Spis treści

Sposobów formowania impulsu o tak dużym natężeniu prądu jest co najmniej kilka. W wielu przypadkach stosuje się mechaniczne układy zwierające, jednak nie zapewniają one zbyt wielkiej precyzji i bardzo szybko się zużywają - dają jednak możliwość zarówno włączenia przepływu prądu jak i jego przerwania. Można też zastosować duże tyrystory, które są w stanie załączyć bardzo wysokie prądy lecz mają dużą wadę polegającą na tym, że prąd będzie płynął aż do momentu rozładowania baterii kondensatorów. Takie rozwiązanie zastosowaliśmy w innym projekcie, który być może również opublikujemy a związany jest z produkcją a właściwie magnesowaniem "neodymów". W naszym projekcie potrzebujemy generować precyzyjnie impuls bądź impulsy o bardzo krótkich czasach trwania na poziomie milisekund.

Zestawiliśmy więc aparaturę z powyższego zdjęcia, główną rolę gra w niej tranzystor IGBT o symbolu CM600 wyprodukowany przez renomowaną firmę w tej branży POWEREX. Tranzystor jest w stanie przewodzić prąd ciągły na poziomie 600 A i impulsowy nawet do 1,5 kA, jednak jak się niebawem okaże jego wysterowanie nie będzie proste. Jako driver zastosowałem opisaną już w moim portalu płytkę z układem scalonym HCPL316j. Do generowania krótkich impulsów zbudowaliśmy mały generator mikroprocesorowy z poniższego zdjęcia.

Jako, że płytka drivera ma wejście światłowodowe nasz generator generuje impulsy światła, które wysterowują płytkę driwera. Takie parametry jak czas trwania, ilość impulsów, czas przerwy pomiędzy nimi można ustawiać za pomocą przycisków. Oba modułu połączone są ze sobą światłowodem.

A tutaj nasz bohater w którym pokładam nadzieję, że sprawdzi się w swej roli. Teoretycznie powinien być w stanie wytwarzać krótkie impulsy na poziomie 1,5 kA. Do jego zacisków kolektora i emitera podłączyłem sondę oscyloskopu by sprawdzać napięcie na złączu w stanie przewodzenia. Teoretycznie sam driver HCPL316j powinien wyłączyć tranzystor jeśli ta wartość przekroczy 7V. Więcej o driverze można przeczytać w artykule pod tym linkiem.

W pierwszym eksperymencie jako odbiornik generowanej energii mieliśmy zastosować baterię rezystorów mocy by zaplanować maksymalny prąd, jednak doszliśmy do wniosku że taka dodatkowa rezystancja zafałszuje nam obraz szybkości załączenia i wyłączenia tranzystora dlatego na zaciskach "strzałowych" znalazł się cienki drucik. Pierwszy impuls jaki wygenerowaliśmy miał czas trwania 2 ms przy napięciu na baterii 10V.

Po naładowaniu baterii i sprawdzeniu wszystkich elementów obwodu ustawiliśmy oscyloskop w tryb przechwytywania pojedynczego impulsu i nacisnęliśmy przycisk wyzwalania. O dziwo nic nie wybuchło :) z drucika na zaciskach poleciał dymek jednak nie przepalił się. Słychać też było dość głośny dźwięk a zwinięte grube przewody miedziane podskoczyły. Skoro drucik się nie przepalił więc tranzystor prawidłowo się wyłączył i przeżył pierwszy strzał.

Powyżej przedstawiam oscylogram z pierwszego wyładowania, prąd jaki osiągnęliśmy to 408A, widzimy, że wyłączenie tranzystora jest idealne, niestety nie da się tego samego powiedzieć o włączeniu.

Czas załączenia tranzystora to aż  580 us i na obecną chwilę trudno powiedzieć czy jest to wina samego tranzystora czy być może trzeba będzie poprawić sam sterownik. Pojemność bramki użytego tranzystora jest bardzo duża i wynosi 120 nF i potrzeba naprawdę szybko ją naładować by zapewnić odpowiednio szybkie nasycenie złącza. W najbliższej modyfikacji eksperymentu będziemy chcieli zmniejszyć wartości rezystorów użytych w sterowniku przy górnym tranzystorze zapewniającym ładowanie bramki i dodać bardzo szybki kondensator.

Napięcie na złączu maksymalnie osiągnęło 3,2V i dopiero w momencie wyłączenia zaindukowało się dość duże napięcie sięgające ponad 80V. Wyłączenie było naprawdę bardzo gwałtowne więc nieznaczna indukcyjność przewodów podbiła napięcie jednak to nie jest żaden problem bo tranzystor ma dopuszczalne napięcie na złączu 1200V. Dużo większym problemem jest wydzielana na złączu moc w czasie załączania gdy nasycenie osiągane jest bardzo długo. Jednak w czasie eksperymentu nie przejmowaliśmy się tym faktem zbytnio i sprawdzaliśmy jakie efekty uzyskamy na takich impulsach.

Zobacz nasze oferty na Allegro