Wyniki 1-10 spośród 11 dla zapytania: authorDesc:"Marcin KASPRZAK"

Falownik klasy DE 13,56 MHz/450 W – wpływ nieliniowej pojemności wyjściowej tranzystora Mosfet na sterowanie metodą AM

Czytaj za darmo! »

W artykule przedstawiono wyniki badań falownika klasy DE sterowanego metodą AM. Wyznaczono teoretyczne charakterystyki sterowania mocy wyjściowej uwzględniające wpływ nieliniowej pojemności wyjściowej tranzystora. Opisano elementy falownika: układ sterowania, półmostek tranzystorów Mosfet oraz odbiornik rezonansowy z opornikiem 50 Ω. Przedstawiono oscylogramy dla kilku napięć zasilania, zmierzone charakterystyki sterowania mocy oraz wyniki obliczeń sprawności (71-81%). Podano wytyczne projektowe dla falownika sterowanego metodą AM. Abstract. Results of study of AM controlled Class DE inverter have been presented in the paper. The output power control theoretical characteristics with influence of nonlinear Mosfet output capacitance have been determined. Modules of the inverter were described: control circuit, half-bridge Mosfet power board and resonant load with 50 Ω resistor. Oscillograms, measurements of output power characteristics and inverter efficiency calculation (71-81%) were presented. (13.56 MHz/450 W Class DE Inverter - Influence of Nonlinear Mosfet Output Capacitance on AM Modulation). Słowa kluczowe: falownik klasy DE, Mosfet, AM, pojemność nieliniowa. Keywords: Class DE inverter, Mosfet, AM, nonlinear capacitance. Wstęp Artykuł dotyczy falownika rezonansowego klasy DE pracującego z częstotliwością 13,56 MHz i jest kontynuacją prac nad falownikami wielkiej częstotliwości, które prowadzone są w Katedrze Energoelektroniki Napędu Elektrycznego i Robotyki (KENER). Częstotliwość pracy falownika należy do pasma radiowego ISM (The Industrial, Scientific and Medical). Falowniki pracujące z częstotliwością 13,56 MHz przy mocy kilkuset watów znajdują zastosowanie np. w nagrzewnicach indukcyjnych i pojemnościowych. W układach tych sterowanie mocy wyjściowej często odbywa się metodą AM poprzez zmianę napięcia zasilania [9]. Celem artykułu jest analiza wpływu nieliniowej pojemności wyjściowej COSS tranzystora Mosfet na właś[...]

Falownik klasy DE 8 MHz/300 W z rezonansowym sterownikiem klasy D o sinusoidalnym kształcie napięcia bramkowego

Czytaj za darmo! »

W artykule opisano podstawy działania falownika klasy DE oraz ideę sterowania napięciem sinusoidalnym. Obwód główny falownika klasy DE o strukturze półmostka zawiera RF Power Mosfet 501N21A a falownik sterujący klasy D bazuje na drajwerze scalonym DEIC 420. Przedstawiono najważniejsze oscylogramy oraz zmierzone charakterystyki sterowania mocy oraz sprawności: drenowej (83-85%) i całkowitej (80- 82%). Przedyskutowano ograniczenia zastosowania sterowania sinusoidalnego oraz podano wytyczne projektowe dla falownika klasy DE. Abstract. Principle of operation of Class DE inverter and idea of sinusoidal driving of transistors have been presented in the paper. The power board of Class DE inverter contains RF Power Mosfet 501N21A, Class D driving inverter is based on IC driver DEIC 420. Oscillograms, measurements of output power characteristics and the inverter efficiency, drain (83-85%) and total (80-82%), were depicted. Limits of application of sinusoidal driving and design guidelines of DE inverter were discussed.(8 MHz/300 W Class DE Inverter with Class D sinusoidal gate voltage resonant driver). Słowa kluczowe: falownik klasy DE, Mosfet mocy w.cz., drajwer sinusoidalny, sprawność falownika. Keywords: Class DE inverter, RF power Mosfet, sinusoidal driver, inverter efficiency. Wstęp Artykuł dotyczy falownika rezonansowego klasy DE pracującego z częstotliwością 8 MHz. Cechą charakterystyczną opisywanego falownika DE jest to, że jego tranzystory sterowane są parą napięć sinusoidalnych przez transformatory bramkowe. Źródłem sinusoidalnego napięcia bramkowego jest pomocniczy, rezonansowy falownik klasy D. Częstotliwość pracy falownika (8 MHz) nie należy do pasm radiowych ISM (The Industrial, Scientific and Medical) ale falowniki pracujące z taką częstotliwością maja zastosowanie w precyzyjnym nagrzewaniu indukcyjnym i dielektrycznym. Przykładowo nagrzewanie dielektryczne niektórych tworzyw sztucznych jest efektywne, ponieważ odbywa się przy c[...]

