改写历史的国产DR驱动电路!
冻土2013/02/09高电压技术 IP:黑龙江
去年暑假里的一天,我和山猫讨论关于DR驱动的问题,我说到我没有74109和7474,他说,即时没有它们,只要能过零点关断,都是可以的。
我豁然开朗。
原来DR专用驱动电路是要实现过零点关断的。([s:274]  )
然后,那天我就想,可不可以自己设计一个DR驱动电路?我相信自己是可以做到的。

—————————————分割线—————————————

Steve的DR驱动电路,是可以在过零点处关断的。我当时立刻想到了555。然后,我试着用555和逻辑门配合,来实现这个功能。但是,多次尝试后,失败了。原因是,555电路本身不适合当作触发器使用。另一方面,555的稳定性值得质疑(我买的那些TI原厂的555估计可以,但是市面上八毛一片的低质量555,我不说什么了)。

—————————————分割线—————————————

否决了555,我决定使用纯逻辑门结构的电路。当然,如果设计不好,这意味着要用大量的门电路,可能会带来不小的延时。

这里是重点。

大家有没有尝试过把一个门电路的输出连接到它自己的输入?这是一个看起来很白痴的做法,但是我要说,逻辑门器件是允许这样做的。估计很多人都不会去这样试一试,但是我做了这样一个看起来十分白痴的实验,结果成功了。

我试着把一个与门的输出接到它自己的输入(实际上,别的门也可以试一试,但是只有与门这样做是有意义的)。如果成功了,大家能想象到会发生什么吗?

我的实验,简化一下就是这样。
自锁1.jpg
图中有一个与门和一个二极管。为什么要有二极管?因为逻辑门的输出不适合直接加上正电压。我们可以给与门的A、B端加上正电压,如果这个与门是完好的,Y端应该会输出正电压。 这时我们把B端的正电压去掉,你会惊奇地发现Y端依然是正的。
其实这个现象很容易理解,Y端的电流流过二极管,尽管二极管会有一个压降,但是剩下的电压还是足够触发B端。这样,B端的电压就被“锁”在高电平了。再使A端电压下降,这时Y端和B端的电压就一起下降了。
由于B端被“锁”在高电平,这个结构被称为“自锁”。
自锁结构式非常有用的,这时与门的功能已经相当于一个简单的触发器。

—————————————分割线—————————————

有了一个实用的自锁结构,我就拿来给DR用一用。
还是这张图。
自锁1.jpg
假设在A端输入反馈信号(或者说驱动信号),B端输入灭弧信号,Y端再作为传统TC驱动电路的灭弧信号输入,这样做如何?
如果在反馈信号为正,还未降落时,灭弧信号下降,就会发生一件美妙的事情——灭弧信号被“锁住”了!这意味着,至少在驱动信号的正周期,可以将灭弧信号锁定在高,就可以实现过零点关断。
这个结构够简单的吧!但是它有一个问题,无法在驱动信号为低的时候锁住灭弧信号,这样还是有50%的概率炸管。
撇开这些不谈,这时的电路就是这个样子。
图2.jpg
切勿按照上图制作!如炸管不负责任!

—————————————分割线—————————————

不管怎么说,我们还是找到了一个过零点关断的方法。
它的基本原理是锁定灭弧信号直到驱动信号下降,而不是靠电流的“惯性”滑行到一个周期的结束。
但是,上面的那个图,只能实现半个周期的过零点关断,还是有50%的概率炸管。如果我们给驱动信号来个反相,那么反相后除了有180°的相位差外,其它都完全一样一样的。所以,必须实现整个周期的过零点关断。
但是这样,又一个更加蛋疼的问题来了。那就是,如果将驱动信号反相,再让反相前和反相后的信号输入或门,再输入自锁的A端的话,会导致一个蛋疼无比的状况——一旦锁住就无法解锁([s:275]  )。
好吧……
如果在每半个周期结束时都给A端一个微小的电压下降时间,也许就可以了。事实上,这绝对可以!

