Snubbere sic mosfet

[cavit]

 Am ceva probleme cu aceste snubbere, lumea foloseste de obicei 100pf -1nf cu 3-10 ohm, tranzitiile fiind rapide nu trebuie condensatori mai mari, totusi nu ma impac cu rezistenta aceea, la mine cel mai bine merge cu rezistente in jur de 1 ohm, de exemplu, 1nf cu 0.5 ohm sau 470pf cu 1 ohm, e oarecum de inteles deoarece eu folosesc curenti de vero 5 ori mai mari decat in exemplele date, si rezistenta drena sursa e de vreo 5 ori mai mica.

De exemplu pe pushpull alimentat la 130v cu cate 2 nvhl020n090sc1, vine intre 8-10 miliohm in conductie, folosesc 1nf cu 0.5 ohm, sau 470pf cu 1 ohm, in literatura am gasit exemple de 330pf cu 5 ohm sau 100pf cu 10 ohm, pentru rezistenta inconductie de 40 miliohm, semipunte alimntata la 800v.

 

Banuiesc ca la curenti mai mari trebuie rezisrente mai mici sa poata amortiza oscilatiile parazite, e ca si cum as pune 5 snubbere din exemplu in paralel, penru a se comporta la fel, la curenti de 5 ori mai mari, cum este cazul meu.

 

In aplicatiile mele am nevoie sa performeze mai bine in full load, deci ar trebui condensatoare mai mari si rezistente mai mici, sursa respectiva fiind un diverter care merge de regula full load.

 

https://www.mouser.com/pdfDocs/SwitchingFastSiCFETswithaSnubber.pdf

 

Sursa merge si fara snubbere, asa a mers ani, dar se incalzesc tranzistorii cam tare in full load cu 3kw continuu, as dori sa rezolv problema, am pus snubbere 1nf cu 0.5 ohm, la fel ca pe sora ei care este la invertor, dar nu stiu daca reduc temperartura tranzistorilor, voi vedea in cateva zile in timpul cat e soare si merge in sarcina.

[prog]

Snuber-ele astea amortizeaza oscilatiile prin consumarea energiei respective. Sa presupunem ca oscilatiile astea sunt niste spike-uri de comutatie care sunt aplatizate de snubbere. Ok? Atunci snubberele astea consuma energia varfului de spike de tensiune aplatizat. La puteri mari sunt si energii disipate mari, atat pe capacitorul din snubber cat si pe rezistorul aflat in serie cu capacitorul.

 

Din punctul meu de vedere, un snubber trebuie sa amortizeze oscilatiile astea cu un consum cat mai mic energetic, in caz contrar, proiectantul trebuie sa-si indrepte atentia catre strategia de comanda pe care sa o imbunatateasca tocmai pentru a micsora pierderile de putere pe snubbere.

 

Uneori niste elemente de comutatie cu dispersii mari de fabricatie pot creea probleme sau am intalnit eu mai demult, elemente de comutatie prost alese in corelatie cu frecventa de c-da si aplicatia, ceea ce se traduce printr-un regim de comutatie defectuos, cum ar fi cu multe spike-uri (oscilatii). Hei, in cazul asta, nu ne jucam cu snubber-ele pentru ca scadem randamentul global al device-ului, pierzand in plus energie prea mare pe snubbere, ci reproiectam partea de forta si comutatie, o analizam, vedem ce am ales sau nu bine etc.

 

Succes!

Editat Mai 11, 2021 de prog

[cavit]

In cazul acesta chiar nu ma intereseaza randamentul caci energia aia sfarseste pe o rezistenta, este energia in plus dupa ce s-au incarcat bateriile, dorinta este doar sa prelungesc viata sursei sa nu se mai incalzeasaca asa tare tranzistorii.

Si asa randamentul ei este peste 90% (este cu transformator) in in regim de unda continua ajunge la 95%.

 

Referitor la calitatea dispozitivelor, lumea tranzistorilor cu carbura de siliciu este incalcita, am testat buna parte din ele, si am observat diferente si ciudatenii, de exemlu la unele poti pune portile in paralel direct fara rezistente individuale, merg si asa aproape la fel ca in cazul cu rezistente individuale, altele nu merg, 

 

Astea care le am puse acum sunt foarte ieftine,  asta este treaba si nu merg cu mult mai prost decat cele dinainte, dar e musai cu rezistenta individuala pe poarta, au ele tendinta la oscilatii mai pronuntata ca altele, cele mai stabile incercate de mine sun unele de la microsemi (microchip), dar la astea am luat si drivere tot de la ei dedicate pentru ele, dar si cele ieftine performeaza apropiat cu driverele alea.

 

la sursa asta comanda nu este cu driver, e cu perechi pnp-npn, mai rudimntara dar merge multumitor, grosul problemei vine de la faptul ca merge cu factor de umplere destul de mic, in jur de 30%( acesta este in legatura cu valoarea rezistentei de sarcina, sa nu iasa din bucla la varfuri de putere am pus ceva mai mica decat optim)  in aceste conditii tendinta la oscilatii este mai pronuntata.

 

La carbura cel mai bun rezultat il am cu comanda pe fibra in plastic, in acesat caz CMTI (common mode transient immunty) este foarte mare, daca forta nu este izolata de circuitul de comanda nu mai conteaza merge si cu perechi de tranzistori, ca in acest exemplu.

Editat Mai 11, 2021 de cavit

[prog]

Acum 3 ore, cavit a spus:

In cazul acesta chiar nu ma intereseaza randamentul caci energia aia sfarseste pe o rezistenta, este energia in plus dupa ce s-au incarcat bateriile, dorinta este doar sa prelungesc viata sursei sa nu se mai incalzeasaca asa tare tranzistorii.

Si asa randamentul ei este peste 90% (este cu transformator) in in regim de unda continua ajunge la 95%.

Nu m-ai inteles in totalitate. Exista o legatura intre o putere prea mare disipata de snubbere si randamentul global a device-ului. Spre exemplu, un invertor proiectat prost va avea in mod direct si o putere disipata mare pe snubbere. La mijloc e un compromis din cauza ca nu poti face un invertor perfect fara sa ai nevoie de snubbere, secretul e sa nu soliciti prea mult in putere snubberele.

[cavit]

In cazul asta snubberele disipa amindoua 5w, prin sursa trec 3 kw,  sursa functineaza doar cand este soare si bateria este full, nu se pune problema de consum no load sau light load.

 

In acesta situatie pariculara am 100w disipati in tranzistori pentru 3kw trecuti prin ea, daca cu ajutorul snubberelor reusesc sa o scad la 70w, castig randament, pierd 5 si recuperez 30. nu ma i  ntereseaza randamentul in regim de sarcina usoara, in acest caz imbunatatirea randamentului este doar pentru a reduce temperatura de functionare.

 

A supravituit prima zi dupa modificare nesuprvegeata, maine am ocazia sa masor temperatura.

 

In cazul unui invertor abordarea este putin diferita, dezideratul este sa consume putin in gol sau in sarcina usoara, dar asta se bate cap in cap cu functionarea in regim tranzitoriu, sau cu sarcini care genereaza distorsiuni/armonice, gen motoare cu perii, in acest caz snuberele sunt un compromis intre cat vrei sa consume cum vrei sa supravituiasca la astfel de consumatori.

 

IGBT-urile sunt fragile la asfel de sarcini si trebuie snuberite mai puternic , dar la mosfetul cu carbura este mult mai simplu, snuberele consuma cam 20% din consumul in gol al modulatorului,  in varianta in care merge cu orice fara sa se arda sau sa se puna protectia.

 

Fara snubere e ca si cum ai mege cu masina prin gropi fara amortizoare, energia aia tot va fi disipata undeva, fie arcurile intra in zona de deformare plastica, fie se loveste fier pe fier, la fel si cu energia oscilatiilor parazite, va fi disipata de tranzistori, la sic mosfet intra in avalnsa,la IGBT ai pus-o.

 

Sa facem un calcul pe baza exemplului din link, la 30a 800v pierderile on si off sunt 1,5mj insumate la 100 khz sunt 150 j/s deci 150w la 20a sunt de 90w la 10 a sunt 50w, tranzistorii din sursa mea din viata reala performeaza similar.

din pacate in exemplu nu da aceasi device cu si fara snuber ( reclama, spuza pe turta proprie).

 

Am incercat cascode si am fost dezamagit, nu functineaza in loc de mosfet cu carbura, in topologii pushpull, sau punti, merg doar in convertor boost sau buck

 

Editat Mai 11, 2021 de cavit

[ola_nicolas]

La 11.05.2021 la 7:50, prog a spus:

... La puteri mari sunt si energii disipate mari, atat pe capacitorul din snubber cat si pe rezistorul aflat in serie cu capacitorul. ...

... As fi foarte interesat sa vad si eu personal, acel capacitor care disipa energie activa!

