Redresseur de convertisseur à pont complet

Je suis en train de construire un convertisseur DC / DC isolé de 8 kW, une topologie à pont complet.

Je vois des phénomènes intéressants sur les diodes. Lorsque chaque diode devient polarisée en inverse, une pointe de tension apparaît à travers la diode, avant de se fixer à la tension de bus CC attendue. Ce sont des diodes rapides de 1800V (temps de récupération spécifié de 320nS), et les pointes atteignent 1800V avec seulement 350VDC sur le secondaire, bien en dessous de ma cible de tension de sortie. L'augmentation des temps morts n'aide pas; le coup de pied apparaît toujours lorsque la diode est polarisée en inverse et est tout aussi grand.

Je soupçonne que la self de sortie maintient les diodes vers l'avant polarisées pendant le temps mort. Ensuite, lorsque la tension du transformateur commence à augmenter dans l'autre demi-cycle, la diode est instantanément polarisée en inverse suffisamment longtemps pour apparaître comme un court-circuit à travers l'enroulement du transformateur. Puis, lorsque la diode se rétablit, ce courant est coupé, provoquant le coup de pied que je vois.

J'ai essayé quelques trucs. À un moment donné, j'ai ajouté une diode flyback en parallèle à mon pont. J'ai utilisé les mêmes diodes à récupération rapide que celles de mon pont. Cela n'a eu aucun effet apparent sur les pointes. J'ai ensuite essayé d'ajouter un capuchon 0,01 uF en parallèle à mon pont.

Cela a réduit les pointes à un niveau plus gérable, mais l'impédance reflétée de ce capuchon a causé des problèmes importants sur le primaire. Mes bonnets amortisseurs ont doublé de température!

Quelques possibilités se présentent:

1) J'ai mal diagnostiqué le problème. Je suis sûr à 95% de voir ce que je pense voir, mais je me suis déjà trompé.

2) Utilisez un redresseur synchrone. Je ne devrais pas avoir de problèmes de récupération inversée avec ça. Malheureusement, je ne connais aucun JFET à blocage inversé dans cette gamme de puissance, et il n'y a rien de tel qu'un MOSFET à blocage inversé. Les seuls IGBT à blocage inversé que je puisse trouver dans cette gamme de puissance ont des pertes pires que les diodes.

EDIT: Je viens de réaliser que j'ai mal compris la nature d'un redresseur synchrone. Je n'ai pas besoin de FET à blocage inversé; les FET conduiront la source drainante.

3) Utilisez des diodes à récupération zéro. Encore une fois, des problèmes de pertes et de coût.

4) Coupez les coups de pied. Il semble que cela consomme beaucoup trop d'énergie, de l'ordre de 20% de mon débit global.

5) Ajoutez des noyaux saturables en ligne avec les diodes. Deux des plus grands noyaux saturables que j'ai pu trouver ont à peine bosselé mes coups de pied.

6) Utilisez une topologie résonante à commutation de courant nul. Je n'ai aucune expérience dans ce domaine, mais il semble que si le courant sur le primaire change plus doucement, la tension sur le secondaire devrait également changer plus doucement, donnant aux diodes plus de temps pour récupérer.

Quelqu'un d'autre a-t-il fait face à une situation similaire? Si oui, comment l'avez-vous résolu? Edit: fiche technique FET côté primaire ici .

Fouetter les FRED

Les convertisseurs alimentés en tension avec isolation du transformateur présenteront une sonnerie dans le secondaire. La sonnerie est causée par des inductances et des capacités parasites dans le circuit, les éléments dominants étant l'inductance de fuite du transformateur ( ) et la capacité de jonction ( C j ) des diodes de pont. La fiche technique de la diode montre C j de 32pF. Je vais faire une supposition naïve à L Lk de 500nH, mais il faudra le mesurer pour vraiment savoir. Donc, un LC de 500nH et 32pF est ce qui doit être snobé.$L_ {\text {Lk}}$$C_j$$C_j$$L_ {\text {Lk}}$

Pic d' amplitude sans amarrage sera $2 n V_ {\text {in}}$$n$

Il existe différents types d'amortisseurs de tension; Serrage, résonance de transfert d'énergie et dissipatif. Les types de serrage et de résonance nécessitent plus de pièces et une certaine implication d'interrupteurs actifs qui, je pense, les rendent peu pratiques pour ce cas. Donc, je vais seulement couvrir les amortisseurs dissipatifs car ils sont les plus simples et fonctionnent bien avec des commutateurs passifs (comme les diodes ou les redresseurs synchrones).

La forme d'amortisseur dissipatif que je vais couvrir est une série RC placée en parallèle avec chaque diode de pont.

Quelques faits sur les amortisseurs RC d'amortissement:

• Ils concernent tous l'adaptation d'impédance. Vous ne pouvez pas choisir la valeur de la résistance d'amortissement $R_d$
• $C_d$$P_ {\text {Rd}}$$C_d F V^2$$C_j$ .

Quelques directives et à quoi s'attendre avec les amortisseurs RC amortisseurs:

• $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$

Il s'agit d'un problème de snubber classique. Une diode ne peut pas passer instantanément de la conduction au blocage; la charge dans la jonction PN doit être balayée, et un amortisseur RC à travers chaque diode devrait aider cela.

J'avais l'habitude de concevoir des démarreurs progressifs industriels et sur les unités moyenne tension, nous avions beaucoup de travail de conception autour de cet aspect particulier. Cela fait longtemps que je n'ai pas travaillé dans cette industrie particulière, donc je ne me souviens pas des valeurs d'amortissement, mais je commencerais probablement par 0,1 uF et peut-être 49 ohms et voir où les choses commenceraient à trembler à partir de là.

Courant de récupération inversé 60A! (à partir de la fiche technique) Cela doit aller quelque part ...

Comme Andrew Kohlsmith, ma première pensée serait un amortisseur RC sur CHAQUE diode, mais je suis réticent à en faire une réponse à moins que vous ne trouviez des précédents à une puissance similaire. Andrew semble avoir l'expérience nécessaire pour porter ce jugement; n'ayant pas travaillé sur la puissance industrielle, moi non!

Mais exécutons quelques chiffres: comme votre courant direct sera en moyenne quelque chose comme 25A (8kw, 350V), utilisons la même valeur pour Irm - 25A * Trr = 230ns donne une charge stockée approximative de 5,75 uC, ce qui chargerait un condensateur de 0,1 uf à un 57V plus maniable. Mais 25A * 49R est un peu élevé (!) - ce calcul brut suggérerait 4 ohms (ou même 2) plutôt que 49 comme point de départ pour la résistance d'amortissement.

Je le répète: je n'ai pas travaillé sur l'énergie industrielle, c'est donc ce que les chiffres me disent. J'apprécierais le commentaire d'Andrew compte tenu de ces chiffres.