Σχεδιασμός Inverter για induction heater

[Arctic]

Για τη συχνότητα, ήθελα πάνω από 20kHz - για τις ακουστικές συχνότητες. Οι πυκνωτές που βρήκα τοπικά ήταν ως συνδιασμός 0.66uF και το πηνίο ειναι handmade (τυλιγμένο με litz wire με διαμετρο max 3cm και ύψος ~ 2cm). Επομένως η συχνότητα ήταν λόγο υλικών - καθαρά για τον πειραματισμό.

Όσων αφορά το driver, ναι δεν έχω βάλει διοδους/αντιστάσεις για να ελεγχω το χρόνο switch on / off αλλά έκανα δοκιμές με διάφορες αντιστάσεις Rg, από 5Ω ως 50Ω. χωρις ουσιαστική διαφορά. Μπορώ να ξαναδοκιμάσω γιατί και ακριβώς δεν θυμάμαι το αποτέλεσμα. Σίγουρα πάντως τα deadtimes δεν ειναι σωστά ορισμένα - γιατί παιζοντας με το χρόνο μειώνεται το spike.
Cboot έχω 100nF > 10xCg .

Το DutyCycle ειναι ~45% - δεν το αλλάζω όμως κατά τη λειτουργία σταθερό δηλαδή.

To layout ειναι διορθωμένο γιατί ειχα παρασιτικά ρεύματα στα rail των VGS. Έτσι για κάθε μοσφετ τραβηξα απο source και gate 2 καλώδια twisted για να τα οδηγώ από τον driver (όσο πιο κοντά γίνεται). Ακομη τα mosfets τα βαλα σε άλλη πλακέτα.(φωτογραφίες https://u.pcloud.link/publink/show?c...7mTCyOEVwf1iYy )

[SProg]

Καλησπέρα,

Αρχικά λογικό που καίγονται μόνο από το Layout.

όταν λέμε οτι τοποθετουμε τα driver κοντα στα mosfet, εννοουμε συνηθως κατι τετοιο:
https://ibb.co/v17mQ35

Το ακουστό φάσμα (δε ξέρω αν το λέμε και ακουστικό) θεωρούμε οτι είναι <= 20kHz , οπότε επιλέγεις κάτι εκεί κοντά. Για παράδειγμα 20kHz, πάντως όχι από τα 20kHZ να πας 70+kHz. Δεν έχει νόημα και αυξάνεις και τις απώλειες χωρίς ουσιαστικό λόγο στην εφαρμογή σου.

καιγονται τα mosfets όταν το συνδέω στα 120V (μεσω 2kVA μετασχηματιστή).

Καιγονται πότε; Μετά από κάποια λεπτά λειτουργίας ή απευθείας; Πριν αρχικοποιήσεις τον μΕ και τις εξόδους, εχεις απενεργοποιημένη τη γεφυρα;

1. To pin DIS βλεπώ το εχεις με Pull-Down "Disables both driver outputs if asserted high, enables if set low or left open"
2. Η επιλογή της διόδου πως έγινε; Το datasheet σου προτεινει ultra fast.

Σου απαντάω με ερωτησεις γιατι γενικα δεν ειναι τόσο απλό. Μείωσε τη συχνότητα και αυξησε το Deadtime. Για τα spikes μπορεις να ανατρεξεις σε PDF της IRF/Infineon.

[ultra]

Θα συμφωνησω με τον Σαββα για το layout.
Μια και τα φετ ειναι τοποθετημενα σε μικρες ψυκτρες, μπορεις καλλιστα να ξεκινησεις απο αυτα, και γυρω τους να σχεδιασεις το υπολοιπο κυκλωμα.
Για μενα, λειπουν ακριβως μπροστα απο τα φετ οι μεγαλοι πυκνωτες CBB.
Επισης, παραλληλα με τις pull down στις πυλες των φετ, θα εβαζα και ζενερ 15V. (Mερικοι κατασκευαστες βαζουν και πριν την gate resistor).
Τελος, θα προτεινα μειωση του duty cycle γυρω στο 40%, αλλα χρειαζεται να μας πεις αν λειτουργει το κυκλωμα μεχρι καποια ταση, ετσι οπως το εχεις σχεδιασει, η δεν λειτουργει καθολου, ουτε με πχ 40-50V.

