Power Electronics

Всем привет,
есть пьезокерамика, на нее надо подавать напряжение 600в 500кгц, схему прилагаю,
возникла необходимость увеличить напряжение до 1200-1500в, тут и возникли проблеммы,
данная схема не выдает напряжение выше 600-700в, перепробовано множество различных трансформаторов,
наиболее оптимальный без сердечника 6+120 виток.
В симуляторе вроде все хорошо, увеличиваем напряжение, ток первички возрастает напряжение ВВ повышаеться,
в реале повышаем напряжение и выше некоторого примерно 75в напряженние ВВ уже не поднимается,
похоже ток первички не повышается хотя напряжение повышается, ограничивается примерно на 80-100А.
Ключи IRFB31N20D.
Как же повысить напряжение ВВ в данной схеме или есть какие то другие варианты, пробовал чопер но там все еще хуже.
Паралельно ключам естественно стоят и мощная керамика и электролиты практически на ногах ключей.
Пьезокерамика не должна работать в резонансе.

Модель ltspice https://dropmefiles.com/HaujZ

_________________
хочу все знать

Стоит сравнить реальные и "симуляторные" картинки, чтобы понять в чем проблема. Т.е. где реальность не соответствует модели. Возможно свойства пьезокерамики каким-то образом изменяются...

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Заметил особенность,
первый импульс самый большой, второй меньше, третий еще меньше и далее остальные примерно одинаковые,
а напряжение питания ключа сначало падает до третьего импульса а потом повышается,
те более высокому напряжению питания соот. импульсы с меньшей амплитудой ( после 3-го)
это может быть если индуктивность первичной обмотки повышаеться за счет взаимодействия вторичной обмотки с пьезокерамикой,
в принципе частота работы не в резонансе но близко, посередине между резонансом и антирезонансом.
Все равно что делать чтобы повысить амплитуду импульсов пока не понятно.
Параметры пьезокерамики все таки лучше описывает если L1=150мкГн С2=667пф R6=122
резонансы на 500кгц а антирезонанс прим на 580кгц

_________________
хочу все знать

Попробую другую керамику поставлю с совсем другим резонансом посмотрю что будет.

_________________
хочу все знать

рискну предположить просто мощности трансформатора не хватает, может стоит попробовать на феррите собрать?

Перепробовал штук 20 разных версий и на ферите и на чашках и просто на воздухе все одно.
Сначало думал что транс, потом что esr у кондеров слишком высокое, теперь думаю что все не так просто как кажется.

_________________
хочу все знать

а если нагрузку изменить что-нибудь меняется? можно предположить 2 варианта,
1. что-то с трансформатором
2. что-то не так с нагрузкой при повышении напряжения на ней.

Похоже пьезокерамика не при чем. если оставить от нее только ее физическую емкость С1, просто заменив на такой же кондер,
все тоже самое, напряжение конечно поднимается без нагрузки но выше 70в ток не растет, напряжение не растет, ток упирается где то в 170А,
может канал ключа насыщается как нить и сопротивление его растет...поискать ключи помощнее надо что ли.
У ключей irfb31n20d импульсный ток 124А так что для него уже перебор но тут работа пачками с большой паузой так что пока выдерживал.

_________________
хочу все знать

Сопротивление растет однозначно! Тем более, что транзисторы используются сверх максимума по импульсному току. Но, кроме транзисторов, активным сопротивлением обладают и другие элементы схемы. Такие как источник питания, обмотки трансформатора (работающие на частоте 500 кГц), нагрузка. Поэтому замена транзисторов на более мощные может не дать ожидаемого результата. И если так случится придется все перебрать. Например, перемотать трансформатор с использованием более мелкого литца с большим общим сечением.
Кстати, а чем и как сейчас намотан трансформатор?

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

а если со скважностью поиграться что происходит?

Вполне может не дать результата тк когда был транс на чашках с первичкой 4мкгн ток не поднимался выше 80А но по моему было все тоже самое.
Сейчас пустая трубка из картона прим 7мм на ней две обмотки 6 витков первички D0,5мм сверху 140 витков вторички D0,1мм, как показал опыт такой транс лучше всего работал.
Лицетрат по моему смысла нет при таких кол-вах первички, ну а на вторичке тоже тк там токи небольшие.

_________________
хочу все знать

А смысл ? Ток все равно не вырастет.

_________________
хочу все знать

Даже без учета эффекта близости и для температуры 20 гр.С, получаем сопротивление первички 20мОм и вторички 9 Ом (в модели 1 мОм и 1 Ом соответственно). Плюс реальные транзисторы имеют большее сопротивление канала (добавляем по 72 мОм последовательно с каждым транзистором). В результате амплитуда тока в R1, при 70 В, падает с 185 до 165 А. Если же учитывать эффект близости, то результат может быть ещё хуже.
Если уточните конструктивные данные трансформатора (диаметр, толщина и высота каждой обмотки, а также их взаимное расположение ), то можно будет сделать его модель в FEMM и определить полное сопротивление трансформатора на частоте 500 кГц с учетом всех эффектов.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Я вижу это так :

Главный вопрос - почему с увеличением напряжения между стоком ключа и верхним выводом катушки первички ток через катушку не растет. (я могу увеличивать напряжение до 95в)
Катушка это линейный элемент, чем больше падение на ней напряжения тем выше ток не важно какое у нее сопротивление. (при постоянной частоте)
В моем случае есть только один нелинейный элемент - это полевик, ( пьезокерамику исключили) я так подозреваю что с увеличением тока выше некого порога, видимо в моем случае это 170А, полевик начинает работать как стабилизатор тока, те увеличивает свое сопротивление, сгореть ему вероятно мешает только кратковременность процесса.
И вероятно, модели в ltspice про такой эффект не в курсе и не учитывает.
Паралельно ключам стоят еще p6ke100A но вряд ли они как то оказывают влияние..
Вроде у меня валялись какие то мощные высоковольтные ключи попробую завтра их поставить.

_________________
хочу все знать

А вы в курсе, что в закрытом состоянии к транзисторам данного преобразователя прикладывается удвоенное напряжение питания? Для p6ke100A максимальное напряжение защелкивания 135 вольт. Откуда плавно вытекает максимальное напряжение питания 70 вольт.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.