Falownik klasy D-ZVS 300 kHz/1,5 kW do nagrzewania indukcyjnego – możliwości pracy w klasie D i DE

Czytaj za darmo! »

W artykule opisano falownik napięciowy klasy D-ZVS, SL-SRI, przeznaczony do nagrzewania indukcyjnego. Obwód główny falownika ma strukturę półmostka z tranzystorami Mosfet APT5010JFLL. Wzbudnik przyłączono przez współosiowy transformator dopasowujący. Opisano układ sterowania z PLD który zabezpiecza przed komutacjami nieoptymalnymi. Obliczono maksymalną częstotliwość pracy falownika w klasie D. Na podstawie oscylogramów omówiono warunki przełączania tranzystorów: komutację suboptymalną, optymalną i nieoptymalną. Abstract. Class D-ZVS, SL-SRI inverter for induction heating application is presented in the paper. The half-bridge power board bases on APT5010JFLL Mosfets. The excitation coil is connected to the inverter using coaxial matching transformer. The control circuit bases on PLD and protects Mosfets against nonoptimal commutation mode. The maximum frequency of Class D operation was calculated and switching conditions of transistors was discussed. (Class D-ZVS 300 kHz/1,5 kW inverter for induction heating - possibilities of Cass D and DE operation). Słowa kluczowe: falownik klasy D, ZVS, Mosfet, komutacja optymalna. Keywords: Class D inverter, ZVS, Mosfet, optimal commutation. Wstęp Artykuł dotyczy napięciowego falownika klasy D z szeregowym obwodem rezonansowym (rys.1a). Falownik taki w literaturze klasyfikowany jest jako SL-SRI (Series Loaded Series Resonant Inverter) [1], [2]. Opisywany falownik przeznaczony jest do nagrzewania indukcyjnego, ma strukturę półmostka z pojemnościowym dzielnikiem napięcia zasilania, zbudowany jest w oparciu o tranzystory Mosfet, a sterowanie mocy wyjściowej odbywa się metodą częstotliwościową FM. Zastosowanie falownika klasy D w przekształtnikach do nagrzewania indukcyjnego jest często opisywane w literaturze [4], [5], [6], a poruszana tematyka dotyczy zarówno metod sterowania jak i obwodów głównych. Autor artykułu posiada doświadczenie w projektowaniu, badaniach i analizie teoretycznej falowników [...]

Sterowanie falownika klasy DE metodą PWM-FM DOI:10.12915/pe.2014.06.016

Czytaj za darmo! »

