Surse in comutatie LLC

[Akos]

E foarte bun acest excel. Cine l-a facut?

[iop95]

E facut de mine.

Mai e de lucrat la el...  sunt si unele mici erori... unele chestii de optimizat, dar se poate folosi pentru o prima evaluare.

 

[Akos]

Banuiam eu, inseamna ca noi astia, cei de pe aici, nici nu stim cine stam de vorba...

Felicitari, mi se pare o chestie super grozava.

Atunci pot sa va intreb:

1. curentul de magnetizare ce reprezinta: valoare maxima, varf la varf, valoare medie, rms

2. curentul prin tranzistor (maxim,  rms)

3. Co (er) e un parametru care nu este dat intodeauna

4. cum masuram capacitatea parazita tanc/transformator

5. ce reprezinta triunghiul mic rosu din dreapta sus al casutelor

[Akos]

In continuare:

1.Hold-up time, capacitatea filtrare, Tensiunea minima Vdmin hold la ce se refera?

Am vazut ca ati pus 20mS, se refera cumva la cazul in care LLC se alimenteaza din retea?

In cazul acesta ce pun daca LLC e precedat de PFC?

[iop95]

1. valorile sunt efective, daca nu e precizat altfel

2. rms

3. Da, stiu; se poate pune o valoare acoperitoare de 1.5-2nF. Cu valoarea respectiva se verifica conditia de ZVS dpdv al energiei inductive in gol

4. greu de masurat... se estimeaza; valori de 100-200pF cred ca sunt acoperitoare pentru trafurile obisnuite

5. celula respectiva contine un comentariu care se poate vizualiza tinand mouseul pe ea

 

Hold-up time poate fi o cerinta de proiect sau determinata de frecventa tensiunii de alimentare (20ms la 50Hz spre ex.).

Cand LLC-ul se alimenteaza din retea printr-un redresor simplu, acest timp impreuna cu capacitatea de filtrare determina la ce valoare scade tensiunea de cc la intrarea in LCC, adica acel Vdmin hold pentru puterea nominala; aceasta valoare trebuie sa fie cel putin egala cu Vdmin folosit la inceput, care determina castgul maxim necesar; cu alte cuvinte, se poate reduce capacitatea de filtrare dar va fi nevoie de un castig mai mare... aici e nevoie de un compromis, functie de necesitati/prioritati/cost.

Cand se alimenteaza prin PFC, calculul se face pentru filtrarea necesara PFC-ului (neglijand pierderile in PFC).

Aici e posibil sa fie o problema cu sarcinile f dinamice, pentru ca cele mai multe controllere PFC au o banda de 10-20Hz pentru bucla de tensiune, respectiv un timp de raspuns in zona 15-35ms... care e posibil sa fie sesizabil in amplif de audio, functie de dinamica semnalului si putere. Din acest motiv cred ca ar fi bine sa asigurati o rezerva de castig pentru LLC si/sau o suplimentare a filtrajului inainte si dupa PFC.

[Akos]

La IPW60R031CFD7 Co(er) este de 203pF iar la cel propus de dv-stra de 158pF.

[Akos]

La linia 69 si 70 imi ies valori negative. De ce?

 

 

 

