CCPS-行包极限电弧【230V@3.7A】
rb-sama2012/02/13高电压技术 IP:江西
两天前 试制了半桥谐振行包
无奈行包次级电容太小 等效桥的输出端子阻抗Z非常大
就算加大母线电压到300V DC功率也只能达到小的可怜的200W左右
况且人懒了 不愿做阻抗匹配

遂寻找新的电源制作方案

回到理性的思考中:
行包在正常工作中是作为反激变压器来使用的 反激式开关拓扑输出功率恰恰和磁芯所能储存能量有关
一个开关周期内能储存的能量①W=1/2*I^2*L ②P=WF→③P=1/2*I^2*L *F
而对于普通高频磁芯这种低导磁率的磁性材料 达到大电感和高频情况下工作是很困难的
这也是反激式作为小功率开关电源拓扑的原因
QQ截图20120213004744.png (典型反激D极电压波形)

在本帖行包驱动电路使用的半桥拓扑作为一种双磁象限往复式工作的拓扑 可以归类于正激拓扑其中的一种  
在正激电路中 磁芯只是作为传递能量的媒介 这非常美妙的意味着只要△B够大 就能在一个开关周期内传递最大的能量 达到最高输出功率
QQ截图20120213004459.png (磁滞回曲线)
提高△B的方法可以是减小Br和加大Bm
而给磁芯加上适当的气隙可以拉开这两个参数间的距离
达到了大大增加△B的目的

而加上了气隙 虽然△B大大增加了 但是随即带来的一个很大的问题就是
磁路外泄带来的漏感是无论怎么把线圈绕制工艺做好都无法消除的
漏感即等效于串联在初级的一个电感 能量不传递到次级
而这个漏感储存的能量在开关管关断的一瞬间 能量会在几百个nS中释放 形成的瞬间高压即称作尖峰
在U的输入电压下 漏感造成的尖峰很有可能达到几个U甚至十几个U的电压 这种尖峰加到开关管两端 往往带来的后果是直接击穿烧毁开关管

消除尖峰的方法走两条线:
①吸收尖峰能量
②软开关

最初的制作中我选择了第二条线
我把一个0.15μF 1600V规格的CDE电容作为谐振电容 串联在行包初级
使用了现代桥类软开关电源拓扑中非常先进的LLC控制方式
分别得到了210Khz/105Khz的自身振荡频率和驱动信号频率
虽然电路成功的实现了软开关 整体功耗非常小 但是无奈由于阻抗不匹配 功率也限制在300W以下
由于手头条件有限 遂放弃了这种控制方式而转向第一条线

---------------------------------------------------------------------------------------------

首先作为PWM控制需要一块能分别调节输出频率和占空比的驱动器
我同样选择了这块我一直在使用的Black出品的驱动电路
QQ截图20120212163520.png
该电路使用TL494这款成熟的开关电源芯片作为核心 占空比和频率可调 有30A最大输出的驱动能力
这为减小开关损耗带来了很好的先决条件

而同样重要的半桥 我用了我信任的一款IGBT - 40N60A4作为开关管
QQ截图20120212030251.png
在GDT连接开关管之后 驱动波形如图
QQ截图20120212030206.png
可以看见上升沿迅速 下降沿干脆利落
驱动板最大高达30A的输出能力为这一对昂贵的开关管安全通断在100Khz以上带来了保障

确认连接好系统之后 同样是低压上电 检测电路整体正确性
QQ截图20120212163444.png QQ截图20120212163508.png
非常值得注意的是 作为专业化的开关电源拓扑和论坛中流行的“ZVS电路”相比
高压包初级线圈是一个整体 我仅仅使用了最大耐流5A的铝多股线作为初级线圈
实际工作中 整个系统基本上是可以无限时的工作 因为半桥可以做到完全无发热 初级线圈也是一样的
来自:电气工程 / 高电压技术
31
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~~空空如也
rb-sama 作者
12年3个月前 IP:未同步
366651
我为了这次实验 建立了一个简易的表格
用一块数字钳形电流表和一块机械钳形电流表同时监测调压器输出电流
电压取值使用调压器标值
QQ截图20120212163532.png
整个实验过程无法一个人完成 我是由父母协助记录数据和辅助拍摄的
高压实验高度危险!实验中我让高压线接地 另一端电压被拉低到相对负电位
所以高压线对我的手无电势差 这是我直接手握高压线的原因
在没有良好接地的情况下不要直接接触高压输出线!

