Interesuje me da li je neko imao prilike da IGBT vidi ili koristi u linearnom okruzenju ??
Potreban mi je za rad na malim frekvencama od 50-250Hz , ali da u jednom rezimu bude samo provodan , potpuno otvoren linearni rezim sa regulacijom napona ..
Struja je od 10-70A tako da bih koristio IGBT module većih snaga .
Može se bilo koji IGBT koristiti poput ostalih tranzistora, svakako i u "linearnom" režimu, bez problema čak i za audio aplikacije (sve i u praksi isprobano).
Prednosti u odnosu na Mosfet su:
- bolja i neuporedivo brža body dioda (koja ti u analognim aplikacijama uglavnom i ne treba :-),
- u velikom broju slučajeva viša dozvoljena radna temperatura (bez frke trajnih 100C na modulu),
- dostupnost komponenti za izuzetne napone, struje, snage (moduli),
- radni naponi drastično veći nego kod mosfeta sa strujama u sličnom rangu: 600V, 900V, 1200V, 1700V...
Kako god okreneš, poput običnog BJT ili Mosfet, mora se voditi računa o disipaciji i SOA.
Poput BJT, IGBT je takođe veoma izdržljiv na prenaponski proboj jer do toga dolazi tek termičkim oštećenjem pelete.
Poput mosfeta za velike struje, IGBT iz takve klase ima vrlo masivno milerovo punjenje i zahteva sposobnu pobudu gejta sa pozamašnim raspoloživim strujama drajvera.
U slučaju da je neki statički režim, gde treba dovesti IGBT u neko proizvoljno stanje provodnosti, pobuda može biti visoko impendansna, poput mosfeta (što stavlja pod pitanje korist upotrebe).
Međutim, ako taj analogni sklop ima bilo kakvu povratnu vezu, neophodan je drajver u AB klasi (neki power op-amp, npr. poput: L272, TDA2006, TDA2030, LM1875 i slično).
U tom slučaju IGBT može "dohvatiti" frekventni opseg reda par stotina kiloherca.
Drajver neće trošiti puno struje, osim potrebe za sopstvenom mirnom strujom i struje za promenu napona na Qg, što je generalno posmatrano mala potrošnja, ali značajna raspoloživost pobudnih struja.
Zapitaćeš se čemu potreba za desetinama ili stotinama KHz, kad si pitao za 250Hz?
Pa, ako imaš bilo kakvu potrebu, koja mora održati neku npr. konstantnu struju ili konstantan napon, ili možda pratiti neku envelopu zadatog signala, moraš imati negativnu povratnu vezu (NFB) koja je neuporedivo brža od željenog procesa jer ćeš inače dobiti samooscilujuću analognu aplikaciju, tj. neželjeni oscilator, ili u najboljem slučaju jako deformisan odziv u odnosu na stimulans.
Masivno milerovo punjenje je već unešena i frekventno zavisna, jaka, negativna povratna veza, koja vrši kašnjenje odziva IGBT, a svako kašnjenje NFB je povod za spontane oscilacije.
Što "čvršći" analogni drajver - to manje problema sa kompenzacijom NFB.
Onda je sistem sposoban za brze mikro fluktuacije, koje mu zadaje NFB u cilju stabilizacije jednog od pomenutih parametara.
Analogni drajver svakako mora biti sposoban za teža kapacitativna opterećenja, tj. sa merama koje se preduzimaju povodom toga (lokalna stabilnost samog drajvera).
Priložiću ti jednu informativnu šemu u vezi pomenutog, npr. upravljiv strujni ponor sa IGBT.
Hvala puno Dragoljube , na ovako opširnom i detalj om odgovoru !!
Ciilj mi je bio iskoristiti za neke uredjaju za elektrolizu , a ujedno i za aparate za zavarivanje sa pulsnom regulacijom . E sada u nekim slučajevima sa pulsom je ok , ali nekada treba raditi i bez pulsa i treba biti potpuno otvoren , eventualno sa regulacijom napona .
Da dodam , kod pulsnog rezima nije rezim 1-0 vec gledajući oblik signala koji ne pada na nuli kada je dolina signala vec na neku uadatu vrednost napona , tipa da oscilira izmedju 18-26V frekvencom koju ja odaberem , a ujedno i pragovi gornjeg i donjeg napona da budu moguće regulisani
Ako je samo problem da radi pulsno ili da bude totalno otvoren, tj. da nema analogne regulacije, onda je možda jednostavnije da napraviš neki ovakav drajver (vidi šemu), koji radi sa nosiocem reda par stotina KHz i povorkama impulsa kontroliše gejt, a može da "drži" i DC stanje.
