Optymalny deadtime w przetwornicy mostkowej z tranzystorami PM75DSA120 - co je niszczy?

Tue Apr 03, 2007 9:32 pm   

Problem z psuciem się tranzystorów. Co je może niszczyć ?
Jak wykrywać minimum czasu martwego przed przełączeniem tranzystorów w
przetwornicy pełnomostkowej. Tranzystory PM75DSA120. Podłączenie zgodne z
datasheet. Zalecany deadtime >3us przy 75A.
Przy przerwie 6us już szlag trafia któryś z tranzystorów.
Częstotliwość robocza 20kHz. Wyłączenie / załączenie gałęzi szybsze od
0,5us. Oscylacje swobodne 1MHz. Zasilanie 560V DC, prąd pierwotny
transformatora nie dochodzi do 30A w szczycie i koniec....

Wed Apr 04, 2007 8:09 pm   

lwh wrote:

Brzmi tak, ze moze niechcacy zaczyna dzialac jak rezonansowa? I galezie
sterowac z przesunieciem?
Jaka indukcyjnosc rozproszenia trafa?

Poza tym jakie drivery i uklad bramki?
Tranzystory padaja tak, ze wszystkie nogi zwarte czy inaczej?

--
Jerry1111

Wed Apr 04, 2007 9:45 pm   

Użytkownik "Jerry1111" <jerry1111abctiredofspamabc@wp.pl> napisał w
wiadomości news:ev0sut$e2a$1@news.onet.pl...

Nie mogę wykluczyc żadnej ewentualności


Próbowałem, chyba nie pomaga. Efekty podobne


Trudno mi to zmierzyć, szacuje kilkadziesiąt mikroH


To są moduly IPM Mistubishi, Powerex. Dwa tranzystory w pudełku. Mają
wewnętrzne drivery i zabezpieczenia. Sterowanie "ze scalaków TTL podobnych"
poprzez transoptory HCPL4504. Zasilane przez dedykowaną przetwornicę


Tranzystory padają na zwarcie. Gdy pada górny, zwarcie nie jest "na zero".
Omomierz pokazuje kilka omów. Po takiej awarii jednak działa zabezpieczenie
nadprądowe drugiego tranzystora i sobie "pyka" zgodnie z instrukcją.
Częściej padł górny jak dolny, choć trudno mówić o statystyce przy kilku
zniszczonych sztukach. Nie wykluczam, że padają diody zwrotne w tych
modułach. Nie umiem rozróżnić. Przepięć na tranzystorach nie obserwuję.
Wydaje się, ze ich nie ma, że przykręcone do modułów dedykowane kondensatory
1uF skutecznie je tłumią na szynach zasilania. Bezpiecznik szybki 30A
"przeciwpożarowy" w zasilaniu mostka , między elektrolitami a snuberem nie
zawsze, wręcz rzadko przepala się.

W całej tej "zabawie" nie umiem stwierdzić ani co pada (dioda/tranzystor),
ani od czego (napięcie, prąd)
To się dzieje gdy załączenie następnej diagonalnej gałęzi jest w czasie
ostatnich, gasnących oscylacji po wyłączeniu poprzedniej. Prąd w
transformatorze już dawno jest zerowy. Czasami z odstępem 6 us może pracować
kilkanaście minut, czasami szlag trafia zanim zmniejszę pauzę do 6us.
Częstotliwość robocza nie ma istotnego wpływu. To się dzieje i przy 15kHz i
przy 30kHz. Gdy jakiś czas temu robiłem próby z MOSFETami w trakcie
skracania przerwy do 5us zapalały się żywym ogniem. Otoczenie było wtedy
inne.

Wed Apr 04, 2007 10:28 pm   

lwh wrote:


U mnie w polmostku rezonansowym wypelnienie jest 25%. W pozostalym
czasie przewodza diody. Sprobuje narysowac:

_-___-__
___-___-

Trafo ma 20uH rozproszenia, szeregowo jeszcze dlawik 40uH. Na drugiej
galezi mam 2x100n (ze strony wtornej taka konfiguracja widziana jest
jako zrodlo pradowe - nie wiem do czego uzywasz tej przetwornicy, ale
jesli do tego, co 3 lata temu chciales zebym zrobil - to sie powinno nadac).
Prady w impulsie (tfu, w szczycie sinusa) do 30A i wiecej (zalezy jaka
sobie czestotliwosc ustawie), pomimo 25% PWM przetwornica jako taka nie
ma 'okresu martwego' - znaczy transfer energii leci caly czas.
Wszedzie ladne sinusy, za bardzo nie sieje.


