可控硅并联-70TPS16-超限并联【原创】
迪纳米斯2015/04/20电磁炮 IP:广西
直接并联两个可控硅,必须一致性非常接近。中大奖都没那么难。另外线路和管脚的电感的Lx差别,线路的电阻Rx差别、线路的分布电容差别Cx 这些布线的寄生电容电感和导体本身的微小电阻差别等、还有周围电磁环境影响。温度差别影响等等很多条件决定了晶闸管不能同时导通。之间的时间误差即使很小,也会导致致命问题。
想通过并联可控硅获得大电流通过能力,首先这是可以实现的。但是有先决条件和保护措施。
首先,在元件选择方面,尽可能挑选统一批次,统一性好的元件。
第二,必须留有余量。别想着并联之后得到2倍的工作能力,达到150%就可以了,保证单管60%-80%的工作范围,预留20%-40%的余量保证相对安全,如果条件极端,比如,短时间超额定电流使用,还应预留更多余量。
第三:必须有均衡措施。通过均流电阻或者均流变压器对电流进行均衡。避免电流集中流过单个可控硅。
第四:如果是昂贵的管子,快速熔断保护措施必须有,以防意外。
第五:线路设计必须尽量对称和均衡。以减少因为布线的电感电阻电容的差别导致导通异步。
额大概就是这些。
如果想获得超过1400A甚至更大的电流的高上升率脉冲电流。那就不是单纯并联多少个70TPS16就能解决的问题,还要有其他设计。 一步做不到的事情,可以分两步做。嘿嘿,电路设计我就不班门弄斧了。欢迎大家踊跃参与吧!

[修改于 9年1个月前 - 2015/04/21 12:40:10]

来自:物理高能技术 / 电磁炮
35
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~~空空如也
迪纳米斯 作者
9年1个月前 IP:广西
763914
一般我们用70TPS16都是瞬时超过额定电流的用法。 想通过直接并联来获得超单管极限的工作电流,是不可以的。基本是必烧。额 有过坛友并联5个,一样烧。头像是御坂,御坂泛滥,不记得是哪个御坂了。因此提出这个话题。
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
763915
今天不舒服。消化不良。明天没有人提出方案的话。我再出电路图。
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ssungirl
9年1个月前 IP:广东
763923
[s::lol],我是暖贴宝,当坛友发帖的时候,都会想到我。

