Мощный (1.5 кВт) "почти лабораторный" блок питания

Alexey

Всем привет!
Представляю свой долгострой (в процессе постройки и многократных взрывов которого я многому научился).

Управление - stm32g474. Он же генерирует сигналы управления фетами, которые усиливаются драйверами iso5451 (с защитой по desaturation).
Полезную информацию отображаю на трехдюймовом TFT дисплейчике.
Пробовал использовать также сенсор экрана, но он имеет свойство глючить при больших ЭМ полях, да и менее удобно, чем крутилки. Поэтому управление осуществляется двумя энкодерами (напряжение и ток). И тремя кнопочками (Вкл выхода, Меню, Ок).
Нажатием на энкодер можно выбрать цифру числа, которое ты меняешь (десятые доли, единицы, десятки).

Силовые ключи - китайские fgh40n60sfd. Предварительно проверены на больших токах, в постоянном и импульсном режиме, хорошо себя зарекомендовали и в других поделках.

Выходной выпрямительный мост - на "сварочных" 150ebu04. Этот мост греется пока больше всего, поэтому думаю о том, чтобы заменить его на сборку из диодов шоттки (они отлично себя показали). Но пока лень.
Скорее всего, просто пару кулеров поставлю, да и всё.

Почему-то картинки не загружаются в этот пост. Попробую следующим сообщением их загрузить.

Добавлено: Sat Sep 23, 2023 10:11 pm

Alexey

Upload Error: Could not upload Attachment to 1./http://storage.flyback.org.ru/files/photo_2023_09_23_21_55_35_147.jpg.

Эмм. Вроде раньше загружались картинки того же формата. Что не так, админы? Подскажите плиз.
Ага, все уже загруженные ранее картинки (в других темах) тоже не показывает. Какая-то проблема с хранилищем, видимо.

Добавлено: Sat Sep 23, 2023 10:13 pm

Николай

Действительно.
Странно. Написал в саппорт стораджа.

Добавлено: Sat Sep 23, 2023 10:31 pm

N1X

Alexey писал(а):
stm32g474
HRTIM?

Добавлено: Sun Sep 24, 2023 4:21 am

Электромонтёр
Экспериментатор

Alexey писал(а):
Выходной выпрямительный мост - на "сварочных" 150ebu04. Этот мост греется пока больше всего, поэтому думаю о том, чтобы заменить его на сборку из диодов шоттки (они отлично себя показали).

Активный выпрямитель на мосфетах?

Добавлено: Sun Sep 24, 2023 7:20 am

Alexey

N1X писал(а):
HRTIM?
Именно он. Лучший таймер для таких целей.

Электромонтёр писал(а):
Активный выпрямитель на мосфетах?
Хорошая идея. На самом деле, я даже пробовал делать диодный мост на мосфетах и заточенной под это управляющей микросхеме LT4320. Но не дошел до приемлемого результата. Возможно, ещё вернусь к этой теме, хз.

Ещё пару слов о конфигурации БП. Пока картинки ещё не грузятся.
Силовая часть - полумост.
С разводкой и пайкой самого МК я решил не париться, и сделал шилд для Nucleo g474.
Все платы (кроме Nucleo) - самодельные, травленные ЛУТом.

Максимальный выходной ток - 88 ампер.
Максимальное выходное напряжение на ХХ - 39 вольт. С нагрузкой оно уменьшается. При токе 85А - составляет чуть меньше 20 вольт.
Тем не менее, при определенных сочетания выходного тока и напряжения, получается более 1.7 кВт выходной мощности.

И вообще, не представляйте себе этот БП, как нечто высокотехнологичное и красивое Smile

Он больше похож на нечто для темы "народного творчества".

Добавлено: Sun Sep 24, 2023 10:09 am

Seriyvolk
Бездельник

Alexey писал(а):
На самом деле, я даже пробовал делать диодный мост на мосфетах и заточенной под это управляющей микросхеме LT4320. Но не дошел до приемлемого результата. Возможно, ещё вернусь к этой теме, хз.
Так ведь силами самого МК можно организовать синхронное выпрямление, в аппнотах даже картинки по этому поводу были. Да и сам таймер у тебя, как я понимаю, сейчас задействован на 20% возможностей. Зачем там ещё какие-то специализированные микросхемы?

Добавлено: Sun Sep 24, 2023 11:16 am

Alexey

Seriyvolk писал(а):
Так ведь силами самого МК можно организовать синхронное выпрямление, в аппнотах даже картинки по этому поводу были. Да и сам таймер у тебя, как я понимаю, сейчас задействован на 20% возможностей. Зачем там ещё какие-то специализированные микросхемы?
Ты прав. Можно будет заняться этим.

Тогда можно будет сделать "тихий" мощный БП, чтобы кулеры включались только при длительной работе, когда радиаторы нагреются достаточно.
Да и выходное напряжение будет меньше проседать.
Короче, одни плюсы.

Добавлено: Sun Sep 24, 2023 2:20 pm

manowar

Alexey писал(а):
Управление - stm32g474. Он же генерирует сигналы управления фетами
имхо, в моем понимании, задействовать проц аки шим контроллер(тем более в многофазных топологиях), заводить на проц защиты - есмь прямой путь к Alexey писал(а):
многократных взрывов.