LLC converter - design
Valori care se aleg/introduc
Valori rezultate / calculate
Tensiune alimentare Vd	390,00	V
Tensiune alimentare minima Vdmin	370,00	V
Tensiune alimentare maxima Vdmax	405,00	V
Tensiune de iesire nominala V0	78,00	V
Tensiune de iesire minima V0min	77,00	V
Tensiune de iesire maxima V0max	79,00	V
Riplu maxim admis	100,00	mVpp
Curent nominal in sarcina	30,00	A
Sarcina nominala	2,600	ohmi
Eficienta estimata/propusa	92,00	%
Puterea nominala sarcina	2.340,00	W
Putere consumata	2.543,48	W
Topologie: Full Bridge=1; Half Bridge=2	2
Raport de transformare n calculat	2,500
Raport de transformare n real (dupa realizare traf)	2,500
Castig minim Mg_min	0,96
Castig nominal Mg_nom	1,00
Castig maxim Mg_max	1,08
Din figura alaturata se alege Ln (optim intre 5-15) si apoi Qe astfel incat castigul de varf (Mg_ap) sa fie mai mare sau cel putin egal cu Mg_max rezultat din calcul (B21)
Valoare recomandata pentru Ln (asigura operarea la fmax, in gol si tensiune max.)	17,40
Aleg Ln (raport Lm/Ls)	5,00
Qmax pentru a ramane in ZVS la sarcina max. si tensiune min.	0,41
Qmax pentru a ramane in ZVS in gol si tensiune max.	2,26
Aleg Q corespunzator (cf. linia 22)	0,80
Frecventa de rezonanta aleasa, f0	115,00	kHz
Frecventa maxima de operare aleasa	200,00	kHz
Castigul in gol	0,832
Rezistenta echivalenta (la sarcina nominala) Re	13,17	ohmi
Condensator rezonant Cr	131,34	nF
Aleg Cr (valoarea standardizata / compusa)	132,00	nF
Inductanta de rezonanta Lr din calcul	14,51	microH
Inductanta magnetizare Lm din calcul	72,55	microH
Inductanta magnetizare Lm masurata	70,00	microH
Inductanta de scapari primara Lkp masurata	2,70	microH
Inductanta de scapari secundara Lks masurata	0,00	microH
Inductanta serie Ls necesara	11,81	microH
Aleg inductanta aditionala (standardizata/masurata)	12,00	microH
Inductanta serie totala Ls*	14,70
Valoare rezultata pentru Ln (raport Lp/Ls)	4,95
Frecventa de rezonanta fr rezultata	114,25	kHz
Raport fmax/fo	1,75
Frecventa de rezonanta fp	47,60	kHz
Frecventa de rezonanta fm (Zi0=-Zioo)	49,81	kHz
Frecventa la care castigul este maxim (in gol)	58,57	kHz
Factorul de calitate la sarcina nominala si f0, Qen	0,8012
Frecventa minima (pt. castig maxim in ZVS)	98,09	kHz
Frecventa de operare la Mg_min (in gol)	128,28	kHz
Factorul de calitate maxim admis (ramanere in ZVS)	0,7960
Curba castigului pe parametrii alesi - graficul alaturat: din intersectia cu castigul maxim rezulta frecventa minima de operare iar din intersectia cu castigul minim rezulta frecventa maxima de operare
Factor normat minim [din grafic]	0,50
Factor normat maxim [din grafic]	2,00
Frecventa minima - interval analiza	57,13	kHz
Frecventa maxima - interval analiza	228,51	kHz
Hold-up time (filtrare intrare)	10,00	ms
Capacitate filtrare (intrare)	3.500,00	microF
Tensiune minima intrare Vdmin hold	370,90	V
Tensiune rms minima tank	166,96	V
Curent maxim tank, rms	15,23	A
Curent tank, rms, la frecventa de rez	2,63	A
Marja protectie supracurent (fara de curentul maxima)	25,00%	%
Curent declansare protectie, rms	19,04	A
Impedanta tank la supracurent (scurtcircuit)	8,77	ohmi
Frecventa la supracurent (overload)	171,19	kHz
Impedanta tank in gol Zioo la fmax	50,65	ohmi
Impedanta tank la frecventa supracurent (B66)	8,77	ohmi
Impedanta de iesire tank (la frecv de operare minima)	-42,78	ohmi
Rezistenta critica (raportata la secundar, la fmin)	-16,452	ohmi
Curent primar activ (rms) la sarcina nominala	13,33	A
Curent de magnetizare in gol(rms), la fmax	3,48	A
Curent nominal in circuitul rezonant, rms (full load la f0)	13,95	A
Valoare efectiva fundamentala tank	182,31	V
Putere reactiva in gol	579,98	VAr
Tensiunea de varf pe condensator, SC la fmin	770,87	V
ESR condensator	9,00	mOhmi
Pierderi Joule in condensator	1,75	W
Rezistenta echivalenta bobina rez. + infasurare prim.	3,00	mOhmi
Pierderi Joule in bobina rez + infasurare primara	0,58	W
Tensiune maxima pe Tranzistor	405,00	V
Curent Tranzistor(rms)	15,34	A
Co(er) Tranzistor	203,00	pF
Capacitate parazita (trafo / tank)	200,00	pF
Qoss Tranzistor la Vdmax	0,20	microJ
Turn-on delay time	48,00	ns
Rise time	27,00	ns
Turn-off delay time	175,00	ns
Fall time	6,00	ns
Diode recovery time	280,00	ns
Energia inductiva in Lr+Lm (in gol)	1.027,01	microJ
Energia in Coss si cap. parazite la Vdmax	49,70	microJ
Raport capacitate rezonanta/capacitati parazite (Cr/Ceq)	217,82
Dead time minim (pentru ZVS in gol) - formula completa	0,241	microsecunde
Dead time minim (pentru ZVS in gol)	0,136	microsecunde
Dead time (calculat functie de Qoss, pt. ZVS in gol	0,081	microsecunde
Raport deadtime la perioada (in gol, la fmax)	9,65%
Opereaza ZVS in gol si Vdmax ?	DA
Defazaj inductiv (ZVS) la sarcina nominala (la frecv. minima)?	DA
Cadere tensiune directa pe dioda red.	0,70	V
Capacitate parazita dioda redresoare in gol	30,00	pF
Tensiune minim inversa diode (redresare cu punct median)	163,40	V
Curent mediu prin dioda	15,00	A
Curent efectiv prin dioda	23,61	A
Frecventa maxima admisa (dupa care apare reactia pozitiva)	390,18	kHz
Curent efectiv prin cond filtrare	14,46	A
ESR maxim (pentru a asigura riplul cerut)	2,12	mOhm
Puterea disipata in ESR cond.	0,44	W

