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5000W推挽前级,调试一个月了,问题还在

时间:2018-09-12 09:02:17      【原创】

实验室做一个逆变器平台,24V输入,交流220V输出。先前的版本前级采用全桥升压,后级全桥逆变。后来在论坛上看到了兴华能的贺岁版推挽前级,觉得布局精致,堪称工艺品。又想到前级低压输入,推挽结构确实有优势。于是决定参照布局做一款5000W推挽前级。板子采用3525控制,4个ETD49变压器,单个变压器功率最大1500W设计,4个变压器原边并联,副边串联,这样就解决了原来单个变压器实现困难的问题。具体结构见下图

IMG_20141211_170207

做出来还是觉得没有兴华能的好看,没有人家的布局紧凑。这个就不说了,毕竟大师就是大师。下面主要说说波形。

问题主要就是:在整流二极管前有着很大的尖峰。下面是没有接输出滤波电感和输出滤波电容时变压器副边输出,也就是整流二极管前的波形:

TEK00000

输入电压20V,占空比30%左右时,出现这样的尖峰。图中波形衰减50倍,可以看到输出500V时,有1500V电压尖峰。由于尖峰太大,将输入改为15V,尖峰为1000V左右,形状基本一样,对应mos的Vds波形如下

TEK00020

可以看到,在mos关断时,漏感造成的尖峰倒是不大(图中那个类似于正弦的震荡)因为前面在mos处加了RCD吸收电路,但在另外一个管子开通时,也就是上个管子电压将要到达2倍Vin时,上个管子会有电压尖峰(图中的尖峰)。

后来加上了后级的滤波电路,电感800uh,电容两个470,波形好一点,但依然很不理想如下

TEK00028

基本上时正常波形的两倍,1200V的管子都危险。

于是就很郁闷了,这个尖峰和论坛里大家遇到的不是一个问题,大家遇到的都是漏感处,也就是关断时的漏感引起的尖峰,而我则是下一个管子开通时对另一个管子的尖峰。

论坛里由大师们在整流前串联谐振电容的,我也试了一下。串联上图所示一大堆,9个474、630V电容,波形没有一点改善。

后来,偶尔在整流二极管后就近接了一个CBB小电容,在占空比等于50%时,波形很好,具体见下图:

图片1

在这里就近加一个103的电容,50%占空比时,波形:

TEK00056这是mosVds波形,输入20V,可以看到很理想。下面是整流前波形,

tek00051输出电压衰减50倍。输出尖峰也没有了。

在这种情况下进行了3000W实验,效率89%,现在不怎么关注效率,先解决尖峰问题。但是这种情况下,真空比小于50%时,输出波形会出现严重畸变,还是占空比等于30%时,整流前波形如下:

TEK00005

如上图,黄色是PWM驱动,蓝色是变压器次级输出。可以看到,在死去时间内,变压器输出不为0.也就是说,在整流后加电容,只适合占空比等于50%(实际3525输出的49%)情况,其他情况波形畸变。

另外发现,虽然这个电容位于整流滤波电容处,但是对波形有很大影响,电容过大后直接类似于输出短路。这个问题有待解决。

由于要做闭环,上面的解决方案就放弃了,继续抑制尖峰。再尝试了老寿先生的谐振电容失败后,只能加吸收电路。如下图:

图片2

在整流二极管处加吸收电路,输出尖峰问题如下:

TEK00068

上图是输出电压波形,可以看到尖峰小了很多,仍然是衰减50倍,在400V多输出时,尖峰抑制在500多V,关键是在占空比等于30%时,波形没有畸变。

下面是占空比等于50%时整流前输出

TEK00076

下图是对应mos波形

TEK00079

上图是对应mos波形。尖峰不大,(衰减50倍)

