Leistungstreiber für Ferrittrafo

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Daniel
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Re: Leistungstreiber für Ferrittrafo

Beitrag von Daniel »

Mich hast Du auch motiviert wieder mal in dieser Richtung zu machen ^^
Heute ne neue Sekundärwicklung für meinen großen Ferrit Trafo gewickelt. Auch auf ein 50er Abflussrohr, so um die 20cm lang.
Hab mal 0,12mm Lackdraht verwendet. Letztens hatte ich 0,3mm aber nach dem Trafo einen Verdoppler. Lack trocknet aktuell :moep: Welchen Draht und welche Wicklungslänge hast Du bei deinem Trafo?
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Phoenix6478
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Re: Leistungstreiber für Ferrittrafo

Beitrag von Phoenix6478 »

Hallo Daniel

Es freut mich, dass ich auch Dich zum HV-Basteln motiviert habe :)

Ich habe einen 0.28mm Draht verwendet mit einer Wicklungslänge von ungefähr 15cm mit 530 Windungen.
Die Isolation bereitet mir schon etwas Sorgen durch das Zischen, aber bis jetzt hat das Ganze gehalten. Die Ausgangsspannung liegt bei ungefähr 40kV, darum verwende ich auch lieber einen Jakobsleiter, da dann der Output ständig belastet ist.

Ich befürchte aber, dass Du bei einem 0.12mm Draht mit 20cm Wicklungslänge (ca. 1650 Windungen) Öl benötigen wirst, da die Ausgangsspannung noch höher ist. Ich könnte natürlich auch falsch liegen, aber sei zu beginn lieber vorsichtig.

Mit freundlichen Grüßen
Phoenix
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Daniel
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Re: Leistungstreiber für Ferrittrafo

Beitrag von Daniel »

Hi.
Also bei 125V (mit Vollbrücke am Trafo) am Eingang kann ich die Bögen 30cm weit ziehen. Zischen tut das Ding schon, es gab aber keine Überschläge. Und es waren doch nur 15cm Wicklungslänge - etwas verschätzt ^^

Kleiner Tipp: Dreh das Ding so weit auf bis es ordentlich zischt und verstell dann die Frequenz vom Inverter. Hilft bei meinem Trafo richtig gut, das zischen geht gut zurück. Bei mir brachte eine Veränderung von 20kHz auf 21kHz eine Verbesserung.
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Phoenix6478
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Re: Leistungstreiber für Ferrittrafo

Beitrag von Phoenix6478 »

Hallo Daniel
30cm Bögen für 125V Eingangsspannung sind schon ganz ordentlich :headbang: Der Vorteil der Vollbrücke ist natürlich, dass du die gesamte Versorgungsspannung nutzen kannst und nicht nur die halbe , wie bei einer Halbbrücke. Wie viele Windungen hast Du denn derzeit primär? Ich bin gespannt, wie fett die Lichtbögen bei der vollen Versorgungsspannung werden. Ich kann mir aber vorstellen, das Du bei voller Spannung eventuell mehr Primärwindungen verwenden musst, damit der Stromverbrauch nicht zu extrem wird.

Vielen Dank für den Tipp mit der Frequenz für den Inverter. Mir ist dieser Effekt auch schon aufgefallen, mich würde interessieren, wieso das ganze die Situation verbessert. Eine Änderung in der Frequenz ändert ja eigentlich nicht die Ausgangsspannung.

Wie warm wird die Brücke eigentlich derzeit bei Dir? Und welche Bricks verwendest du für die Vollbrücke?

Mit besten Grüßen
Phoenix
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Daniel
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Re: Leistungstreiber für Ferrittrafo

Beitrag von Daniel »

Hi Phoenix,

Hab mal die obligatorischen 10 Windungen drauf gemacht ^^ Passt ganz gut.
Also bei 125V wackelt das Amperemeter irgendwo bei 5-10A herum also eigentlich halb so wild.
Was mir eher sorgen macht bei höherer Eingangsspannung sind Überschläge...

Ich schätze das werden irgendwelche Resonanzen im Trafo selber sein. Ist ähnlich wie bei einer Tesla Sekundärspule. Die Wicklung selber ist ja nicht rein induktiv sondern hat auch einen kapazitiven Anteil.
Bei meinem getakteten Röntgentrafo hab ich das extrem gemerkt. Da war die Korona die von den Elektroden in die Luft ging teilweise um die 5cm lang - das konnte man kaum isolieren. Etwas an der Frequenz geschraubt und die Korona war fast weg.

Naja bei solchen Leistungen bleibt die Brücke quasi kalt. Hab aber einen Lüfter dran.
Bricks sind BSM300GB60DLC. Sind zwar nur für 600V aber dadurch ziemlich schnell und haben nur 13nF am Gate :moep:

Edit: Foto hochgeladen. Direkt neben bzw hinter dem lichtbogen sieht man die Wicklung vom Trafo.
Dateianhänge
Screenshot_20180725-150121_Video Player.jpg
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Phoenix6478
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Re: Leistungstreiber für Ferrittrafo

Beitrag von Phoenix6478 »

Ich habe heute wieder etwas mit der Ansteuerung experimentiert. Bei mir ist das Zischen bei ca. 20kHz am geringsten.