于是,经过一番思考,最终版本出炉!
DRS3.1.jpg
图中有一个亮点,就是那四个二极管不见了。这是因为,两个二极管可以用一个或门代替,而用于解锁的结构就需要一个或门,所以我把剩下的几个或门用在这里了。再有就是,二极管会产生电压降,可能影响电路的正常工作。
图中用了类似死区时间发生器的结构来制造一个电压下降时间。
基本就是这样了,这个电路应该可以正常工作了。只不过,这个延时应该在元件能够做出响应的最大限度内,尽量减小,否则会影响效果。

—————————————分割线—————————————

由于本人英文名(自己起的[s:274]  )为“Saturn”,我称这个电路为DRS。另外,由于之前做过很多失败的电路,而我已经给那些电路编上了号,所以这个电路要被称为DRS 3.1了。
这样称呼它,大家没意见吧。

—————————————分割线—————————————

然后还有一个问题,就是这个电路用的门电路稍多。没关系,我推荐一款神器,名叫74AC[s:274]  ,它的延时只有74HC的十分之一,而且价格也不高。

我还得说一下,这个电路是我纯靠理论做出来的,之前我甚至没做出任何一个DRSSTC。但是,这没有影响到这张DR驱动电路的诞生。
还有就是,虽然这张电路是国产电路,应该算是中国人的成就,但是,如果有人来抄袭这个电路,我还是会不高兴的。
当然,除了抄袭之外,我还是欢迎大家来仿制这个电路的。它在理论上是完全可行的,而且猫哥也用示波器做过实验,证明这个结构是可行的。


再次厚着脸皮说一句,如果感觉我的设计不错,小小地点击一下“推荐”,一下就够了[s:272]  ……


压缩文件密码为DRSSTC2012,注意大写。

attachment icon DRS3.1.rar 67.58KB RAR 41次下载
+10  科创币    最高主机泡泡    2013/02/09 虽然我没看懂,,,
+25  科创币    苦丁茶    2013/02/09
+50  科创币    sukeytang    2013/02/09 鼓励创新!新年快乐!
+187  科创币    魔羯司令在此    2013/02/09 _
+1  科创币    tyl961115    2013/02/10 支持国货
来自:电气工程 / 高电压技术严肃内容:专著/论述
31
 
冻土 作者
9年11个月前 IP:未同步
1楼
https://www.kechuang.org/t/49476
其实关于这个电路,我早就发了点东西,不过基本被无视掉了。
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最高主机泡泡
9年11个月前 IP:未同步
2楼
看不懂啊,,,有谁试试??如此多的门电路,,,
LZ春节快乐哈,,[s:274]
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回忆
9年11个月前 IP:未同步
3楼
好像不起振,是不是我哪里弄错了。
QQ截图20130209140500.jpg
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冻土作者
9年11个月前 IP:未同步
4楼
回 3楼(回忆·无语) 的帖子
是的,Multisim不支持自锁,但是实物是可以的。
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回忆
9年11个月前 IP:未同步
5楼
Multisim自锁正常,看看真相~
1.jpg

