Высоковольтная нагрузка на IGBT

[varvik85]

Здравствуйте.
Появилась необходимость в высоковольтной нагрузке для тестирования высоковольтных источников питания. Входное напряжение до 5кВ ток до 3А. Хочу собрать мостовую схему с применением транзисторов IXBT12N300 в плече. Проблема в том,что не могу подобрать соответствующий драйвер для этого транзистора.Может кто то сталкивался с подобной задачей и скажет как правильно управлять 4мя транзисторами в мосте.Есть скорее всего какие то готовые решения, типо полумостового драйвера для высоковольтных транзисторов, да вот с выбором никак не могу определится.Подскажите, пожалуйста.

[zenner]

Нечего сложного нет в принципе.
Только нужно выбрать из даташита рекомендуемую частоту для этого модуля.
Схема (упрощённая) примерно так выглядит:

На вход подаётся нужная частота с любого генератора (с достаточным размахом импульса)
А физически схему можно реализовать с помощью специализированных ИМС драйверов

А ещё лучше применить мощные оптроны с драйвером затвора IGBT/MOSFET на ток до 2.5 А

А вот примерная схема того что вы ищите, схема для "трансформатора теслы" в качестве согласующих элементов там импульсные трансформаторы стоят.
Можно в качестве нагрузки поставить FBT старого монитора. Только для этого IGBT не нужны- избыточная мощность, достаточно будет обычных полевушников.
https://i.stack.imgur.com/meTtB.jpg

[varvik85]

Да нет, есть сложность.Стандартные драйвера для полумоста, что встречал имеют максимальное напряжение до 1200вольт.Их фишка в том, что драйвер "следит" за тем чтоб плечи не включились одновременно, т.е верхнее плечо не включится пока нижнее открыто, это помимо того что там еще и формируется задержка на "дэд тайм". Как бы сколхозить можно и без защиты, просто реализовав задержку на "дэд тайм" но жалко транзисторы, все таки не дешевые.То что вы привели выше как бы совсем для новичков)))Посоветуйте посерьезнее что то, все таки 5кВ! Нужна защита, как минимум от выхода из строя одного из транзисторов в плече моста,который может за собой утянуть остальные.

[zenner]

Ваша схема только получится сказочной по всем параметрам. Если вы хотите подавать на IGBT транзисторы
3 киловольта, то ваша источник питания должен иметь мощность более 15 киловатт, при выходном напряжении 3000в
Запас по мощности должен быть больше чем номинальная мощность инвертора.
например, ремонтирую рентген аппараты, там питание на IGBT модули от 400 до 800в идёт максимум, но пиковая мощность
при снимке доходит до 35 киловатт, с ТП для рентген аппаратов обычно идёт отдельный кабель. Есть рентген аппараты у которых и
70 киловатт пиковая мощность, при токе анода лампы в 5...40ма всего.
А что за нагрузка должна у вас быть с такой мощностью? В рентгенах нагрузка HV бак с трансформатором залитым маслом, бывает до 40
литров масла в них. И первичка у них намотана медной шиной толщиной с палец.
Вот фото бака рентген аппарата - виден умножитель и круглый трансформатор намотанный на секциях из фторопласта. Весит 12кг.
Все это в масло погружается. Выход- две полярности по 250киловтльт каждая.

[varvik85]

zenner Вы про что мне говорите вообще?Я собираю регулируемую нагрузку для проверки высоковольтных источников, не сам источник питания,мост я найду чем нагрузить.

[zenner]

В рентген аппаратах защита реализована очень сложно. Аппарат перед пуском и
снимком каждый раз проверяет все режимы и состояние всего высоковольтного
блока от питания до инвертора.
Проверка по кругу и многоуровневая. Измеряется до долей вольта напряжение подаваемое на инвертор,
потом меряется ток накала лампы, напряжение накала лампы, если всё совпадает то процессор даёт
команду на раскрутку анода, HV подаётся ступенчато от минимума до максимума с проверкой тока лампы
до сотых долей миллиампера. Если что то не так то всё колом становиться и выскакивает номер ошибки.

Добавлено after 1 minute 13 seconds:
Я вам как раз про HV инвертор и говорю. А про его нагрузку- бак с трансформатором просто рассказал для наглядности.

[varvik85]

zenner спасибо, но мне эта информация к сожалению пока ничем не помогла, но для общего развития конечно полезно, спасибо

[zenner]

защиту сделать можно, но проблема в том, что HV источники для
"широкого применения" не делаются вообще. Защита по току будет
только для конкретной нагрузки, для другой её нужно переделывать.
В цепь питания как обычно включаются шуты и схема на ОУ.