Ich habe heute auch einen Stromwandler mit Ferritkernen gewickelt (1:504 oder 1:36:14) wie bei einer DRSSTC. Als Shunt habe ich einen 10 Ohm Leistungswiderstand verwendet. Zum Messen habe ich ein Oszi verwendet.

Der Primärstrom ist wie erwartet ein Dreiecksignal, aber der Strom entspricht nicht ungefähr den 30A Eingangsstrom, sonderen es fließen gute 160A in der Primärwicklung :shock:
Das erklärt auch die Erwärmung, denn bei 160A Hardswitching sind die Verluste nicht mehr ohne.

Übrigens verwende ich ein Silikonkabel mit sehr feinen Litzen und einem Querschnitt von 2,5mm^2 für die Primärwicklung. Die beiden Zuleitungen zur Primärwicklung stoßen sich bei den hohen Strömen beim Zünden des Lichtbogens voneinander ab :hihi:

Ich werde wohl doch einen anderen Treiber verwenden müssen, der mit einem Kondensator in Serie zur Primärwicklung arbeitet. Dann habe ich einen Reihenschwingkreis, bei dem ich mit Soft-Switching arbeiten kann. In einem anderen Forum bekam ich diesen Link dazu: https://www.stevehv.4hv.org/ccps1.htm

Mit besten Grüßen
Phoenix
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kilovolt
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Re: Leistungstreiber für Ferrittrafo

Beitrag von kilovolt »

Hallo Phoenix

ich denke mal, Du hast wegen den hohen Kapazitäten in der Halbbrücke so extrem hohe Stromspitzen. Würdest Du die Kapazität der Elkos C3 und C11 verkleinern, dann würden die Stromspitzen geringer. Wobei selbst 160A wohl für die IGBTs immer noch machbar sind, sofern Du mit sauberen, schnellen Flanken ansteuerst. Immerhin ist ja die Frequenz sehr tief im Vergleich zu DRSSTC-Setups. Nun kann ich mir aber die Selbstinduktionsspitzen auch besser erklären, welche Dir wohl die TVS-Dioden gekillt haben. Wenn da tatsächlich 160A geschalten werden, dann ist es verständlich, dass da richtig hohe Nadelimpulse entstehen, selbst bei relativ geringen Induktivitäten.

Ich würde wohl eher eine Vollbrücke verwenden, wenn Du noch ein weiteres IGBT-Modul erübrigen kannst. Dann hast Du leistungsmässig eine gewisse Entlastung für die Bricks (bei gleichem Output).

Beste Grüsse
kilovolt
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Re: Leistungstreiber für Ferrittrafo

Beitrag von Phoenix6478 »

Hallo kilovolt

Eigentlich könnte ich ja auch einfach mehr Primärwindungen verwenden, oder? Dadurch steigt die Induktivität und die Impedanz der Primärwicklung und der Stromanstieg wird langsamer. Derzeit habe ich nur 5 Primärwindungen, vieleicht ist das doch zu wenig.

Bis jetzt bin ich mit den Bricks nie über eine Casetemperatur von 40°C gegangen. Im Datenblatt stehen auch noch Daten für eine Casetemperatur von 80°C, bei denen die IGBTs immer noch 220A Hardswitching leisten können. Also eigentlich müsste das Ganze auch so laufen, wenn ich eine aktive Kühlung einbringe. Der Kühlkörper alleine wird aber nicht reichen.

Meine Angst bei einer Vollbrücke ist, dass die Flanken an den Gates zu langsam werden, durch die doppelte Kapazität. Bei der DRSSTC hatte ich gleiche Probleme, bei der ist es aber egal, da mit Softswitching gearbeitet wird. Ich könnte aber ein paar kleine Prints bauen, auf denen ein leistungsfähiger 30A IGBT-Driver sitzt. Die Driver werden einfach vom GDT versorgt und bekommen ihre Betriebsspannung von getrennten Trafos, da der Emitter ja auf Spannung liegt. Damit müsste das Problem mit den zu langsamen Flanken gelöst sein. Die 30A Spitze Treiber können laut Datenblatt die 13nF Gatekapazität in 20nS umladen.

Mit besten Grüßen
Phoenix
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kilovolt
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Re: Leistungstreiber für Ferrittrafo

Beitrag von kilovolt »

Hallo Phoenix

Ja, mehr Primärwindungen würden den Strom natürlich auch in Grenzen halten, nur sinkt dann halt die Ausgangsspannung des Trafos, da das Übersetzungsverhältnis schwächer wird. Es wäre aber sicherlich die einfachere Variante.

