Jak emulować szybką diodę gaszącą w spawarce DC na dużym prądzie?

Mon Mar 25, 2013 12:13 pm   

Witam,

mam pytanie o możliwość "emulacji" szybkiej diody na duży prąd
z wykorzystaniem wolnych diod prostowniczych. Pytanie wynika
z problemów z dostępem do szybkich diod wytrzymujących 300A.
Dioda jest potrzebna do spawarki na prąd stały, w której prąd
sterowany jest przez PWM. W obwodzie jest dławik, z którego
prąd (po wyłączeniu tranzystora mocy) powinien być przekierowany
do obciążenia (łuku) - właśnie diodą gaszącą.

Z powodu problemów z zakupem szybkiej diody, w charakterze
diody gaszącej użyta jest teraz zwykła (wolna) dioda prostownicza.
Dodatkowo - na prostowniku i tranzystorze podłączone są warystory,
aby pochłonąć pojawiające się (mimo diody) przepięcia.

Okazuje się, że energia przepięć jest tak duża, że doprowadza
do spalenia warystora i dalej - przebicia pozbawionego ochrony
prostownika. Prostownik w stanie jałowym daje ok. 56V, prąd
może osiągać 300A. Dławik ma ok. 200uH. Sterowanie PWM: 2kHz,
przy czym jednorazowo włącza się impulsy na 30ms (czyli jest
około 60 wyłączeń tranzystora).

Pytanie właściwe: czy można wziąć dwie diody mniejsze, ale szybkie
(znalazłem takie na 15A, w impulsie do 400A), połączyć je szeregowo
i to wszystko podłączyć równolegle do diody wolnej? Wtedy,
po wystąpieniu "przepięcia", szybko zaczęłyby przewodzić małe
diody, a po chwili (5us?) również duża - i wyłączyłaby małe
(bo ma niższe napięcie przewodzenia). Czy to może emulować jedną dużą,
szybką diodę?

Pozdrawiam
P.

Mon Mar 25, 2013 1:39 pm   

Użytkownik "Piotrne" <piotr12ne@poczta.onet.pl> napisał w wiadomości
news:kipbh2$kcm$1@node1.news.atman.pl...

Moje doświadczenie nie wykracza poza mA więc przy 300A jest raczej mało
przydatne.
Wydawało mi się, że "szybkość" diody dotyczy przede wszystkim jej
wyłączania, a nie włączania.
P.G.

Mon Mar 25, 2013 1:54 pm   

Użytkownik "Piotr Gałka" <piotr.galka@cutthismicromade.pl> napisał w
wiadomości news:kipgiu$1tc$1@somewhere.invalid...

Linear Technology App note 122. Jima Williamsa - dotyczy własnie diod małej
mocy i spraw związanych z czasem włączania.

--
Pozdrawiam,
Łukasz

Mon Mar 25, 2013 2:06 pm   

W dniu 2013-03-25 13:54, Ukaniu pisze:


Piszą tam, że czasy włączania są znacznie krótsze od
czasów wyłączania i mogą być krótsze od 1 ns. W takim
razie muszę jeszcze raz przyjrzeć się układowi
- jakim sposobem grzeją się (i wybuchają) warystory 275V,
skoro układ zasilany jest napięciem 56V.
I nawet gdyby powstawały przepięcia do pochłonięcia,
to byłoby ich w sumie 60ns na każdą sekundę pracy
(impulsy 30ms o których wcześniej pisałem, są powtarzane
co 1 sekundę). Nawet gdyby to był pełny prąd 300A
i 56V, to średnio wychodzi 1 miliwat. A może jednak
czasy włączania są dłuższe? Spróbuję to pomierzyć,
chociaż trochę boję się włączać oscyloskop cyfrowy
do układu, w którym mogą być napięcia rzędu kV
i prądy 300A...

P.

Mon Mar 25, 2013 2:14 pm   

Użytkownik "Piotrne" <piotr12ne@poczta.onet.pl> napisał w wiadomości
news:kipi4u$raq$1@node1.news.atman.pl...

Co robią te diodty to nikt nie wie.
Zrób sobie jakiś prostu układ testujący kluczuj napięcie, mierz czasy.
Skoro grzeją Ci się wartystory an 275V to energia z przeipęć nie jest
znikoma.
Coś musi dzwonić mocno.

--
Pozdrawiam
Łukasz

Mon Mar 25, 2013 3:40 pm   

W dniu 2013-03-25 14:14, Ukaniu pisze:


Układ jest dosyć prosty. Część wysokoprądowa wygląda tak:

http://www.tinypic.pl/lseezssq0tvc

Całość ma generować impulsy 30 ms co 1 sekundę. Włączaniem
prądu zajmuje się duży tranzystor IGBT (600 A, 1200 V).
Prostownik jest na 550 A. Grzeją się warystory 275 V,
podłączone między kolektorem a emiterem tranzystora
oraz na wyjściu prostownika. Czasem palą się (ogniem...),
zwykle po wykonaniu około 20 impulsów (po 20 sekundach
pracy urządzenia). Efektem dodatkowym jest zniszczenie
(przebicie napięciowe?) prostownika, co jest dosyć
kosztowne - 320 złotych za nowy prostownik.

