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两种工艺的MOS管在48v5kw正弦波逆变器全程对比测试,新工艺前级效率高达99%

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xzszrs
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  • 2016-1-15 14:57:03
本逆变器基本配置如下:

1.前级功率管:用的是后羿半导体150V/200V大电流系列两种工艺的MOS管对比,第一种是HY1920P,传统工艺,新鲜出炉的,还冒着烟呢。第一版试验品,电压跑高到250V了,所以内阻偏大到30mR了,下一版会调整到210-220V,内阻22-24mR,下面仅仅做测试。等调好了再送样品。第二种种是采用后羿自主研发的具有极低内阻,极快开关速度,极小QG的新一代MOS管,型号是HY065N15P,标称150V,内阻实际只有5mR。
2.前级驱动IC:SG3525+MIC4452
3.变压器:一共4个,每个设计功率1250W,磁芯为PQ50。初级28*0.2mm铜皮4T+4T,次级28*0.2mm铜皮8T,这次因为测试快速MOS管,所以设计频率为开关频率60K,因为匝数少变压器空间只用了55%,还有45%是空的,所以磁芯余量充足。
4.高压整流管:RHRG7560*4;
5.后级功率管:80N60,一共8只IGBT;
6.后级驱动的主芯片:EG8010+IR2110;
7.两种工艺MOS管大比拼。
这里说明下的是,EG8010用了非官方的接法,已经做到每路驱动都是10MS工作在50HZ方波,10MS工作在SPWM高频载波,这样的好处是可以消除过零点的振荡,还可以做到4路功率管发热和寿命均等。我这种接法的优点是已经不需要另外用4081做死区,死区时间还是由EG8010设置。
先上个板子的图片吧,以后再详细介绍:
本帖最后由 xzszrs 于 2016-1-15 14:59 编辑

WP_20160114_09_22_54_Pro.jpg (1.13 MB, 下载次数: 98)

WP_20160114_09_22_54_Pro.jpg
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  • 2016-1-15 15:09:05
 
前级先装的是16只传统工艺的HY1920P,测试效率汇总如下:


1.png (22.67 KB, 下载次数: 74)

1.png
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  • 2016-1-15 15:11:45
 
空载,波形为D极波形:

WP_20160114_09_19_39_Pro.jpg (1.21 MB, 下载次数: 81)

WP_20160114_09_19_39_Pro.jpg

WP_20160114_09_20_05_Pro.jpg (1.05 MB, 下载次数: 83)

WP_20160114_09_20_05_Pro.jpg
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  • 2016-1-15 15:13:08
 
带载721.8W 波形为D极波形:

WP_20160114_09_20_16_Pro.jpg (1.17 MB, 下载次数: 73)

WP_20160114_09_20_16_Pro.jpg

WP_20160114_09_20_22_Pro.jpg (1013.15 KB, 下载次数: 79)

WP_20160114_09_20_22_Pro.jpg
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  • 2016-1-15 15:15:09
 
带载1497W,波形为D极波形:

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WP_20160114_09_20_34_Pro.jpg

WP_20160114_09_21_28_Pro.jpg (1.1 MB, 下载次数: 72)

WP_20160114_09_21_28_Pro.jpg
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带载2150W

WP_20160114_09_21_45_Pro.jpg (1.1 MB, 下载次数: 75)

WP_20160114_09_21_45_Pro.jpg

WP_20160114_09_22_11_Pro.jpg (1 MB, 下载次数: 71)

WP_20160114_09_22_11_Pro.jpg
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  • 2016-1-15 15:19:11
 
带载3092W

WP_20160114_09_23_07_Pro.jpg (1.15 MB, 下载次数: 67)

WP_20160114_09_23_07_Pro.jpg

WP_20160114_09_23_12_Pro.jpg (983.43 KB, 下载次数: 84)

WP_20160114_09_23_12_Pro.jpg
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  • 2016-1-15 15:20:43
 
带载3798W

WP_20160114_09_23_27_Pro.jpg (1.15 MB, 下载次数: 73)

WP_20160114_09_23_27_Pro.jpg

WP_20160114_09_23_35_Pro.jpg (1011.44 KB, 下载次数: 78)

WP_20160114_09_23_35_Pro.jpg
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  • 2016-1-15 15:22:16
 
带载4573W

WP_20160114_09_23_43_Pro.jpg (1.14 MB, 下载次数: 74)

WP_20160114_09_23_43_Pro.jpg

WP_20160114_09_23_51_Pro.jpg (1000.16 KB, 下载次数: 70)

WP_20160114_09_23_51_Pro.jpg
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  • 2016-1-15 15:24:15
 
带载5223W

WP_20160114_09_24_01_Pro.jpg (1.07 MB, 下载次数: 82)

WP_20160114_09_24_01_Pro.jpg

WP_20160114_09_24_09_Pro.jpg (905.72 KB, 下载次数: 83)

