Convertidor push pull con sobretensiones en VDS

[rodri_go100]

Buenos días,

Acabo de terminar de montar un convertidor push-pull de 24V a 690V (para alimentar un inversor trifásico)
El problema está en que las tensiones VDS tienen una sobretensión cuando pasan a OFF que llega a destruir los Mosfet, esta sobretensión intuyo que es debida al cambio brusco de corriente en la bobina del transformador. (he leido por ahi que es la de magnetización del transformador)

Aqui una captura funcionando a 12V (en vacio) ya que si lo hago funcionar a 24V se rompen los Mosfet (PSMN8R7-80PS) de 80V.

VDS azul y VGS amarillo​

En el primario logré mitigar los efectos de estas sobretensiones colocando un diodo zener con un diodo en antiparalelo, de modo que cuando la tensión supera Vdz conduce hacia la puerta del Mosfet y lo activa, asi se producen picos en la puerta que recortan la tensión.

Circuito para que os hagais una idea de como estan los zener.

VDS azul y VGS amarillo

Esto ha permitido que no se rompan los Mosfet por exceso de tensión y puede funcionar a 24V, ahora el problema está en que las sobretensiones pasan al secundario del transformador multiplicadas y se van quemando los diodos rectificadores de 1200V (STTH1212D)

Vds azul y salida trafo morado[/SIZE]​

En la anterior captura la señal morada (secundario transformador) marca 40V/div, en realidad son 400V/div, ya que no podia configurar mi sonda.
La tensión de pico son 1200V

Todas estas señales son sin carga, o con una carga muy baja, si lo hago trabajar a potencia nominal, las sobretensiones se incrementan ligeramente.
He probado con redes snubber, no hacen nada.
Os pongo el esquema a ver si podeis ayudarme a eliminar esas malditas sobretensiones.

Tengo dos mosfet en paralelo en cada rama (aunque en la imagen aparece uno)
el transformador es un ETD44 con nucleo 3C90, 6 espiras en el primario (3+3) y 88 en el secundario. El primario esta bobinado con cinta de cobre del ancho del nucleo y espesor de 0.2mm, el secundario es hilo simple de 0.8mm.
La frecuencia es de 50Khz a la salida del transformador.

Un saludo

 

[Nilfred]

Tengo dos mosfet en paralelo en cada rama

Me caen mal los que ponen MOSFET en paralelo
Con 4 MOSFET podes hacer un Full Bridge, 2 transformadores Push-Pull en serie, 2 transformadores Push-Pull en paralelo desfasados 180º o, al menos, un hilo independiente para cada uno.

el transformador es un ETD44 con nucleo 3C90, 6 espiras en el primario (3+3) y 88 en el secundario. El primario esta bobinado con cinta de cobre del ancho del nucleo y espesor de 0.2mm, el secundario es hilo simple de 0.8mm.
La frecuencia es de 50Khz a la salida del transformador.

Te faltó mencionar la corriente.

 

[cosmefulanito04]

Con la red snubber para transistores, tenés que bajar esos picos.

¿Cómo lo calculastes?

 

[rodri_go100]

Me caen mal los que ponen MOSFET en paralelo
Con 4 MOSFET podes hacer un Full Bridge, 2 transformadores Push-Pull en serie, 2 transformadores Push-Pull en paralelo desfasados 180º o, al menos, un hilo independiente para cada uno.

Te faltó mencionar la corriente.

Yo pongo los Mosfet en paralelo para distribuir la corriente entre los dos...

La potencia que debe manejar en nominal es de 500W

Con la red snubber para transistores, tenés que bajar esos picos.

¿Cómo lo calculastes?

La red snubber la calculé de forma practica, con una hoja de aplicación Maxim, una que dice de colocar un condensador que disminuya a la mitad la frecuencia de las oscilaciones, y haciendo unos calculos obtienes C y R.

 

[cosmefulanito04]

Yo pongo los Mosfet en paralelo para distribuir la corriente entre los dos...

La potencia que debe manejar en nominal es de 500W

No pasa nada, los mosfet si pueden ir en paralelo, los BJT no.

La red snubber la calculé de forma practica, con una hoja de aplicación Maxim, una que dice de colocar un condensador que disminuya a la mitad la frecuencia de las oscilaciones, y haciendo unos calculos obtienes C y R.

Fijate si los valores que obtuviste se asemejan a estos:

Cálculo de red snubber

Otra cosa importante que se me pasó en el mensaje anterior, no pusistes los diodos para descargar las bobinas del trafo.

 

[rodri_go100]

Que diodos para descargar las bobinas del trafo????? si te refieres en el primario, que yo sepa no lleva diodos ahi, pues la bobina se descarga por el secundario, en la carga.

Y respecto a la red Snubber,
C>=IL*tf/(2*Vcc)

R=Ton/(5*C)

IL: corriente maxima en el inductor.
tf: tiempo de caida del transistor.
Ton: tiempo de conduccion del transistor.