Zewrzyj wtorne. Zmierzy jeszcze kilka innych rzeczy przy okazji, ale
bedzie chociaz rzad wielkosci.

Kilkadziesiat to duzo. Musi byc pelny mostek? Ja mam bardzo ladne efekty
z polmostkiem i 2x100n. Ganiam 20A tam i z powrotem na IRG4PC40UD na
malym radiatorze i bez zadnego wiatraka.


Nie uzywalem.


Dla IPM durne pytanie. Tam trudno sie domyslec co pada. Moze dioda, moze
driver, moze tranzystor.


Diody 'porzadne'.


Przepiec raczej nie bedzie. Snubbery jakies masz?


Znaczy, masz tam sonde pradowa na pierwotnym? (najlepiej jakiegos LEMa)?


Jesli trafo ma 60uH rozproszenia, to w 6us _prad_ raczej nie spadnie do
0V. No bo ktoredy rozladujesz rozproszenie?



been there, done that, jak swoja przetwornice robilem podobnie. Co
tylko zwieksze obciazenie to fajerwerki.


Otoczenie w sensie gorne zasilanie i/lub drivery bramek?

Ja podtrzymuje swoje - moze dlatego ze ostatnie 4 m-ce spedzilem z
roznymi rezonansowymi dziwadlami 'w reku' i wiem ze calkiem ciekawe
efekty da sie prosto uzyskac.

Ufff... 35 minut odpowiadalem
Ale po drodze nawet PDFa do tych modulow znalazlem.

--
Jerry1111

Wed Apr 04, 2007 11:11 pm   

Użytkownik "Jerry1111" <jerry1111abctiredofspamabc@wp.pl> napisał w
wiadomości news:ev153p$d2o$1@news.onet.pl...

Tak, do tego.
Nikt mi nie chiał tego zrobic, sam się meczę w wolnej chwili:-)
Teraz to już realia się w Poslce tak pozmieniały, że projekt takiego
jednostkowego dziwadła jest najdrozszym elementem, a specjaliści się nie
nudzą i nie zrobią na fuchę.
Fabryczne tanie spawarki zarżnąlem. Nie wytrzymuja długotrwałej pracy w
ukropie.


Popróbuje jutro odłaczyć jeden moduł i dać zamiast niego dwa kondensatory -
sterowanie zostanie bedzie akurat 0...25% :-)

Jak to się zachowuje, gdy częstotliwość taktowania jest niezgodna z
rezonansową ?
Co tam szlag trafia ?


koncept opracowania z 5 tranzystorami "Dual bridge. New topology of no
deadtime". Zapewne diabeł tkwi w szczegółach, a ostrzegają, że na to sa
patenty.


Na samych tranzystorach nie mam nic, bo instrukcja pisała, że są zbędne
Są na zasilaniu na kazdym module 1PMB 1uF http://www.icel.it/scheda2.htm
Na wyjściu mam 100 Om +1nF ale z tym, czy bez tego róznicy nie widze

Te IPM są opisane fantastycznie. Wydawałoby się, że niezniszczalne,
zabezpieczone od wszelkich nieszczęść, a tu taki zonk. Pudło wykończyłem,
dwa dobre zostały. Nie doszedlem ani do znamionowych prądów ani napięć.
Zabezpieczenie im się włącza przy 200A. Przynajmniej psują się po cichu, bez
efektow świetlnych i akustycznych, jak inne:-)


Jest "zwykły" ferrytowy przekładnik prądowy, do kontroli, pomiaru, ochrony.
Na czas pomiaru, "zabawy" mam założone tez typowe cęgi Tektronixa do
oscyloskopów.



Być moze jakieś sladowy prąd tam jest, ale zapewne mnóstwo razy mniejszy od
szczytowego


Wszystko było inne, z wyjątkiem typu elektrolitow

Thu Apr 05, 2007 8:38 am   

Użytkownik "Jerry1111" <jerry1111abctiredofspamabc@wp.pl> napisał w
wiadomości news:ev153p$d2o$1@news.onet.pl...

Po zwarciu wtórnego na prostowniku na zaciskach pierwotnego jest 55uH. Bez
zwarcia 3,7mH.
Za dużo ?
Trafor jest klasyczny, uzwojenia blachą, pierwotne dzielone na dwie sekcje,
między nimi wtórne, rdzeń ferrytowy EC90. Trafor robiła fabryka
transformatorów.