[prog]

@ola_nicolas, eu nu am spus energie activa. Nu rastalmacii vorbele. Activa disipa rezistorul, capacitorul reactiva. ok?

[dumitrumy]

[cavit]

Cam asa se incalzesc si ale mele, in jur de 20 peste ambiant, am scazut  ESR din valoarea rezistentei,  am obtinut ceva cu snbberul, dar nu cat am sperat, am incercat si alte surse cu comanda mai ok, dar nu sunt diferente notabile, se poate optimiza, dar e nevoie de alta abordare mai complicata, dc/dc izolat in regim de unda continua si convertor buck, de preferat multifazic.

[ola_nicolas]

@prog: Disipare = "A pierde sau a elimina energia sub formă de căldură cedată unui corp sau mediului ambiant" - Vezi dex online. Asadar, singura energie disipabila sub forma de caldura este cea activa. In cazul energiei reactive, nu exista disipatie ci doar transfer energetic, sub cele doua forme cunoscute - energia electrostatica stocata pe armaturile unui capacitor, versus energia magnetica stocata in campul unei bobine. Asadar un capacitor ideal si o bobina ideala, vor schimba energie reactiva la infinit, asa dupa cum s-a invatat si la cursul de fizica, capitolul electricitate. In consecinta nu vor disipa nimic, pana in momentul in care intervine un rezistor.

Editat Mai 12, 2021 de ola_nicolas

[cavit]

Am rezolvat problema cu incalzirea tranzistorilor, am pus osciloscopul pe ea, dar nu pot sa va arat si voua ca nu mi-a salvat pe un stick de 64 GB,  altul mai mic n-am avut, o sa reiau cand am unul pe care salveaza.

 

Este vorba de inductante parazite, 2x5cm de fir chiar si torasadat sau de traseu pe placa ruineaza semnalul, prin urmare am lipit driverele direct in portile mosfet-urilor cu carbura, le-am dus alimentare acolo si am venit cu doua bucatele de fibra din polimer, acum functineaza bine si fara snubere, are doar un voltage clamp, deoarece este push-pull cu trannsformator.

 

Ciudat lucru, calea de semnal era separata de calea de forta, am folosit tranzistoare cu sursa kelvin, driverele fiind alimentare de o sursa izolata sa nu faca bucla de masa pe undeva, driverele fiind si ele izolate, dar tot degeaba, am masurat de curiozitate si pe lungul terminalului de sursa la unul cu 3 picioare, si am avut cam 1 v varf la varf, deci nu asta ar fi cauzat problema.

 

Pentru circuite de forta ca astea nu ai cum sa rezolvi decat cu fibre de plastic.

 

La sic mosfet  de acum incolo doar cu fibra de polimer, desi este cam scump kitul format din emitator, receptor si driver, dar altfel nu merge.

[prog]

La 12.05.2021 la 22:04, ola_nicolas a spus:

@prog: Disipare = "A pierde sau a elimina energia sub formă de căldură cedată unui corp sau mediului ambiant" - Vezi dex online. Asadar, singura energie disipabila sub forma de caldura este cea activa. In cazul energiei reactive, nu exista disipatie ci doar transfer energetic, sub cele doua forme cunoscute - energia electrostatica stocata pe armaturile unui capacitor, versus energia magnetica stocata in campul unei bobine. Asadar un capacitor ideal si o bobina ideala, vor schimba energie reactiva la infinit, asa dupa cum s-a invatat si la cursul de fizica, capitolul electricitate. In consecinta nu vor disipa nimic, pana in momentul in care intervine un rezistor.

De acord cu teoria - si a ta si a mea. Bine, cand am spus eu ca consuma reactiva capacitorul, asta e cazul ideal ca si el se incalzeste. Dar haide sa nu intram in detalii ca nu are rost in topicul asta.

[ola_nicolas]

Un condensator bun, se incarca la o eventuala conectare la sursa de alimentare, apoi daca este deconectat ramane incarcat un timp nedefinit. De multe ori simtim acest lucru pe pielea noastra la propriu. Imi mai amintesc si acum prima experienta de soc electric datorata unui condensator electrolitic de la redresorul unui televizor de tipul TEMP (rusesc) pe care cineva mi l-a dat in tinerete pentru a recupera piesele. Nu stiu cand fusese pornit ultima oara acel televizor, dar stiu ca dupa ce a stat nefolosit la mine cam vreo 2 zile, m-a "scuturat" bine in momentul in care am manipulat condensatorul, dupa detasarea din circuit. A fost primul contact cu realitatea fizica a trecerii curentului electric prin corpul  uman. O cantitate de electricitate stocata pe acel condensator (de 200 uF) s-a scurs prin mine la pamant, eu fiind perceput in circuitul format ad-hoc, ca un rezistor. Am "disipat" acea sarcina electrica care a stationat (cel putin doua zile) pe condensatorul in cauza, in sensul in care curentul de descarcare al condensatorului a trecut prin mine (un "electrolit" complex) provocand la nivelul organelor mele interne o senzatie de soc. Din fericire, campul magnetic stocat in miezul feromagnetic al unei bobine, nu produce asemenea socuri.