[iop95]

La B69 scrie in comentariu: valoarea negativa inseamna impedanta cu caracter capacitiv.

La B70 e o eroare; valoarea tb sa fie pozitiva sau sa nu aiba solutie.

[Akos]

Intrebarea era ca din ce cauza e capacitiv, ce parametri duc la acest lucru si ce inseamna asta.

Editat Iunie 7, 2018 de Akos

[Akos]

Nu mi-ati mai spus de ce sa maresc rezistenta din grila igbt-ului.

[iop95]

Tankul are o structura L-L-C, astfel  ca impedanta sa de intrare (vazuta in punctul median) variaza cu frecventa.

Sub o anumita valoarea are caracter capacitiv iar peste, caracter inductiv.

O conditie necesara (dar nu si suficienta) pentru ZVS este ca impedanta sa fie inductiva (curentul sa fie in urma tensiunii).

Aceasta impedanta se modifica si cu sarcina, Lp fiind in paralel cu sarcina (prin traf), astfel ca la sarcini mari reactanta inductiva scade si implicit impedanta rezultanta poate sa devina capacitiva, respectiv pierde ZVS.

Intr-o versiune noua a fisierului de calcul se va putea verifica daca la frecventa x si sarcina y este indeplinita conditia de ZVS.

Problema asta se pune pentru zona fp - fr, respectiv determinarea frecventei minime de lucru care asigura ZVS pentru sarcina x.

Zona de lucru ideala pentru LLC este intre aceasta frecventa minima (cf. conditiilor de mai sus) si fr, cand partea secundara lucreaza in ZCS si partea primara in ZVS, pierderile de comutatie fiind minime; peste fr, ramane ZVS in primar dar se pierde ZCS in secundar iar sub fminima se pierde ZVS in primar...

 

Rez. de grila prea mici pot conduce la o comutatie cu pante prea abrupte, care dezvolta spike-uri nedorite; intrarea in conductii fiind in ZVS nu e nevoie de reducerea drastica a timpului de comutare.

[Akos]

Multumesc pentru explicatii. Clare si la obiect. Apreciez asta (si rabdarea dv-stra !) in mod deosebit.

Abia astept noua versiune. Pe cand preconizati sa-l terminati?

Poate o sa includeti si un calcul de stabilitate cu TL431...

Am remarcat si in "Infineon-ApplicationNote_Evaluationboard_EVAL_3KW"  valoarea de 47ohmi in grila 

si se vede si-n formele de unda ale grilei ca tensiunea de c-da creste destul de lent. 

Editat Iunie 8, 2018 de Akos

[MVS]

@akos: rezistentele de care spuneti d-voastra in grile sunt de 4.7ohmi nu 47ohmi.

[Akos]

Da asa este, in schema sunt 4,7ohmi dar si in text si in BOM sunt de 47ohmi !

Editat Iunie 8, 2018 de Akos

[CIBY2]

Rezistentele din grila le calculezi in functie de curentul maxim de impuls al driverului ce comanda finalii, atat pe Low cat si pe High. O valoare mai mica inseamna incarcare si descarcare a capacitatii G-S mai rapida si deschiderea si inchiderea prompta a finalilor, cu pierderi cat mai mici si, implicit, mai putina caldura disipata.

Editat Iunie 8, 2018 de CIBY2