Du kannst ja bei einer Vollbrücke einfach zwei GDTs verwenden, für jeden Halbbrückenzweig einen, dann hast Du keine zusätzliche Kapazität. Der 2.7-Treiber bietet sogar zwei Ausgangsstufen genau für diesen Zweck. Ich glaube übirgens auch nicht, dass es das alleinige Ziel ist, möglichst superschnelle Flanken zu haben. Langsameres Schalten gibt wneiger krasse Selbstinduktionsspitzen, was auch ein Vorteil ist. Gerade bei Hardswitching spielt das eine erhebliche Rolle.

Beste Grüsse
kilovolt
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Re: Leistungstreiber für Ferrittrafo

Beitrag von Phoenix6478 »

Hallo kilovolt

Ich werde den Aufbau doch so belassen, wie er ist. Bei 8 Primärwindungen sind die Lichtbögen fast gleich groß, die Erwärmung der Brücke ist aber geringer. Ein geringeres Übersetzungsverhältnis ist sogar besser für mich, da der Trafo nicht in Öl liegt und dadurch die Isolierung zum Kern weniger beansprucht ist.

Mit 2 GDT´s habe ich leider schlechte Erfahrungen bei meiner DRSSTC gemacht, weil es dann irgendwie zu Einstreuungen gekommen ist und alles extrem instabil gelaufen ist. Ich könnte natürlich auch wie bei meiner DRSSTC die zweite Ausgangsstufe parallel zur ersten schalten und nur einen GDT verwenden, aber ich bleibe vorerst einmal bei diesem Treiber, da ja nun alles funktioniert.

Mit besten Grüßen
Phoenix
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Re: Leistungstreiber für Ferrittrafo

Beitrag von Phoenix6478 »

Heute habe ich den Inverter einmal fix aufgebaut :headbang:
20180803_170823.jpg
Der Treiber für den GDT wird jetzt mit 60V DC angesteuert. Der GDT hat Primär 21 Windungen und Sekundär 7 Windungen. Dadurch ergibt sich ein Verhältnis von 3:1 für 20V an den Gates. Durch das Übersetzungsverhältnis steht jetzt auch mehr Strom zur Verfügung, um die Gates schneller umzuladen.

Ein starker 230V Lüfter ist bereits unterwegs, diesen kann ich einfach stehend hinter dem Kühlkörper anbringen.

Grüße
Phoenix
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Re: Leistungstreiber für Ferrittrafo

Beitrag von RBMK1500 »

Gefällt mir gut ! Wenn nicht mein Umzug gestört hätte wäre ich mit meinem Projekt vielleicht auch schon weiter. Das war ja auf Basis mit TL494 Mosfet Treiber IC`s GDT Trafo. Aber in deiner Schaltung werden ja z.B. "nur" die Caps über die Spule entladen, ich habe das dann abgeändert. 2 Primärwicklungen mit gegenseitigem Wickelsinn. Und dann gepuffert volle Spannung da drauf. Das knallte aber sehr oft und ich bin mir inzwischen unsicher ob dieses Layout eine Zukunft hat. Wie ist denn die Schlagweite des "Zündfunke" ? Ich wollte meinen als Ladegerät meines Marx nutzen mit knapp unter 40kV und den später noch in Öl einlegen...
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Re: Leistungstreiber für Ferrittrafo

Beitrag von RBMK1500 »

Da bekomme ich grade einen richtigen Gedankenblitz....... :facepalm:

Wenn ich 2x Primspule habe mit unterschiedlichem Wickelsinn, und nun eine Hohe Induktionsspannung entsteht, und ich dagegen Freilaufdioden habe in entgegengesetzter Flussrichtung die je zur speisenden Spannung der jeweiligen Spule steht. Dann müsste in der anderen Primspule ja eine Spannungsspitze entstehen die in "Sollrichtung" ist, und wohlmöglich garnicht begrenzt ist.. Muss ich mal nachprüfen wenn ich die Platine in der Hand habe.... Aber ich meine ich hatte eh TVS Dioden. Aber bin garnicht mehr sicher.
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Re: Leistungstreiber für Ferrittrafo

Beitrag von RBMK1500 »

Ich habe da auch noch mal eine Frage.... was ist denn eigentlich.. wenn man auf die 2 U Stücke noch ein drittes U Stück packen würde um mehr Platz für Wicklungen zu bekommen ? Gäbe es da Einwände ?
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Norbi
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Re: Leistungstreiber für Ferrittrafo

Beitrag von Norbi »

RBMK1500 hat geschrieben:Ich habe da auch noch mal eine Frage.... was ist denn eigentlich.. wenn man auf die 2 U Stücke noch ein drittes U Stück packen würde um mehr Platz für Wicklungen zu bekommen ? Gäbe es da Einwände ?
Wie soll das denn gehen, da bekomme ich so rein Geometrisch keinen geschlossenen Kreis hin.

Würde empfehlen einfach größere U-Kerne zu kaufen, oder vier große I-Kerne, oder zwei U mit zwei I dazwischen.
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