Treba ti neki generator četvrtke, snage po potrebama struja gejta. Ako ti je malo struje iz recimo 555, "ojačaš" ga sa TC427 ili sličnim...
Ne , to je najmanji problem rad u pulsnom rezimu , mogu da izvedem na više načina , što inače i radim ...
-Prvi problem mi je bio u tome što nisam znao kako će IGBT reagovati u DC rezimu to jest totalno otvoren na većim strujama u rezimu kratkog spoja(aparat za zavarivanje) i eventualno analogna regulacija napona bez prisustvo pulsa (opet regulacija snage Mig Mag aparata) .
- i druga nedoumica je ta , da mi je potrebno da vrsi pulsiranje izmedju dva zadata napona , recimo 16-25V promenjivom frekvencom (MCU kontrola) od 50-250hz recimo .. moja ideja je bila da uradim analognu kontrolu oba napona koja ću kontrolerom prebacivati sa jednog na drugi i dobiću puls sa regulisanom donjom i gornjom granicom napona , jer je bitno da u pauzi napon ne bude 0
Darko,
Sad si malo bolje razjasnio šta ti to treba. Pošto je objašnjenje nedovoljno, a otprilike nazirem šta ti to treba, sam ću unapred odgovoriti na moguća pitanja.
Prvo, zaboravi analognu regulaciju za dvostepeni nivo struje varenja (kao sa dijagrama koji si poslao). Samo pomnoži struju i pad napona na IGBT i odmah će ti biti jasno zašto je to besmisleno. Mislio sam da ti ta priča treba za neki eksperiment ili merenje, poput nekog pametnog opterećenja i slično, gde se mogu iskoristiti moduli sa disipacijom reda 0.5KW i tako nešto...
To je uvek i definitivno pametnije raditi čoperski. Kod najstarijih mašina se to radilo tiristorima, kod novijih mosfetima ili IGBT.
Kad ti je primarni izvor čoper (smps) onda je to najjednostavnije raditi kontrolom te primarne strane, a povratnim vezama uzetim sa sekundarne strane.
Druga opcija je upravljiv buck konvertor na sekundarnoj strani, pri čemu primarni izvor može biti bilo šta: od gvozdenog trafoa pa do smps. Svakako da je još pametnija opcija neki ZVT dvofazni buck.
Šta god hteo da regulišeš, suština se svodi na kontrolu povratne veze čopera:
- TIG i REL: glavna NFB po struji, pomoćna po naponu za limit pwm u praznom hodu kao i anti stick i slično.
- MIG/MAG: glavna NFB po naponu, pomoćna po graničnoj struji kratkog spoja radi zaštite primarnog napajanja.
Noseća frekvencija bi trebalo da bude najmanje 5-10 puta veća od najveće frekvencije pulsacija izlaza da bi izlazna prigušnica imala smislenu veličinu i gabarite.
Regulacija je tipično PID ili PD, a set-point je pulsacija koja ti treba, a kod PD regulacije možeš namestiti i oblik UI dijagrama pomoću podešavanja Kp (ukoliko želiš da mašina "odglumi" transformatorsku padajuću krivu, što je po meni bespotrebno).
P.S.
Da dopunim opis: isti čoper se može koristiti za sva tri postupka (REL, TIG, MIG/MAG), ili galvanizaciju, jer se to kontorliše samo povratnom vezom.
Pozdrav
[Ovu poruku je menjao macolakg dana 21.11.2021. u 18:56 GMT+1]
Da , shvatio si , to je jedan od primera za koji bih koristio IGBT modul .....
Inače ograničen sam samo na izvor napajanja sa klasičnog transformatora (govorimo isključivo za mig-mag aparat)...
Druga ideja je bila da koristim izvor napajanja klasika , ali da zato imam povratnu spregu(što si već napisao) pomoću mernog transformatora ili senta i pomoću tih podataka iz povratne sprege vršim ograničenje donje struje ,a da pritom gornja struja(napon) bude regulisana iz primara samog trafoa , što mi je najidealnije . Tako da izbegavam dodatne komplikacije(analognog rezima) i veliku disipaciju na samoj komponenti .. inače noseću frekvencu bih dodatno modulisao po potrebi .
Mislim da me nisi razumeo.
Noseća frekvencija je frekvencija rada buck, a ti bi pomoću set-point modulisao pulsaciju na izlazu (ono od 5-250Hz).
Buck bi valjalo da ima prilično jednoličnu noseću frekvenciju da bi reaktivni elementi bili u optimalnoj upotrebi za tu frekvenciju.
