풀 브리지 컨버터 정류기 킥


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8kW 절연 DC / DC 컨버터, 풀 브리지 토폴로지를 구축하는 중입니다. 여기에 이미지 설명을 입력하십시오

다이오드에서 흥미로운 현상을보고 있습니다. 각 다이오드가 역 바이어스되면, 다이오드 전체에 전압 스파이크가 나타나 예상 DC 버스 전압으로 내려갑니다. 이들은 1800V 고속 다이오드 (320nS 사양의 복구 시간)이며, 스파이크는 2 차 출력에서 ​​350VDC만으로 1800V에 도달하며 출력 전압 목표보다 훨씬 낮습니다. 데드 타임 증가는 도움이되지 않습니다. 킥은 다이오드가 역 바이어스 될 때에도 여전히 나타나고 크기가 큽니다.

제 생각에는 출력 초크가 데드 타임 동안 다이오드를 앞으로 바이어스 상태로 유지한다는 것입니다. 그런 다음 다른 반주기에서 변압기 전압이 상승하기 시작하면 다이오드는 변압기 권선에서 단락으로 나타날 정도로 충분히 길게 역 바이어스됩니다. 그런 다음 다이오드가 복구되면 해당 전류가 차단되어 킥이 발생합니다.

몇 가지 시도했습니다. 어느 시점에서 브리지와 병렬로 플라이 백 다이오드를 추가했습니다. 여기에 이미지 설명을 입력하십시오 다리와 같은 빠른 복구 다이오드를 사용했습니다. 이것은 스파이크에 명백한 영향을 미치지 않았습니다. 그런 다음 브리지와 병렬로 .01 uF 캡을 추가하려고했습니다. 여기에 이미지 설명을 입력하십시오

이는 스파이크를보다 관리하기 쉬운 수준으로 줄 였지만 해당 캡의 반사 임피던스로 인해 1 차측에 심각한 문제가 발생했습니다. 스 너버 캡의 온도가 두 배가되었습니다!

몇 가지 가능성이 있습니다.

1) 문제를 잘못 진단했습니다. 나는 내가보고 있다고 생각하는 것을보고 있다고 확신하지만 이전에 잘못되었습니다.

2) 동기 정류기를 사용하십시오. 나는 그것에 대한 역 복구 문제가 없어야합니다. 불행히도, 나는이 전력 범위에서 역 차단 JFET를 알지 못하며 역 차단 MOSFET과 같은 것은 없습니다. 이 전력 범위에서 찾을 수있는 유일한 역 차단 IGBT는 다이오드보다 손실이 더 큽니다.

편집 : 방금 동기 정류기의 본질을 오해하고 있음을 깨달았습니다. 리버스 블로킹 FET가 필요하지 않습니다. FET는 드레인 소스를 수행합니다.

3) 제로 복구 다이오드를 사용하십시오. 다시, 손실과 비용 문제.

4) 차기를 막습니다. 이것은 전체 처리량의 20 % 정도에 너무 많은 전력을 소비하는 것처럼 보입니다.

5) 다이오드에 맞춰 포화 코어를 추가하십시오. 내가 찾을 수있는 가장 큰 포화 코어 2 개가 차기의 찌그러짐을 거의 찾아 내지 못했습니다.

6) 제로 전류 스위칭 공진 토폴로지를 사용하십시오. 나는 그 분야에서 경험이 없지만, 1 차측의 전류가 더 매끄럽게 바뀌면 2 차측의 전압도 더 매끄럽게 변화하여 다이오드를 복구하는 데 더 많은 시간을 주어야합니다.

다른 사람이 비슷한 상황을 처리 했습니까? 그렇다면 어떻게 해결 했습니까? 편집 : 1 차측 FET 데이터 시트 here .