не, мну вполне отдупляет что порой речь идет не о чисто програмном, а аппаратном решении, интегрированном в микроконтроллер( а в stm32g474 чисто аппаратного то и нет, три 16бит таймера шим), но таки один хрен помехозащищенность его ниже сугубо чисто аналоговых решений.
от прогресса не убежать, появляются и шим контроллеры с прошивками и процы с шим контроллерами.. но прогресс этот, в основном, замечается в устройствах быстрого морального устаревания(елефоны-ноуты), а мощная профсиловуха остается в этом плане консервативной, ибо цена сбоя, слетевшей прошивки итп - порой сильно дороже изделия.
----------------------------------------------
какая хоть топология питальника?

если топология аля полумост, мост - между процом и драйвером хоть простейшую блокировку на паре транзисторов влепите, исключающую перекрытие двух плеч

хочется сервисов и проц в конструкцию? оставте ему управление опорными напряжениями шим контроллеров да один фиг предусмотрите чисто аналоговую защиту да недопускания аварийных режимов без проца.

Добавлено: Sun Sep 24, 2023 10:05 pm

N1X

manowar писал(а):
а в stm32g474 чисто аппаратного то и нет,
Шо вы говорите ) уж кто кто, а g4 как раз под подобные задачи заточен...
Это в серию подобную хрень без острой необходимости ставить стремно, а для себя любимого поиграться - самое оно...

Добавлено: Mon Sep 25, 2023 7:35 am

Seriyvolk
Бездельник

manowar писал(а):
в stm32g474 чисто аппаратного то и нет, три 16бит таймера шим
HRtimer в данном проце представляет собой сборку из 7 таймеров (один ведущий и 6 подчинённых). И эта сборка как раз именно аппаратно заточена под управление всякими преобразователями, в т.ч. и многофазными. Там куча защит и прочего, что работает независимо от ядра.

Добавлено: Mon Sep 25, 2023 8:50 am

Alexey

Seriyvolk писал(а):
И эта сборка как раз именно аппаратно заточена под управление всякими преобразователями
Так и есть.
Даже сигнал с токового трансформатора и компаратора, измеряющего ток первички, завожу непосредственно на Fault вход данного таймера. Он моментально аппаратно прерывает генерацию.

manowar писал(а):
между процом и драйвером хоть простейшую блокировку на паре транзисторов влепите, исключающую перекрытие двух плеч
Делал. На быстродействующей логике, между МК и драйверами. Но эта защита никогда не срабатывала, так как МК прекрасно справляется с этим своими силами. То решил этот узел исключить.

UP. Наконец-то можно залить фотки:

Добавлено: Tue Sep 26, 2023 9:20 pm

photo_2023-09-23_21-56-02.jpg (145.69 Кб)
XX: 39V

photo_2023-09-23_21-55-43.jpg (171.03 Кб)
65A, 27V

photo_2023-09-23_21-55-46.jpg (169.22 Кб)
84А, 20V

photo_2023-09-23_21-55-35.jpg (161.55 Кб)
Общий вид

SpiderXT

Нихрена себе. А какое минимальное напряжение на выходе способно стабильно держать? Ну и какое максимальное?
А выпрямитель не думал сделать на полевиках?

Добавлено: Wed Sep 27, 2023 8:16 pm

Доктор Зло

Как установлены 150EBU04? Термопаста нормальному контакту не мешает?
Всегда сомнения насчет них одолевали. Один раз их только в сварочнике видел,
обычно там наборы из спаренных диодов в корпусах TO247.

Добавлено: Wed Sep 27, 2023 10:00 pm

Alexey

SpiderXT писал(а):
А какое минимальное напряжение на выходе способно стабильно держать? Ну и какое максимальное?
Я выход закорачиваю отдельным полевиком, примерно каждую микросекунду, когда напряжение превышает заданное. Так что, минимальное удерживаемое напряжение меньше 0.1 вольта.
Максимальное напряжение на ХХ выше писал - около 39 вольт. Но при нагрузке оно просаживается.

SpiderXT писал(а):
А выпрямитель не думал сделать на полевиках?
Выше уже обсуждали это. Возможно, сделаю.

Доктор Зло писал(а):
Как установлены 150EBU04? Термопаста нормальному контакту не мешает?
Установлены без прокладки, с термопастой, на два радиатора от процессора. Один из этих радиаторов распилен на 2 части.
Я на контакт через термопасту не полагался, а продублировал медной шиной сверху.

UP:
Вот ещё несколько фоток начинки и термо-фоток (при выходе 27V, 65A, в течение где-то 20 минут, без обдува).

Добавлено: Thu Sep 28, 2023 10:04 pm

photo_2023-09-28_22-00-03.jpg (246.05 Кб)
Вид сверху

photo_2023-09-28_22-00-01.jpg (208.22 Кб)
Полумост

photo_2023-09-28_21-59-52.jpg (147.54 Кб)
Ещё фото начинки. Справа вверху - резистор плавной зарядки входного электролита с реле. Слева вверху - плата обвязки токового трансформатора (с компаратором).

photo_2023-09-28_21-59-47.jpg (108.67 Кб)
Плата драйверов - сори за ракурс, уже привинтил и не хочу откручивать.

photo_2023-09-28_21-59-42.jpg (170.92 Кб)
Слева направо: Nucleo, плата измерения тока и напряжения, радиаторы диодного моста, выходной электролит, дроссель, трансформатор.

photo_2023-09-26_21-23-38.jpg (142.88 Кб)
Температура нагрузки

photo_2023-09-26_21-23-36.jpg (142.3 Кб)
Температура вторички

photo_2023-09-26_21-23-32.jpg (177.37 Кб)
Температура выходного диодного моста на 150ebu04

photo_2023-09-26_21-23-25.jpg (137.95 Кб)
Температура ключей