Schema e PCB EasyEDA ZVS Induction Heater 4KW

Schemi di elettronica analogica di segnale e potenza
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Pier Aisa
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Iscritto il: ven 16 mar 2018, 9:43

Schema e PCB EasyEDA ZVS Induction Heater 4KW

Messaggio da Pier Aisa »

Con riferimento al video PierAisa 722: ZVS Induction Heater 4KW .. ma davvero ? Episodio 1 ecco qui lo schema e il PCB che si trova su Easyeda. Lo schema contiene due errori di connessione mancante alla massa per i transistor Q5, Q6,Q7,Q8, ma lo vedremo nel prossimo episodio

https://www.pieraisa.it/blog/schema-e-p ... eater-4kw/
Fabrizio_Br.
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Iscritto il: mer 25 ago 2021, 16:16

Re: Schema e PCB EasyEDA ZVS Induction Heater 4KW

Messaggio da Fabrizio_Br. »

Ciao Pier e ciao a tutti, mi piacerebbe aprire qui una discussione sulla scelta dei valori dei componenti più adatti per un oscillatore di potenza ZVS, in particolare di tipo Royer. Vorrei che l'obbiettivo di questa discussione sia una sorta di guida alla stabilità e all'efficienza di uno ZVS di tipo Royer.
Inizio allegando il risultato di una simulazione eseguita su LTspice di come dovrebbe correttamente funzionare il primo tentativo che Pier fa nel Video con soltanto 1 coppia di mosfet ma con tuttavia le induttanze che non saturano e meno perdite sulla cosiddetta "Workcoil".
Notare comunque la presenza di una forte oscillazione di corrente all'innesco senza carico, oscillazione che può severamente danneggiare l'alimentatore.
Funzionamento ideale ZVS del video #722
Funzionamento ideale ZVS del video #722
immagine_ZVS Pier_teorico.png (80.6 KiB) Visto 116 volte
C'è comunque da sottolineare che la presenza di una sola coppia di mosfet porta ad un efficienza più bassa: prove eseguite successivamente con 4 coppie di mosfet hanno portato ad un'efficienza del 90%circa a pieno carico (400W, considerando come alimentatore un 24V 20A non proprio tirato per il collo)
Inserisco invece come primo errore l'immagine della simulazione di uno ZVS con la capacità di risonanza troppo piccola e tutti i problemi che ne conseguono.
ZVS Royer con capacità troppo piccola
ZVS Royer con capacità troppo piccola
iMMAGINE_zvs_CAPACITà PICCOLA.png (75.39 KiB) Visto 116 volte
Notare la corrente sinusoidale molto distorta attraverso il condensatore di risonanza, che può portare ad un superamento del suo parametro dv/dt max e danneggiarlo. Inoltre la carica troppo lenta del gate porta a perdite eccessive con il rischio di cuocere i mosfet.
Per quanto riguarda le simulazioni con le induttanze di blocco in saturazione, le eseguirò domani o nei prossimi giorni, dato che per me non è ancora immediata la creazione di induttanze saturabili e la scuola in questo periodo sta richiedendo parecchio tempo :roll:
Sentitevi liberi di fare domande, se necessario vi caricherò i file .asc delle simulazioni che eseguo o qualche link utile ad altri forum o video che trattano l'argomento ZVS Royer.
Penso di aver scritto abbastanza, buona serata e buon elettronica a tutti! :D
Fabrizio_Br.
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Iscritto il: mer 25 ago 2021, 16:16

Re: Schema e PCB EasyEDA ZVS Induction Heater 4KW

Messaggio da Fabrizio_Br. »

Ciao a tutti, update sulle mie simulazioni dello ZVS: su LTspice non sono riuscito a ricreare lo stesso funzionamento anomalo dello ZVS di Pier, probabilmente a causa delle mie non troppo estese conoscenze in campo spice, ma in pratica sono riuscito eccome e mi sono accorto di averla già creata accidentalmente in passato. Il segreto che non è poi così segreto sono delle induttanze di blocco sottodimensionate e in ferrite, quindi che entrino in saturazione in modo "brusco", mentre con toroidi in polvere di ferro ciò non accade. Oltre che danni ai mosfet (che ho prevenuto usando mosfet da 500V, IRFP460N) si rischiano anche danni immediati ai nuclei delle induttanze... Qualche tempo fa mi è capitato di rompere in più parti il nucleo toroidale di entrambe le induttanze di blocco dopo che, a causa della loro saturazione sono entrate in risonanza al posto della work coil, hanno raggiunto anche una risonanza meccanica, consistente in un forte stridio di 2 o 3 secondi e nella loro rottura, con l'aggiunta si un notevole surriscaldamento.
Immagine induttanza rotta 2.jpg.png
Immagine induttanza rotta 2.jpg.png (180.12 KiB) Visto 91 volte
Soluzione? nuclei in polvere di ferro e rivestimento in nastro adesivo :D
immagine induttanza nuova.png
immagine induttanza nuova.png (215.99 KiB) Visto 91 volte
A dire il vero ciò che mi ha rotto l'induttanza è stata una saturazione ancora più spinta di quella di Pier e questa volta sono riuscito a ricrearla:
immagine zvs sat spinta.png
immagine zvs sat spinta.png (71.85 KiB) Visto 91 volte
Per questa sera è tutto, occhio agli errori e buon elettronica a tutti :D
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