¿Cómo mejorar el tiempo de inicio del bridge completo / half bridge?

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Estoy tratando de encontrar una manera de mejorar el tiempo de subida / puesta en marcha de un circuito LC en serie colocado en un circuito de puente completo (o medio puente).

Aquí hay un esquema simplificado. El circuito funciona muy bien, el voltaje a través del inductor alcanza los 500 V, la frecuencia de resonancia es de 100 kHz +.

La imagen A muestra lo que sucede con el voltaje en el inductor cuando el puente comienza a oscilar (entradas PWM activadas).

Para los valores de LC existentes, esto se traduce en aproximadamente 0,5 ms de tiempo de acumulación.

Descubrí lo siguiente: Si el puente se detiene y Q1 / Q4 se activan mientras Q2 / Q3 están apagados, entonces el condensador permanece cargado.

Si el PUNTO A se conecta a tierra brevemente (con un trozo de cable), cuando se retira la conexión a tierra, el condensador se descarga en la bobina, lo que crea un aumento instantáneo del voltaje a través de la bobina. Consulte la Imagen B.

Esto me mostró que, en teoría, es posible reducir el tiempo de aumento del oscilador a cero si hay una manera de descargar la energía previamente almacenada en el tanque LC en el arranque.

¿Alguien sabe cómo abordar este problema?

    
pregunta Flo

3 respuestas

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Esto parece funcionar bastante bien, pero ...

\ $ \ style {color: red;} {CAVEAT \ \!} \ $

El propósito de esta simulación fue determinar si una topología de circuito era viable, y los componentes se seleccionaron para evitar que exploten, pero con poca consideración por la optimización.

Básicamente, genera un campo magnético alrededor de L2 al activar Q5, y luego, cuando la corriente a través de L1 se ha acumulado lo suficiente, se apaga Q5 repentinamente y se inicia la unidad MOSFET al mismo tiempo. L1 está fuertemente acoplado a L2, por lo que cuando la corriente a través de L2 se detiene, el campo se descompone rápidamente, transfiriendo la mayor parte de su energía a L1, un transformador de retorno, iniciando inmediatamente la oscilación a su amplitud máxima y a la frecuencia determinada por L1C1 y mantenida por la unidad MOSFET, que está sintonizada para operar en la misma frecuencia.

Aquí está la lista de circuitos de LTspice en caso de que quiera jugar con el circuito: 

