Самодельные студийные вспышки на 500 и более джоулей и блоки питания для них.

Всего 143 сообщ. | Показаны 121 - 140
Re[IURASHIK]:
С током где-то так! А с джоулями я малость ошибся - на пальцах считал. Если емкость 2000 мкФ, а напряжение заряда 510В, то с учётом остатка заряда на коденсаторе (70В - напряжение запирания лампы) будет 255Дж (если эксэл мой не врёт).
Ну, да ладно! Спишим разницу на активные потери на проводах и контактах...
Re[Boras]:
а если через ваш 3м кабель то пик каков может быть ? как никак сопротивление
Re[IURASHIK]:
от: IURASHIK
а если через ваш 3м кабель то пик каков может быть ? как никак сопротивление

Пик, естественно снизиться и потери энергии увеличится, но всё зависит от величины! Тот самодельный кабель я замерил. Туда и обратно в сумме и с учётом разъёма получилось чуть более 1ОмОм. Если учесть, что лампа имеет сопротивление в районе 450мОм, то я просто забыл об этом сопротивлении!
В любом случае дополнительное сопротивление снижает пик тока, уменьшает энергию на лампе и увеличивает длительность импульса. Но, в моём случае этим можно было пренебречь! Тем более для работы силового транзисторного ключа это вопрос второстепенный...
В описании модульной вспышки я приводил реальные графики тока её лампы. Кабель 3,5 метра. Влияние его, если верить картинкам, присутствует. Но, количественно оценить смогу, когда будет флешметр. На глаз вроде-бы и не заметно!!
Re[Boras]:
Значит замеры делали через кабель .А у меня подскочило 1600А 600V сразу на лампу через короткий провод
Re[IURASHIK]:
от: IURASHIK
Значит замеры делали через кабель .А у меня подскочило 1600А 600V сразу на лампу через короткий провод

Для модульной вспышки, конечно, с кабелем (измерительный шунт - 1,25мОм. Установлен в ламповом модуле).
Для макета с дросселем, естественно, без кабеля. Шунт аналогичный.
Re[Boras]:
Некоторые размышления по поводу разработки студийной вспышки с отсечкой тока лампы транзисторным ключом...

Данная проблема в накамерных вспышках решена давно и успешно! Для студийных вспышек это пока экзотика, типа энштейна-640!

Но, если нельзя (т.е. сложно), но очень хочется, то попробовать можно...

Работу по разработке студийной вспышки с управлением энергией отсечкой тока импульсной лампы можно разбить на три этапа.
1. Разработка узла формирующего "прямоугольный" импульс тока импульсной лампы заданной величины.

2. Разработка силового ключа с заданными параметрами по току и мощности.

3. Разработка формирователя импульса управления силовым ключом.

Этап 1.
Выберем основные параметры вспышки:
- максимальная энергия вспышки - 900-1000Дж;
- диапазон регулировки - 1- 1/64
- длительность импульса на полной мощности - не более 4мсек;
- объём и вес пока не задаём, т.к. это уже вопрос не схемотехники, а комплектующих и материалов!

8000мкФ, заряд 485В - это расчётных 921Дж.
Учитывая, что "хвост" разряда придётся отрезать, т.е. 10% энергии заряда батареи конденсаторов не пойдёт в лампу, а останется в самой батарее, компенсируем в последствии эти "потери" дополнительным конденсатором на 1000мкФ

Смотрим ток лампы (красная линия - напряжение на лампе). Разряд 8000мкФ на лампу с условным сопротивлением 0,45 Ом (паразитные индуктивности будем считать 1мкГн)


И что мы видим? Пиковый ток более 1000А, форма тока для регулировки методом отсечки совершенно неудобная .

Поставим между конденсаторами и лампой дроссель:


Пик тока несколько уменьшился, но большой разницы формы тока, несмотря на достаточно объёмный дроссель с предыдущим графиком не видно!

Разделим батарею конденсаторов на две части (4000мкФ и 4000мкФ). И между ними включим ещё один дроссель:


Ток снизился до уровня 750-800А и форма его стала более удобная для регулировки.

В принципе, чем больше звеньев, тем более прямоугольной становится форма тока.

Добавив ещё 1000 мкФ и разделив батарею конденсаторов на три части, ставим ещё один дроссель и получаем :


Ток имеем не более 750А, форма тока достаточно прямоугольная.

На этом пока и остановимся. Более точно форма тока и его величина будет выверена уже на конструктиве...

Для чего это нужно?
1. Для облегчения режима работы транзисторного ключа, коммутирущего ток лампы, т.к. ток лампы уменьшен на 30-35% при сохранении длительности импульса с максимальной энергией.

2. Для расширения диапазона регулировки энергией вспышки и увеличения точности её установки, т.к. энергия импульса равномерно распределена во времени импульса.

