菜鸟电磁枪3.0起步第一帖
stoneway2009/02/15电磁炮 IP:四川
经过前面最原始的完全无控制的1.0,和加入泄放回路的2.0
已经开始准备菜鸟电磁枪的3.0了,不过猛的难度提高了很多,计划采用全电控,2级加速。我靠,绕个线圈加个光电检测就花了我3个小时,绕完后一看已经有点晕了。好多线头啊。
升压电路用用了块avr8515驱动k2611,开始用pwm调制发现效果不好,修改一下程序改成频率加pwm了,效果可以接受。8515管脚多多剩余,用来检测光电信号,以后可以通过程序来微调关断时间。
光电检测共4个点。第一个检测子弹入管后进行自动发射,第二个检测线圈1中点,第三个检测子弹要到线圈2的时候开启线圈2,第四个检测线圈2中点。
开关管买了10个仙童的G80n60,淘宝上买的10元一个,太超值了,感觉不像假货。计划4个并联,那就有320a的驱动能力了。应该够。
漆包线买的1.2mm,在长4cm,直径1.5cm骨架上绕200圈。
电路还在设计优化中,感觉太花时间了,起码还得1个月才能完全完工。
CIMG4920.jpg
   CIMG4921.jpg
   xx.jpg
来自:物理高能技术 / 电磁炮
18
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~~空空如也
stoneway作者
15年4个月前 IP:未同步
75602
另外发表点感叹
这玩意儿真费钱呐,tnnd还没看见啥效果就杂七杂八的用了600多元了,嗨~~~
痛并快乐着[s:94]
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神箭凌霄
15年4个月前 IP:未同步
75605
无所谓的了
我玩火箭去一次花费五六十常事
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虎哥
15年4个月前 IP:未同步
75622
与玩模型比起来,还是算省钱的,关键是理论的深度更高,能学到东西。
电容用的多大?感觉那四只600V的管子会死得很冤 [s:247]  [s:247]
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电子战爱好者
15年4个月前 IP:未同步
75629
看了一下LZ的板子,显然电路设计有些小问题.
我也同意LS的观点,那4个IGBT会死的很冤.
建议先深入学习IGBT的相关知识,如:擎住效应,密勒电容等等.
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stoneway作者
15年4个月前 IP:未同步
75705
引用第3楼虎哥于2009-02-15 17:03发表的  :
与玩模型比起来,还是算省钱的,关键是理论的深度更高,能学到东西。
电容用的多大?感觉那四只600V的管子会死得很冤 [s:247]  [s:247]


450v 6800uf
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stoneway作者
15年4个月前 IP:未同步
75707
引用第4楼电子战爱好者于2009-02-15 17:24发表的  :
看了一下LZ的板子,显然电路设计有些小问题.
我也同意LS的观点,那4个IGBT会死的很冤.
建议先深入学习IGBT的相关知识,如:擎住效应,密勒电容等等.


电战老大,别吓我啊,我驱动电路都没设计好就下诊断书了?

你说板子有问题是哪里啊?请赐教,谢谢!
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飞天狂想
15年4个月前 IP:未同步
75786
虽然不这么懂,但依然支持`~~~~ [s:92]
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电子战爱好者
15年4个月前 IP:未同步
75788
引用第6楼stoneway于2009-02-15 19:13发表的  :


电战老大,别吓我啊,我驱动电路都没设计好就下诊断书了?

你说板子有问题是哪里啊?请赐教,谢谢!