以下的试验图片全为视频截图 :
1.png
2.png
3.png
4.png
以上截图都为在5min连续工作 可以看到我手中的红外测温枪随时在检测半桥的温度
最终测定温度与室温仅相差20°C
到了最后 由于功率达到了惊人的800W  仅为5W功率的吸收电阻发热太严重
被迫加快了实验的进行
我把调压器加到了230V 交流输出的档位 抓拍了一张电弧稳定时的高清图片之后 匆匆关闭电源
6.png
这不是最大能达到的电弧长度 但是因为上述原因 没有留下视频信息 很可惜
对比下面作为放电电极兼SG-OVD的M12螺丝长度为35mm 可推算出电弧长度在20cm以上
这目前是我做过的行包放电的最大功率记录 【AC 230V@3.7A
换算出来是851W的电弧功率[s:274]
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rb-sama作者
12年3个月前 IP:未同步
366653
把电弧熄灭之后 看半桥的输出波形
和我超黑白电视机高压包那个帖子相比 波形更加利落
QQ截图20120212030335.png    QQ截图20120213020641.png
是非常标准的方波 尖峰压制到10V以下 对半桥不带来任何影响
每张图都有示波器的实时波形显示 足以证明这种电路的优越性

就半桥温度监测来说 在800W的高功率下运行 无任何主动散热
温升非常小 完全可以作为一款广泛用于

中功率火花隙特斯拉线圈供电NTS MOT替代品
高压电发生器
等离子扬声器
逻辑中断固态特斯拉线圈(ISSTC)等

的通用驱动板
完全可以作为取代ZVS电路作为科创高压爱好者值得尝试的电路
因为单端输出的电路优越性在于可以驱动任何变压器 对抽头无任何要求
就整体可控性来说 远远超过ZVS电路

此次实验突破了普通行包不能超过800W输出的流言

为之后打破ZVS主流奠定了基础[s:274]

另外本文也写到了一些开关电源入门和高压电操作保护方面的知识
想尝试这个电路的同志希望仔细看完本文
相信可以对以后的高压制作带来帮助和更加安全的保障

End
+50
科创币
任某人
2012-02-13
话说70V工作的zvs也出过20cm。只可惜没来得及读电流就挂了
+50
科创币
北落师门
2012-02-13
理论清晰,虽然不怎么看的懂...
+10
科创币
y2k
2012-02-13
.還沒有超越ZVS。真的。
+1
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caoyuan9642
2012-02-15
zvs真的电弧可以很长。。36V都能搞到15cm电弧
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任某人
12年3个月前 IP:未同步
366671
甚好! 你那驱动板第二级是mos图腾还是tip41+42??
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北落师门
12年3个月前 IP:未同步
366680
回 3楼(任某人) 的帖子
是MOS图腾
我想起了black说如果市电推高压包的话电弧可能会拉不断[s:275],一直没敢上市电
+1
科创币
NoxTyrannus
2012-02-13
是难以拉断,但是加个吹风机还是很容易的……
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任某人
12年3个月前 IP:未同步
366692
回 4楼(北落师门) 的帖子
拉不断么= =磁芯就那么大电流超了不饱和了。。
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black
12年3个月前 IP:未同步
366723
y2k 我只是说可控性超过zvs
zvs要和这个电路一样平稳调占空比达到调功率的目的
除了加一级斩波 恐怕不是那么简单能实现的
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rb-sama作者
12年3个月前 IP:未同步
366736
可见最大电流随等差数列增加的变化趋势
QQ截图20120212231705.png
大致上呈线性
这是在225V时的视频截图
5.png
主帖中未放出
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爬行动物
12年3个月前 IP:未同步
366752
楼主的高压包真的很强悍[s:274]
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奇侠
12年3个月前 IP:未同步
366774
BLACK,ZVS制作的简便性是你这个CCPS难以到达的。很简单的,ZVS可以搭蓬,不过,你这个494驱动板搭蓬起来==嗯,不是太那啥~~只是发表观点。当然,佩服你的驱动波形和技术+做工,锋利的上升延和下降延十分强大。
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black
12年3个月前 IP:未同步
367535
回 8楼(爬行动物) 的帖子
是普通电视机行包 与大家的高压包相比无任何特殊
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咸鱼超人
12年3个月前 IP:未同步
367604
回 10楼(black) 的帖子
的确长见识了![s:271]
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black
12年3个月前 IP:未同步
368169
回 9楼(奇侠) 的帖子
难道手机或电脑里面的电路要搭蓬做吗?
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奇侠
12年3个月前 IP:未同步
368234
回 12楼(black) 的帖子
注意我要论述的“简便”。我觉得在做到相同功率的情况下,你不否认ZVS的制作更加简便吧?手机和电脑之类的电路,没必要搭蓬。
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raoweijie1
12年3个月前 IP:未同步
368310
新人过来。。慢慢学习。。。
  擦。。。。
+1
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爬行动物
2012-02-17
擦你妹呀
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dr-sama
12年3个月前 IP:未同步
368320
我笑了.几年来总抱着自激推挽不放的小孩回去洗洗睡吧.
data:
充电功率25KJ/S.
5-12KV可调.
max output:4A
充电精度:+-千分之二
1254.jpg
+1
科创币
ry7740kptv
2012-02-17
不要打击俺家小布布哦~
+100
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delete
2012-02-17
我擦雷,好厉害~
+1
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delete
2012-02-18
呃,绿龙!注意言行~
+50
科创币
改装pcp
2012-03-07
有空扣扣我
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kcltxinshou
12年3个月前 IP:未同步
368342
回 15楼(dr-sama) 的帖子
请教一下你的秘诀好吗?
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rb-sama作者
12年3个月前 IP:未同步
368395
原来F佬来了 本来我想回来发我的CCPS的
有上面那种效果就不发我的效果了
QQ截图20120217211517.png
主机UF120磁芯 LLC*SLR软开关工作拓扑
QQ截图20120217212225.png
目前无主动风冷A4D全桥 输入2KW 无明显温升