Вопросы по теории формирования "прямоугольной" формы тока импульсной лампы можно задать Print2Film. С его подачи это всё и было сделано...
Re[Boras]:
регулировка будет базироваться на замере падения напряжения на конденсаторе от 485 вольт или на каком-то таймере ,?
Re[IURASHIK]:
Рано говорить - это третий этап! Для начала будет достаточно сделать таймер на 10-12 позиций с логарифмической шкалой (учитывая, конечно, непрямоугольность импульса тока) с диапазоном 1 - 1/64.
Но, для получения более точных и стабильных значений энергии вспышки, есть задумка формировать длительность импульса вспышки посредством вычисления площади графика функции тока и сравнения её с опорным значением.
Re[Boras]:
А почему не по замеру падения напряжения на конденсаторе..резистором задаётся напряжение при котором запирается IGBT, 0,5 сек пауза после каждого запирания, а всё остальное время как вспышка включена от в открытом состоянии.Так у меня было при первых экспериментах и регулировка плавная шла прекрасно начиная от пару джоулей по минимуму
Re[IURASHIK]:
Можно и по напряжению, но тогда усложняется настройка конкретных позиций установки энергии! И возрастает нестабильность этой установки как от начального напряжения заряда емкостей, так и от формы напряжения в период разряда.
Повторюсь, однако! Пока окончательно не разберусь с ключом на 1500А - разговоры о способе формирования управляющих мипульсов не актуальны.
Но, скорее всего, в окончательном варианте, если до него дойду, регулировку буду делать по площади графика тока лампы. При этой регулировке опорные величины не зависят ни от формы графика тока, ни от формы графика напряжения, ни от начального напряжения заряда!
...
Зачем пол-секунды. Это очень много. Практика показывает, что и 20 мсек хватает... Но, эту функцию у меня изначально выполнял зарядный узел (блок)!
P.S. Какой ток коммутировали? Какая лампа, какие транзисторы параллелели?
Re[Boras]:
Я как-то писал что умирали IGBT по одному ,заменял - другой умирал.Не сразу но всёж.
http://www.fairchildsemi.com/ds/HG/HGTG40N60B3.pdf
Из той-же UFS series как и в Енштейне.Паралеляно было штук восемь .Конденсаторы заряжал 500 вольт.заменял ими сгоревшие в вспышках NIkon-прекрасно живут ничего не меняя.Но вспышки эти не имеют высокоскоростную синхронизацию где транзистор должен переключаться с частотой до 50кГц
Re[IURASHIK]:
Ну, как? Есть продвижение по мощному ключу на параллельных транзисторах?
Re[Boras]:
от:Boras
Некоторые размышления по поводу разработки студийной вспышки с отсечкой тока лампы транзисторным ключом...

Данная проблема в накамерных вспышках решена давно и успешно! Для студийных вспышек это пока экзотика, типа энштейна-640!
...............................................................................................................
...............................................................................................................
Поставим между конденсаторами и лампой дроссель:

Пик тока несколько уменьшился, но большой разницы формы тока, несмотря на достаточно объёмный дроссель с предыдущим графиком не видно!
Подробнее


Боюсь что бы этот дроссель не вышел "боком" в момент выключения транзистора.
Газ в лампе еще ионизирован, и проводит.. и на напряжение на батарее конденсаторов наложиться еще сброс энергии с дросселя, итоговое напряжение спокойно перевалит за киловольт. А кристалл транзистора еще и разогрет только что протекавшим через него током. Боюсь может поплохеть нашему транзистору...
Тут мысль такая(чисто теоретически, без каких либо предложений): напротив уменьшать индуктивности в цепи, а ток через лампу ограничивать каким либо другим способом. Либо городить мощный снаббер...

P.S. пока только предположения, практика будет несколько позже, некоторые мысли есть, но их надо обкатать в живую.

P.P.S. Относительно накамерных вспышек, там все же несколько проще, и начальное напряжение на конденсаторе ниже. и токи значительно ниже, что дает меньший разогрев кристалла транзистора, и меньшее результирующее напряжение, приложенное к транзистору в момент выключения.
Re[bsw_m]:
от:bsw_m
Боюсь что бы этот дроссель не вышел "боком" в момент выключения транзистора.
Газ в лампе еще ионизирован, и проводит.. и на напряжение на батарее конденсаторов наложиться еще сброс энергии с дросселя, итоговое напряжение спокойно перевалит за киловольт. А кристалл транзистора еще и разогрет только что протекавшим через него током. Боюсь может поплохеть нашему транзистору...
Тут мысль такая(чисто теоретически, без каких либо предложений): напротив уменьшать индуктивности в цепи, а ток через лампу ограничивать каким либо другим способом. Либо городить мощный снаббер...