Editat Mai 16, 2021 de ola_nicolas

[cavit]

 Osciloscopul este instrumentul necesar pentru a lamuri problema snuberelor,

 

Am vazut ca oscilatiile parazite din drena se propaga pe poarta prin capacitatea drena poarta, daca rezolvi pe drena se rezolva si pe poarta.

 

Surprinzator rezistenta necesara pentru a amortiza aceste oscilatii este mai mare decat am crezut, si functioneaza intr-o plaja destul de larga, in cazul meu de la 10 ohm pana la 100 ohm in serie cu 500 pf face aceeasi treaba.

Cu snuber oscilograma pe drena arata ca in exemplu din prima postare, la fel si pe poarta, fara snuber amplitudinea oscilatiilor din drena este dubla iar durata de amortizare de 3 ori mai lunga.

 

Cu valoarea mai mica incetineste mai mult viteza de crestere a tensiunii pe poarta la intrarea in conductie, cu 100 ohm tranzitia este de 50ns si cu 10 ohm de 80ns (cu rezistenta de poarta de 4.7 ohm). Pe driver tranzitia este de 20ns in sarcina, cu doua NTHL020n090sc1 cu cate 4.7 ohm pe poarta.

Pierderea de putere este apropiata, in primul caz se pierde mai mult pe tranzistori, in al doilea caz mai mult pe rezistenta.

 

In cazul de fata transformatorul nu este optimal, este bobinat cu 2 platbande suprapuse (pentru push pull) capacitatea dinte ele este mare, solicita mai mult tranzistorii si are tendinta la oscilatii, nu am litz wire sa il fac mai potrivit pentru aplicatia asta.

 

Referitor la pierderile in condensator, cu rezistentele astea mari sunt destul de reduse, cam 5% din puterea disipata de rezistenta.

 

Piederile in condesatoare sunt de doua feluri, unele statice, datorate curentilor reziduali (autodescarcare) care sunt neglijabile, unele condensatoare ramin incarcate ani de zile, chiar si cele electrolitice care au de regula curent de autodescarcare mai mare pe unitatea de capacitate.

 

La condensatoarele de capacitate mai mica autodescarcarea se produce in marea majoritate prin aer, datorita umiditatii sau chiar si ionizare la tensiuni mai mari.

 

Pierderile dinamice in curent alternativ, sunt date de ESR , pierderile in dielectric sunt definite de tangenta unghiului de pierderi, acesta este o trasatura a dielectricului utilizat.

 

Vidul are pierdere zero, condensatoarele cu vid nu au pirderi in dielectric,(se folosesc la acordarea antenelor de emisie, radioamatorii stiu bine si le cauta) la acestea se adauga pierderile rezistive in conductoare (armaturi si borne).

 

In cazul snuberelor pierderile in condensator nu pot fi estimate bine in functie de frecventa deoarece semnalul nu este sinusoidal, iar viteza de variatie si oscilatille parazite au o dispersie mare, deoarece depind de multe variabile.

 

De exemplu modificand rezistentele din portile tranzistoarelor, se modifica puterea disipata in condensator.

 

 

Editat Mai 16, 2021 de cavit

[cavit]

Am reusit sa salvez cateva oscilograme, atenuarile au fost declarate, tensiunile sunt cele reale.

 

1 tensiunea pe drena fara snuber

2 tensiunea pe drena cu snuber 500pf cu 100 ohm intre cele doua drene

3 tensiunea pe driver direct la iesire nainte de 3 cm fir torsadat

4tensiunea dupa 3 cm fir torsadat

5 tensiunea pe poarta

 

prezenta snuberului nu prea influenteaza oscilatille parazite de pe poarta, dar prezenta unor inductante parazite cum sunt firele le influenteaza.

testul este facut cu sursa in sarcina usoara durata impulsului este relativ mica in comparatie cu periooada semnalului