SIG to jest jonizator (generuje impulsy wysokiego napięcia
zapalające łuk) - impulsy zwierane są przez kondensator 1uF.
Dławik Dł1 ma indukcyjność około 200 uH.

Czy ktoś ma pomysł, skąd biorą się w tym układzie
tak "silne" przepięcia?


Pozdrawiam
Piotr

Mon Mar 25, 2013 4:01 pm   

Dnia Mon, 25 Mar 2013 15:40:08 +0100, Piotrne napisał(a):


Daj doraźnie tych warystorów więcej, to ci dłużej wystarczą i zdążysz coś
obadać na oscyloskopie.
--
Jacek

Mon Mar 25, 2013 4:02 pm   

On 25.03.2013 15:40, Piotrne wrote:

"Jak" silne? 300A*56V to ~17kW. Przy takich prądach indukcyjność
pasożytnicza kabli nie jest pomijalna - możesz zobaczyć na modelu w
spice co się dzieje.

Typowy "mały transil"(rozmiarów diody) jest w stanie łyknąć 1kW.
Potrzeba by ich było z 20.

--
Pozdrawiam
Michoo

Mon Mar 25, 2013 4:14 pm   

W dniu 2013-03-25 16:01, Jacek Maciejewski pisze:


Po spaleniu jednego dałem oczywiście kilka połączonych
równolegle. Pilnowałem, żeby ich nie spalić. Okazuje się,
że pracują nierównomiernie - jeden lub dwa grzeją się,
pozostałe są chłodne. Pewnie nie mają jednakowych napięć
zadziałania (chociaż kupione razem). Nie udało mi się
znaleźć pojedynczego warystora o większej mocy.

P.

Mon Mar 25, 2013 4:24 pm   

W dniu 2013-03-25 16:02, Michoo pisze:


Symulowałem całość w LTSpice, jednak bez uwzględniania
indukcyjności przewodów. Musiałbym jakoś zmierzyć
albo oszacować te indukcyjności. W każdym razie
podczas impulsu nieprzymocowane przewody ruszają się.


Mam kilka transili na 68V. Ale sprawdzałem, jak działają
- charakterystyka jest bardzo "ostra", odstęp między
nieprzewodzeniem a pełnym włączeniem to około 0,2 V
(np. 67,9 V - nie przewodzi, 68,1 V - "zwiera").
Czyli jeśli połączę kilka transili równolegle i będą się
minimalnie różnić, to najpierw zadziała ten o najniższym
napięciu (i spali), potem kolejne... Może pomogłoby
jakieś wyrównywanie prądów małymi rezystorami.
Ale jeszcze nie próbowałem.

P.

Mon Mar 25, 2013 4:27 pm   

W dniu 25-03-2013 12:13, Piotrne pisze:


Może jednak poszukaj odpowiednich diod. Przykładowy link:

http://mselektronik.pl/diody/szybkie-i-przelaczajace/2xfred-200v-2x123a-250w-35ns-sot227b-pbf.html

DSEI2X101-06A - podwójna 123A. Można te dwie diody w jednej obudowie
połączyć równolegle i masz prawie 250A. Trzeba by poszukać w pdf ile
faktycznie da się z niej wydusić i czy by Ci to pasowało. Karta jest na
tej samej stronie, poczytaj. Ewentualnie można szukać jeszcze
mocniejszej. Podobna jak powyżej pracuje w mojej spawarce i jest ok.

--
pozdrawiam
szod

Mon Mar 25, 2013 4:29 pm   

W dniu 25-03-2013 16:27, szod pisze:


Sorry, oczywiście miało być DSEI2X121-02A.

Mon Mar 25, 2013 6:38 pm   

W dniu 25.03.2013 15:40, Piotrne pisze:


A w modelu spice wziąłeś pod uwagę łuk i i zjawiska występujące przy
jego gaszeniu?


--
Pozdrawiam
Jakub Rakus

Mon Mar 25, 2013 6:58 pm   

W dniu 2013-03-25 18:38, Jakub Rakus pisze:


Nie wziąłem, bo zupełnie nie wiem, jak to modelować.
Ale mam nadzieję, że dławik po drodze wygładzi prąd.

Oczekuję, że prąd płynący przez obciążenie wygląda mniej więcej
jak tu (zielony wykres):
http://piotrne.republika.pl/Spawarka3d_sym05.png

Na schemacie jest tranzystor IRFP4468, w rzeczywistości
IGBT. Też symulowałem, wychodzi podobnie. Prąd jest
trochę "piłokształtny", ale w miarę dobrze uśrednia się.

Przepięć na tej symulacji nie widać...

P.

Mon Mar 25, 2013 7:31 pm   

"Piotrne" <piotr12ne@poczta.onet.pl> schrieb

Mysle ze po wylaczeniu klucza transformator ze swoja
energia nie ma ujscia i forsuje przeplyw pradu przez warystory.

Przepalanie prostownika jeszcze mnie w tym utwierdza.

mw