Thu Apr 05, 2007 9:55 am   

On Wed, 04 Apr 2007 22:28:46 +0100, Jerry1111 wrote:

Ale od tego by mu chyba tranzystory nie lecialy - przy zbyt wczesnym
wlaczeniu po prostu zewra diody pracujac inwersyjnie.

Chyba ze w tych modulach sa jakies cuda ..


Do zasialania 560V? az za duzo czasu.

J.

Thu Apr 05, 2007 1:03 pm   

Użytkownik "lwh" <l@vp.pl> napisał w wiadomości
news:ev12qj$649$1@news.onet.pl...


[uwaga, luźne przemyślenia ]

Niezupełnie jest taki zerowy - prąd klucza jest zerowy, ale to nie to samo. Po
zgaszeniu prądu magnesującego (przez diody zwrotne) "odwrotne" napięcie na
uzwojeniu pierwotnym spada poniżej zasilania i to jest koniec efektywnego
gaszenia - na pasożytniczej pojemności uzwojenia pierwotnego nadal może być
500V i taki naładowany obwód rezonansowy, o sporej dobroci i znacznej
pojemności (uzwojenia z blachy !!) nie ma gdzie oddawać energii. Dołączenie do
tego obwodu napięcia zasilania poprzez klucz wywołuje straszne i zwykle bardzo
krótkie przetężenie - może to ubija te tranzystory ? Oczywiście, przy
całkowicie zgaszonym trafie ładowana jest "pusta" pojemność uzwojenia i
przetężenie też jest, ale dwukrotnie mniejsze (czterokrotnie mniejsza
energia). Oczywiście, jest na to rada, nazywa się "current snubber" i jak sama
nazwa wskazuje, tłumi takie właśnie szpilki prądu - może to będzie rozwiązanie
?

pozdrawiam
entrop3r

Thu Apr 05, 2007 2:21 pm   

Użytkownik "entroper" <entroper@CWD.spamerom.poczta.onet.pl> napisał w
wiadomości news:ev2oat$6k$1@atlantis.news.tpi.pl...


Rózne opracowania o katastrofalnych awariach kluczy w pełnych mostkach
czytałem.
Ciekawe, nowe dla mnie, było zwalenie winy na diodę
Takiej cechy, jak opisujesz, tam nie znalazłem
Myślę, ze to chyba nie zbyt duży prąd.
Pojemność własna tych modułów jest "ogromna" (około 500pF/tranzystor).
Moduł niech się nawet włacza "błyskawicznie" w ćwierć mikrosekundy (jest
wolniejszy)
Ma co przeładować 2nF*600V/0,25us=5A
czy względnie mały transformator może mieć 2nF ?
Toż mój gasik 100 Om+1nF doda 6A. Z nim jest chyba ciut lepiej - chyba
krótsza może być pauza.
Cóż to za prąd dla tranzystora, który długotrwały ma 75A, a próg
zabezpieczenia zwarciowego rzędu 200A
Na tych modulach nie robi żadnego wrażenia długotrwała praca z uszkodzonym
jednym kluczem
Zabezpieczenie wewnętrzne po prostu działa. Wiekszych prądow niz zwarcie na
chama się nie spodziewam


Tu tez sie nie spodziewam ogromnych prądów. Ten transformator ma
doprowadzenia po kilkanascie centymetrow
One skutecznie powinny ograniczyć prądy
Jeszcze nie doszedłem do planowanych obciążeń roboczych
Na razie bawię się z ułamkiem mocy
Ja raczej poszukuję problemów w napięciu, które gdzieś tam wewnątrz
powstaje, a na zewnątrz go nie obserwuję
lub w zgłupieniu sterowania od np pola magnetycznego dławika wyjsciowego
Sondy oscyloskopowe zwarte zbierają pełno śmieci w pobliżu

Jedną z rzeczy która mnie zastanawia jest pojawianie krótkotrwałych impulsów
w obwodzie pierwotnym transoptorów sygnalizacyjnych awarii.
Trzy z czterech diod świecących się jarzą, gdy układ pracuje, tak jakby
przez pojemność transoptorów PC817 coś płynęło przy przełączaniu .
Nie powoduje to zadziałania zabezpieczeń, bo za krótkie i jest odfiltrowane.
Szukając dziury w całym może jednak problem leży po stronie sterowania,
choć z tymi modułami działa najlepiej ze wszystkich wcześniejszych
koncepcji, najmniej się psuje.