这个方法可以抑制尖峰,但是吸收电阻发热严重,我用两个5W电阻并联,依然很烫。。。。。

论坛上好多人说推挽加全桥整流不宜闭环,如果开环的话,现在基本没问题了,但是闭环就真的做不了了??大家帮忙解决下,眼看就过年了。。。。

大家帮忙看看。调试一个月了,问题还是没有头绪,要是哪里我描述的不清楚可以随时提问。本人研一,接受各位的随意拍砖 ? 不要沉啊,说下变压器参数,原边电感17.5uh,漏感0.3uh 不错,看到了你的问题,变压器输出到整流桥的波形尖峰非常高其实一切源头都是VDS波形造成的而这个波形是漏感造成的?不一定哦,看你是在关闭的时候还是在开启的时候才知道是漏感造成的还是其他原因,,,你那张说此时VDS波形很理想,其实我觉得一点都不理想你把波形展开看关闭到开启的上升沿保证不是垂直的,而是抖动的厉害,在空载的时候,当你加载的时候,尖峰马上起来,你用哪个波形加载1个KW试试,保证马上尖峰披露,,,,我前段时间也做了个逆变器,刚好是我的毕业设计,我一直关心前级的VDS波形,也是24V输入,8个场馆推两个EE55。。。也是3525 刚开始看VDS波形,一直不尽人意,经过一番周折非常漂亮,不用加吸收,都能非常OK,什么叫做非常OK,就是你要用示波器展开VDS的波形,几乎是一个很正的方波,非常规整的那种。,,,最后我给你个建议,给每个变压器驱动独立一组图腾,应该会理想点,,,,,,,当然了不是我用的那种方法,,,接下来你慢慢研究,,,研究生啊,佩服,我们这种人是读不起了,家里没钱,,,,给你看个我加载1KW 前级场馆VDS的波形,像我这个波形继续加载下去,让然了也有尖峰但是不会太离谱,效率也达98%--------------------------祝兄台早日成功~ 下面测量的波形是两个变压器同时开通的时候,所以不是互补的。

看来我还大你一届啊,惭愧啊。

那个尖峰是在mos开通时候的,漏感尖峰应该是在关断时候啊。我看你那个波形是在占空比50%时的,其他占空比可以吗?下面是我今天把吸收电路去掉,把后级滤波电感去掉,用最大占空比的波形

TEK00002

上面是变压器输出,接下来是mosVds

TEK00007

拉开看

TEK00006

前面那个尖因该是关断时漏感造成的尖峰吧。这是在1000W左右的波形,但是要是占空比小于50%的话,就不行了,看下面

TEK00018

上面黄色是驱动信号,蓝色是mosVds,可以看到本来该死区的地方是vcc的,现在都成了2倍VCC,输出波形看下面

TEK00013

占空比不是50%的时候,也成了50%。具体原因我还没考虑,马上就考试了。。。。

另外你也是闭环吗?

不错

我这里都是带载的,1000w左右。我每个管子一个图腾柱驱动。你试过占空比不是50的情况吗? 估计我的这个机器不在50% 应该可以的,只不过因为两个EE55变压器 没有间隙 ,所以感量很大,开环估计母线将近450以上了对于H桥有点危险,,,没试过,管子只要耐压够,我估计是没有问题的。 高人,一语点中要害呀我发觉我的移相全桥DS波形正如你所说的暂开后在上下抖动哦。那重点是什么引起的呢?? 不懂,我刚开始也是(百思不得其解) 后来还是解决了。 因为我确定在空载的时候漏感不会引起尖峰,除非变压器做得很渣。 总结一下:你们驱动配置的问题。继续(卖关子) 自己动手丰衣足食,路才会走得更远,以后遇到问题也会思考。~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 驱动波交越了 这个不是这样字的,是两个变压器的场馆同时开通的时候推动变压器,我没有测量两组的波形。所以波形不是互补的 是两个变压器的场馆同时开通的时候推动变压器?不明白,麻烦说得明白点好吗? 高手?我的逆变100W白炽灯负载还有370V6.3A是多少W的呢? 死区时间不够 死区时间解决不了问题的, 我从47R一直换到200R还是没有用。 很讨厌你这样。是男人就痛快点 我看见的你帖子造了6KW拿个波形出来看看啊,,,,看看6KW的波形是什么样子的

还没出来呢!