Que es el tiempo de caida del transistor?

 

[cosmefulanito04]

Que diodos para descargar las bobinas del trafo????? si te refieres en el primario, que yo sepa no lleva diodos ahi, pues la bobina se descarga por el secundario, en la carga.

Si no descargás los inductores, ese pico feo que tenés, se extiende en el tiempo. Con los diodos reducís ese tiempo, obviamente los tenés que poner en anti-paralelo (apuntando hacia la fuente), es decir que conduzcan cuando el transistor no lo hace.

Y respecto a la red Snubber,
C>=IL*tf/(2*Vcc)

R=Ton/(5*C)

IL: corriente maxima en el inductor.
tf: tiempo de caida del transistor.
Ton: tiempo de conduccion del transistor.

Que es el tiempo de caida del transistor?

El tiempo de caída te lo dá la hoja de datos del transistor, buscala como time fall, suelen ser nS.

 

[rodri_go100]

Si no descargás los inductores, ese pico feo que tenés, se extiende en el tiempo. Con los diodos reducís ese tiempo, obviamente los tenés que poner en anti-paralelo (apuntando hacia la fuente), es decir que conduzcan cuando el transistor no lo hace.
.

En la topologia push-pull no se pueden poner los diodos que dices, pues la corriente que circula en una parte del primario, induce corriente en la otra parte, y ese diodo haría un cortocircuito fenomenal.

 

[Gudino Roberto duberlin]

Amigo, si los diodos los colocas en conexión invertida de cada rama hacia el común de +B. No hay forma que se produzca cortocircuito, a menos que estén dañados.
Me parece, que al no ver un esquema del circuito se presta a confusiones, los diodos que comenta cosmefulanito04, a mi parecer se refiere a los diodos de conexión inversa que hay en éste caso entre D y S, y esa conexión es válida, pues muchos MOSFET la incluyen en su encapsulado y trabajan en configuración push-pull.

 

[cosmefulanito04]

Tenés razón en lo que decís, los diodos no van a permitir que la fuente funcione como corresponde.

 

[DOSMETROS]

Gudino , no te olvides que cada medio transformador sigue al otro medio

 

[vrainom]

Saludos. Lo que te genera el problema es la inductancia de fuga entre los bobinados. Yo intentaría utilizar un zener de unos 27v 5w en serie con un diodo rápido en antiparalelo con las bobinas para absorber la energía desacoplada.

No sé si has escuchado que con esta topología corres el riesgo de tener imbalance de flujo, es la razón por la que las fuentes de pc utilizan fuente partida y un capacitor de acople en la toma central.

 

[rodri_go100]

Saludos. Lo que te genera el problema es la inductancia de fuga entre los bobinados. Yo intentaría utilizar un zener de unos 27v 5w en serie con un diodo rápido en antiparalelo con las bobinas para absorber la energía desacoplada.

He probado con los zener en los primarios del transformador y se reducen bastante las sobretensiones, pero los zener se calientan demasiado, no se lo que aguantaran ahi.

¿Hay alguna forma de reducir la inductancia de fuga entre los bobinados para reducir los picos de una forma menos "agresiva" ?

 

[juanma2468]

Prueba de bajarle el diodo zener de 27Vx5W a uno de 24Vx5W, quizas al limitar hasta 24V, tus tensiones del lado secundario van a ser aun menores, pero es probable que quizas se caliente aun mas el zener.

 

[rodri_go100]

Si, eso ya lo he probado, efectivamente cuanto más bajas el zener mejor, pero más se calienta, pues más corriente circula por el.
El problema es que la tensión de entrada es variable entre 22V y 28V con lo que si se coloca un zener de 28V cuando alimentas a 22 los picos siguen ahi y a la salida del transformador se hacen mas grandes.

Necesitaria saber como reducir la inductancia de fuga del transformador, alguna tecnica de bobinado o algo, ya que ahora esta bobinado primero el primario y luego el secundario.

 

[DOSMETROS]

Y si probás un diac en vez del zener ?

 

[vrainom]

Lo habitual es bobinar la mitad del primario, encima el secundario y luego la otra mitad del primario. Si tienes manera de medir la inductancia: pon en corto el secundario, mide la inductancia del primario y lo que mida es la inductancia de fuga.

 

[juanma2468]

La opcion del diac no la veo mejor que la de los diodos zener, ya que la tensión de los diac son de 32V por lo general, hay otros pero de mayor valor, y si no mal recuerdo hay una o dos tensiones mas de ruptura, no mas.

 

[DOSMETROS]

Andan por los 30 V , si , pero se bancan 1 Ampere , por eso te lo sugería . . .

 

[rodri_go100]

Al final, ni diodos zener, ni bobinando el transformador, ni nada por el estilo.
He aumentado el tiempo muerto entre los dos disparos, reducido las resistencias de puerta y las sobretensiones se fueron a cero. Solucionado!

Un saludo