Dodatkowo obserwuję przemienne podsycanie rdzenia, Zapewne są różnice w
czasie trwania każdej połówki
Niemniej to też nie powinna być przyczyną awarii, bo przy małej
częstotliwości nasycenie jest wyraźne, a zabezpieczenie skutecznie wyłącza
układ, nie powodując żadnych problemów. Z innym transformatorem, dużo
większym, na niższą częstotliwość z rdzeniem z anizopermu, który się nie
nasyca w tych warunkach jest tak samo. Zmniejszenie pauzy, gdy żaden
tranzystor nie przewodzi do 5us spowoduje po chwili bum.
Gasik na uzwojeniu pierwotnym, na wyjściu mostka, te 100 Omów z szeregowym
kondensatorem 1nF ma jedynie wpływ na szybkość zanikania oscylacji po
zakończeniu przewodzenia diod

Tak czy siak szukam jakiegoś skutecznego sposobu zabezpieczenia tranzystorów
przed zniszczeniem
Bez względu na zastosowane złe elementy otoczenia chciałbym, żeby to się nie
psuło - ma przestać działać
W normalnych warunkach to będzie bardzo narażone na różnorakie problemy
zwarć, rozwarć, przepięć sieciowych, wodę, opary żrące.
Tam gdzie takie urządzenia pracują jest fatalnie.
Pracujące obok markowe spawarki , światowych liderów, zauważalnie często
oddają ducha.

Chciałbym poznać doswiadczenia różnych ludzi z przetwornicami mostkowymi.
Wiem, ze wielu eksperymentatorom, tak jak mnie, tranzystory wybuchły przy
zwiększaniu mocy.
Czemu to cholerstwo z jednej strony powszechnie zalecane i stosowane, z
drugiej jest tak awaryjne ?
Coś musi być na rzeczy, skoro jako alternatywę wymyślono, nie tak znowu
dawno, układ z pięcioma kluczami, który ma nie mieć problemów deadtime w
full bridge converter.

Thu Apr 05, 2007 3:29 pm   

Użytkownik "entroper" <entroper@CWD.spamerom.poczta.onet.pl> napisał w
wiadomości news:ev2oat$6k$1@atlantis.news.tpi.pl...



Test specjalny koncepcji i sprawdzenie awaryjnych zabezpieczeń prądowych

Zwarcie sztabą uzwojenia pierwotnego, na śrubach wyjściowych modułów IPM.
Wysterowanie pełne odstęp między kolejnymi załączeniami wymuszony minimalny
programowy 25us/255 =~0,1us.
Załączenie urządzenia....
Oczekiwanie na wybuch
Brak wybuchu. Nie spalił się bezpiecznik topikowy 30A zasilający mostek.To
sobie pyka. Działają wewnętrzne zabezpieczenia IPMów. Zmiana wysterowania
nie daje żadnych efektów.

Co więc "do cholery jasnej" powoduje zniszczenia IPMów przy powolnym
zwiększaniu mocy , gdy cały układ jest podłączony?

Thu Apr 05, 2007 3:53 pm   

Hello lwh,

Thursday, April 5, 2007, 4:29:50 PM, you wrote:

[...]


Przeteżęnia wynikające z przepięć na indukcyjności rozproszenia i
doprowadzeń - uwala Ci diody w modułach.

--
Best regards,
RoMan mailto:roman@pik-net.pl

Thu Apr 05, 2007 3:56 pm   

Hello,

Thursday, April 5, 2007, 4:53:27 PM, I wrote:


I jeszcze jedno - tylko się nie obraź - sprawdź, czy się nie pomyliłeś
i zamiast zablokować kondensatorami zasilanie do masy, nie podłączyłeś
jednego z wyprowadzeń na wyjście. Wiem, że sugestia idiotyczna ale i
tak kretyńskie błędy zdarzało mi się popełniać i ich nie zauważać.

--
Best regards,
RoMan mailto:roman@pik-net.pl

Thu Apr 05, 2007 4:36 pm   

Użytkownik "RoMan Mandziejewicz" <roman@pik-net.pl> napisał w wiadomości
news:228215838.20070405165327@pik-net.pl...

Jednak diody? Fatalnie. One nie są niczym zabezpieczone:-(
Jak się przed tym zabezpieczyć ?