Version 4
SHEET 1 1156 1956
WIRE -2976 -672 -3344 -672
WIRE -2064 -672 -2976 -672
WIRE -2976 -576 -2976 -672
WIRE -2064 -576 -2064 -672
WIRE -3024 -560 -3232 -560
WIRE -1824 -560 -2016 -560
WIRE -2976 -432 -2976 -480
WIRE -2752 -432 -2976 -432
WIRE -2528 -432 -2528 -512
WIRE -2528 -432 -2672 -432
WIRE -2320 -432 -2528 -432
WIRE -2064 -432 -2064 -480
WIRE -2064 -432 -2256 -432
WIRE -2976 -384 -2976 -432
WIRE -2064 -384 -2064 -432
WIRE -2752 -336 -2816 -336
WIRE -2624 -336 -2672 -336
WIRE -2496 -336 -2560 -336
WIRE -2416 -336 -2496 -336
WIRE -2224 -336 -2320 -336
WIRE -3024 -304 -3120 -304
WIRE -1936 -304 -2016 -304
WIRE -2336 -240 -2336 -288
WIRE -2496 -208 -2496 -336
WIRE -3344 -128 -3344 -672
WIRE -3232 -128 -3232 -560
WIRE -3120 -128 -3120 -304
WIRE -2816 -128 -2816 -336
WIRE -2336 -128 -2336 -160
WIRE -1936 -128 -1936 -304
WIRE -1824 -128 -1824 -560
WIRE -3344 0 -3344 -48
WIRE -3232 0 -3232 -48
WIRE -3232 0 -3344 0
WIRE -3120 0 -3120 -48
WIRE -3120 0 -3232 0
WIRE -2976 0 -2976 -288
WIRE -2976 0 -3120 0
WIRE -2816 0 -2816 -48
WIRE -2816 0 -2976 0
WIRE -2496 0 -2496 -144
WIRE -2496 0 -2816 0
WIRE -2336 0 -2336 -48
WIRE -2336 0 -2496 0
WIRE -2224 0 -2224 -336
WIRE -2224 0 -2336 0
WIRE -2064 0 -2064 -288
WIRE -2064 0 -2224 0
WIRE -1936 0 -1936 -48
WIRE -1936 0 -2064 0
WIRE -1824 0 -1824 -48
WIRE -1824 0 -1936 0
WIRE -3344 64 -3344 0
FLAG -3344 64 0
FLAG -2528 -512 VOUT
SYMBOL nmos -2016 -384 M0
SYMATTR InstName Q4
SYMATTR Value FDR4420A
SYMBOL pmos -3024 -480 M180
SYMATTR InstName Q1
SYMATTR Value FDR840P
SYMBOL voltage -3344 -144 R0
WINDOW 3 31 95 Left 2
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR Value 5
SYMATTR InstName V1
SYMBOL pmos -2016 -480 R180
SYMATTR InstName Q3
SYMATTR Value FDR840P
SYMBOL nmos -3024 -384 R0
SYMATTR InstName Q2
SYMATTR Value FDR4420A
SYMBOL voltage -3232 -144 R0
WINDOW 3 24 96 Invisible 2
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR Value PULSE(0 5 200u 500n 500n 5u 10u)
SYMATTR InstName V2
SYMBOL voltage -3120 -144 R0
WINDOW 3 24 96 Invisible 2
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR Value PULSE(0 5 200.5u 500n 500n 4u 10u)
SYMATTR InstName V3
SYMBOL voltage -1936 -144 R0
WINDOW 3 24 96 Invisible 2
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR Value PULSE(5 0 200u 500n 500n 5u 10u)
SYMATTR InstName V6
SYMBOL voltage -1824 -144 R0
WINDOW 3 24 96 Invisible 2
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR Value PULSE(5 0 200.5u 500n 500n 4u 10u)
SYMATTR InstName V7
SYMBOL ind2 -2656 -448 R90
WINDOW 0 -30 60 VBottom 2
WINDOW 3 -26 57 VTop 2
SYMATTR InstName L1
SYMATTR Value 500µ
SYMATTR Type ind
SYMBOL cap -2256 -448 R90
WINDOW 0 0 32 VBottom 2
WINDOW 3 32 32 VTop 2
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Value 5n
SYMBOL ind2 -2656 -320 M270
WINDOW 0 -29 55 VTop 2
WINDOW 3 -28 57 VBottom 2
SYMATTR InstName L2
SYMATTR Value 50µ
SYMATTR Type ind
SYMBOL voltage -2336 -144 R0
WINDOW 3 24 96 Invisible 2
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR Value PULSE(0 5 100u 10n 10n 100u)
SYMATTR InstName V5
SYMBOL voltage -2816 -144 R0
WINDOW 3 31 95 Left 2
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR Value 5
SYMATTR InstName V4
SYMBOL nmos -2416 -288 R270
WINDOW 0 -15 32 VRight 2
WINDOW 3 70 -35 VRight 2
SYMATTR InstName Q5
SYMATTR Value BSC16DN25NS3
SYMBOL diode -2624 -320 R270
WINDOW 0 -30 31 VTop 2
WINDOW 3 -34 33 VBottom 2
SYMATTR InstName D1
SYMATTR Value RF601BM2D
SYMBOL res -2352 -256 R0
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 1000
SYMBOL diode -2480 -144 R180
WINDOW 0 24 64 Left 2
WINDOW 3 24 0 Left 2
SYMATTR InstName D2
SYMATTR Value RF601BM2D
TEXT -3328 32 Left 2 !.tran 500u startup
TEXT -2768 -384 Left 2 !K1 L1 L2  1
TEXT -1648 64 Left 2 ;EM FIELDS  01 MAY 2016
    
respondido por el EM Fields
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Debe comenzar con un nivel de corriente predefinido en el inductor o una carga en el condensador para que el sistema comience con la energía almacenada en él. Por lo que dices, estás tratando de obtener altos voltajes sin un transformador. En este caso, es mejor almacenar corriente alta y baja tensión en la bobina. La alternativa podría ser un alto voltaje en el condensador. Esto se debe a que la corriente y el voltaje aumentan lentamente ("factor Q de Google") en la bobina, pero si inicia el sistema con la corriente final en la bobina, el capacitor almacenará la energía de la bobina y la tensión aumentará rápidamente. E = 1/2 L * I * I = 1/2 C * V * V. Entonces, en el circuito resonante, puede convertir rápidamente una corriente en un voltaje y viceversa.

    
respondido por el krufra
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[email protected],eliniciodelapatadafuncionabienyelpuenteahoraestáoscilandocorrectamente.EstosignificaqueQ5estádesactivado,yelvoltajeenL1(voltajeenelPUNTOA)estáenalgúnlugaralrededorde600V.EstosoloesciertosiSW1estáabierto.SiSW1estácerrado,latensiónselimitaaunvalorqueescasilamitad.

SW1puedeasociarseconV4ensudiseño.Líneadebase,paraqueL1oscilecorrectamenteyproporcioneelvoltajemáximo,L2debetenerambosextremosdesconectadosdelatierraoVCCo,sino,lacombinaciónL1+L2seconvierteenunaespeciedeautotransformador.

IntentaréreemplazarSW1conunMOSFETdecanalP.

AquíestáelvoltajequesemuestraenelPUNTOA.

    
respondido por el Flo

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