2.jpg

3.jpg
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冻土作者
9年11个月前 IP:未同步
6楼
回 5楼(回忆·无语) 的帖子
好吧,当时我不是这样仿真的。
不过,估计之前没几个人试过自锁。
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sukeytang
9年11个月前 IP:未同步
7楼
鼓励创新!新年快乐!
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wzh19940105
9年11个月前 IP:未同步
8楼
大概明白了。。很好的想法
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kcltxinshou
9年11个月前 IP:未同步
9楼
很好的想法。
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最高主机泡泡
9年11个月前 IP:未同步
10楼
Multisim里什么芯片是或门啊,,表示用的不多不熟悉,,[s:275]
+1
科创币
冻土
2013-02-14
32是或门,08是与门,04和14是非门。
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冻土作者
9年11个月前 IP:未同步
11楼
看来有的人还是对这个新电路抱有疑问啊。我本来想在这个假期进行真机测试的,但是由于学业紧张,以及缺少实验器材(主要是示波器),就先不做了。如果大家有兴趣可以做一个看看,我相信这个电路是成功的。
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xenon
9年11个月前 IP:未同步
12楼
先把驱动板做出来测试成功了再说,我不相信夸夸其谈。
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回忆
9年11个月前 IP:未同步
13楼
回 12楼(xenon) 的帖子
我也是这样想的,LZ应该做出来测试才可以。
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冻土作者
9年11个月前 IP:未同步
14楼
回 12楼(xenon) 的帖子
感谢您老的提醒,我应该不会忘记测试的。
顺便说一句,似乎你连夸夸其谈的能力都没有?[s:178]
别往心里去,至少是你先这样说的。
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rb-sama
9年11个月前 IP:未同步
15楼
支持!有争议说明大家对这个东西关注。
我觉得这个帖子如果说成是一个有可能是主导未来硬件DR驱动电路新生分支比较适合。
毕竟做出整体实物测评才比较说明问题。凭借仿真或者是逻辑分析就说改写历史未免有点早。
但并不是否认的意思。冻土不要理解错了。

然后说到延迟的问题。DR4电路逻辑部分延迟时间。也就是测量信号通道FB端与MOS图腾G端上升下降沿中点相隔的时间。
实测HC系列为70nS。AC系列的为10nS。
图腾部分输出延迟叠加起来为300nS。
IGBT延迟500nS。大砖有些能达到1uS左右的延迟。

所以我觉得在电路基本逻辑上面能做的优化给整体延迟带来的改善并不明显。
因此现在我在开发新驱动电路的方向上
基本分成了用MCU和逻辑可编程元件实现的两个分支。
目的倒并不是为了减少逻辑电路延迟。而是为了能够实现波形合成和真正的软件PLL。
其优势是能实现提前移相。和避免出现现有LR移相结构的1th波失真。
+1
科创币
冻土
2013-02-14
啊哈,我只是为了吸引眼球而已,毕竟这个电路还是有些缺点的。
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asdfgh23456
9年11个月前 IP:未同步
16楼
冻土的革新,给某人一记狠狠的耳光[s:228] ,在某群喷人不会设计DR驱动电路,知道点理论就开始装大神,研究了一年才做出1米来长电弧的DRSSTC,还用的Steve的电路。
冻土的成果又要被他据为己有了。
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rb-sama
9年11个月前 IP:未同步
17楼
哎..............
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冻土作者
9年11个月前 IP:未同步
18楼
回 16楼(asdfgh23456) 的帖子
您老在说谁?算啦,我不指望你能给我回复了……
我是反对随便喷人的,当然,如果对方十分213,我也会喷一下的……[s:274]
再说了,我研究DR时间也挺长,超过一年了,但是我连半厘米电弧都没做出来呀?所以不能只根据实践水平判断一个人的整体水平。上次遇见一个特别NB的人,人家都用SGTC做出两米电弧了,还问我SGTC的基本原理什么的。他够NB。(注,这两句话不带讽刺)。

