DRSSTC基本原理

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DRSSTC基本原理

任某人

2011/11/01

高电压技术

IP:陕西

关于双震谐特斯拉线圈的原理
扫盲贴，高手跳过。。
坛子上很多人都开始接触DR，但是真正理解其工作原理的并不算多数。鉴于每个人的情况都不一样，按照图纸进行制作的话不一定符合自己的情况，如果不了解其工作原理的情况下就无法作出相应改变，在调试上也会有一定困难。在TC这种恶劣的电气条件下，各种功率开关器件都会显得无比脆弱，如果运行原理不清楚造成调试不当，则会造成非常严重的后果【BANG！！】。

【首先。关于drsstc原理】
【不懂SGTC原理者请首先参阅 https://www.kechuang.org/t/33510 】
经典的TC是靠LC震荡产生的磁场震荡于次级线圈产生震谐来运行的。火花隙起到了控制电容蓄能和最原始的灭弧的作用，但是由于调试困难效果通常并不理想，弧次比通常超不过1X。为了得到更好的效果，TC后来衍生出了
OLTC【离线特斯拉线圈，用功率器件代替火花隙，其他原理均与传统SGTC相同】
VTTC【真空管特斯拉线圈，电子管控制的tc，于本帖讨论的原理无关，不多做讨论】
SSTC【DRSSTC的祖宗。靠桥式电路来替代原有的LC震荡。】
DRSSTC：：：：主人公登场，相信大家都听说过软开关。在高频开关时器件通过的电流和两端电压差的变化并非完美的方波。在电压和电流的上升下降沿会有一定坡度，这会造成电压和电流在开启和关闭时会有一段都不为零的区域。这便会产生开关损耗，造成开关器件发热。

[ 修改于8年5个月前 - 2018/07/06 21:03:55 ]

+50

科创币

clebschgordangg

2011/11/01

辛苦了

+80

科创币

zhaokenb

2011/11/01

图文并茂

科创币

delete

2011/11/01

高质量发帖置顶一下比较好啊。

+25

科创币

946710319

2011/11/01

我要脱盲！

+16

科创币

专打贾君鹏

2011/11/01

没有理由

+10

科创币

箭zy-h2

2011/11/01

好，我脱盲了。

+200

科创币

judema

2011/11/01

高质量发帖

+200

科创币

ry7740kptv

2011/11/01

优秀！

科创币

云烟

2011/11/01

扫盲

+10

科创币

cccyl

2011/11/01

这些基础知识对新人很有用啊

+200

科创币

奇侠

2011/11/02

第一加分

+20

科创币

十九

2011/11/02

支持扫盲……  我就是个全盲= =

+100

科创币

caoyuan9642

2011/11/03

鼓励思考

科创币

pavaroti

2011/11/04

建议弄成pdf，方便阅读

+25

科创币

科学人

2011/11/11

高质量发帖

+25

科创币

delete

2011/11/18

+15

科创币

最高主机泡泡

2012/02/02

详细

+45

科创币

听我说瞎话

2012/12/07

这次任某人又吐血了........

学术分

ehco

2011/11/02

优秀文章！

来自：

电气工程/高电压技术

全部只看作者

任某人

作者

15年2个月前修改于 9年10个月前IP:未同步

333285

1楼

本帖最后由虎哥于 2013-12-20 16:08 编辑

所谓的软开关，便是利用LC震荡使电路的电流和电压产生震荡，再利用适当同步技术【例如ppl&电流反馈自激】使开关元器件开关时避开重合区。器件在开关时若正好电压震谐至零点，则称为ZVS【零电压开关】，若正好电流震谐至零点，则称为ZCS【零电流开关】。

相信大家对ZVS并不陌生，在高压版许多同志们都仿照那个……额。。这里

诶对……眼熟吧。。这个电路也是通过适当手段巧妙地达到ZVS目的的。。详见https://www.kechuang.org/t/30731
大家做的时候一定会注意到。这个电路的效率非常高，但是开关管却一点也不热。这是因为零电压的开关条件使开关时电流再大也不会产生管耗(P=UI)，而那一点点热量是来自MOS管特性的导通内阻造成的。。【P=I^2R】