[selectronic]

Καταρχάς να ευχαριστήσω όσους απαντάνε αφού μαζί με τον νηματοθέτη μαθαίνουμε και εμείς, αλλά να ρωτήσω κιόλας, η συχνότητα δεν εξαρτάτε από το τι θα θερμαίνει ο φίλος με το induction heater?
Τι μέταλλο και τι διατομή κτλ, δεν ξέρω για τι δουλειά φτιάχνεται το μηχάνημα, αλλά μεγάλα εργαλεία δουλεύουν και πάνω από τα 400KHz (μικρότερα από 5KHz βέβαια):
https://www.ambrell.com/hubfs/Ambrel...11-0169-10.pdf

[SProg]

Το προβλημα που εχεις εαν ξεκιναει με το που τροφοδοτεις ειναι σχετικά απλό, εαν τροφοδοτήσεις τη γέφυρα από τροφοδοτικό με προστασίες ή μέσω κάποια αντίστασης θα μπορεσεις να καταλαβεις τι γινεται. Δε χρειάζεσαι φορτίο αρχικά και στη συνέχεια το φορτίο σου μπορεί να είναι και ωμικό εφόσον το πρόβλημα ειναι σε τόσο αρχικό στάδιο.

Επίσης, σε οτι Gate Drivers με Bootstrap λογική εχω δει, την πρωτη φορα κατα την τροφοδοσια του συστηματος, φορτιζεις τον CBoot πριν ξεκινησεις να στελνεις τα PWM. Συνηθως σου λεει και το Datasheet ακριβως τι πρεπει να κανεις.

Οπως και σε συνθετα συστηματα με κινητηρες, υπαρχει συγκεκριμενη ροη για το SPT. Δεν ξεκινας απλα και στελνεις παλμους στα διακοπτικα στοιχεια, εχει αρκετα preconditions πριν αποφασισεις οτι 'μπορεις' να ξεκινησεις.

[Arctic]

Αρχικά λογικό που καίγονται μόνο από το Layout.
όταν λέμε οτι τοποθετουμε τα driver κοντα στα mosfet, εννοουμε συνηθως κατι τετοιο:
https://ibb.co/v17mQ35
Το ακουστό φάσμα (δε ξέρω αν το λέμε και ακουστικό) θεωρούμε οτι είναι <= 20kHz , οπότε επιλέγεις κάτι εκεί κοντά. Για παράδειγμα 20kHz, πάντως όχι από τα 20kHZ να πας 70+kHz. Δεν έχει νόημα και αυξάνεις και τις απώλειες χωρίς ουσιαστικό λόγο στην εφαρμογή σου.
Καιγονται πότε; Μετά από κάποια λεπτά λειτουργίας ή απευθείας; Πριν αρχικοποιήσεις τον μΕ και τις εξόδους, εχεις απενεργοποιημένη τη γεφυρα;

1. To pin DIS βλεπώ το εχεις με Pull-Down "Disables both driver outputs if asserted high, enables if set low or left open"
2. Η επιλογή της διόδου πως έγινε; Το datasheet σου προτεινει ultra fast.

Θα πρέπει έτσι κι αλλιώς να αλλάξω το layout οπότε θα φροντίσω οι drivers και τα Mosfets να είναι δίπλα. Η συχνότητα ήταν η μικρότερη δυνατή για τα υλικά που είχα. Επίσης επειδή το κομμάτι που πρέπει να ζεσταθει ειναι σχετικά μικρό (2.4cm διάμετρο σε απόσταση 1.5cm πάνω από το πηνίο - σαν τις επαγωγικές εστίες αλλά πολύ μικρό) θέλει μεγαλύτερη συχνότητα (από κάποιο paper που διαβασα).

Τα μοσφετ καιγονται μετά από κάποια δευτερόλεπτα ή λεπτό. Μετά από τη πρώτη φορά που το παθαν τα σώζω σβήνοντας τη τροφοδισία στα ~30secs. Δυστυχώς δεν έχω το κατάλληλο εξοπλισμό (παλμογράφο μπαταρίας κτλ) για να δω τα mosfets. Η τροφοδοσία ΑC ξεκινάει αργότερα. Ακόμα και ταυτόχρονα όμως να ξεκινούσε υπάρχει μια καθυστέρηση γιατί οι πυκνωτές ειναι μεγάλοι + το inrush limiter.
Το dis το σύνδεσα όπως προτεινει το datashet και η bootstrap είναι γρήγορη και αρκετή για τη τάση (η δίοδος που φαίνεται στο σχηματικό είναι λάθος - δεν χρησιμοποιώ αυτήν - δεν έχω ενημερώσει το σχηματικό). Και η bootstrap διοδος όμως έχει spikes. Όταν χρησιμοποιησα μια με χαμηλή αντάστροφη τάση την εκαιγε. Δεν ξέρω αν ειναι οκ αυτό - πάντως τώρα λειτουργεί.

Θα συμφωνησω με τον Σαββα για το layout.
Μια και τα φετ ειναι τοποθετημενα σε μικρες ψυκτρες, μπορεις καλλιστα να ξεκινησεις απο αυτα, και γυρω τους να σχεδιασεις το υπολοιπο κυκλωμα.
Για μενα, λειπουν ακριβως μπροστα απο τα φετ οι μεγαλοι πυκνωτες CBB.
Επισης, παραλληλα με τις pull down στις πυλες των φετ, θα εβαζα και ζενερ 15V. (Mερικοι κατασκευαστες βαζουν και πριν την gate resistor).
Τελος, θα προτεινα μειωση του duty cycle γυρω στο 40%, αλλα χρειαζεται να μας πεις αν λειτουργει το κυκλωμα μεχρι καποια ταση, ετσι οπως το εχεις σχεδιασει, η δεν λειτουργει καθολου, ουτε με πχ 40-50V.

Αν εννοείς τους πυκνωτές πολυπροπυλενίου για το RC snubber, έχω βάλει αλλά δεν υπάρχουν στο σχηματικό.
Δουλεύει το κύκλωμα σε χαμηλές τάσεις - ακόμα και στα 120V ΑC αλλά κάποια στιγμή υπερθερμένονται τα mosfets.

Καταρχάς να ευχαριστήσω όσους απαντάνε αφού μαζί με τον νηματοθέτη μαθαίνουμε και εμείς, αλλά να ρωτήσω κιόλας, η συχνότητα δεν εξαρτάτε από το τι θα θερμαίνει ο φίλος με το induction heater?
Τι μέταλλο και τι διατομή κτλ, δεν ξέρω για τι δουλειά φτιάχνεται το μηχάνημα, αλλά μεγάλα εργαλεία δουλεύουν και πάνω από τα 400KHz (μικρότερα από 5KHz βέβαια):
https://www.ambrell.com/hubfs/Ambrel...11-0169-10.pdf

Ναι η συχνότητα εξαρτάται και από το προσθερμανση υλικό, τη θερμοκρασία, τον ογκο κ.α. που δεν θυμάμαι. Συνήθως συστήματα που ζεσταίνουν μεγάλα αντικείμενα που πρέπει να φτάσουν πολύ υψηλή θερμοκρασία εχουν χαμηλή συχνότητα.

Το προβλημα που εχεις εαν ξεκιναει με το που τροφοδοτεις ειναι σχετικά απλό, εαν τροφοδοτήσεις τη γέφυρα από τροφοδοτικό με προστασίες ή μέσω κάποια αντίστασης θα μπορεσεις να καταλαβεις τι γινεται. Δε χρειάζεσαι φορτίο αρχικά και στη συνέχεια το φορτίο σου μπορεί να είναι και ωμικό εφόσον το πρόβλημα ειναι σε τόσο αρχικό στάδιο.

Επίσης, σε οτι Gate Drivers με Bootstrap λογική εχω δει, την πρωτη φορα κατα την τροφοδοσια του συστηματος, φορτιζεις τον CBoot πριν ξεκινησεις να στελνεις τα PWM. Συνηθως σου λεει και το Datasheet ακριβως τι πρεπει να κανεις.

Οπως και σε συνθετα συστηματα με κινητηρες, υπαρχει συγκεκριμενη ροη για το SPT. Δεν ξεκινας απλα και στελνεις παλμους στα διακοπτικα στοιχεια, εχει αρκετα preconditions πριν αποφασισεις οτι 'μπορεις' να ξεκινησεις.

Όχι το πρόβλημα δεν ειναι ότι καιγονται ακαριαία - αλλά ότι υπερθερμένονται και καίγονται.
Επειδεί ο μικροελεγκτής αργεί να πάρει μπρος, προλαβαίνει το κύκλωμα να φορτίσει τη Cbootstrap.

Θέλω να σας ευχαριστήσω πολύ για τη βοήθεια.
Θα αλλάξω το layout αν προλάβω και το ΣΚ, έχετε να προτείνετε κάτι ακόμη!

[ultra]

Θα σου προτειναι να μειωσεις λιγο το duty cycle, εστω και για να
να αποκλεισεις πιθανοτητες καταστροφης των φετ.

[Arctic]

Έχω μια ακόμη ερώτηση, όταν το διακοπτικό είναι τύπου module σαν αυτό https://export.farnell.com/ixys-semi...27b/dp/2674741 οπου αναγκαστικά βρίσκεται μακριά από το κύκλωμα οδήγησης, πως εξασφαλίζεις ότι δεν θα υπάρχουν αντιστοιχα spikes;

[ultra]

Για 500W σκεφτεσαι να χρησιμοποιησεις αυτο το φετ ?

[Arctic]

Για 500W σκεφτεσαι να χρησιμοποιησεις αυτο το φετ ?

Αλίμονο, όχι
Εχω στα υπόψιν στο μελλον να κανω ενα μεγαλύτερο ~5kW.