近日我在kc发了两个长贴,还是希望激起大家自己创造的动力。我们看见的那些著名TC爱好者,几乎全都是外国人。而且不可否认,外国人的TC水平就是比中国高。我还是希望,中国的爱好者能够更NB一些。
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冻土作者
9年11个月前 IP:未同步
19楼
回 15楼(rb-sama) 的帖子
突然发现,跟其它元件比,逻辑门的延迟是不是就几乎可以忽略了?
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大话春秋
9年11个月前 IP:未同步
20楼
这个所谓自锁,怎么感觉有点像RS触发器……,
只不过少了一个S
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山猫
9年11个月前 IP:未同步
21楼
回 19楼(冻土) 的帖子
用可编程逻辑器件确实是可以减少分立器件延时。。
也可以有一种新的控制思路,控制电路检测初级频率,然后根据灭弧信号的脉宽的时间,发出一定数量的和初级频率相同的脉冲信号来驱动功率桥,这样确实是可以无视延时了。
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rb-sama
9年11个月前 IP:未同步
22楼
回 21楼(山猫) 的帖子
槽路会变主频
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冻土作者
9年11个月前 IP:未同步
23楼
我要说一点,大家不要受到某些思维定式的影响,以至于让自己的思维受到限制。把逻辑门的输出连接到输入这件事看起来确实是挺荒唐的,但是这可行,而且与门的自锁还是个很有用的结构。
大家都来做些“白痴”的事情吧,就像那个逻辑门一样,也许一个很奇特而特别有用的结构就会诞生在你手中……
+50
科创币
山猫
2013-02-21
土土说的很对!
+11
科创币
魔羯司令在此
2013-02-22
类似这种结构恐怕被前人发现完了。。关键在于我们自己再次发现一次这样的意义大不大。
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魔羯司令在此
9年11个月前 IP:未同步
24楼
类似这种结构恐怕被前人发现完了。。关键在于我们自己再次发现一次这样的意义大不大。
当初我曾经设计了一个自动追频式定频sstc结构,没想到整个结构出来后的原理竟是个锁相环。。我总感觉如果早就知道锁相环的原理,可以少走很多弯路。。关键在于总结前人的经验,发现新的东西,前人早就总结了的东西,再被我们发现一次,除了一些自豪感之外,感觉意义不大。
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冻土作者
9年11个月前 IP:未同步
25楼
回 24楼(魔羯司令在此) 的帖子
+1,我也是这样想的。问题在于,有些人只喜欢模仿已经有的电路,而不去想自己创新。和这样的人相比,我们是否具有一定优势?尽管我们“发现”的东西可能早就被发现过。
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魔羯司令在此
9年11个月前 IP:未同步
26楼
回 25楼(冻土) 的帖子
那些人只是三分钟热度,事实上他们在模仿电路之前根本就没打算弄懂电路。出发点不同,他们是先对电弧感兴趣,找不到容易直接获取电弧的捷径,然后再“被迫”去研究电路,
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chyy
9年11个月前 IP:未同步
27楼
祝贺!
原理上确实行得通。
其实这里用74hc足矣,毕竟不是用来驱动HF级TC的,一般的几十、一百多khz的都足以驱动。
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chyy
9年11个月前 IP:未同步
28楼
回 24楼(魔羯司令在此) 的帖子
我觉得DRSSTC本身就是一个反馈控制系统,只不过反馈的是固有频率信息,稍加改动就是锁相环电路
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坚持and突破
9年11个月前 IP:未同步
29楼
首先楼主的创新精神值得肯定,这个贴子好几天了有句话我非常想说,那就是不如直接用锁相环,当然我不玩TC不敢多加评论楼主的电路。但是相位延时是必须考虑的,不是你想的门电路有延时,其实信号反馈回来你想想处处都有杂散的电容电感,还有你的取样位置等等。所以这个电路只要你深入作下去会发现好多问题。反馈回来的信号和初始信号相位是对不上的。这个正如有好多人问我用555追频,我现在都回答能实现,但工作不好,不如直接用锁相环。锁相环电路不管用那个检相器,实际应用中都是要考虑相位补偿问题的!
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魔羯司令在此
9年11个月前 IP:未同步
30楼
回 27楼(chyy) 的帖子
怎么叫稍加改动,改动可大着呢,自激式的可没有一点锁相环的成分,而且drsstc这种结构也不适合锁相环(语法是不是反了..怎么这么别扭)。
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李建华
8年11个月前 IP:未同步
31楼
LZ经过测试了吗
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