科创币

wzh19940105

2011/11/01

留着。现在看不太懂不过帖子很不错

+200

科创币

奇侠

2011/11/02

第二加分。难得一见的高质量发贴。赞扬！！！

+25

科创币

946710319

2011/11/02

继续加！

+10

科创币

jihaitao

2011/11/04

支持！

+30

科创币

gzh007007007

2012/01/03

+100

科创币

delete

2012/01/05

引用

任某人

作者

15年2个月前修改于 9年10个月前IP:未同步

333287

3楼

现在转头看看最右部分的两个mos 驱动器。看到它的两只脚输入了嘛？没错，这里面各内含一个与非门和非门，也就是反相乘法逻辑。由于触发器的电平变化遵守时钟（CLK）的变化规律，所以信号的占空比永恒定，频率稳定后不会受灭弧信号干扰。这样一来非门对输入信号进行比较，灭弧信号开启时，完成最后当前一个周期后7脚输出低电平为0, 此时无论源信号（U1 4脚输出）如何输出始终为0，而对于另外一只与非门则输出始终为1。两者反相操控两对mos对管输出，驱动GDT（Gate Drive Transformer）。如此一来，我们便得到了一个漂亮的驱动信号。
【关于ocd： OCD是 Over Current Detection 的缩写，意为过流检测。在这里我们用T2带假负载来得到电流波形，经过整流桥整流C15滤波将电流大小转换为一个固定的电平然后送入lm311与R10和R11提供的固定电平进行比较将结果送入555触发，输出至二极管发光提示Q3导通将灭弧信号强制拉到地（0）】
驱动电路就在此告一段落。
再次回到我们的桥【不管全桥还是半桥】这里往往是各种BOOM！！的发生地。。各种半导体垃圾的产生地。。
之前已经说过，在TC运行时电气环境相当恶劣，功率管相当脆弱。相信很懂同志们都玩过pwm+单场管的高压包驱动吧。。相信坏掉管子的同志知不在少数，其中管子的一种死法叫做三脚全通，往往12v的电源就可以损坏200v耐压的管子。这是为什么呢……万恶的漏感尖峰！！各种变压器都会有不同程度的漏感，能量没能成功传输出去，便又返回来加载了自己身上【就是电感的特性】所以，在桥式电路里要尽量缩短连接线的长度以减少线路中漏下的电感，有可能的话尽量使用同轴线【可能耐流不会太大。。】

但是避免产生多余电感只是一方面，尤其TC这种东西，漏感尖峰是非常高的，这时候我们就要用到一种特殊的稳压二极管：TVS瞬态抑制二极管（D9,10,17,18）！这种管子可以再制定电压下反向击穿点到方向，允许瞬间很大的电流通过，一般的TVS二极管瞬间功率都可以达到1KW【各种不一样，P6ke的就是600W..1.5ke的就是1500W】这里要注意！！图中用到的是两只220v击穿的管子串联，也就是说保护电压达到了440v左右。自己选用tvs时一定要确定保护电压的总和至少小于开关器件击穿电压20v左右，至少高于电源电压20v左右。

GDT输出信号也是同样道理，用稳压管把电压嵌在比管子最高允许的开通电压一下一些为好，一般管子允许20v那么使用18v的就可以，不要仿steve照图中的，会击穿的！

引用

任某人

作者

15年2个月前修改于 9年10个月前IP:未同步

333288

4楼

本帖最后由虎哥于 2013-12-20 16:08 编辑

好了，关于这个被大家传诵了N久的电路的分析到此为止。总体来看1、这个电路还是有点过于简单了，以至于一些信号处理的不会很仔细，例如所有器件都会有延时，但是这里却没有调试移相的功能，这样很容易造成有开通损耗没有关段损耗或者有关断损耗没有开通损耗【总之会有管耗】2、这个电路没有死区，频率不是很高的话还好，但是如果频率上去了出事是必须的！3、电路需要一个稳定的启动方式，这个电路是靠充电脉冲启动的，如果起初参数调试不合适可能会造成电路不起振。

这也不赖Steve，人家说了人家不是 PLL FAN不过现在看来~采用PLL还是很有必要的！

灵感来自【https://www.kechuang.org/t/30762 】
同样是电流反馈，感应加热和TC还是有很多可以互相借鉴之处的！！【于是本人的思路…………】

