Probleem ivm laadsnelheid condensator

Een condensator laadt zich binnen 5 RC tijden op.
Als de condensator niet voldoende geladen wordt dan wordt de RC tijd dus te groot.
Omdat de condensator bij 50 Hz wel zijn werk doet ga ik er van uit dat de beschikbare energie in de condensator dan voldoende is.
De waarde van de condensator is dus voor jou doel in orde.
Blijft er over dat de impedantie van je laadcircuit te hoog is.
Daar kan ik zo verder weinig over zeggen.

Wat voor trafo is het? (is deze geschikt voor 22kHz, en wat is de impedantie op 22kHz)

Hey,
het is zo dat de spanning voor het ontladen (dus de maximale spanning die de condensator bereikt) ongeveer omgekeerd evenredig is met de frequentie. Dus het is niet zo dat deze bij 50Hz zijn werk perfect doet, dan zal de spanning ook nog maar pakweg 250V zijn.
De RC tijd is laag, een capaciteit van 0.68uF, weerstand: tand = 8*10^-3 zorgt voor 18,7 Ohm dus een RC tijd van 1,27 *10^-5 s.
(Dit is bij 100Hz, berekend met de formule: ESR = tand x (2 x pi x f x C)^-1)
De impedantie had ik ook al over nagedacht maar lijkt me raar omdat ik de transfo van een gelijkend project van silicon chip had overgenomen.
Gegevens:
ETD-29
Primair: diameter: 0,65mm, Aantal wikkelingen: 10
Secundair: diameter:0,25mm, Aantal wikkelingen: 410

Voor het 100x per seconde tot 500 V opladen van een 0,68 uF condensator heb je theoretisch 8,5 Watt nodig. In de praktijk met alle verliezen in diodes en secundaire trafo-wikkeling zal het toch eerder een Watt of 20 zijn wat je nodig hebt. Kan de step-up converter dat leveren?

Dat lijkt me wel, daarvoor zou dan een stroom van 1,67A voor nodig zijn. Ik geloof dat ik nu maximaal rond de 0,6A had op de labvoeding, hoger kan ik de stroom niet krijgen door de frequentie te veranderen of iets dergelijks. Ik zie niet in welk component die grotere stroom niet zou aankunnen.

Helpt een serieweerstand tussen brugcel en condensator niet? Nu sluit je 100x per seconde de secundaire wikkeling geheel kort...

Dat kan ik eens proberen, een 220 Ohm is misschien geschikt?

Het kortsluiten van die secundaire wikkeling is wellicht niet heel fijn voor de transformator en MOSFETs, aangezien er primair een flinke stroom zou gaan kunnen lopen, die voornamelijk beperkt wordt door de ohmse weerstand van de diverse componenten, en de lekinductie van de transformator.

Ik zou denken dat de transformator nu een te grote lekinductie heeft, die de primaire stroom beperkt, en daarmee ook de secundaire stroom. Je kunt de lekinductie te meten door de secundaire wikkeling kort te sluiten, en de primaire wikkeling met een LCR meter te meten. Het lastige is natuurlijk dat een beetje lekinductie eigenlijk wel wenselijk is, juist om een overmatig grote stroom tijdens en net na het ontladen van de condensator te voorkomen.

Waarom heb je voor een MKS4 gekozen als condensator? Zo uit de losse pols is dit niet het meest aangewezen type, maar als je hem op basis van bepaalde parameters gekozen hebt is dat handig om te weten.

[Bericht gewijzigd door maartenbakker op vrijdag 28 augustus 2015 14:47:43 (77%)]

Maarten, Ik heb deze gekocht vanwege de lage prijs en de lage ESR maar dus niet op basis van andere parameters.

Ik heb juist even geprobeerd een 220 Ohm weerstand vlak na de gelijkrichtbrug te zetten (dus nog voor de thyristor). Dit verlaagde de laadsnelheid zo hard dat zelfs op 1Hz niet meer dan een 100tal Volt wordt geladen, misschien zit het knelpunt dan toch hier ergens.

SparkyGSX,
Ik heb zelf geen LCR meter dus dit hou ik liefst voor het laatste.

Waar ik net nog aan denk: Als ik de thyristor manueel open houdt, zodat er dus even stroom kan vloeien grijpt de zekering van mijn labvoeding (3A) onmiddelijk in. Dus lijkt mij dat het systeem wel genoeg stroom kan leveren.

[Bericht gewijzigd door Henry S. op maandag 31 augustus 2015 20:10:47 (20%)]

EDT29 als kern zegt nog niet alles.
Het kernmateriaal bepaalt bij welke flux de kern verzadigd raakt.
Er is een tool van Epcos (MDT) waarmee je de kern kunt doorrekenen.
Belangrijk is dat de maximale stroom de kern niet in verzadiging laat komen.
Op zich is een MKS4 niet verkeerd in de zin dat het bepalend is voor het al dan niet werken van je schakeling.
Voor optimale betrouwbaarheid zou ik echter voor MKP kiezen.

Het lijkt me toch dat er met de omvormer iets niet helemaal fris is.
Kun je met een scoop meten hoe het signaal over de brugcel eruit ziet? Sluit de thyristor de boel niet te lang kort?

Wat brainbox al zegt, was ook waar ik naartoe zat te denken met mijn vraag. Voor veelvuldig opladen en ontladen, ik verwacht vooral ontladen met een relatief hoge dV/dt, heeft Wima ook heel mooie MKP's die daar beter tegen bestand zijn. Ik verwacht niet dat je dit probleem ermee oplost, maar je voorkomt er in elk geval wel andere problemen mee.