貌似一个小小的磁环就可以了,套在管子脚上。
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ApocalypseTANK
9年1个月前 IP:广东
763927
引用 迪纳米斯:
一般我们用70TPS16都是瞬时超过额定电流的用法。 想通过直接并联来获得超单管极限的工作电流,是不可以的。基本是必烧。额 有过坛友并联5个,一样烧。头像是御坂,御坂泛滥,不记得是哪个御坂了。因此提出这个话题。
那是我,我用可控硅当鞭炮[s::lol],电压是前所未有的1200v容量150uf,不过我模拟的实在标称量之内的,10个的损失了4个,电流上升率一直让我头疼,之后大功率下我用自己改装的空开了[s::lol],我不得不说你花一样的钱买一个大号的可控硅保险很多,下次花个100以上买真空灭弧室去。阻容吸收电路我没有研究过,撸主可以看看。
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法式油炸薯条
9年1个月前 IP:甘肃
763970
引用 迪纳米斯:
今天不舒服。消化不良。明天没有人提出方案的话。我再出电路图。
买1000A可控硅呗[s:41]
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
763998
难受 睡不着!肚子胀气,感觉像一个过充的电池了
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
763999
引用 法式油炸薯条:
买1000A可控硅呗
1000A可控硅多少钱?
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
764000
引用 ApocalypseTANK:
那是我,我用可控硅当鞭炮,电压是前所未有的1200v容量150uf,不过我模拟的实在标称量之内的,10个的损失了4个,电流上升率一直让我头疼,之后大功率下我用自己改装的空开了,我不得不说你花一样的钱买一个大号的可控硅保险很多,下次花个100...
你电容不是单独一个的,是电容组吧?
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法式油炸薯条
9年1个月前 IP:甘肃
764002
引用 迪纳米斯:
1000A可控硅多少钱?
两三百,极限瞬时电流两万安,应该烧不掉
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
764003
首先上70pts16数据 一般正品都能达到
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS ( TJ = 25°C UNLESS OTHERWISE SPECIFIED )
IT(RMS) RMSon-state current Tc = 109°C 105 A
IT(AV) Average on-state current Tc = 109°C 70 A
ITSM Non repetitive surge peak on-state current 无重复峰值浪涌电流
tp = 8.3ms (正弦半波底部宽度)Tj= 25°C    1400A   tp = 10ms (正弦半波底部宽度)  1500A
I²t I²t Value for fusing tp = 10 ms Tj= 25°C 11250 A²S
dI/dt Critical rateof rise of on-state current IG = 2 x IGT, tr≤100ns F = 60 Hz Tj= 125°C 150 A/μs
IGM Peak gate current tp = 20 μs Tj= 125°C 2.0 A
PG(AV) Average gate power dissipation Tj= 125°C 2.0 W
Tstg Storage junction temperature range - 40 to + 150°C
Tj Operating junction temperature range - 40 to + 125
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
764004
如果你当真就用这个极限工作数据来做电路。烧管是很正常的
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
764008
首先电磁发射线圈的电感值不是固定的,感应式的非顺磁性发射物会减小线圈的电感,跟铜芯可调电感同理!其次!磁阻式发射,出现磁通饱和的情况下,电感会下降!电流上升形成一个电流冲击。
所以拿了70TPS16 除了要考虑电容大小 电感大小之外。还要考虑电感变化问题,即发射物对电感值的影响问题。
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迪纳米斯作者
9年1个月前 修改于 9年1个月前 IP:广西
764011
由于大电流高压的可控半导体开关非常昂贵,本着最小成本最大效果的DIY精神。本帖讨论如何合理利用廉价的晶闸管。对于线圈部分的问题简单掠过不予详细讨论。
电路分析和设计首先得从拓扑上分析。如何用最快的上升率和最短的时间完成电容到电感的放电过程咧?怎么用有限功率的开关来达到最大的总电流呢?
假设:
450V 2000μF的电解电容X6个 总储能约1200焦耳
70TPS16晶闸管X6个
先不考虑电容均流均压问题。只考虑晶闸管和电容在电路当中拓扑位置的问题。
电容组合方式有如下几种方式:
A:6串 2.7kv  
B:2串3并 0.9Kv
C:3串2并 13.5kv
D:6并 450V
A方案,电压过高,否定
B方案,电压适中,电容并联,有利于减小电容组的等效串联电阻。不超过1000V
C方案:电压最接近70tps16的耐压值。晶闸管通过的功可以达到率最大,但是也最容易超载。
D方案:电压最低,电容组放电电流最大。
综合看来,BCD方案各有千秋。

储能电容组的主要晶闸管开关位置,不知道大家一般怎么做,借用下

ビリビリ女大神的图,原帖地址:https://www.kechuang.org/t/23212


4.png
这种方式是电容组和SCR各自独立,各个电容的电流是经过并联然后汇总到SCR,这种方式在电容总量大,SCR要又省钱的情况下是很不利的,如果并联SCR来提高电路的电流,的话,电容组和SCR组都要分别均衡。增加复杂度和成本。而且并联的每个scr不能发挥出最大效能。
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
764012
现在提出一种电容组开关组结合起来并且统一均衡的结构,基本理念是分布式储能分布式开关统一均衡。
如下,L1-L2-L3由于软件没有符合要求的器件,所以用了三个独立的电感画出来,其实这三个电感是绕在同一个磁环上面的星形接法的均流电感。偶数的话就不用这么麻烦。夜深了,肚子也不胀了。睡觉先上图,明天还有事情。估计不能继续弄完这个主题了。 SCR和电容组.png
相比电容组和开关组分离的结构,这种结构更简洁,在晶闸管载流能力有限的情况下,能安全地得到几倍的电流。形象来说想控制大河的通断,却没有在大河上造大水库的能力,那么就用小水库把所有支流都截断,也能达到跟大水库一样的效果。