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RC 스 너버 및 / 또는 대형 페라이트 비드를 사용해 보았는데, RF 과도의 실제 임피던스 차단과 동시에 ~ ~ 100pF의 로딩 효과를 나타냅니다.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

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1 차 MOSFET에 고속 바디 다이오드가 있습니까? 하드 스위칭 토폴로지 또는 ZVS 변형 중 하나를 사용하고 있습니까?
Adam Lawrence

어떤 다이오드를 사용하고 있습니까? 데이터 시트에 링크 할 수 있습니까?
Brian Drummond

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정류기에서 보이는 스파이크가 아닌 최악의 역 전압은 무엇입니까? (소위 고원 전압). 고원이 충분히 낮 으면 1.2kV SiC 쇼트 키 정류기를 사용해 보거나 좋지 않을 경우 역 회복 전하가 적고 1.8kV 솔루션보다 RC 스 너버가 더 낮은 저전압의 기존 정류기를 사용할 수 있습니다.
Adam Lawrence

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비 소산 스 너버를 고려해 보셨습니까?

답변:


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FRED 채찍질

변압기 절연이있는 전압 공급 컨버터는 2 차에서 링잉을 나타냅니다. 링잉은 회로의 기생 인덕턴스 및 커패시턴스에 의해 발생하며, 주요 요소는 브리지 다이오드 의 변압기 누설 인덕턴스 ( ) 및 접합 커패시턴스 ( C j )입니다. 다이오드 데이터 시트 프로그램 C의 J 32pF의. 나는 L Lk 500nH 에서 순진한 추측을 할 것입니다. 그러나 그것은 실제로 알기 위해 측정되어야합니다. 따라서 500nH와 32pF의 LC는 반드시 사용해야합니다.LLkCjCjLLk

스 너빙이없는 스파이크 진폭은 이며, 여기서 n 은 변압기 회전비이며 2의 계수는 높은 Q 공진에 대한 것입니다. 2nVinn

전압 스 너버에는 여러 유형이 있습니다. 클램핑, 에너지 전달 공진 및 소산. 클램핑 및 공진 유형에는 더 많은 부품이 필요하며이 경우에는 비실용적이라고 생각되는 활성 스위치가 필요합니다. 따라서 분산 스너 버는 가장 간단하고 수동 스위치 (다이오드 또는 동기식 정류기 등)와 잘 작동하기 때문에 분산 스 너버 만 다룰 것입니다.

내가 다룰 분산 스 너버의 형태는 각 브리지 다이오드와 병렬로 연결된 직렬 RC입니다.

RC 완충 스 너버에 대한 몇 가지 사실 :

  • 그것들은 모두 임피던스 매칭에 관한 것입니다. 스 너버 저항 값 를 선택할 수 없습니다 . 기생 LC는 특성 임피던스 Zo에 의해이를 결정합니다. Rd
  • 스 너버 캡 의 값을 선택할 수 있습니다 . 캡 값이 스 너버 손실 ( P Rd )을 C d F V 2 로 설정하기 때문에 중요합니다 . 여기서 V는 받침대 전압이고 F는 스위칭 주파수입니다. 이 여러번 있어야하므로 너버 캡, 기생의 LC 공진에 낮은 임피던스를 제공해야 C의 J . CdPRdCdFV2Cj

몇 가지 지침과 RC 감쇠 스 너버로 예상되는 사항 :

  • 들면 500nH 및 C의 J 32pF의 배리는 125Ohms 것이다. 따라서 R d 는 Zo와 일치하기 위해 125입니다. C j 는 비선형이며 역 전압에 따라 떨어 지므로이 값을 약간 조정해야 할 수도 있습니다 . LLkCjRdCj

  • 스 너버 캡 선택 : 3 C jC d10 C j를 선택하십시오 . 이 범위의 값이 높을수록 감쇠가 더 좋습니다. 예를 들어, C의 D3 C에서 j는 피크 다이오드 전압을 초래할 것이다 1.5 N의 V 에서 반면 C에서 DCd3CjCd10CjCd3Cj1.5nVinCd 피크 다이오드 전압을 초래할 것이다 1.2 N의 V 에서 . 10Cj1.2nVin