Als de condensator zelfs in 1 seconde niet tot 100v kan laden is er toch wel wat mis... (zou ~33uS moeten duren)
http://mustcalculate.com/electronics/capacitorchargeanddischarge.php?v…

Op 28 augustus 2015 15:31:27 schreef Kevin H:
Als ik de thyristor manueel open houd, zodat er dus even stroom kan vloeien, grijpt de zekering van mijn labvoeding (3A) onmiddelijk in.

Dus als je de volle condensator met rust laat, zodat er secundair helemaal geen stroom hoeft te lopen, gaat de oscillator juist veel meer stroom nemen?
Daar klopt niets van, dan is er iets niet in orde.

Bij jouw 'normale bedrijf' lijken me trouwens die condensator en de diodes wel behoorlijk mishandeld te worden.

Ik geloof dat ik nu maximaal rond de 0,6A had op de labvoeding, hoger kan ik de stroom niet krijgen door de frequentie te veranderen of iets dergelijks.

Blijkbaar toch wel; door de frequentie te verlagen wordt de stroom dus meer dan 3A.

Ik denk dat met 'open' juist 'dicht' bedoeld wordt...
Als je het hebt over een transistor open sturen, gaat 'ie ook niet open, maar juist dicht. (het blijft verwarrend... )

Sorry, foute woordkeuze. Ik bedoelde als ik het ontlaadcircuit sluit (dus de secundaire kring kortsluit).

Arco, dit was wel met een grote weerstand in serie geschakeld, zonder weerstand laadt de condensator sneller op, maar nog lang niet op 33 uS of iets wat in de buurt komt.

Ik dacht eerst ook dat het de thyristor was. Maar op de scoop is te zien dat deze slechts heel kort geleidt, zodat er zeer weinig tijdsverlies is.
De condensator laadt dus op met een mooi zaagtand signaal.

[Bericht gewijzigd door Henry S. op maandag 31 augustus 2015 20:11:10 (65%)]

De 33uS is met de weerstand van 220 Ohm die je noemde...

Ah, zodoende. Ik had inderdaad begrepen 'open' (niet geleidend), zodat er 'maar even' stroom vloeide (en daarna niet meer).

Open en dicht blijft altijd lachen, net als bij bruggen.

Misschien is er een issue met je systeem dat de primaire spanning inzakt als de secundaire kant is kortgesloten. Dan reset je oscillator elke keer dat je de thyristor kortgesloten hebt en dan duurt het even voor hij weer "wakker" is. Die dode tijd zou misschien nog wel eens dominant kunnen gaan worden als je de schakelfrequentie van je thyristor verhoogt. Dit zou je moeten kunnen testen door een flinke elco over de oscillator te hangen, dan zou het stroomverbruik (vooral bij wat hogere thyristorschakelfrequenties) moeten toenemen. Dit is maar een slag in de lucht hoor, maar makkelijk te testen.

Groet,
Kruimel

Kruimel, bedankt voor de tip, ik probeer het morgen. Het klopt wel dat de primaire spanning inzakt bij het kortsluiten van de secundaire, weet niet of dit onder de minimale spanning ( rond de 9V geloof ik) komt maar het ik sluit het niet uit.

Ik bestel ook dit weekend nog een LCR meter zodat ik dat ook kan uitsluiten.

Bij jouw 'normale bedrijf' lijken me trouwens die condensator en de diodes wel behoorlijk mishandeld te worden.

Hoe zou jij de diodes en condensator beschermen?

Op 28 augustus 2015 23:35:48 schreef Kevin H:
Hoe zou jij de diodes en condensator beschermen?

Dat is wel een lastige vraag, maar hoe lang moet de schakeling leven? Het werkt nu en het lijkt er op dat de parasitaire effecten in je schakeling de problemen redelijk in toom houden. Je zou een spoel tussen je brugcel en de condensator kunnen proberen. De brug zorgt voor vrijloopgelegenheid. Dan worden de piekstromen kleiner en isoleer je de mosfets (tijdelijk!) van de kortgesloten thyristor.

Groet,
Kruimel

De totale impedantie is grofweg te verdelen in 3 blokken:
De ohmse verliezen in het primaire circuit.
Het magnetisch overdracht van de transformator.
De ohmse verliezen in het secundaire circuit.

De ohmse verliezen in beide circuits lijken me niet het probleem te zijn als je de juiste componenten hebt gebruikt.

Dan blijft alleen de transformator nog over.
Hier kunnen een aantal problemen de oorzaak zijn.
Aan de koperverliezen zal het zo te zien niet liggen.
Volgt de permeabiliteit van de kern.
Nu ken ik niet alle soorten kernmateriaal maar meestal wordt N27 of N87 gebruikt voor dit soort toepassingen.
Op zich zou dat geschikt moeten zijn voor jouw toepassing,
Tenzij je een gapped core hebt of de beide delen niet goed aansluiten en er een spleet ontstaat.
Dan kan de totale permeabiliteit zomaar een factor 10 kleiner worden.
Ook als je b.v. een C type kernmateriaal zou hebben is dit het geval.
In bovenstaande gevallen wordt de magnetische "weerstand" vele malen groter en heeft de trafo minder energie overdracht.
Een andere factor is de werkfrequentie.
Die is berekend op 22 KHz, maar is dat ook zo? Ik heb me ook wel eens een komma verkeken.
Bij 2,2 KHz wordt de effectiviteit van je trafo al 10 maal zo klein.

Bedankt voor de reactie,
Ik denk dat jij het probleem hebt opgelost Brainbox.
Ik gebruikte hier namelijk (zonder er bij stil te staan) een gapped N87 core, met een relatieve effectieve permeabiliteit van 281, terwijl een ungapped N87 core een relatieve effectieve permeabiliteit van 1610 heeft.

Volgens mij is dit het probleem, ik test het zo snel mogelijk uit met een andere core.

Iedereen alvast bedankt voor de reacties en de goodwill.