dc-dc 升壓電路

henry321yu · 發表於 2020-8-27 10:35:28

本帖最後由 henry321yu 於 2020-8-27 10:47 AM 編輯

嗨嗨各位
小弟最近在做個快速升壓電路要來充大電容的電，充滿至200V再放電
電容為22000uF耐壓50V，串聯四顆，CT=5500uF 200V
用arduino控制SSR開關當作震盪電路(pin1)，如下圖
但output始終充不到200V,即便沒有放電,卻約只到124v就不再上升了(無放電)，
當前輸入為24V,提高input至36v也只提高到130左右,
電感現在實驗是直接用1.3mm,2kg的漆包線圈,約3歐姆,電感估約3.7mF
想知道什麼影響到升壓....能怎麼改進才能順利充高電壓...

補充內容 (2020-8-27 02:05 PM):
L1電感為漆包線圈 1.3mm，約2.8歐姆
C電容為22000uF耐壓50V，串聯四顆

ciko.ciko · 發表於 2020-8-27 10:49:58

SSR,RELAY,DIODE的頻響夠快嗎?

akii · 發表於 2020-8-27 11:22:41

你的 L1 的電流是多少？

akii · 發表於 2020-8-27 11:25:57

本帖最後由 akii 於 2020-8-27 11:45 AM 編輯

ciko.ciko 發表於 2020-8-27 10:49 AM
SSR,RELAY,DIODE的頻響夠快嗎?

沒有錯，通常不會用 SSR or Relay 多會用 Power Transistor or MOSFET 作為切換元件 !
可以參考 34063 的 datasheet 的設計或是參考電路 !

henry321yu · 發表於 2020-8-27 13:50:13

ciko.ciko 發表於 2020-8-27 10:49 AM
SSR,RELAY,DIODE的頻響夠快嗎?

當前是用 on，delay 5ms，off，delay 5ms，至100次的loop再放電約為1hz
SSR是用 FOTEK的SSR-10DD datasheet只有看到反應時間1ms 應該是可
relay開放電都流很多時間，並且測試升壓時是常開&常關狀態
diode我不確定欸型號是GW6A10，是一般電料行買的6A1000V那種

henry321yu · 發表於 2020-8-27 13:52:54

akii 發表於 2020-8-27 11:22 AM
你的 L1 的電流是多少？

操作時24V時看供應器顯示1.3a..?
常開約7.8A

henry321yu · 發表於 2020-8-27 14:00:50

akii 發表於 2020-8-27 11:25 AM
沒有錯，通常不會用 SSR or Relay 多會用 Power Transistor or MOSFET 作為切換元件 !
可以參考 34063 ...

是的，所以想看看你們的意見，
因為我必須在短時間內充滿很大顆的電容才會用這麼怪的組合，理想是在0.5s內
因為負載消耗功率很大，所以需要存很大的電能
但現在就直接卡在電壓升不上去..
第一次做這種電路還沒有很多經驗

xiaolaba · 發表於 2020-8-27 17:14:06

買個電蚊拍, 改裝實驗最快.
或者改個攝影的閃光燈.

SIMON1016 · 發表於 2020-8-28 10:36:00

鐵芯磁通飽和

henry321yu · 發表於 2020-8-28 11:52:45

SIMON1016 發表於 2020-8-28 10:36 AM
鐵芯磁通飽和

沒有使用鐵芯喔純粹線圈
這樣會是什麼影響到升壓呢

雄爸爸 · 發表於 2020-8-28 12:37:29

抽頭自偶電壓就上去了

henry321yu · 發表於 2020-8-28 13:48:36

雄爸爸發表於 2020-8-28 12:37 PM
抽頭自偶電壓就上去了

是指接變壓器嗎?

akii · 發表於 2020-8-28 17:38:51

henry321yu 發表於 2020-8-27 02:00 PM
是的，所以想看看你們的意見，
因為我必須在短時間內充滿很大顆的電容才會用這麼怪的組合，理想是在0.5s ...

5.5mF的電容樣提供給 Load 多少電流呢?
我試著用 http://www.elecfans.com/tools/MC34063jisuanqi.html
來計算 input 24V, output DC200V output current: 80mA frequency: 10kHz
可以達成, 你自己也是看看 !

akii · 發表於 2020-8-28 18:45:16

henry321yu 發表於 2020-8-27 02:00 PM
是的，所以想看看你們的意見，
因為我必須在短時間內充滿很大顆的電容才會用這麼怪的組合，理想是在0.5s ...