Nisam siguran da Buck moze zadovoljiti potrebe , jer on ima svoju radnu frekvencu par khz , a meni je potrebna regulacija od 50-250Hz recimo ... Sada totalno ne mogu da skontam kako da ukombinujem radnu frekvencu sa frekvenom Buck konevrtora , osim da je njegova frekvenca nakačena na glavnu noseću 50-250hz ...
Inače na izlazu mi je jasno potrebna cetvrtka u obliku signala , a preko induktiviteta u konvertoru koji akumulira energiju dok je igbt u off-u taj oblik se znatno gubi ....
Neće biti problema kakve pretpostavljaš.
Recimo da napraviš dualni buck, nebitno da li je hard sw. ili ZCT, imaš pravo da svaki IGBT pogoniš sa 12,5KHz što je vrlo prihvatljivo sa gledišta sw. gubitaka, a sumarna noseća frekvencija je 25KHz, što takođe nije uopšte malo. Realno to može i brže. Video si u literaturi od zemljaka da prosečan Powerex modul hladno teraju na 2x 16KHz, odnosno sa sumarnih čak 32Khz, jer to olakšano može sa ZCT zbog drastično manjih sw. gubitaka.
Pojedinačni pwm ti može ići od 0-40us (0-2x50%).
Na primer, ako staviš recimo prigušnicu od 300uH, sa naponom praznog hoda od 70V, imaćeš svega 0.24A porasta po mikrosekundi trajanja impulsa, i to ako su izlazne kleme u totalnom kratkom spoju.
Može se reći da je to prigušnica koja fenomenalno pegla struju za običan švajs aparat (sa ripple od oko 3.3A pri 2x25% pwm).
Pretpostavimo da ti već teče struja od npr. 100A. Pri toj struji napon luka je oko 25V. Ako smanjiš pwm za poziciju od npr. 50A, struja će sa 100A na 50A opasti za tipično 600us.
Moraš priznati da ni Kempi nema posebno bržu silaznu tranziciju (a ni uzlaznu)...
[Ovu poruku je menjao macolakg dana 21.11.2021. u 21:18 GMT+1]
[Ovu poruku je menjao macolakg dana 21.11.2021. u 21:18 GMT+1]
[Ovu poruku je menjao macolakg dana 21.11.2021. u 21:23 GMT+1]
[Ovu poruku je menjao macolakg dana 21.11.2021. u 21:23 GMT+1]
E sad, ako te zadovoljava ripple od npr. 6.6A onda možeš koristiti svega 150uH sa duplo bržim i porastom i opadanjem.
A tvrdim da toliki ripl sa 25KHz ni malo neće pokvariti i najfiniji zavar aluminijuma jer je devijacija struje oko srednje vrednosti svega +-3.3A, i još će pomoći sa ultrazvučnim čišćenjem oksida iz kupatila.
Ako ti je baš zapelo da imaš enormno strmu silaznu ivicu, onda možeš primeniti topologiju kao iz priloga, uz povećane gubitke na trećem prekidaču i dosta složenije upravljanje, mada ne znam čemu to osim demonstracije mogućnosti koje nemaju svrhe u oblasti zavarivanja, već za neke sasvim drugačije potrebe...
Poenta pulsnog varenja aluminijuma je u kontroli ukupno unete energije, da ne prokaplje, a pri tom imamo snagu impulsa koja pravi lokalno kupatilo zadovoljavajućih osobina. Dodatno i magnetskim silama, kao i silama poreklom od naglog širenja metala, uzburkava kupatilo i odvodi okside na površinu.
Nije od značaja enormna brzina porasta i opadanja struje.
Radi od DC do 20KHz bez problema, +-15Apk. Vozi i najveće module do 600A.
Traži dva lebdeća napajanja: 18V 100mA i 9V 100mA (+18V, -9V)
P.S.
Da ne bude zabune: za tvoj slučaj do 400Hz je dovoljno da napajanja raspolažu sa svega 100mA. Za full performanse do 20KHz trebaju napajanja sa bar 1.5A mogućnosti.
[Ovu poruku je menjao macolakg dana 14.10.2022. u 23:04 GMT+1]
Hvala puno Dragoljube ...
Radio sam jedom vec nesto sa TLP-om , u prilogu je sema , crtam je iz glave nemam original pored sebe sa pravim vrednostima komponenti , nesto sam svasta experimentisao ,menjao itd ....
Baci pogled i reci sta mislis .
Ovih dana uradicu drajver prema tvojoj i javljam ..
IGBT u linearnom okruzenju ??
Re: IGBT u linearnom okruzenju ??
Re: IGBT u linearnom okruzenju ??