W artykule opisano właściwości sterowania PWM-FM off-line przy założeniu, że przełączanie tranzystorów Mosfet falownika odbywa się przy komutacji optymalnej. Wyznaczono teoretyczne charakterystyki sterowania mocy wyjściowej. W oparciu o laboratoryjny model falownika idealnego klasy DE z tranzystorami Mosfet (10 kHz/500 W) wyznaczono charakterystyki sterowania dla komutacji optymalnej krótkiej i długiej. Zamieszczono niespotykane w literaturze oscylogramy pokazujące pracę falownika przy krótkiej i długiej komutacji optymalnej. Abstract. PWM-FM off-line control properties of Class DE inverter are presented in the paper. Optimum commutation of Mosfets is assumed. Theoretical characteristics of output power control were calculated. Based on laboratory model of ideal Class DE Mosfet inverter (10 kHz/500 W), control characteristic of short and long commutation were measured. Oscillograms of short and long commutation processes in Class DE inverter that were not published before, are presented too. (PWM-FM control of Class DE inverter). Słowa kluczowe: falownik klasy DE, PWM, Mosfet, komutacja optymalna. Keywords: Class D inverter, Mosfet, PWM, optimum commutation. doi:10.12915/pe.2014.06.16 Wstęp Artykuł dotyczy falownika klasy DE sterowanego metodą PWM-FM w warunkach komutacji optymalnej i jest kontynuacją prac nad falownikami wielkiej częstotliwości, które prowadzone są w Katedrze Energoelektroniki Napędu Elektrycznego i Robotyki (KENER). Problematyce falowników klasy DE i ich zastosowaniu poświęconych jest wiele artykułów. Podstawy teoretyczne falownika klasy DE opisano np. w [1], [2] przy założeniu sinusoidalnego prądu odbiornika LRC (duża wartość dobroci Q odbiornika). Obecnie analizy właściwości falownika są bardziej złożone i uwzględniają skończoną wartość dobroci Q odbiornika oraz szeroką zmienność współczynnika wypełnienia załączenia tranzystora [3]. Najnowsze badania z zakresu falowników klasy DE uwzględniają nieliniowość pojem[...]

Falownik klasy DE 13,56MHz/500W ze sterownikiem typu flyback

Czytaj za darmo! »

W artykule przedstawiono wyniki badań falownika klasy DE w którym zastosowano sterownik tranzystorów typu flyback przyłączony do tranzystora poprzez transformator bramkowy. Opisano elementy składowe falownika: układ sterowania z drajwerem, półmostek tranzystorów Mosfet oraz dwa rezonansowe odbiorniki. Przedstawiono najważniejsze przebiegi oscyloskopowe w układzie sterowania i obwodzie głównym. Podano najważniejsze wyniki pomiarów i obliczeń. Uzyskana sprawność drenowa przy mocy wyjściowej 210W wyniosła 81%. Falownik może być zastosowany np. do nagrzewania pojemnościowego. Abstract. A results of laboratory experiments of Class DE inverter have been presented in the paper. The inerter contains the flyback topology driver connected to the inverter Mosfets via gate transformer. Modules o[...]

Porównanie falowników klasy D-ZVS 300 kHz do nagrzewania indukcyjnego z tranzystorami MOSFET na bazie Si oraz SiC DOI:10.15199/48.2018.03.11

Czytaj za darmo! »

Tematyka artykułu dotyczy falowników rezonansowych klasy D-ZVS [1],[2],[3],[5], napięciowych, z szeregowym obwodem rezonansowym przeznaczonych m.in. do nagrzewania indukcyjnego. Na rysunku 1 pokazano schemat przekształtnika z falownikiem klasy D, o strukturze półmostka z pojemnościowym dzielnikiem napięcia zasilania Cd. Wzbudnik ze wsadem reprezentowany jest dwójnikiem RwLw, który do wyjścia falownika (zaciski A, B) przyłączony jest za pośrednictwem układu dopasowania typu L-LC, składającego się z transformatora dopasowującego Td, kondensatora rezonansowego Cr i dławika szeregowego LS. Falownik z takim układem obciążenia, w literaturze klasyfikowany jest jako Hybrid SPL-SRI (Series-Parallel Loaded Series Resonant Inverter) [6],[7],[8]. Falowniki jak na rysunku 1, przeznaczone do nagrzewania indukcyjnego np. przed procesem hartowania, mają moc wyjściową co najmniej 20 kW a częstotliwość wyjściowa mieści się w zakresie od ok. 250 kHz do ok. 430 kHz. Falowniki takie budowane są z wykorzystaniem tranzystorów Si MOSFET (na bazie krzemu), przy czym w celu uzyskania wymaganej mocy wyjściowej konieczne jest równoległe łączenie kilku tranzystorów Si MOSFET. Takie łączenie tranzystorów jest niekorzystne z kilku powodów: - sumują się pojemności wyjściowe COSS tranzystorów, co skutkuje wydłużeniem czasu ich przeładowania i zmniejszeniem mocy wyjściowej, - sumują się pojemności i ładunki bramkowe (CGS i QG) tranzystorów, co powoduje zwiększenie mocy zasilania sterowników bramkowych (drajwerów) i zwykle wydłużenie czasów przełączania tranzystorów, - występuje problem nierównomiernego obciążenia prądowego tranzystorów. Postęp technologiczny w zakresie tranzystorów SiC MOSFET (na bazie węglika krzemu) o klasie prądowej przewyższającej tranzystory Si MOSFET, pozwala zastąpić kilka Si MOSFET jednym tranzystorem SiC MOSFET. Chociaż zysk z zastosowania jednego SiC MOSFET wydaje się oczywisty i potwierdzony, to autorzy nie znaleźli w lite[...]