我用 LTspice 依據你的電路相同的 L & C 當 input 電壓是 DCˋ48Ｖ,　約在 0.5 second, Vo = DC200V@80mA 你自己也可以模擬試看看．input = DC36V 時間會約 0.7 second 達成．

阿明先生 · 發表於 2020-8-30 10:03:38

本帖最後由阿明先生於 2020-8-30 10:46 AM 編輯

5500uF電容0.5秒充到200V，需要平均約2A的電流持續充電容0.5秒，功率很大約400W。你這個升壓電路電感很重要，電感不能用空心Q值低，需要矽鋼片或功率用鐵粉芯，你現在頻率很低 on，delay 5ms，off，delay 5ms，約100hz可以使用一般傳統變壓器的矽鋼片。

可以去找一顆傳統矽鋼片變壓器220V或110V輸入端當電感試試，像圖這麼大或更大變壓器，還有推動SSR訊號要足夠讓訊號on時SSR完全導通， SSR元件耐壓要超過200V，一定能充超過200V，假如變壓器夠大變壓器的電感Q值夠高，甚至於會充爆電容，
變壓器.jpg

SIMON1016 · 發表於 2020-8-30 18:03:10

本帖最後由 SIMON1016 於 2020-8-30 06:15 PM 編輯

Vsupply  24V  , 線阻 3R ...... I max    8A

電感電流時間關係式
V = L * di /dt
V:24V , L:3.7mH , di: 8A .... 得到 dt 1.233 mS
(當時間 dt 超過 1.2333mS 時  電流無法再增加超過I max  ...多餘耗廢)

di: 8A @ dt 1.233 mS
1 cycle 10mS
均電流 : 8A *0.5 * (1.233 mS/10mS) = 0.49333 A

電容充電關係式
V * C = I * t  ; 均電流0.49333 A * 1 cycle 10mS /  5500uF
V = 0.89697 V ;  1 cycle 獲得

靜態24V +100cycle 電容充電
=24V + 100 * 0.89697 V
=113V

不知對不對  但與你的實測是 124V  似乎有些接近就當是誤差
1V 1cycle
需要再增加 76 cycle

可以試試
1. 由 100 次  逐漸增加 10 次  驗證看看
2. 另外前述電感充電時間有多餘耗廢  考慮SSR 延遲需 1ms
因此 dt 1.233 mS + 1 mS  .... 保留到 2.5mS
原5mS ==> 2.5 mS

SIMON1016 · 發表於 2020-8-30 21:52:15

本帖最後由 SIMON1016 於 2020-8-30 10:02 PM 編輯

另外這結構存在安全隱患
1. 如果負載放電不良或無放電 , 當再次電容蓄電過程會超出設定電壓
例如 LOAD / RL3 接點老化

2. 電容老化容量漸少時 , 蓄電過程會超出設定電壓

==>1.2. 至少要有個監測電壓防止過電壓

==> 自偶電壓反而簡單的多

3. 串4個50V 均攤200V 只要有一個容量不平衡就完了

tonysun · 發表於 2020-8-31 19:43:57

看起來首要問題是換掉這顆 SSR ，改用耐壓足夠的電晶體或MOSFET，無負載時的輸出問題應該就能解決

如果想了解現有電路的確實情形，請用示波器看開關元件兩端的波形

此外，如果脫離實驗，進入實際使用，RLY2 RLY3 應該放在電源端，不能放在地端

henry321yu · 發表於 2020-9-1 12:05:25

本帖最後由 henry321yu 於 2020-9-1 12:08 PM 編輯

akii 發表於 2020-8-28 06:45 PM
我用 LTspice 依據你的電路相同的 L & C 當 input 電壓是 DCˋ48Ｖ,　約在 0.5 second, Vo = DC200V@80mA ...

可以看一下你模擬的圖面嗎~
我試著模擬出來，但1s時就只有76V

henry321yu · 發表於 2020-9-1 12:15:00

阿明先生發表於 2020-8-30 10:03 AM
5500uF電容0.5秒充到200V，需要平均約2A的電流持續充電容0.5秒，功率很大約400W。你這個升壓電路電感很重要 ...