要玩IGBT,关键就在驱动电路,驱动电路设计的好,一个IGBT瞬间过200A都没问题,设计的不好,10

个IGBT并联一样烧。
很多人以为IGBT是电压型驱动,输入电阻高达10^8欧,几乎不需要输入电流,认为可以直接用单片机

驱动,这样驱动在频率20K或者电流比较小还可以,频率一高就会出问题,关键就在于IGBT由于密勒

效应的原因,其栅极可以等效于一个几Kp的输入电容,源极和漏极也等效于接了一个小电容,此电容

在IGBT开通瞬间(脉冲波形前沿)时,有很大的充电电流(可达2A),在IGBT关断时,有很大放电电

流,如果驱动电路设计不合理,会造成开通损耗和关断损耗激增,另外由于这个输入电容和分布电感

会形成震荡,也要合理选取栅极电阻,防止震荡,电阻过小,震荡,过大则驱动不足,此电阻一般为

10~47欧,为提供栅源放电回路,要接栅源放电电阻,此电阻一般为1K~10K,不过IGBT的驱动可没有

这么简单,当电流很大时,开通或关断过快会发生擎住效应,IGBT锁死,会烧毁IGBT,此时要采取慢

关断等措施,另外当电流很大时,还要采取恒流驱动等措施防止IGBT工作参数超过其安全工作区。
基本就这么多了,另外就是注意栅极和漏极过压和地线的布置等基本问题。。。
[s:249]
+500
科创币
虎哥
2009-02-15
很好。
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TUNGUSKA
15年4个月前 IP:未同步
75809
补充一点,单片机最高输出电压仅5V,这个电压加在G极上正好使IGBT处在放大区,在6800uF的电容下别说几个G80N60,就是1000A的模块也一样化做一缕清烟随风而去.
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hwdz
15年3个月前 IP:未同步
76035
提几个建议啊,有的已经有人说过了,不过没有提出具体的解决方案,有的我考虑出来的,就在这里也说一下:
1、IGBT截止的时候,为了缓放而防止冲击电流烧掉管子,不建议用单片机PWM减小占空比的方法,这样会产生一连串的振荡。如果直接给IGBT的栅极对地电阻上并接一个适当容量的电容来给关断做缓冲是不错的,不过缺陷是会稍稍减小一点导通的速度,不过不要紧,因为充电时电压直接充给电容,所经过的R很小,或是也可以不经过R直接到这个缓冲电容。上,而把R设计到缓冲电容后再到IGBT栅极上,这样放电时通过栅极的泄放电阻会比较慢,而导通速度则比较高。注意单片机到IGBT间加一级晶体管的电压转换电路,防止IGBT导通不良。不要图省事用一个NPN管或NMOS加上拉电阻做反相器就接到IGBT上,这样会让电容充电变得很慢造成导通速度下降,严重影响子弹速度,而是先用一个N管控制一个P管,由P管的集电极(或漏极)直接连接电容,再经R到IGBT的栅极即可。
2、关断位置问题:楼主讲到有两个光电检测器是用来检测线圈中间的,这种设计在老外的作品中很常见,不过我觉得不应该在正中,而是要提前一点点,这样是给管子一个关断的时间。上一个问题中提到要让管子缓冲一下慢关闭,这样等于线圈还是会有一些电流的,所以如果已经到达中点才开始关断,线圈中残余的电流势必会将子弹向回拉导致发射力减弱,所以要设计到让子弹到中点时已经关断完毕,或是已经关断到很小能量,这样才能让子弹有更高的出射速度。不过同时应该注意,子弹越接近中点时受到的动力越强,所以必须确保子弹尽可能的受到最大的吸引力同时又不被拉回。