Wpływ obudowy tranzystora SiC MOSFET na sprawność energetyczną falownika klasy DE z pasma 13,56 MHz DOI:10.15199/48.2018.03.16

Czytaj za darmo! »

Falowniki klasy DE o częstotliwości pracy kilkanaście MHz (najczęściej 13,56 MHz) stosowane są w niektórych procesach przemysłowych. Przykładem może być bezprzewodowy przesył energii elektrycznej [1] lub nakładanie cienkich warstw materiałów na podłoże (metoda PECVD, Plasma-enhanced chemical vapor deposition) [2]. Schemat falownika klasy DE zamieszczono na rysunku 1. E DRV DRV Cd C1=225 pF Cd L=1,2 uH R=50 Ω i uDS uGS COSS C2=450 pF W POUT IDC Rys.1. Schemat falownika klasy DE z dzielnikiem napięcia Cd Ze względu na wysoką częstotliwość pracy i szybkość przełączania tranzystorów (kilka ns), pojawia się szereg czynników ograniczających sprawność falownika klasy DE. Pierwszym najistotniejszym czynnikiem są tranzystory mocy. Zastosowane tranzystory muszą charakteryzować się krótkimi czasami przełączeń (nanosekundy) i niskimi wartościami pojemności pasożytniczych (CISS, COSS, CRSS). Korzystne jest również wysokie dopuszczalne napięcie drenu UDSmax, ze względu na cykliczne przepięcia występujące podczas przełączania tranzystora. Na rynku dostępne są tranzystory Si MOSFET dedykowane do zastosowań w.cz [8], [9] - charakteryzują się one specjalną obudową o zminimalizowanej indukcyjności doprowadzeń. Drugim istotnym czynnikiem wpływającym na sprawność jest drajwer, czyli obwód sterujący bramką tranzystora. Drajwer musi charakteryzować się niską impedancją wyjściową (głównie indukcyjność pasożytnicza), krótkimi czasami przełączeń i niskim poborem mocy. Kolejnym czynnikiem wpływającym na sprawność falownika są kondensatory filtrujące obwodu DC oraz kondensatory dzielnika Cd. Najlepiej nadają się kondensatory mikowe, które mają wyższą obciążalność prądową w stosunku do ceramicznych [10], [11]. W literaturze dostępnych jest wiele informacji na temat falowników klasy DE z tranzystorami Si MOSFET o częstotliwości pracy f>10 MHz. Przykładowo, sprawność takich falowników wynosi zwykle między 70% a 90% [3], [4], [5]. Nato[...]

Układy dopasowania L-C oraz L-LC w falownikach klasy D do nagrzewania indukcyjnego - teoria i praktyka DOI:10.15199/48.2016.06.02

Czytaj za darmo! »