P.S. пока только предположения, практика будет несколько позже, некоторые мысли есть, но их надо обкатать в живую.

P.P.S. Относительно накамерных вспышек, там все же несколько проще, и начальное напряжение на конденсаторе ниже. и токи значительно ниже, что дает меньший разогрев кристалла транзистора, и меньшее результирующее напряжение, приложенное к транзистору в момент выключения.
Подробнее

Токи больше, напряжения - тоже больше, только дроссель тут ни при чём!
Напряжение на на ключе ни при каких условиях не превысит начальное напряжение заряда конденсаторов! Так что прогоните "чисто теоретически" мысли и перестаньте боятся! Рабочего ключа на запараллеленых биполярных транзисторах с полевым входом у меня всё-равно ещё нет!
P.S. Дроссель (дросселя) в данном предложении используются не для "уменьшения" тока, а для получения более прямоугольной формы тока лампы, что и показано на картинках!
Re[Boras]:
Уже прогнал, и на живом макете.
Дросселя в соединении конденсаторов используются для формирования импульса прямоугольной схемы (так называемая PFN). Дроссель, который стоит непосредственно перед лампой - нужен как раз для "сглаживания начального броска тока в момент розжига лампы. Вот с него есть приличный выброс в момент отключения. Изучаю как его забороть, и не затянивать фронты..
В процессе макетирования и изучения пострадало 4 IGBT и высоковольтный (2kV) щуп для осциллографа.

P.S. получилось сформировать при помощи PFN прямоугольный импульс (ну почти прямоугольный), длительностью в 1миллисекунду.

Может будет интересно, измерения на реальной схеме, но без PFN и транзисторного ключа (с установкой ключа и отключением лампы - пробило высоковольтный щуп, осцил не пострадал, но щупу кранты).
синяя - напряжение на клеммах лампы, желтая - ток через лампу:

Без дросселя перед лампой



С небольшим дросселем:



прошу прощения за разный масштаб по вертикали, но думаю и так все видно.

ну и более подробно без дросселя:



и с дросселем:



маленький выброс по току - это наводки от поджига.
Re[bsw_m]:
ЭДС самоиндукции дросселя, что перед лампой, стандартно шунтируется диодом.
Картинки замечательные, только я вижу, что тут только один дроссель, без индуктивно-емкостной линии!
Как поживает ваш килоамперный ключь после испытаний?
P.S. Как ток мерили, какой шунт?
Re[Boras]:
от:Boras
ЭДС самоиндукции дросселя, что перед лампой, стандартно шунтируется диодом.
Картинки замечательные, только я вижу, что тут только один дроссель, без индуктивно-емкостной линии!
Как поживает ваш килоамперный ключь после испытаний?
P.S. Как ток мерили, какой шунт?
Подробнее


Ключ прошило по напряжению(как и высоковольтный щуп для осцила), ток мерялся посредством обычного советского 75А шунта с 1мВ/A

На этих картинках, увы именно с одним дросселем, и без PFN. Когда начал экспериментировать с отключением, картинок не сделал, а потом уже было не чем ))

Диод, кстати, был, но видимо медленный слишком (его тоже пробило).

Чуть позже продолжу эксперименты, дорого это, но надеюсь того стоит.

В случае PFN (5 ячеек), импульс получился достаточно "прямоугольным" с достаточно быстрым спадом тока, и хвостом, длительностью примерно 3мсек и на уровне 40..50А
Re[bsw_m]:
от:bsw_m
Ключ прошило по напряжению(как и высоковольтный щуп для осцила), ток мерялся посредством обычного советского 75А шунта с 1мВ/A

На этих картинках, увы именно с одним дросселем, и без PFN. Когда начал экспериментировать с отключением, картинок не сделал, а потом уже было не чем ))

Диод, кстати, был, но видимо медленный слишком (его тоже пробило).

Чуть позже продолжу эксперименты, дорого это, но надеюсь того стоит.

В случае PFN (5 ячеек), импульс получился достаточно "прямоугольным" с достаточно быстрым спадом тока, и хвостом, длительностью примерно 3мсек и на уровне 40..50А
Подробнее

Упрощённую схему Ключь_лампа_дроссель_шунт_шунтирующий диод показать можете? Не понятно, что могло вызвать выброс напряжения, приведшее к выжиганию ключа и шунтирующего диода.
У меня есть две версии.
1. Диод не выдержал перегрузки по току и выгорел, а вот после этого ничем не ограниченная ЭДС самоиндукции дросселя выбила уже и транзистор ключа!
2. При "хорошем" прямоугольнике в конце импульса возможен выброс обратного напряжения на выходе индуктивно-емкостной линии, что тоже могло пробить транзистор ключа!