以上两点分析,请大家指正。我的电磁枪也正在试验中,与LZ相似的是也采用单片机控制,我用的是TI的MSP430F2011。
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gzh007
13年9个月前 IP:未同步
247733
帖子怎么断了?IGBT真是悲剧。
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vocal@ルカ
13年9个月前 IP:未同步
248408
LS挖坟
冒失了
IGBT
  igbt(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。   图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构, N+ 区称为源区,附于其上的电极称为源极。N+ 区称为漏区。器件的控制区为栅区,附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P 型区(包括P+ 和P 一区)(沟道在该区域形成),称为亚沟道区( Subchannel region )。而在漏区另一侧的P+ 区称为漏注入区( Drain injector ),它是IGBT 特有的功能区,与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管,起发射极的作用,向漏极注入空穴,进行导电调制,以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。   igbt的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP 晶体管提供基极电流,使IGBT 导通。反之,加反向门极电压消除沟道,切断基极电流,使IGBT 关断。IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同,只需控制输入极N一沟道MOSFET ,所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET 的沟道形成后,从P+ 基极注入到N 一层的空穴(少子),对N 一层进行电导调制,减小N 一层的电阻,使IGBT 在高电压时,也具有低的通态电压。
[编辑本段]IGBT驱动
  igbt驱动电路是驱动igbt模块以能让其正常工作,并同时对其进行保护的电路。
[编辑本段]IGBT驱动电路的选择
  绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在今天的电力电子领域中已经得到广泛的应用,在实际使用中除IGBT自身外,IGBT 驱动器的作用对整个换流系统来说同样至关重要。驱动器的选择及输出功率的计算决定了换流系统的可靠性。驱动器功率不足或选择错误可能会直接导致 IGBT 和驱动器损坏。以下总结了一些关于IGBT驱动器输出性能的计算方法以供选型时参考。   IGBT 的开关特性主要取决于IGBT的门极电荷及内部和外部的电阻。图1是IGBT 门极电容分布示意图,其中CGE 是栅极-发射极电容、CCE 是集电极-发射极电容、CGC 是栅极-集电极电容或称米勒电容(Miller Capacitor)。门极输入电容Cies 由CGE 和CGC 来表示,它是计算IGBT 驱动器电路所需输出功率的关键参数。该电容几乎不受温度影响,但与IGBT集电极-发射极电压VCE 的电压有密切联系。在IGBT数据手册中给出的电容Cies 的值,在实际电路应用中不是一个特别有用的参数,因为它是通过电桥测得的,在测量电路中,加在集电极上C 的电压一般只有25V(有些厂家为10V),在这种测量条件下,所测得的结电容要比VCE=600V 时要大一些(如图2)。由于门极的测量电压太低(VGE=0V )而不是门极的门槛电压,在实际开关中存在的米勒效应(Miller 效应)在测量中也没有被包括在内,在实际使用中的门极电容Cin值要比IGBT 数据手册中给出的电容Cies 值大很多。因此,在IGBT数据手册中给出的电容Cies值在实际应用中仅仅只能作为一个参考值使用。   确定IGBT 的门极电荷   对于设计一个驱动器来说,最重要的参数是门极电荷QG(门极电压差时的IGBT 门极总电荷),如果在IGBT 数据手册中能够找到这个参数,那么我们就可以运用公式计算出:图一门极驱动能量 E = QG • UGE = QG • [ VG(on) - VG(off) ]   门极驱动功率 PG = E • fSW = QG • [ VG(on) - VG(off) ] • fSW   驱动器总功率 P = PG + PS(驱动器的功耗)   平均输出电流 IoutAV = PG / ΔUGE = QG • fSW   最高开关频率 fSW max. = IoutAV(mA) / QG(μC)   峰值电流 IG MAX = ΔUGE / RG min = [ VG(on) - VG(off) ] / RG min   其中的 RG min = RG extern + RG intern   fsw max. : 最高开关频率IoutAV : 单路的平均电流QG : 门极电压差时的 IGBT门极总电荷RG extern : IGBT 外部的门极电阻RG intern : IGBT 芯片内部的门极电阻但是实际上在很多情况下,数据手册中这个门极电荷参数没有给出,门极电压在上升过程中的充电过程也没有描述。图2这时候最好是按照 IEC 60747-9-2001 - Semiconductor devices -   Discrete devices - Part 9: Insulated-gate bipolar transistors (IGBTs)   所给出的测试方法测量出开通能量E,然后再计算出QG。   