如果说这种功率等级的高压发生器不能和广义上的ZVS做对比
以下是用普通高压包同功率等级输出
QQ截图20120217165914.png QQ截图20120217170134.png

仅仅在150V输入下 随便上1.6KW功率  同样全桥无明显发热

所以我一直很不明白为什么放着有巨大功率容量的市电不用
还去找低压电源做反而会降低整体效率的ZVS抱残守旧
同时我也没看出来全桥比ZVS复杂多少 还怕是有些人不愿真正投入理论学习 迷恋于拉几cm电弧吧
+1
科创币
delete
2012-02-18
神一般的磁芯呀···
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dr-sama
12年3个月前 IP:未同步
368781
目测乃A4娘买到了假货...建议找一个砸开看看芯片
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black
12年3个月前 IP:未同步
368801
= =...是么 蛋疼死了 我砸开看
硅芯和IRFP460LC的差不多大 测Ciss=7.9~8.1nF

我当时贪便宜买了6.5元一只的
这个全桥在SLR下跑到了将近4KW
硬开关3.5KW炸了两对 不知你测A4娘最大输出能达到多少
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dr-sama
12年3个月前 IP:未同步
368808
6.8KW.... 话说有一个TO264的管子很棒 4只能出10KW
对了,看你的驱动波形不太好...别偷懒,该加的一定要加. 旋转 暴风截屏20111017105707.jpg
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black
12年3个月前 IP:未同步
368858
好吧…被你发现了~(>_<)~
这是初期调试波形 只有一个抑制振铃的啦

目前在50K左右推 米勒平台有100nS 上升500nS

打算用四路悬浮正负压推这个 应该能把波形调教得很正

另外竟然有那种管子 私M了解
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jihaitao
12年3个月前 IP:未同步
369464
回 17楼(rb-sama) 的帖子
rb桑的磁芯是什么型号的,想做个功率大点的变压器
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兰若,公主魂
12年3个月前 IP:未同步
369469
回 15楼(dr-sama) 的帖子
用这个来让小ri ben的鸡鸡对着拉弧肯定很刺激。。。[s:227]
-1
科创币
猎鹰
2012-02-20
注意说话要文明
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兰若,公主魂
12年3个月前 IP:未同步
369480
哎呦,我恨小riben嘛。 [s:178]
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solooooong
12年3个月前 IP:未同步
372592
不懂为什么说“提高△B的方法可以是减小Br和加大Bm,而给磁芯加上适当的气隙可以拉开这两个参数间的距离,达到了大大增加△B的目的 ”,
磁体的饱和量和余磁都应该由材料本身的决定的,和磁畴有关,加不加气隙涌出在哪?
另外,由于磁芯是软磁性的,磁滞回曲线本身就非常狭窄,Br很小,即使加气隙通过某种的方式是有效的,其影响也应该相当有限啊。
个人理解,不对请指错,勿喷
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black
12年3个月前 IP:未同步
372596
嘿嘿 你所说的磁体是一个均匀的整体
而我的图中的磁滞回曲线是对磁芯整体而言的

磁芯整体的饱和值和剩磁都是可以通过加气隙来调节的
能量并不会溢出 都消耗在次级电弧负载上了[s:228]
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solooooong
12年3个月前 IP:未同步
372785
我知道你的意思,但还是想不明白这到底是怎样得出的,有没有什么强有力的微观描述来解释的嘞
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咸鱼超人
12年3个月前 IP:未同步
372793
你的磁芯是在论坛里买的吗!去年有人在论坛里卖磁芯
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black
12年3个月前 IP:未同步
373009
淘宝上买的 250元一副
另外17楼的电弧不是那个大变压器拉出来的
是两个高压包并联出来的
https://www.kechuang.org/t/40857
+1
科创币
魔羯司令在此
2012-03-02
uf120么?当初我买的特价就七八十块。。
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mobius
12年2个月前 IP:未同步
374430
都是高手……
正在苦读理论……
默默实践……
正在以蜗牛的速度前进……
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