Tendangan penyearah konverter jembatan penuh

Saya sedang dalam proses membangun konverter DC / DC terisolasi 8kW, topologi jembatan penuh.

Saya melihat beberapa fenomena menarik di dioda. Ketika setiap dioda menjadi bias balik, lonjakan tegangan muncul melintasi dioda, sebelum akhirnya turun ke tegangan bus DC yang diharapkan. Ini adalah dioda cepat 1800V (waktu pemulihan spesifik 320nS), dan paku mencapai 1800V dengan hanya 350VDC pada sekunder, jauh di bawah target tegangan output saya. Peningkatan deadtime tidak membantu; tendangan masih muncul ketika dioda bias terbalik, dan sama besar.

Kecurigaan saya adalah bahwa output choke membuat bias dioda maju selama waktu mati. Kemudian ketika tegangan transformator mulai naik di setengah-siklus lainnya, dioda secara instan bias balik cukup lama untuk muncul sebagai pendek melintasi gulungan transformator. Kemudian ketika dioda pulih, arus terputus, menyebabkan tendangan yang saya lihat.

Saya sudah mencoba beberapa hal. Pada satu titik, saya menambahkan dioda flyback secara paralel ke jembatan saya. Saya menggunakan dioda pemulihan cepat yang sama seperti di jembatan saya. Ini tidak memiliki efek yang jelas pada paku. Saya kemudian mencoba menambahkan topi .01 UF secara paralel ke jembatan saya.

Ini mengurangi lonjakan ke tingkat yang lebih mudah dikelola, tetapi impedansi yang tercermin dari tutup itu menyebabkan masalah signifikan pada primer. Topi snubber saya telah berlipat dua dalam suhu!

Beberapa kemungkinan muncul:

1) Saya salah mendiagnosis masalah. Saya 95% yakin saya melihat apa yang saya pikir saya lihat, tetapi saya telah salah sebelumnya.

2) Gunakan penyearah sinkron. Saya seharusnya tidak membalikkan masalah pemulihan dengan itu. Sayangnya, saya tidak mengetahui adanya JFET pemblokiran terbalik dalam rentang daya ini, dan tidak ada yang namanya MOSFET pemblokiran balik. Satu-satunya IGBT pemblokiran balik yang dapat saya temukan dalam rentang daya ini memiliki kerugian lebih buruk daripada dioda.

EDIT: Saya baru sadar bahwa saya telah salah paham tentang sifat penyearah sinkron. Saya tidak perlu FET pemblokiran terbalik; FET akan melakukan drain-source.

3) Gunakan dioda pemulihan nol. Sekali lagi, masalah dengan kerugian dan biaya.

4) Gosok tendangan. Ini sepertinya memakan terlalu banyak daya, sekitar 20% dari keseluruhan throughput saya.

5) Tambahkan inti jenuh sesuai dengan dioda. Dua dari inti jenuh terbesar yang dapat saya temukan hanya sedikit penyok tendangan saya.

6) Gunakan topologi resonansi arus-switching-nol. Saya tidak punya pengalaman di bidang itu, tapi sepertinya jika arus pada perubahan primer lebih lancar, tegangan pada sekunder juga harus berubah lebih lancar, memberi dioda lebih banyak waktu untuk pulih.

Adakah orang lain yang menghadapi situasi serupa? Jika demikian, bagaimana Anda mengatasinya? Edit: lembar data FET sisi primer di sini .

Mencambuk FRED

Konverter pengisi tegangan dengan isolasi transformator akan menunjukkan dering di sekunder. Dering disebabkan oleh induktansi parasit dan kapasitansi di sirkuit, dengan unsur-unsur yang dominan akan menjadi transformator kebocoran induktansi ( ) dan persimpangan kapasitansi ( C j ) dari dioda jembatan. Lembar data dioda menunjukkan C j dari 32pF. Aku akan membuat tebakan naif di L Luk dari 500nH, tetapi harus diukur untuk benar-benar tahu. Jadi, LC 500nH dan 32pF adalah apa yang harus dihina.$L_ {\text {Lk}}$$C_j$$C_j$$L_ {\text {Lk}}$

$2 n V_ {\text {in}}$$n$

Ada berbagai jenis snubber tegangan; Klem, Resonan transfer energi, dan Disipatif. Jenis penjepitan dan resonansi memerlukan lebih banyak bagian dan keterlibatan sakelar aktif yang menurut saya membuatnya tidak praktis untuk kasus ini. Jadi, saya hanya akan membahas snubber disipatif karena mereka yang paling sederhana dan bekerja dengan baik dengan sakelar pasif (seperti dioda atau rectifier sinkron).

Bentuk snubber disipatif yang akan saya bahas adalah seri RC ditempatkan secara paralel dengan setiap dioda jembatan.

Beberapa fakta tentang snubber RC dampening:

• $R_d$
• $C_d$$P_ {\text {Rd}}$$C_d F V^2$$C_j$

Beberapa pedoman, dan apa yang diharapkan dengan snubber peredam RC:

• $L_ {\text {Lk}}$$C_j$$R_d$$C_j$

• $C_d$$3 C_j\leq C_d\leq 10 C_j$$C_d$$3 C_j$$1.5 n V_ {\text {in}}$$C_d$$10 C_j$$1.2 n V_ {\text {in}}$

• $C_d$$10 C_j$

$P_ {\text {Rd}}$

• $C_d$$3 C_j$$P_ {\text {Rd}}$$C_d F V^2$
• $C_d$$10 C_j$$P_ {\text {Rd}}$$C_d F V^2$

$C_d$$10 C_j$

Ini adalah masalah snubbering klasik. Dioda tidak bisa secara instan beralih dari konduksi ke pemblokiran; muatan di persimpangan PN perlu terhapus, dan snubber RC di setiap dioda harus membantu ini.

Saya biasa mendesain soft starter industri dan pada unit tegangan menengah kami memiliki banyak pekerjaan desain di sekitar aspek khusus ini. Sudah lama sejak saya bekerja di industri khusus ini jadi saya tidak ingat nilai snubber, tapi saya mungkin akan mulai dengan 0.1uF dan mungkin 49 ohm dan melihat di mana hal-hal mulai bergetar dari sana.

60A arus pemulihan terbalik! (dari datasheet) Itu harus pergi ke suatu tempat ...

Seperti Andrew Kohlsmith, pikiran pertama saya adalah snubber RC di setiap diode, tapi saya enggan untuk membuat jawaban kecuali Anda dapat menemukan preseden pada kekuatan yang sama. Andrew tampaknya memiliki pengalaman untuk membuat penilaian itu; tidak pernah bekerja dengan kekuatan industri, saya tidak!

Tapi mari kita jalankan beberapa angka: karena arus maju Anda akan rata-rata seperti 25A (8kw, 350V) mari kita gunakan nilai yang sama untuk Irm - 25A * Trr = 230ns memberikan biaya penyimpanan 5,75 uC yang tersimpan, yang akan mengisi kapasitor 0,1 uF ke 57V yang lebih mudah dikelola. Tapi 25A * 49R agak tinggi (!) - perhitungan kasar ini akan menyarankan 4 ohm (atau bahkan 2) daripada 49 sebagai titik awal untuk snubber resistor.

Saya ulangi: Saya belum bekerja pada kekuatan industri, jadi itulah yang dikatakan angka-angka itu kepada saya. Saya akan menghargai komentar Andrew mengingat angka-angka ini.