[varvik85]

Защита по току это защита по току,я говорил про защиту от пробоя одного из транзисторов в плече.Что Вы мне про источники HV все говорите?У меня такое ощущение, что мы друг друга не понимаем) Есть разные высоковольтные трансформаторы, задача - тестировать их под нагрузкой, нужна универсальная нагрузка, максимальные параметры которой - ток до 3а напряжение до 5кв, хочу сказать что это не связанные величины,т.е она не линейная, не 3*5=15кВт, высоковольтные трансформаторы что будут проходить тесты напряжением от 3кВт имеют токи до 0.5А максимум,те что ниже по напряжению у них более высокие выходные токи, по этому мне не нужен бак с маслом и вч трансформатором,да и не поможет он мне.Оу можно в принципе поставить в нижнее плечо, что то быстродействующее, но опять же, может уже есть готовое решение в виде драйвера?или можно как то драйвер на 1200вольт приспособить?

[zenner]

Что то у меня ваше ЛС не отражается. Я бы приватно вам мог написать.
А защитить транзисторы от пробоя вам скорее всего не удастся.
Только защита по току или обратные связи с кучей ОУ и компараторов.
У вас напряжение и ток такие, что при любой перегрузе будет красочный фейерверк.
Как вариант можно просто защиту на источник питания сделать и всё.
Я делал когда то прибор простой, плата с двумя полевыми транзисторами
на 24в питания. А нагрузка была HV FBT от монитора. Получал 40киловт на выходе,
дуга была 5..7см.

[Fuser]

[uquote="varvik85",url="/forum/viewtopic.php?p=3321967#p3321967"]Посоветуйте посерьезнее что то[/uquote]
дубовые здоровые нихромовые резисторы, и/или моток нихромовой проволоки намотаной на растяжках и с отводами к клеммам.
все остальное мимолетно и ненадежно. тем более с таким диапазоном входящих напряжений.
кстати зря оптопары хаете - питание у них ОТДЕЛЬНОЕ, и развязанное от входящего. так что им пофиг сколько там подается на транзистор - 5В или 5КВ. лишь бы источник питания оптопар был надежно развязан.
если так уж хочется попалить транзисторы - набирайте оптодрайвера, хотябы популярные HCPL-3120, ставьте рядом ведро и вперед!

HCPL-3120 | Highest Allowable Overvoltage | 6000 | Vpeak
HCNW3120 | Highest Allowable Overvoltage | 8000 | Vpeak

[asvhmao]

По моему задача изначальна нерешаемая. При питании 5 кВ, и открывании одного ключа в плече, на втором уже будет напряжение больше заявленного максимального в 3 кВ. Это не рассматривая выбросы на нагрузке. С теми блоками питания у которых ниже напряжение, наверное можно по играться, но тоже есть риск. Можно ли ставить вместо одного транзистора два последовательно?
Ну и к драйверам надо серьёзно подходить. Я б наверное сделал на колечках в подобной ситуации. Как вариант можно рассмотреть способ питания оптодрайверов из схемы Дмитрия с частотным преобразователем, но как оно себя покажет на практике, тоже вопрос.


P.s. можно попробовать открывать два ключа одновременно, верхний с нижним, нагрузку повесить между ними, как некоторых сварочниках.

[varvik85]

Почему же не решаемая?Транзисторы что предложил на 3кВ. В мосте получаются два транзистора (в противоплечах) как бы последовательно итого 6кВ.

[Телекот]

Если верхний транзистор одного плеча открыт то какое напряжение на нижнем транзисторе того же плеча?
И не понятно зачем вам мост? полу моста хватит.

[asvhmao]

А всего их четыре, итого 12 кВ
Это когда закрытые. Ну открыли мы VT1 и VT4, что будет на VT2 и VT3 ?

[zenner]

Я вчера поговорил с железнодорожником вчера, то что хочет varvik85 реализовано в электровозах давно, были там и варианты схем на IGBT и на тиристорах. Только сборки собраны из десятков транзисторов или столбах из тиристоров по 40 штук. Питание 6 киловольт, выбросы поглощают проволочные резисторы размером с пол машины. В общем идея у товарища интересная но накладная.
Думаю что ему будет дешевле купить готовое решение для промышленной автоматики.
https://www.ebay.com/sch/i.html?_from=R ... T&_sacat=0