另外,这种结构还带来一个好处,就是鲁棒性更好(额 安全性可靠性 容错性,)。3:28,真的太晚了。必须睡觉了.........未完待续...
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迪纳米斯作者
9年1个月前 修改于 9年1个月前 IP:广西
764026
出门了,等车中 ,找了个网吧上网 继续:
SCR和电容组.png
时间仓促充电和均压电路没有做。在外面改不了图,将就吧
之前讲过,电容组并联之后,再用晶闸管并联作为开关的方式,很不理想。根本不能充分发挥开关管的性能。
而开关管如上图串连在两个电容之间避免了之前的缺陷,能节省掉重复的电流均衡措施,而且每个开关管单独负责并联电容组的其中一组。 当开关出现细微的不同步的时候,相当于三组串联电容分开投切。每次投切的容量为C /3。即使开关导通时间不同步,也不怕超额电流集中涌过单个晶闸管:
I总=C总*du/dt
所以每次切的电容为1/3C总,则每次投切电容组的时候,电容电流为I总电流的1/3。
在这种情况下可以放心的利用晶闸管的短时间浪涌电流的承受能力,在规定时间内,根据管子质量和其他因素进行保守估计,单管能导通峰值可到达1KA,总电路电流峰值可以承受3KA。这样,即使是使用便宜的70TP12-70TP16管子也能安全可靠地获得跟昂贵的大电流管子一样的性能。
如果是电容组并联输出之后,在经过并联的晶闸管开关的话,一旦出现导通时间差,电流集中在一个管子上面时。单个管子承受的电流则等于I总。
两者相差三倍。
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
764052
吃饭准备上车
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
764053
引用 ApocalypseTANK:
那是我,我用可控硅当鞭炮,电压是前所未有的1200v容量150uf,不过我模拟的实在标称量之内的,10个的损失了4个,电流上升率一直让我头疼,之后大功率下我用自己改装的空开了,我不得不说你花一样的钱买一个大号的可控硅保险很多,下次花个100...
额你来看看,我设计的电路和你烧管的电路有什么不同。 还有电流上升率。不难分析新电流结构的di/dt,也是管子数的n倍。
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zhanglei
9年1个月前 IP:安徽
764607
这个电路有人实验过吗?效果如何啊
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
764930
从广州回来了!实践还没有,这篇帖子,方案是可行的,就是具体计算方面,用多大的电感,允许的时间差多少,加了均衡电感对电流上升速率影响多少,用多大的磁芯,磁芯到达饱和的时间多少,这些我目前都无法计算,知识缺乏,学到用时方恨少啊!