好的，我去弄個變壓器當電感試試
現在那個ssr工作電壓是最大60V 10A，耐突波300V 30A能嗎

henry321yu · 發表於 2020-9-1 12:20:41

SIMON1016 發表於 2020-8-30 06:03 PM
Vsupply 24V , 線阻 3R ...... I max 8A

電感電流時間關係式

感謝你我終於知道怎麼算了哈哈
但是我是一直持續充電(cycle)無放電，電壓仍上不去，想知道原因是什麼

SIMON1016 · 發表於 2020-9-1 14:42:36

henry321yu 發表於 2020-9-1 12:15 PM
好的，我去弄個變壓器當電感試試
現在那個ssr工作電壓是最大60V 10A，耐突波300V 30A能嗎 ...

對 ssr工作電壓是最大60V
電壓比 200還低別鬧了

你認為電容要充到200V , 二極體與 SSR 這端電壓該多少 ?

henry321yu · 發表於 2020-9-1 14:50:11

SIMON1016 發表於 2020-9-1 02:42 PM
對 ssr工作電壓是最大60V
電壓比 200還低別鬧了

啊啊啊對

沒看好

wish · 發表於 2020-9-1 14:58:41

henry321yu 發表於 2020-9-1 12:05 PM
可以看一下你模擬的圖面嗎~
我試著模擬出來，但1s時就只有76V

貼圖請用下方連結12樓的方式插入貼圖，除了可以自行決定圖片顯示順序外，才不會造成文字全部集中在帖子上方，圖片全部集中在帖子下方，圖片左上方也會出現檔名影響美觀等問題。

http://bbs.pigoo.com/thread-25903-1-1.html

或者請參考熱心會員fatzeros 做的教學影片︰
https://bbs.pigoo.com/thread-80586-1-1.html

謝謝配合

阿明先生 · 發表於 2020-9-1 16:15:38

本帖最後由阿明先生於 2020-9-1 04:22 PM 編輯

henry321yu 發表於 2020-9-1 02:50 PM
啊啊啊對沒看好

除了SSR輸出端電壓要高於200V , 還有SSR切換on/off動作時間也要快(小於1mS或更快) ,SSR切換on/off動作慢會影響效率 , 因為你現在5mS切換on/off一次 , 假如ˊ找不到那麼快SSR, 可以把驅動ˋSSR振盪頻率降低 , 或是改用高速的功率MOSFET

henry321yu · 發表於 2020-9-1 17:35:51

本帖最後由 henry321yu 於 2020-9-1 05:49 PM 編輯

阿明先生發表於 2020-9-1 04:15 PM
除了SSR輸出端電壓要高於200V , 還有SSR切換on/off動作時間也要快(小於1mS或更快) ,SSR切換on/off動作慢 ...

剛剛試了IRFP250N(200V，33A)
3v,~9V還行，12V後 GS極直接短路...
感覺是電感的突波直接擊穿了mosfet
阿我應該加個反向二極體的.. 應該不會太影響升壓吧?
我記得ssr內部似乎就有了? 所以以前才不會燒了

阿明先生 · 發表於 2020-9-1 19:59:21

本帖最後由阿明先生於 2020-9-1 08:30 PM 編輯

henry321yu 發表於 2020-9-1 05:35 PM
剛剛試了IRFP250N(200V，33A)
3v,~9V還行，12V後 GS極直接短路...
感覺是電感的突波直接擊穿了mosfet

MOS導通又切斷後，電感會產生正高壓的反電勢，經二極體(1000V 6A)被充入5500uF，反電勢的高壓會被5500uF吸收，除非5500uF電容已經被充超過200V，電感反電勢高壓才會傷害IRFP250N(200V，33A) ，不然MOS壞了應該是其他原因， MOS瞬間某一電流過大(不要認為平均電流沒超過)或過熱。

akii · 發表於 2020-9-2 08:05:17

本帖最後由 akii 於 2020-9-2 08:52 AM 編輯

我先把樓主提供的 DC/DC Step up (Boost)的電路圖,重劃一次如下,設定,參數都寫在上面,另外先假設附載是約　３kohm, 你可以參考一下!
你可以改變 V1 & V2 的週期，可以模擬出 Vo = 200V@80mA 是多少時間．

setup01