neděle 7. února 2016

Měnič 48V / 230V

Varování: Příspěvek není návodem ale inspirací pro možný návrh podobného zařízení kvalifikovanou osobou případně pod dozorem jako školní projekt. Obsahuje části pod napětím životu nebezpečným. Autor nenese odpovědnost za újmy na zdraví nebo majetku vzniklé v souvislosti s následujícím příspěvkem. Autor si vyhrazuje právo příspěvek kdykoli změnit. 

Jedná se o prototypovou konstrukci měniče z akumulátorů 48V na síťové napětí 230V.
Cílem bylo postavit tichý měnič s pasivním chlazením o výkonu 500W až 1kW.
Základní topologie na následujím schematu:

Vyhlazovací tlumivku v napěťovém meziobvodu jsem zatím vypustil kvůli překmitům na diodách. Výstupní tlumivka je pro jednoduchost konstrukce vinutá na jediném jádru. V tom případě je třeba dát pozor na nutnost invertovaného PWM řízení jednoho z koncových polomůstků při takovéto oriantaci vinutí.
Řízení obou můstků obstarává procesor ARM Cortex M3 - STM32F103C8T6
Jako zpětná vazba je bráno napětí z meziobvodu, což se ukázalo jako nedostatečné vzhledem k úbytkům vznikajícím na výstupním můstku a tlumivce. Bylo by lépe měřit přímo výstupní střídavé napětí.
Dále jsou měřeny proudy obou můstků bočníky v sourcech dolních mosfetů a IGBT.
Napájení driverů a procesoru obstarává pomocný zdroj se starým obvodem 5H0365R, dává 5V a 15V.
Schema řízení:

Pár fotek:
 Desky z DirtyPCB's přišly na Vánoce a vypadají velmi nadějně
 První prototyp osazen
Montáž na provizorní šasi

 Pohled na transformátor a tlumivku. Diody se na desku rozměru 10x10cm také nevešly, takže jsou vpravo nahoře pospojovány dráty.
Ladění
Výstupní sinusovka na zátěži 100W.

Závěr:
Osazená deska úspěšně funguje na první pokus bez úprav až na drobné změny hodnot součástek. Ovšem s laděním SW to bylo úplně naopak. Velmi nemile mě překvapily mosfety IRFP2907. Oproti IRFP4568 se kterými jsem pracoval předtím a šlapaly naprosto parádně i na 40kHz s minimálním deadtimem 30ns prakticky studené a příčný proud v řádu mA. Tak IRFP2907 ačkoli, to z datasheetu při porovnání s předchozími přímo neplyne, tak jsou velmi, velmi pomalé. Nakonec jsem se musel spokojit s frekvencí 32kHz a deadtimem šílených 300ns a přesto tam teče příčný proud a můstek trochu hřeje i při malé zátěži. Do příští verze už mám opět připraveny IRFP4568.
Obdobný problém byl s výstupními IGBT. Na použitou tlumivku se už prostě nevešlo víc závitů, indukčnost kvůli pevné mezeře nebylo možno ani experimentálně zvětšit, a tak jsem musel zvýšit frekvenci až na 80kHz. IGBT potřebují cca 300ns deadtime, aby byly ztráty naprázdno při tomto napětí rozumné, což je ovšem už 10% periody. Příliš mnoho. Díky tomu jsem musel zvednout napětí meziobvodu na 350V abych dostal aspoň 220V střídavých v zátěži na výstupu. Frekvence je ale příliš vysoká a výstupní můstek docela topí. Celkové ztráty měniče naprázdno jsou 15W. Ale už mám také připraveny lepší polovodiče a navinu větší tlumivku.

Žádné komentáře: