Thiết kế, sản xuất hàng loạt inverter 1500W

[MinhHa]

Mong bác giải thích kỹ hơn chỗ này, nguyên nhân gây ra thác dòng điện và quá nhiệt tiếp giáp, và có cách nào khắc phục không.

Đây là lý thuyết bán dẫn. Nó phu thuộc vào công nghệ chế tạo mosfet ( hay chi tiết hơn là thiết kế cấu trúc kênh dẫn của mosfet) Nên hy vọng có thời gian tôi sẽ làm một luồng nói chi tiết.
Chứ trong phạm vi nhỏ khó trình bày hết và làm đi chệch hướng tiêu chí đề ra ban đầu.

Nói sơ qua là khi bạn cấp điện áp G để mở hay tắt điện áp G để tắt mosfet thì nó sẽ không tắt hay mở ngay mà trên kênh bán dẫn sẽ có một vùng làm việc trước. Sau đó nó sẽ tạo ra một thác ion để mở bão hòa hay tắt hẳn.

Nếu thiết kế mà để dòng thác này vượt ngưỡng chịu đựng. Lúc đó công suất tổn hao tức thời trên tiếp giáp vượt quá khả năng giải nhiệt tức thời của bán dẫn gây quá nhiệt và bị đánh thủng.

Với công nghệ bonding bằng dây dẹt thì nó giảm được tương đối hiệu ứng này.

[chestnut]

Đây là lý thuyết bán dẫn. Nó phu thuộc vào công nghệ chế tạo mosfet ( hay chi tiết hơn là thiết kế cấu trúc kênh dẫn của mosfet) Nên hy vọng có thời gian tôi sẽ làm một luồng nói chi tiết.
Chứ trong phạm vi nhỏ khó trình bày hết và làm đi chệch hướng tiêu chí đề ra ban đầu.

Nói sơ qua là khi bạn cấp điện áp G để mở hay tắt điện áp G để tắt mosfet thì nó sẽ không tắt hay mở ngay mà trên kênh bán dẫn sẽ có một vùng làm việc trước. Sau đó nó sẽ tạo ra một thác ion để mở bão hòa hay tắt hẳn.

Nếu thiết kế mà để dòng thác này vượt ngưỡng chịu đựng. Lúc đó công suất tổn hao tức thời trên tiếp giáp vượt quá khả năng giải nhiệt tức thời của bán dẫn gây quá nhiệt và bị đánh thủng.

Với công nghệ bonding bằng dây dẹt thì nó giảm được tương đối hiệu ứng này.

Ý của bác MinhHa đang nói đến có phải là power dissipation của con mosfet? Lúc turn off con mosfet thì sẽ trong 1 khoảng thời gian dt thì P = Li*i/2 dissipation lên con mosfet. Lấy ví dụ như con IRF540 chịu dc 130W, và nó cho biết là 1W sẽ làm tăng 0.87 độ so với nhiệt độ môi trường, nghĩa là nếu trong 1 khoảng dt mà IRF540 bị dissipation khoảng 100W thì nó nhiệt độ nó sẽ tăng thêm 87 độ nữa, quá ngưỡng chịu đựng này thì nhiệt độ mosfet còn cao hơn nữa trong 1 khoảng thời gian ngắn - > die nhanh chóng mà k thấy nguyên nhân. Tuy nhiên cần quan tâm tới Maximum Safe Operating Area hay gọi tắt là SOA của một con mosfet, thông thường thì nhà sản xuất sẽ cho chúng ta 1 đồ thị để thấy ngưỡng chịu đựng dissipation của mosfet ứng với điện áp VDS, nó k linear (ngoại trừ 1 số dòng mofet dc sản xuất để linear cái này). Lợi dụng đặc điểm này của nó thì mình hay sài nó để dissipation power trong LOAD thay vì sài resistor.

[tvn2011]

xem ra bác Minh Ha đang gặp khó khăn khi biến 100W thành 1500W rồi thì phải, hay là do bác bận quá nhỉ, hay là chúng ta chỉ nghiên cứu đến đây thôi các bác nhỉ. không biết nhưng fan của bác MH đang lót dép lót dày ngồi chờ đến khi lào mới rinh 1 bộ về xài chơi nhỉ ( em không có ý châm chọc gì ở đây cả, chỉ là thấy những gì bác MH nói và làm sao mà xa vời quá nên có chút ý kiến thôi )

[MinhHa]

xem ra bác Minh Ha đang gặp khó khăn khi biến 100W thành 1500W rồi thì phải, hay là do bác bận quá nhỉ, hay là chúng ta chỉ nghiên cứu đến đây thôi các bác nhỉ. không biết nhưng fan của bác MH đang lót dép lót dày ngồi chờ đến khi lào mới rinh 1 bộ về xài chơi nhỉ ( em không có ý châm chọc gì ở đây cả, chỉ là thấy những gì bác MH nói và làm sao mà xa vời quá nên có chút ý kiến thôi )

Đang bận quá. Sẽ cố gắng làm tiếp nhanh nhất có thể.

[MinhHa]

Tranh thủ TEST công suất 500W.
Kết quả vẫn theo yêu cầu.
Khi có thời gian sẽ thống kê kết quả cụ thể.

Cần điều chỉnh mạch driver cho mosfet để giảm tổn hao chuyển mạch .

Hy vọng có thêm kết quả trong vài ngày tới.

[goldstar09]

Tranh thủ TEST công suất 500W.
Kết quả vẫn theo yêu cầu.
Khi có thời gian sẽ thống kê kết quả cụ thể.

Cần điều chỉnh mạch driver cho mosfet để giảm tổn hao chuyển mạch .

Hy vọng có thêm kết quả trong vài ngày tới.

Bác có nói là cần điều chỉnh mạch driver cho fet để giảm tổn hao chuyển mạch. Vậy vấn đề mà bác cần điều chỉnh là gì vậy ạ? Bác có thể mô tả chi tiết hơn được không ạ? Vì em cũng đang dùng mạch kích fet giống như của bác với tần số 100khz(dùng sg3525), tuy có khác chút ít. Trong mạch driver của bác, do Vdrv= 15V==> Liệu có phải bác sẽ tăng thành phần Rgate ?

Cảm ơn bác nhiều.

[chestnut]

Tranh thủ TEST công suất 500W.
Kết quả vẫn theo yêu cầu.
Khi có thời gian sẽ thống kê kết quả cụ thể.

Cần điều chỉnh mạch driver cho mosfet để giảm tổn hao chuyển mạch .

Hy vọng có thêm kết quả trong vài ngày tới.

Nếu không dùng soft switching như ZVS hay ZCS thì ta chỉ còn cách duy nhất giảm tổn hao khi chuyển mạch là làm cho mosfet turn off nhanh nhất có thể (turn on thì chỉ cần vừa đủ)để giảm loss lúc cross over . Không biết hiện tại mạch của bác MinhHa turn off nhanh nhất là bao nhiêu?(Mình đang đề cập tới falling time của VGS chứ không phải là VDS nhé). Và bác sẽ dùng cách nào để mosfet turn off nhanh nhất?

[chestnut]

Hình trên cho các bác hiểu rõ hơn về cross over loss. Và tại sao ta lại quan tâm nhiều tới VGS, không biết bác nào rành vấn đề này không nhỉ?

[MinhHa]

Nếu không dùng soft switching như ZVS hay ZCS thì ta chỉ còn cách duy nhất giảm tổn hao khi chuyển mạch là làm cho mosfet turn off nhanh nhất có thể (turn on thì chỉ cần vừa đủ)để giảm loss lúc cross over . Không biết hiện tại mạch của bác MinhHa turn off nhanh nhất là bao nhiêu?(Mình đang đề cập tới falling time của VGS chứ không phải là VDS nhé). Và bác sẽ dùng cách nào để mosfet turn off nhanh nhất?

Tr,Tf không chỉ phụ thuộc vào Vg, Rg mà còn phụ thuộc vào tải ( Ids) ở thời điểm t2.
Vì là tải điện cảm ( Lpri biến áp và hổ cảm giữa Lsec và Lpri)

Hiện tại tôi đang dùng 12V để driver.

Đã đạt được.
Tr ~ 80ns
Tf ~ 70ns
đo tại Vds

Tôi sẽ đo phía Vgs rồi report sau.

Nhưng còn vấn đề sau đó vẫn cần thêm 300ns để kiến trúc BJT bên trong mosfet dẫn hoàn toàn.

Tổn hao cross over đã giảm đáng kể.

Đã chạy thử 1000W. Hiện acqui không cho phép chạy lâu dài và còn cần điều chỉnh thiết kế thêm.

Sơ bộ khi chạy 1000W. phần biến áp và mạch mosfet đạt yêu cầu. Tuy nhiên điện áp spike hơi lớn ( 50Vpp) có thể gây nguy hiểm cho mosfet ( Vbr = 55V) nên cần điều chỉnh thêm.

[MinhHa]

mosfet turn off nhanh nhất có thể (turn on thì chỉ cần vừa đủ)

Với push-pull và chạy continue curent mode thì hai thành phần tr và tf đều quan trọng như nhau vì thành phần I lúc ON và OFF không chênh lệch nhau nhiều ( chỉ 5% do I mag tạo nên).

Chỉ khi chạy ZVS như bếp từ chẳng hạn thì lúc đó tf mới quan trọng nhất do khi ON thì U min và I min ( khó có thể làm cho tải động mà thành phần này = 0)

[canh48ckcd]

giả sử như 1 sinh viên điên tử làm đồ án tốt nghiệp ntn dù chỉ làm theo bác Dũng, những chắc chắn le vồ sẽ tăg lên không chỉ là một cấp mà có thể là nhiều cấp.Rất ý nghĩa, đọc xong cái luồng này là máu cứ sôi lên, như là muốn đi mua ngay linh kiện về làm cùng v bác Dũng.Rất ủng hộ bác Dũng, khi nào xong bác để cho em 1 cục về ngâm cứu

[chestnut]

Tr,Tf không chỉ phụ thuộc vào Vg, Rg mà còn phụ thuộc vào tải ( Ids) ở thời điểm t2.
Vì là tải điện cảm ( Lpri biến áp và hổ cảm giữa Lsec và Lpri)

Hiện tại tôi đang dùng 12V để driver.

Đã đạt được.
Tr ~ 80ns
Tf ~ 70ns
đo tại Vds

Nếu bác chỉ quan tâm tới Vds mà không quan tâm tới Vgs thì có vẻ như chưa hợp lý lắm.

Một mosfet muốn turn on hay turn off hoàn toàn thông thường trải qua các công đoạn sau đây (chú ý là đây là hard switch)


Đầu tiên thì Vgs sẽ tăng tới Vth, lúc này bắt đầu có dòng qua 2 cực DS của mosfet. Điện áp 2 đầu vẫn chưa thay đổi.
Sau đó thì dòng điện từ mạch kích sẽ charge(turn on), hay discharge(turn off) tụ Cgs. Sau khi hoàn thành xong bước này thì Id sẽ tăng tới I của tải(lúc turn on) hoặc giảm về 0 lúc turn off. VDS lúc này vẫn chưa thay đổi.
Giai đoạn tiếp theo là charge hoặc discharge tụ Miller(Vgd). Cross over thường xảy ra lúc này. Giai đoạn này Vds sẽ tăng lên Vmax hoặc giảm xuống 0 lúc kết thúc charge or discharge. Vì vậy chúng ta có thể thấy rising hay falling của Id nó phụ thuộc vào việc chúng ta kích Vgs của mosfet nhanh hay chậm. -> Vgs của mosfet càng được đóng cắt nhanh thì giảm loss cross over.

Mình có sử dụng vài kỹ thuật để kích Vgs nhanh nhất. Đây là hình của em nó.

Nhanh nhất hiện tại lúc turn off là khoảng 30 - 50ns.

[chestnut]

Sơ bộ khi chạy 1000W. phần biến áp và mạch mosfet đạt yêu cầu. Tuy nhiên điện áp spike hơi lớn ( 50Vpp) có thể gây nguy hiểm cho mosfet ( Vbr = 55V) nên cần điều chỉnh thêm.

Spike này là do leakage inductor của transformer kết hợp với Cds của mosfet gây ra. Bác có dùng passive snubber để triệt nó hay không? Thực tế nếu dùng passive snubber thì không cải thiện dc hiệu suất nhiều bởi vì 1 phần loss trên snubber. Còn nếu sử dụng active snubeer thì sẽ rất khác.

[chestnut]

Với công suất khoảng 1000W tới 1500W thì chúng ta có thể sử dụng Discontinue current mode hay không? Vì mode Continue current mode nó sẽ sinh ra thêm nhiều chuyện như reverse recovery trên diode trong mosfet... Lúc này chúng ta sẽ mất thêm một phần hiệu suất vì phải cần dòng điện triệt mấy cái này, phải không bác MH?

[MinhHa]

Nếu bác chỉ quan tâm tới Vds mà không quan tâm tới Vgs thì có vẻ như chưa hợp lý lắm.

Thực ra không phải không quan tâm nhưng
thực tế t1-t2 rất nhỏ so với t2-t3
nếu quan sát Vds ta chỉ quan sát được t2-t3
từ đó nếu làm nhiều thì có thể nhận xét được t1-t2 mà không cần đo kiểm tra

Tôi sẽ đo kiểm tra lại Vgs ( đã đo nhưng không nhớ chính xác) mà thông tin thêm

Có thể giảm thời gian t1-t2 và t2-t3 nhưng giwowis hạn bài toán ban đầu không cho phép. Nếu dùng driver chuyên dụng thì sẽ tốt hơn nhiều.