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
已屏蔽 原因:{{ notice.reason }}已屏蔽
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也
rb-sama 作者
12年4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]
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
rb-sama作者
12年4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
科创币
caoyuan9642
2012-02-15
zvs真的电弧可以很长。。36V都能搞到15cm电弧
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
rb-sama作者
12年4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
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
rb-sama作者
12年4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···
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论

想参与大家的讨论?现在就 登录 或者 注册

所属专业
上级专业
同级专业
rb-sama
高压局 进士 老干部 学者 机友 笔友
文章
53
回复
1712
学术分
5
2010/05/02注册,3时17分前活动

曾是化学爱好者转到火箭爱好者最后变成电子爱好者的科创爱好者。

主体类型:个人
所属领域:无
认证方式:手机号
IP归属地:未同步
文件下载
加载中...
{{errorInfo}}
{{downloadWarning}}
你在 {{downloadTime}} 下载过当前文件。
文件名称:{{resource.defaultFile.name}}
下载次数:{{resource.hits}}
上传用户:{{uploader.username}}
所需积分:{{costScores}},{{holdScores}}下载当前附件免费{{description}}
积分不足,去充值
文件已丢失

当前账号的附件下载数量限制如下:
时段 个数
{{f.startingTime}}点 - {{f.endTime}}点 {{f.fileCount}}
视频暂不能访问,请登录试试
仅供内部学术交流或培训使用,请先保存到本地。本内容不代表科创观点,未经原作者同意,请勿转载。
音频暂不能访问,请登录试试
支持的图片格式:jpg, jpeg, png
插入公式
评论控制
加载中...
文号:{{pid}}
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也

加载中...
详情
详情
推送到专栏从专栏移除
设为匿名取消匿名
查看作者
回复
只看作者
加入收藏取消收藏
收藏
取消收藏
折叠回复
置顶取消置顶
评学术分
鼓励
设为精选取消精选
管理提醒
编辑
通过审核
评论控制
退修或删除
历史版本
违规记录
投诉或举报
加入黑名单移除黑名单
查看IP
{{format('YYYY/MM/DD HH:mm:ss', toc)}}