我这样设计会复杂不少，但是我敢肯定我既减少爆炸事故的发生，而且效率会更高！首次调试切勿上高压，等吧vco频率调到和初级震谐频率差不多了再上高压。

来解释下~hc109出来那个大大的与非门可以使cd4093的一部分，改图太费劲了。。花精细点的改天再发，这个图只是表达一下大概意思。
关于死区的问题：【https://www.kechuang.org/t/37286】
俱体调试方法及其原理见【https://www.kechuang.org/t/30762 】

以上内容若有错误神码的还请各位指出。连夜写出来的，不知道脑子是不是还清醒= =【应该的[s:274] [s:274] 】

+100

科创币

猎鹰

2012/01/23

刚才加错了，现在补上

引用

任某人

作者

15年2个月前IP:未同步

333290

5楼

付稍微清楚点的图一张：

任某人.rar 4.84MB RAR 230次下载

引用

black

15年2个月前IP:未同步

333294

6楼

楼主对自己所理解的DR写出了一个帖子
弥补了中文扫盲资料的空白非常不错赞扬！[s:274]
另外STEVE 的Gate driver有对G极电压钳位这个他还是考虑到了的

引用

946710319

15年2个月前IP:未同步

333299

7楼

我要脱盲！

引用

专打贾君鹏

15年2个月前IP:未同步

333302

8楼

[s:108]做出了这个还不知道原理的羞愧路过

引用

y2k

15年2个月前IP:未同步

333313

9楼

一般IGBT其G-S耐壓極限可達35-40V,以30V驅動不會穿掉,
Steve向G-S施加遠大於datasheet的驅動壓,用意在於壓低I於大電流下IGBT的正向壓降,從而降低損耗,令IGBT得以撐過DRSSTC那極大的初級迴路電流(一般是几百-上千A).
使用15V的驅動壓一般情況下不會有問題,但搬上DRSSTC上了嘛,就很難說了.

引用

y2k

15年2个月前IP:未同步

333314

10楼

另外PLL系統問題在於DRSSTC的運\作周期短(几百uS),而鎖相在每一個運\作周期都要從新來一次,有時候鎖相穩定下來前運\作周期就完結,顯得毫無作用,反而增加了額外開關損耗.

科创币

任某人

2011/11/02

大神就是大神= =对我这个错误一眼就看出来了。。

引用

奇侠

15年2个月前IP:未同步

333396

11楼

不错！好帖子。技术分析得很好。

引用

任某人

作者

15年2个月前IP:未同步

333447

12楼

引用第6楼black于2011-11-01 21:11发表的 :
楼主对自己所理解的DR写出了一个帖子
弥补了中文扫盲资料的空白非常不错赞扬！
另外STEVE 的Gate driver有对G极电压钳位这个他还是考虑到了的

恩说的很对。我的意思是每个人用到的开关器件都不一样，要根据自己的情况考虑。。要是上了MOS的话30多伏肯定穿了。。

引用

任某人

作者

15年2个月前IP:未同步

333448

13楼

10楼说的太对了！！！

哎呀还是你考虑的周全。。我忘记了VCO的特性。。要先自由震荡的。。惭愧惭愧……但是如果能在不使用PLL的情况下应用LPF相移技术就好了。。

另外大家对死区时间发生器的应用没啥意见吧。。

引用

ehco

15年2个月前IP:未同步

333493

14楼

这种帖子越多越好！感谢LZ所做的工作！

引用

black

15年2个月前IP:未同步

333502

15楼

回 12楼(任某人) 的帖子

[s:274]这是IRFP460LC的datasheet

实际电路故障很少发生在G极被驱动变压器击穿

引用

任某人

作者

15年2个月前IP:未同步

333535

16楼

回 15楼(black) 的帖子

额在这里我确实还是有一点疑问。
功率器件的击穿条件到底是什么。是一旦超过限制电压立刻击穿还是可以承受非常短时间的浪涌？G和D承受浪涌的能力又各自如何？

引用

rygal

15年2个月前IP:未同步

333615

17楼

果真好贴呀，赶紧收藏！谢谢楼主啦

引用

wangyang386 十步芳草

15年2个月前IP:未同步

333773

19楼

惭愧啊，好长的文章看的迷糊了。请问楼主，一般DRSSTC的LC振荡频率在什么范围之内比较好？灭弧的作用是为了让电弧放的更长吗？可以不可以不用灭弧电路？

引用

任某人

作者

15年2个月前IP:未同步

333784

20楼

回 19楼(wangyang386) 的帖子

震谐频率要看次级的。次级的震谐频率是固定的，根据次级震谐频率计算结果来调整MMC震谐电容使初级电路和次级LC频率差不多，为软开关做好准备，然后再利用初级反馈回来的信号控制全桥进行开关。全桥开关频率应该是和初级震谐频率一样的。。
灭弧文中有一段啰嗦嗦有提到的很明白。。实在不懂可以翻老帖看看。