  • 산성 완충 성능에 대한 개선되지 보다 큰 값 (10) C의 J . Cd10Cj

받침대 전압이 1250V이고 F가 50KHz 인 전력 손실 . PRd

  • 경우 이고 3 C의 J 또는을 100pF, PCd3Cj = C D F V 2 또는 7.8 W. PRdCdFV2
  • 경우 이고 10 C의 J 또는 330pF, P RDCd10CjPRd = 또는 25.8W. CdFV2

Cd10Cj


좋은 답변, 내가 본 스 너빙에 대한 최고의 설명.
Stephen Collings

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이것은 고전적인 스너 버링 문제입니다. 다이오드는 즉시 전도에서 차단으로 이동할 수 없습니다. PN 접합의 전하를 제거해야하며 각 다이오드의 RC 스 너버가이를 도와야합니다.

산업용 소프트 스타터를 설계하고 고압 장치에서이 특정 측면을 중심으로 많은 설계 작업을 수행했습니다. 이 특정 산업 분야에서 일한 지 오래되어 스 너버 값을 기억하지는 못하지만 0.1uF부터 49ohm까지 시작하여 어디에서 흔들리는 지 알 수 있습니다.


+1. 예, 이것은 "다이오드 턴 오프시 고주파 링잉"문제처럼 들리며 스 너버가 좋은 해결책입니다. a b .
davidcary

예, 어떤 종류의 스 너버
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

@Richman 저는 0.1uF 커패시터와 각 다이오드의 캡과 직렬로 연결된 3.9ohm, 2-5W 저항으로 시작합니다. 전력 등급은 추측 일뿐입니다. 나보다 더 나은 아이디어가있을 것입니다. (Brian Drummond의 계산 된 값을 사용하도록 편집)
akohlsmith

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.1 uF + 2 ohms 내 차기를 멋지게 두 드렸습니다. 그러나 스 너버 저항이 뛰고 있습니다. 100W 저항은 온도 한계에 매우 빠르게 도달하고 있으며 직렬로 연결된 2 개 (총 4Ω 200W)도 여전히 과열되었습니다. 다이오드 스 너빙에 전력 예산의 10 %를 소비하는 것은 약간 어리석은 것 같습니다. 스 너버 디자인은 내가 많은 시간을 소비 한 것이 아니며, 분명한 진로가 있는지, 아니면 이것이 비즈니스 비용인지 확실하지 않습니다. 다른 제안이 있습니까?
Stephen Collings

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방금 이전 메모 중 일부를 다시 살펴 보았습니다. 특정 SCR에 따라 .47uF와 25 ~ 75ohm 사이를 사용했습니다. 스너 버는 전력 요구 사항으로 인해 크지 만 일반적으로 60 초 이하의 회로 내 (소프트 스타트)라는 장점이있었습니다.
akohlsmith

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60A 역 회복 전류! (데이터 시트에서) 그것은 어딘가로 가야합니다 ...

앤드류 콜 스미스 (Andrew Kohlsmith)와 마찬가지로 저의 첫 번째 생각은 EACH 다이오드를 가로 지르는 RC 스너 버일 것입니다. 그러나 비슷한 힘으로 전례를 찾을 수 없다면 대답을 꺼려합니다. 앤드류는 그러한 판단을 내리는 경험이있는 것 같습니다. 산업력에 종사하지 않은, 나는하지 않습니다!

그러나 몇 가지 숫자를 보자. 순방향 전류는 평균 25A (8kw, 350V)와 같으므로 Irm에 대해 동일한 값을 사용하자-25A 보다 관리하기 쉬운 57V로 그러나 25A * 49R은 약간 높음 (!)-이 조잡한 계산은 스 너버 저항의 시작점으로 49가 아니라 4 옴 (또는 2)을 제안합니다.

나는 반복한다 : 나는 산업 발전에 종사하지 않았다. 그래서 그것은 단지 숫자가 나에게 말하는 것이다. 이 숫자가 주어진 앤드류의 논평에 감사드립니다.


스 너브 60A ..49R이 약 1000x 너무 큰 RC 스 너버
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

내가 그 업계에서 활동 한 지 거의 10 년이 지났다. 당신의 계산은 나에게 올바르게 나타납니다.
akohlsmith
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