P.S. Для защиты ключа и для исключения влияния на процесс "медленного" диода, можно параллельно ключу поставить RCD-цепочку! Ей можно оптимизировать скорость закрытия ключа, уменьшить неравномерность распределения тока в транзисторах при закрытии и "не быстрый" диод для шунта ЭДС самоиндукции.
Re[Boras]:
от:Boras
Упрощённую схему Ключь_лампа_дроссель_шунт_шунтирующий диод показать можете? Не понятно, что могло вызвать выброс напряжения, приведшее к выжиганию ключа и шунтирующего диода.
У меня есть две версии.
1. Диод не выдержал перегрузки по току и выгорел, а вот после этого ничем не ограниченная ЭДС самоиндукции дросселя выбила уже и транзистор ключа!
2. При "хорошем" прямоугольнике в конце импульса возможен выброс обратного напряжения на выходе индуктивно-емкостной линии, что тоже могло пробить транзистор ключа!

P.S. Для защиты ключа и для исключения влияния на процесс "медленного" диода, можно параллельно ключу поставить RCD-цепочку! Ей можно оптимизировать скорость закрытия ключа, уменьшить неравномерность распределения тока в транзисторах при закрытии и "не быстрый" диод для шунта ЭДС самоиндукции.
Подробнее


Примерно так, насчет элементов не смотрите. рисовал в первом, что попалось под руки и необходимых элементов не было в библиотеке, но суть понятна.




1. Пробой был не токовый, а по напряжению.
2. Снаббер рассчитаю, это не самое сложное в данной разработке.

Меня больше волнует как рассчитывать когда отключать лампу при работе вспышке в режиме стабилизации мощности.
Пока мысль есть, но она мне не совсем нравится, при поступлении синхроимпулса, рассчитываем остаточное напряжение на конденсаторе и обрубаем компаратором.
Минусы:
1. примерно 3 микросекунды на измерение.
2. примерно 5 микросекунда на установку опорного напряжения для компаратора и его настройки (используется тот, что есть в MCU).
3. примерно 1 микросекунда на обработку прерывания от компаратора и подачи команды на выключение IGBT.
все это достаточно медленно, хотя, может и ошибаюсь.

P.S. Самое главное, что в данный момент получены экспериментальные данные о работе лампы (ибо раньше работал с импульсными ксеноновыми лампами), о процессе разряда и прочее. Защита ключа и прочее - тут уже дело техники.

P.P.S. насчет отсечения при регулировке мощности, есть еще мысль непрерывного измерения напряжения на конденсаторе, без использования компаратора. В принципе, можно добиться скорости сэмплирования 1 раз в микросекунду, но есть вопросы с точностью измерения и прочее. Впрочем, эксперимент покажет.
Re[bsw_m]:
от: bsw_m
Примерно так, насчет элементов не смотрите. рисовал в первом, что попалось под руки и необходимых элементов не было в библиотеке, но суть понятна.
...

Понятна не только суть, но и причина пробоя диода. Попробуйте изменить схему шунтирования ЭДС так:



от: bsw_m
1. Пробой был не токовый, а по напряжению.

Смею утверждать, что диод при таком включении выгорел всё же по току! Вся энергия, накопленная в дросселе пошла на его разогрев.

от: bsw_m

2. Снаббер рассчитаю, это не самое сложное в данной разработке.

Завидую. Мне точные расчёты тяжело даются!

от:bsw_m

Меня больше волнует как рассчитывать когда отключать лампу при работе вспышке в режиме стабилизации мощности.
Пока мысль есть, но она мне не совсем нравится, при поступлении синхроимпулса, рассчитываем остаточное напряжение на конденсаторе и обрубаем компаратором.
Минусы:
1. примерно 3 микросекунды на измерение.
2. примерно 5 микросекунда на установку опорного напряжения для компаратора и его настройки (используется тот, что есть в MCU).
3. примерно 1 микросекунда на обработку прерывания от компаратора и подачи команды на выключение IGBT.
все это достаточно медленно, хотя, может и ошибаюсь.

P.S. Самое главное, что в данный момент получены экспериментальные данные о работе лампы (ибо раньше работал с импульсными ксеноновыми лампами), о процессе разряда и прочее. Защита ключа и прочее - тут уже дело техники.

P.P.S. насчет отсечения при регулировке мощности, есть еще мысль непрерывного измерения напряжения на конденсаторе, без использования компаратора. В принципе, можно добиться скорости сэмплирования 1 раз в микросекунду, но есть вопросы с точностью измерения и прочее. Впрочем, эксперимент покажет.
Подробнее


Могу предложить пока только идею. Измерять площадь тока лампы! Интегратор + компаратор! Но, мне больше нравиться цифровой аналог этой конструкции! Легче и точнее реализовать сброс в ноль и его (нуля) удержание до следующего импульса запуска.