Thu Apr 05, 2007 4:56 pm   

Użytkownik "RoMan Mandziejewicz" <roman@pik-net.pl> napisał w wiadomości
news:171863992.20070405165618@pik-net.pl...

Trochę nie rozumiem zdania. Masy siłowej to tam nie ma
Czyżby chodziło o to, że przykręciłem kondensator na niewłaściwe śruby ? O
jedną śrubę za daleko? To da się zrobić, ale tak chyba nie zrobiłem.
Zaciski zasilania są oznaczone C1, E2. Na nich są 12cm długości 15mm
szerokości i grubości 0,8mm paski blachy z dziurami łączące zasilanie obu
modułów.
Może indukcyjność tych blaszek jest za duża ? "mniej więcej" powinna
być 0,1uH każdej. Może na tym się coś paskudnego indukuje? Na blachach leżą
kondensatory PMB przykręcone do elektrod modułu śrubami. Z jednego modułu
idą przewody LgY przez bezpiecznik do zasilania DC (kond. elektrolit.).
Zewnętrzne śruby E1C2 , po przeciwnej stronie nabitej na złącza szpilkowe,
płytki sterowania, są podłączone do przewodów transformatora i mają (lub
nie)
dołożony gasik. Eksperymentowałem tez z dołożonym szeregowo do uzwojenia
pierwotnego potężnym kondensatorem zbierającym niesymetrię, składowa stałą.

Thu Apr 05, 2007 5:30 pm   

Użytkownik "lwh" <l@vp.pl> napisał w wiadomości
news:ev2t4s$fki$1@news.onet.pl...


Pewnie ma coś koło 500pF i trochę dokłada od siebie obwód wtórny (np. gasiki
na diodach i pojemność dławika).

A co do obliczeń - tak to by było, gdybyś rozładowywał kondensator źródłem
prądowym 5A (wtedy trwałoby to 0.25us). Tutaj jest inaczej - po prostu
zwierasz kluczem dwa przeciwnie naładowane kondensatory (zasilający i
wszystkie pasożytnicze) - i wtedy to maksymalny prąd limituje czas, a nie
odwrotnie. Na dodatek w takim układzie można uzyskać bardzo duże dI/dt, więc
prąd ogranicza tylko rezystancja klucza, ESR-y i szczątki rezystancji
uzwojenia. W takiej sytuacji np. MOSFET może przeładować pojemność
pasożytniczą dużego trafa w czasie mniejszym niż 40ns (sprawdzałem). A to
oznacza bardzo duże prądy szczytowe.
Przykładowo, dla tych 2nF, kondensatorów naładowanych przeciwnie łącznie do
900V i prądu ograniczanego przez wewn. zabezpieczenie tranzystora do 170A mamy
czas impulsu rzędu 11ns.
Pytanie, co Twoje klucze na takie dI/dt. Jeśli zabezpieczenie nie nadąży,
wtedy struktura przepali się punktowo. Jeśli nadąży i np. wywoła pracę
liniową, wtedy możesz mieć dziesiątki kW mocy chwilowej w strukturze. Z
jakichś powodów wykres impedancji termicznej dla PM75DSA120 nie obejmuje
takich szpilek (i kończy się wyraźnie wcześniej niż dla MOSFET-ów, które mogą
wytrzymać ~100 krotnie większą od nominalnej moc chwilową) - może to coś
znaczy ?
Tak czy tak, current snubber, albo w ostateczności tylko dla sprawdzenia
zwykły rezystor w szereg z uzwojeniem pierwotnym trafa może dać Ci szybką
odpowiedź.


No i to by się zgadzało - zmniejszasz energię zgromadzoną w transformatorze w
czasie wyłączenia, a 100 Ohm powoduje, że sam gasik jest niegroźny dla
tranzystora.


no a o czym ja piszę ? :)


"walking". Zwalczyć całkowicie można go sterownikiem trybu prądowego albo
ograniczając AL rdzenia, ale to z kolei zwiększa wymagania co do uzwojeń.


Nadal postuluję current snubber albo nawet rezystor Ogranicz narastanie
prądu do 150A w czasie potrzebnym na pochłonięcie energii z trafa a potem
zobaczymy.


Piąty klucz pewnie całkowicie gasi trafo, włącznie z szybkim kasowaniem prądu
magnesującego - co załatwia dwa problemy na raz.

pozdrawiam
entrop3r

P.S. Jestem niedostępny od teraz do 10.04 - będziesz miał czas na
przetestowanie mojej propozycji