这个电路,让均衡电感的磁芯可以在支路完全导通之后饱和的话,磁芯饱和反而在这里起到一个脉冲压缩的作用。不过饱和的时间要掌握非常好,还有饱和之后的尖峰电流不能超过晶闸管的承受电流和承受时间。
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潜伏者
9年1个月前 IP:河北
764958
既然是可控硅的问题,我也来说两句。首先纠正一下,我从30v起步,很快玩到了1350v,而且容量是600uf。当时还不知道70tps16这个型号,所以花20元买bca60-1600,从字面可以看出,这个是1600v耐压的可控硅,但是额定电流只有25-30a。然而就是这样一个可控硅,在没有二极管保护的情况下,完成了大概60次发射,最后可控硅的死法是耐压不足,充电至600v自动开启。
言归正传,70tps16,tyn1225。都是非常不错的可控硅,当然前提是进口的原装货。先不说16,即便是tyn1225这个耐压1200v25a的可控硅电流上升速度是250a,在这个体积来说,已经是非常了不起的参数。目前大家的实验绝大多数线圈实验不会超过1000a,线圈,可控硅,电容,等等都是有电阻的,这个电阻制约了回路的电流。所以目前1000uf以内的实验用1个70tps16还是安全的。
楼主的设计我之前想过,但是问题仍然存在,开启不一致,关闭不一致,虽然能保护可控硅,但是还是有先有后,还有就是中间接法要注意驱动的接法。暂时说两句,想起来再说。
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
764972
引用 潜伏者:
既然是可控硅的问题,我也来说两句。首先纠正一下,我从30v起步,很快玩到了1350v,而且容量是600uf。当时还不知道70tps16这个型号,所以花20元买bca60-1600,从字面可以看出,这个是1600v耐压的可控硅,但是额定电流只...
噢哈哈!潜伏者来了啊。我这个电路,是为了做一个实验才弄的,我在旺旺跟你说过的。集成线圈和导轨的优点,对时间同步和关断要求不是很高,但是对电流需求很大,电流小了没什么效果,目前条件有限。只试过两百安培。只感觉稍微手震一下。等其他东西到位了才能做。
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
764973
引用 潜伏者:
既然是可控硅的问题,我也来说两句。首先纠正一下,我从30v起步,很快玩到了1350v,而且容量是600uf。当时还不知道70tps16这个型号,所以花20元买bca60-1600,从字面可以看出,这个是1600v耐压的可控硅,但是额定电流只...
嗯嗯,中间接是有点麻烦,那就换到两边。用900V充电这样充电线路就可以简单很多了。还有你的T2正式版和分控板都弄好了吗?
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迪纳米斯作者
9年1个月前 修改于 9年1个月前 IP:广西
765081
Imax=Umax*Sqrt(C/L)固定的L,计算结果是单组电容导通的话,峰值电流会比2组导通 3组导通的还要大
如上图的设电容组 0.005H电感,单组1000μ导通,峰值大约2200A 两组导通大约1800A  三组导通峰值却不超过1260A
...也就是说 三组导通,平均每个管才420A左右

事情远远没有我当初想的那么简单啊重新计算吧 先不考虑电阻
首先要求半波周期小于10ms 即0.01s
t=πsqrt(LC)目前C是3000μF 即0.003F
则 π*sqrt(L*0.003)<0.01
L<0.0000531H
即L<53μH
取0.00005H的话
Imax=Umax*Sqrt(C/L)
       =900*sqrt(0.003/0.00005)
       ≈6971A
三个平均每个2323A..... 超标了 电容太大了

文字输入公式还是很麻烦的,sqrt是开方的意思 sqr则是平方的意思
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迪纳米斯作者
9年1个月前 修改于 9年1个月前 IP:广西
765088
....电容大不一定是好事,电容单个容量小一些还是好的。哎 没计算过就买东西是大忌,我就买了6个2000μ的.........................哭
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
765116
哭啊 得上电力大饼的节奏了吗?
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
765117
AAC701PMV502 大功率平板可控硅谁知道数据?
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
765126
奶奶个熊 三个串联 然后并联看看
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
765128
三个串联然后并联 电容大概是0.000666666F 在10ms内的话 电感小于47mH就可以了 选40计算一下看 擦擦不会吧 差别那么大 才150A不到?
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
765130
我是不是算错啦?[s::L]
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
765133
还真是算错了模拟不一样
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
765134
要5mh左右..峰值接近1400A
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
765135
平均700A一个管子的样子
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
765136
如果电容组一组没接上的话 峰值是不到1000A
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迪纳米斯作者
9年1个月前 IP:广西
765137
奶奶个熊 电路计算还是不行 多练
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