请问一下,你是用什么办法搞定的呢?我们现在也有这个问题,尖峰大用RC硬吸导致效率上不去。 搬张凳子看热闹! 总的来说,就是占空比50时,没有问题,占空比小时,就有二极管处的尖峰。我看好多人都说推挽大功率不能闭环,只能准闭环。是不是这样? 这句话才是本帖的精华 解决好了就是精华。解决不好就是瓶颈啊啊啊! 你们学校应该有很厉害的老师啊,赶紧开个研讨会,继续研究

本科毕业设计做成这样已经很了不起了

我看你的图片,散热器上是6个to-220的二极管,4个247的。那6个二极管是全波整流吗?三个并?

全桥吧?放大看了下,最右边两个不是二极管,是吗? 都说了,是推挽了,那两个是辅助电源 da zhuan 应该发到逆变区里 麻烦楼主上个 占空比小于50%时(尖峰很高时) MOS管 Vgs 的上升沿放大的波形看看(像4帖回复中的第二张图那样)

TEK00025

这个是保存下来的拉得最大的了。下午考试,明天再做实验

VGS的波形都这样了?这张是VDS的吧 如果确定是VGS的波形的话 那没有尖峰才是不正常的 哦,对。是Vds的。明天继续做实验。今晚就不去了… 等你好消息 提醒一下,你要做软谐振的话, 电路要开环,然后调节(谐振频率)与开关频率平衡时,能达到最大效率。 VGS波形很不好

TEK00019

TEK00020

TEK00021

嗯 找到原因了 那就解决它 别和我说这个VGS的波波,如果是的话。我也不用研究了 呵呵 折腾了一天,从驱动波形开始,一步步测试,改驱动电阻大小。。。。然后修改串联的电容大小。结果,尖峰去掉了,效率,1000W时98.9,2000W时95.8.。。。。明天我在继续。。。 上波形图呀!

2220W Vds

TEK00077

拉开

TEK00079

3032W Vds

TEK00088

波头明显变低。

昨天用示波器测量输出电压有误差,效率没那么高。今天用万用表测,2000w时效率93,3000W就89了。。。。。

今天还出现输入电解电容发热。现在开机就要加风扇啊

总之,波形还不是理想。上升沿和下降沿抖动还很厉害。,另外波头不平,震荡周期与串联电容有关。电容大,周期大,而且负载大,需要电容就大。。。

3000W效率93%。由于输入电源到板子的导线损耗,电源输出17V,到板子处已经16V了。200A时 还有加强SG3525的滤波如果加强滤波都没多大的效果那就处理一下地线干扰的问题。(注意)SG3525的地线不能和主板的地线断开! 为何不能断开?主板的地是功率地,干扰太大,隔离开不是干扰更小么? 上升沿和下降沿抖动可能是PCBLAYOUT的问题把?你处理地线看一下,你把SG3525的地线和主功率板的地线离远一点看一下 开环?50%? 是的 我也做了一个推挽的电源,闭环也有这个尖峰,TI官方的评估板也有这个尖峰,我就没管了,控制器是LM5030 开关频率最小100K?有点高。你多少功率 200K,磁芯用的RM7,输入18-30V,输出27V1.3A,也就是35W,目前满载效率89-91%左右,输出用的肖特基全桥整流,肖特基二极管很烫,需要加散热片,目前正在想办法提高效率 肖特基处有尖峰吗?那个尖峰会让肖特基很烫的。我之前就是,还坏管子

有尖峰,由于体积限制,没有空间做阻容吸收,尖峰有120V左右,用的200V的肖特基,还没有坏管子

目前想提高效率,去掉尖峰

就是驱动电阻的原因? 汗。。。。明天再上图。还是值得研究的,就是,占空比不是50%时,输出基本上就是50%的样子 呵呵 你会想出来的 卖关子。。。。 请再看26帖 闭环要把输出的续流电感设计好 把你的驱动原理图放上来看看。光看波形怎么说明问题啊。。。。。 8050和8550图腾柱驱动一个mos,驱动电阻10R 中午上图

捕获

这个前级ETD49 24V做1500W有压力。到时候你就知道了。48V 轻松上 。 我现在17V输入,最大上到3300W。效率93%。你是说ETD49不够大吧,我设计时按最低输入20V时实现1500设计的。现在由于开环,就把电压降到17V了。变压器原副边都是用铜箔缠的。 我的意思是24V 4个 ETD49 你设置的5KW 有点压力,估计磁芯超热。 48V没压力。 是的,昨天做18V,250A输入,395V输出,磁芯很烫,不过铜线更烫。下一版计划采用6个变压器 还有个问题想请教下您,我是初次设计变压器。关于安全载流量,书上都说4A/平方毫米,可是按这个设计,线会很粗。我设计时采用5A,原副边都采用铜箔绕制。我想问下,实际在电流较大时,比如50A,载流量的选择,和用铜箔还是多股导线 开环做软谐振 什么也不想多说,如果做工没问题的话 调整下GR你会有收获的 什么也不想多说,如果做工没问题的话 调整下GR你会有收获的 调整栅极电阻? 你好,你的问题解决了么?我也遇到了类似的问题。但是加吸收不好使。因为吸收电容加入后,尖峰的震荡周期变成,但是第一个尖峰的峰值却变高了。 开环谐振解决的 小弟遇见,从你的图看到蓝色地线左右明显不等长,在大电流时变压器就明显偏磁,关断尖峰自不然出现。 你在测量尖峰时顺便测下功率地(蓝色横放的那根)压降。 你防止变压器偏磁怎么做的? 规范下布线。我是看唐工的办法。具体电流我没测试过 但是推挽是变压器偏磁最严重的拓扑,只靠规范布线,恐怕够呛吧?

第一,我用的是MOS,应该大家都是用的MOS吧,用MOS磁偏就不那么严重了,第二,准谐振情况下初级电流由次级谐振电流决定的,我看了电流波形很好,每半个走期末,电流都下降为0,不会出现饱和大电流增大情况,以下有电流图。第三,规范布线了。其实这几天我也在思考这个问题,实际时并没有遇到磁偏,但是磁偏确实是要考虑的。

tek00051

TEK00052

楼主在吗? 我做了个500W逆变器,前级驱动是也是3525 变压器是 EE42 3t+3T(12根)120t0.6的线

可以带载5个100W灯泡 前级管子发热很厉害!

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功率板电路

问题是前级波形彻底失真

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空载波形

07419415410086F74D764C0243C90021

带载波形

帮忙看下是那一部分出问题呢?

谢谢

这是哪里的波形啊,还有,你试过单独测量前级吗?就是只给前级加个电阻负载。

你这是驱动波形吧,空载这样的话问题很大,下拉尖峰有可能将管子击穿烧毁,这样的话肯定造成很大的损耗,管子严重发热这个显而易见的。

仔细看了下你的电路,你这是mos并联啊,这里就存在很的大问题,空载情况下测量每个驱动波形,通过最简单的方法是调节驱动电阻的大小使每个驱动波形重合,你这个驱动电阻20有点大,改为 10欧姆的,你这里严重发热的一个主要原因是,你的并联存在很大问题,由于不能很好的均流造成其中某个管子发热严重

其实你的空载波形是没有问题的,波形中间有一段下降是变压器特性,当占空比上升时这个问题就没有了。对了,你的空载电流多大。我也做过一个,空载电流100多MA 已经被添加到社区经典图库喽
http://www.dianyuan.com/bbs/classic/ 好产品,多用,学习和参考了
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