WP_20160114_09_24_09_Pro.jpg
a546062923
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  • 2016-3-25 14:50:15
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这波形漂亮
chuangmao
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本网技师
  • 2016-2-19 09:13:34
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版主:你好。你这个样品有没有多的,真心想收藏一个。
程英明
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版主
  • 2016-1-15 15:10:07
 
效率太高了吧,不得不佩服呀。
xzszrs
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  • 2016-1-15 15:16:55
 
谢谢您的关注!
xzszrs
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  • 2016-1-15 15:33:32
 
现在换上了新一代工艺的150V5mR的管子,但是管子从原来的16只减少一半只装了8只,效率没有下降反而上升了0.3-0.5%,效率和波形测试如下:
测试都差不多这里只发一个最高效率和满载效率:

本帖最后由 xzszrs 于 2016-1-16 11:22 编辑

WP_20160114_11_07_43_Pro.jpg (1.12 MB, 下载次数: 79)

WP_20160114_11_07_43_Pro.jpg

WP_20160114_11_07_49_Pro.jpg (1.05 MB, 下载次数: 67)

WP_20160114_11_07_49_Pro.jpg

WP_20160114_11_11_24_Pro.jpg (1.11 MB, 下载次数: 68)

WP_20160114_11_11_24_Pro.jpg

WP_20160116_11_01_44_Pro.jpg (984.5 KB, 下载次数: 72)

WP_20160116_11_01_44_Pro.jpg
izyzs
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  • 2016-1-15 15:36:39
 
99%的效率,高
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  • 2016-1-15 15:39:10
 
99%只是前级单级测试的效率,后面会上测试数据。
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  • 2016-1-15 15:38:04
 
两种管子的效率对比数据:

3.png (28.17 KB, 下载次数: 70)

3.png

2.png (28.12 KB, 下载次数: 73)

2.png
xzszrs
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  • 2016-1-15 15:44:03
 
本逆变器自信前级变压器功率足够,但是后级用的IGBT是比较落后的工艺,担心功率余量不是很足,所以把前级装足16只新工艺的HY065N15P一直上到7000多瓦(只有这么多负载了)单独测试了下前级,效率有点不敢相信,最高达到了99%。测试效率情况如下:

4.png (20.39 KB, 下载次数: 48)

4.png
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  • 2016-1-15 15:48:59
 
发个最高效率和最大负载的测试情况:

WP_20160114_15_39_35_Pro.jpg (1.2 MB, 下载次数: 48)

WP_20160114_15_39_35_Pro.jpg

WP_20160114_16_12_14_Pro.jpg (1.18 MB, 下载次数: 58)

WP_20160114_16_12_14_Pro.jpg
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  • 2016-1-15 15:51:48
 
输入输出电压采用的是2只万用表,输入电流采用的事4位半数字表头加分流器测试的,标称+—0.25%的精度。不是一般的钳形表测不准。输出电流是用一个万用表的直流20A档测试的。
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  • 2016-1-15 15:56:18
 
我突然想,如果前级只用8只新工艺的HY065N10P能否上到7000多瓦?理论计算了下觉得完全有可能,于是又拆掉了一半管子保留8只壮着胆子测试了下,太意外了居然能长期工作而且温度也不高,测试结果如下:


5.png (96.96 KB, 下载次数: 55)

5.png
xzszrs
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  • 2016-1-15 15:57:53
  • 倒数10
 
可以看出最高效率下降不多,最大负载下效率也只降了0.5个点,测试结果令人满意啊。
xzszrs
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  • 2016-1-15 16:07:11
  • 倒数9
 
从这个分开前级测试可以看出,整机的效率损耗集中在后级了,以后看看把后级饱和压降为2.几V而且速度慢的IGBT换成新一代饱和压降为1.几V的高速IGBT,再把滤波电感的线径加粗一倍看看整机效率还能提升多少?高压整流管就没有必要换成SIC了,因为前级电流已经谐振成正弦了,反向恢复损耗基本可以忽略。
lizlk
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  • 2016-1-15 17:20:29
  • 倒数8
 
太强大了,强烈支持,这样可以大幅度突破功率密度等级啊!
xzszrs
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  • 2016-1-18 14:53:08
  • 倒数7
 
版主光临,令本帖增辉不少啊。
lizlk
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最新回复
  • 2016-10-21 13:54:17
  • 倒数1
 
钟工过奖了!
埃_维_针1
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副总工程师
  • 2016-3-5 14:31:57
  • 倒数5
 
非常劲爆的前级!(O_O)
管子的温升大不?我看这散热片也是挺重的。

红尘笑客288
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高级工程师
  • 2016-3-21 20:40:14
  • 倒数4
 
楼主真强大,可以把原理图,和变压器计算过程分享一下吗?
sunwaveliu
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助理工程师
  • 2016-4-6 22:30:03
  • 倒数2
 
两种管子的工艺分别是什么呢?superjunction、VDMOS?
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