W artykule opisano dwa układy dopasowania wzbudnika do nagrzewnicy indukcyjnej z falownikiem klasy D - szeregowy L-C oraz szeregowo-równoległy L-LC. Zaproponowano niespotykane przekształcenie układu L-C na L-LC z wykorzystaniem tego samego kondensatora obwodu rezonansowego. Porównano falowniki 1,5kW/300 kHz z takimi obwodami wykazując zarówno korzyści zastosowania obwodu L-LC jak i jego wady. Abstract. Two load matching circuits of Class D inverter for induction heating applications are presented in the paper: serial resonant L-C and series-parallel L-LC. The new reconfiguration of L-C into L-LC based on the same resonant capacitor is proposed. Two 1,5kW/300kHz inverters are compared to emphasize advantages as well disadvantages of L-LC circuit. (L-C and L-LC matching circuits in Class D inverters for induction heating - the theory and practice). Słowa kluczowe: falownik klasy D, MOSFET, L-LC, nagrzewanie indukcyjne. Keywords: Class D inverter, MOSFET, L-LC, induction heating. Wstęp Artykuł dotyczy tranzystorowego falownika napięciowego klasy D-ZVS [1]-[5] z tranzystorami MOSFET oraz układów typu L-C i L-LC dopasowania odbiornika, w zastosowaniu do nagrzewania indukcyjnego. Na rysunku 1 pokazano schemat takiego falownika o strukturze półmostka z pojemnościowym dzielnikiem napięcia zasilania, zbudowanego w oparciu o tranzystory MOSFET. Wzbudnik ze wsadem reprezentowany jest dwójnikiem RL, który do wyjścia falownika (zaciski A1, B1) przyłączony jest za pośrednictwem układu dopasowania, składającego się z transformatora dopasowującego Td i elementów biernych C, LS. Na rysunku 1 pokazano dwa układy dopasowania: szeregowy L-C oraz szeregowo-równoległy L-LC. Szeregowy układ dopasowania L-C jest prosty i najczęściej stosowany. Ma jednak wady, jak ta, że prąd wzbudnika i2 przepływa w całości przez stronę wtórną transformatora Td1. Falownik z takim układem obciążenia w literaturze klasyfikowany jest jako SL-SRI (Series Loaded Series Res[...]

Problematyka komutacji nieoptymalnych w pojedynczym szeregowym dwuczęstotliwościowym jednoczesnym falowniku do nagrzewania indukcyjnego DOI:10.15199/48.2018.03.12

Czytaj za darmo! »

Artykuł jest kontynuacją tematyki związanej z występowaniem komutacji twardej D→sT przy pracy falownika dwuczęstotliwościowego do nagrzewania indukcyjnego. Falownik taki ma typową strukturę pełnego mostka a sterowanie składowych prądu (MF i HF) odbywa się metodą modulacji naturalnej PWM z częstotliwością nośną (200- 400) kHz [1], [2], [3]. W ramach niniejszego opracowania wykonano układ testowy (rys.1) do badania gałęzi falownika przy komutacji twardej D→sT. Taki stan pracy osiągnięto sterując tranzystorami z częstotliwością mniejszą niż częstotliwość rezonansowa obwodu obciążenia (rys.2) [4]. Przedstawiona analiza ma na celu ocenę pracy tranzystorów pod kątem: maksymalnego prądu wstecznego IRRM diody - zapewnienie bezpiecznego poziomu nie powodującego uszkodzenia tranzystora (przekroczenia SOA), oraz określenie mocy strat i sprawności przy pracy z występowaniem komutacji twardej D→sT. W ramach badań skonstruowano sterowniki bramkowe (drajwery SiC) o niesymetrycznym napięciu sterowania +22 V/-6 V wraz z przetwornicami napięcia, przystosowane do sterowania tranzystorów mocy SiC MOSFET. Następnie wykonano drukowany obwód mocy falownika wraz z blokiem wodnym pełniącym rolę radiatora dla tranzystorów mocy. Ostatnim etapem prac była konstrukcja transformatora dopasowującego wraz z silnoprądowym szeregowym obwodem rezonansowym RLC. Przeprowadzono serię pomiarów dla reprezentatywnej grupy trzech tranzystorów o zbliżonych parametrach prądowo-napięciowych osadzonych w obudowach TO-247. Tabela 1 przedstawia zestawienie wybranych parametrów dla wytypowanych tranzystorów. Tabela 1. Zestawienie stosowanych tranzystorów mocy [5] Symbol ID, A UDS, V RDS(on), mΩ trr, ns IRRM, A Warunki pomiaru STM STW65N80K5 (Si) 46 800 80 650 60 IF=46 A, VDD=60 V, di/dt=100 A/μs STM SCT30N120 (SiC) 45 1200 90 140 2 IF= 20 A, VDD=800 V, di/dt=100 A/μs ROHM SCH2080KE (SiC+SBD) 40 1200 80 37 2,4 I[...]

 Strona 1  Następna strona »