуть не так намотал уже совсем другое значение индуктивности рассеивания и совсем другое напряжение в выбросе при переключении.
Тем более при таком большом сопротивлении резисторов в снаббере, снаббер будет очень мягко ограничивать выброс напряжения на стоке транзистора.

Нет, это не так. Резистор нужен "подразрядить" ёмкость, поддерживать некий уровень напряжения на ней. У RCD-снаббера иной принцип чем у RC-цепочки.

Есть и на 1 кВ, мы ставим 500...630 В, отказов нет, а большой запас по напряжению нужен керамике, чтобы ёмкость не так сильно падала. Супрессор параллельно каналу — плохая идея, у них большая ёмкость, тогда лучше в снаббер ставить диод с супрессором… Такой снаббер, как на схеме, работает очень надёжно, возможно, у вас или скачок в сети был, или поддельные транзисторы.

Выброс гасит конденсатор, и очень жестко, резисторы — только для его разряда во время прямого хода.
У высоковольтных TRANSIL диодов, которых обычно надо два последовательно включить, емкость около 400пФ соответственно деленная на 2 будет 200пФ. А на счет жесткого ограничения снаббером, обычно между конденсатором и диодом ставят токо ограничительный резистор, дабы не превысить RMS ток через конденсатор, конденсатор кстати от больших токов может хорошо разогреваться. Вы рассчитывали ток через этот конденсатор?
Более менее не нагреваются COG конденсаторы, но судя по размеру у вас не COG.
Амплитуда импульса тока регулируется скоростью запирания ключа, то есть резистором в затворе. У R-диэлектрика тоже очень низкий ESR, гораздо ниже сопротивления канала ключа, поэтому для БП до 50...100 Вт достаточно 1206 конденсатора и дополнительный резистор не нужен.

Так просто ставить TVS не лучшая идея. Супрессор ставится вместе с диодом, это тоже распространённый вариант клампирующей схемы.

Да, я знаю. Но я ставил между истоком и стоком силового транзистора, там диод не нужен. Согласен, не самый удачный вариант, но помогло.

Конденсатор 4700пФ, 630В, X7R.


Рабочее напряжение резистора 200В, реально на нём немного больше отражённого напряжения, оно у меня 100В.


Интересный документ, про факторы влияющие на повышение температуры у многослойных конденсаторов, и у R диэлектрика там не очень красивые картинки.
Factors Affecting
Temperature Rise in
MLC Capacitors

В статье графики для синусоидального тока, а в снаббере конденсатор съедает иголки длительностью порядка 1/100 от периода импульсов, остальное время отдыхает. Греется только резистор, посмотрел тепловизором — конденсатор холодней резистора. Даже Овен ставит такие конденсаторы в снаббер, а у них партии в десятки тысяч штук.
Спасибо за информацию, я боялся такие конденсаторы ставить.

Смело применяйте — это очень распространённая схема.

Однозначно плюсанул, но я-бы от себя порекомендовал «разжевать» технические моменты.
Вот от входного моста, и до расчета регулятора ОС.
Очень мало статей, где по-цепочке, рассказывается все мелочи, вплоть до того, какого размера диоды моста выбрать, для такой мощности(я вот например «на глазок» выбираю, а наверное есть аналитические методы).

Да, было желание написать подобный гайд и я даже начал это делать. Составил план статьи… сначала не обратил внимания, что этот план оказался размером с целую статью и начал писать какие-то разделы. Но потом понял, что потянет на целый цикл статей, да ещё с моим перфекционизмом) поэтому пока оставил эту идею.

Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.