引用

caoyuan9642 千古风流

15年2个月前IP:未同步

333839

21楼

回 19楼(wangyang386) 的帖子

DR的频率最好是几十k到三四百k吧。。。频率太高了IGBT受不了
频率小了体积就得打。。也更烧钱

灭弧是为了不炸管子。。。想想看几百上千A的电流持续不断地流过那么小个管子。。。
不炸才怪咧

不加灭弧的话电压稍微高一点就boom～

引用

tyl961115

15年2个月前IP:未同步

333877

22楼

好贴，只不过并不是这样启动的。这个驱动开启反馈没输入的时候是输出灭弧信号的，这个信号引发次级谐振/次级反馈。。初级谐振/初级反馈。然后反馈磁环捕捉到反馈信号以后就起震了

+30

科创币

任某人

2011/11/04

恩说的很对。。我没想到。。

引用

我爱胆机妙音

15年2个月前IP:未同步

334132

24楼

引用第22楼tyl961115于2011-11-03 21:50发表的 :
好贴，只不过并不是这样启动的。这个驱动开启反馈没输入的时候是输出灭弧信号的，这个信号引发次级谐振/次级反馈。。初级谐振/初级反馈。然后反馈磁环捕捉到反馈信号以后就起震了

是不是说上电以后市电给尖峰吸收电容充电，然后电容放电，产生LC震荡，进而启动线圈?
我的tc不起振，单靠驱动板输出的灭弧信号无法引发初级谐振（没加mmc）

引用

任某人

作者

15年2个月前IP:未同步

334392

25楼

回 24楼(我爱胆机妙音) 的帖子

没有 MMC就不叫DRSSTC了。。DR的要点在于震谐和开关同步。。要是光使开关没有震谐的话效果和管耗都会大大折扣

引用

我爱胆机妙音

15年2个月前IP:未同步

334544

26楼

Re:回 24楼(我爱胆机妙音) 的帖子

引用第25楼任某人于2011-11-06 05:34发表的回 24楼(我爱胆机妙音) 的帖子 :
没有 MMC就不叫DRSSTC了。。DR的要点在于震谐和开关同步。。要是光使开关没有震谐的话效果和管耗都会大大折扣

是不是说如果没有MMC连电弧都不会出？初级里没有电流？

引用

任某人

作者

15年2个月前IP:未同步

334826

27楼

回 26楼(我爱胆机妙音) 的帖子

没有mmc的话就成硬开关定频Isstc了。。管耗很大容易炸管。。

引用

猎鹰

14年11个月前IP:未同步

357365

28楼

总的来说非常不错，但是对于零基础的人来说还是缺了一部分。
关于整张电路的分类比如哪部分是逻辑电路（追频，过流探测）和功率电路的驱动电路（放大电路）。
对于DRSSTC这样的双谐振，如果产生的延时太大会直接影响谐振。所以对元件的选择还必须注意工作频率。

引用

小真-真实

14年11个月前IP:未同步

357490

29楼

[s:309]天啊……我只看得懂PLL 的SSTC

引用

zhaoyunguo 一表人才

14年10个月前IP:未同步

373477

30楼

哇不错赞一个

引用

bowen

14年9个月前IP:未同步

378255

31楼

近期也在用steve的图做，已经开始了，下次可以借鉴一下楼主的..

引用

drawning

14年9个月前IP:未同步

379249

32楼

很好的教程，谢谢lz的无私奉献

引用

wuji386

14年5个月前IP:未同步

437920

36楼

正想补充点知识。多谢了！[s:269]

引用

逆流的思念

14年4个月前IP:未同步

442917

37楼

让我受益匪浅啊！值得学习！

引用

王俊科

14年3个月前IP:未同步

453213

38楼

回 1楼(任某人) 的帖子

很实用，谢谢

引用

大虾007

14年2个月前IP:未同步

469903

42楼

顶，还没有完全吸收，好痛苦啊

引用

全部只看作者