E = ∫IG • ΔUGE • dt = QG • ΔUGE   这种方法虽然准确但太繁琐,一般情况下我们可以简单地利用IGBT数据手   册中所给出的输入电容Cies值近似地估算出门极电荷:   如果IGBT数据表给出的Cies的条件为VCE = 25 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz,那么可以近似的认为Cin=4.5Cies,   门极电荷 QG ≈ ΔUGE • Cies • 4.5 = [ VG(on) - VG(off) ] • Cies • 4.5   Cies : IGBT的输入电容(Cies 可从IGBT 手册中找到)   如果IGBT数据表给出的Cies的条件为VCE = 10 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz,那么可以近似的认为Cin=2.2Cies,   门极电荷 QG ≈ ΔUGE • Cies • 2.2 = [ VG(on) - VG(off) ] • Cies • 2.2   Cies : IGBT的输入电容(Cies 可从IGBT 手册中找到)   如果IGBT数据手册中已经给出了正象限的门极电荷曲线,那么只用Cies 近似计算负象限的门极电荷会更接近实际值:   门极电荷 QG ≈ QG(on) + ΔUGE • Cies • 4.5 = QG(on) + [ 0 - VG(off) ] • Cies • 4.5   -- 适用于Cies 的测试条件为 VCE = 25 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz 的IGBT   门极电荷 QG ≈ QG(on) + ΔUGE • Cies • 2.2 = QG(on) + [ 0 - VG(off) ] • Cies • 2.2   -- 适用于Cies 的测试条件为 VCE = 10 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz 的IGBT   当为各个应用选择IGBT驱动器时,必须考虑下列细节:   • 驱动器必须能够提供所需的门极平均电流IoutAV 及门极驱动功率PG。驱动器的最大平均输出电流必须大于计算值。   • 驱动器的输出峰值电流IoutPEAK 必须大于等于计算得到的最大峰值电流。   • 驱动器的最大输出门极电容量必须能够提供所需的门极电荷以对IGBT 的门极充放电。在POWER-SEM 驱动器的数据表中,给出了每脉冲的最大输出电荷,该值在选择驱动器时必须要考虑。   另外在IGBT驱动器选择中还应该注意的参数包括绝缘电压Visol IO 和dv/dt 能力。
[编辑本段]IGBT驱动电路中栅极电阻Rg的作用及选取方法
  一、栅极电阻Rg的作用   1、消除栅极振荡   绝缘栅器件(IGBT、MOSFET)的栅射(或栅源)极之间是容性结构,栅极回路的寄生电感又是不可避免的,如果没有栅极电阻,那栅极回路在驱动器驱动脉冲的激励下要产生很强的振荡,因此必须串联一个电阻加以迅速衰减。   2、转移驱动器的功率损耗   电容电感都是无功元件,如果没有栅极电阻,驱动功率就将绝大部分消耗在驱动器内部的输出管上,使其温度上升很多。   3、调节功率开关器件的通断速度   栅极电阻小,开关器件通断快,开关损耗小;反之则慢,同时开关损耗大。但驱动速度过快将使开关器件的电压和电流变化率大大提高,从而产生较大的干扰,严重的将使整个装置无法工作,因此必须统筹兼顾。   二、栅极电阻的选取   1、栅极电阻阻值的确定   各种不同的考虑下,栅极电阻的选取会有很大的差异。初试可如下选取:   IGBT额定电流(A)  50  100  200  300  600  800  1000  1500  
Rg阻值范围(Ω)  10~20  5.6~10  3.9~7.5  3~5.6  1.6~3  1.3~2.2  1~2  0.8~1.5  
不同品牌的IGBT模块可能有各自的特定要求,可在其参数手册的推荐值附近调试。   2、栅极电阻功率的确定   栅极电阻的功率由IGBT栅极驱动的功率决定,一般来说栅极电阻的总功率应至少是栅极驱动功率的2倍。   IGBT栅极驱动功率 P=FUQ,其中:   F 为工作频率;   U 为驱动输出电压的峰峰值;   Q 为栅极电荷,可参考IGBT模块参数手册。   例如,常见IGBT驱动器(如TX-KA101)输出正电压15V,负电压-9V,则U=24V,   假设 F=10KHz,Q=2.8uC   可计算出 P=0.67w ,栅极电阻应选取2W电阻,或2个1W电阻并联。   三、设置栅极电阻的其他注意事项   1、尽量减小栅极回路的电感阻抗,具体的措施有:   a) 驱动器靠近IGBT减小引线长度;   b) 驱动的栅射极引线绞合,并且不要用过粗的线;   c) 线路板上的 2 根驱动线的距离尽量靠近;   d) 栅极电阻使用无感电阻;   e) 如果是有感电阻,可以用几个并联以减小电感。   2、IGBT 开通和关断选取不同的栅极电阻   通常为达到更好的驱动效果,IGBT开通和关断可以采取不同的驱动速度,分别选取 Rgon和Rgoff(也称 Rg+ 和 Rg- )往往是很必要的。   IGBT驱动器有些是开通和关断分别输出控制,如落木源TX-KA101、TX-KA102等,只要分别接上Rgon和Rgoff就可以了。   有些驱动器只有一个输出端,如落木源TX-K841L、TX-KA962F,这就要在原来的Rg 上再并联一个电阻和二极管的串联网络,用以调节2个方向的驱动速度。   3、在IGBT的栅射极间接上Rge=10-100K 电阻,防止在未接驱动引线的情况下,偶然加主电高压,通过米勒电容烧毁IGBT。落木源驱动板常见型号上(如:TX-DA962Dx、TX-DA102Dx)已经有Rge了,但考虑到上述因素,用户最好再在IGBT的栅射极或MOSFET栅源间加装Rge。
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华蓥
13年4个月前 IP:未同步
274572
我感觉如果用IGBT那一定是要关断了,如果要关断这么这么大的电感中电流,反向电压一定击穿,所以一定要续流二极才行。并且IGBT过流能力不强,过流了关不断。
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13851426645
11年4个月前 IP:未同步
484147
2级加速,威力应该比一级的大许多!不过两个线圈靠的太近了点,会有影响的!
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顶顶顶
11年4个月前 IP:未同步
484184
回 14楼(13851426645) 的帖子
这位仁兄,挖坟不是一般的深
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阿岛
10年10个月前 IP:未同步
550121
电磁枪······有枪壳吗?
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DiaoMao_Huang
9年2个月前 IP:广东
752115
结果怎么样了
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