Problemas con la eficiencia y el calor en un rectificador

La recuperación inversa de sus diodos influye en la disipación de energía en su aplicación, pero en este caso es muy poco probable que sea la causa principal de la pérdida de energía/eficiencia. Podría comenzar comparando un rectificador rápido con su rectificador actual. El VUO52-16NO1 y un VUE130-12NO7 mucho más rápido son una buena comparación.

Si bien obtiene menores pérdidas de conmutación en el VUE130, la pérdida de potencia en realidad está dominada por la diferencia en Vf en su aplicación (que supongo que es un alternador tipo automóvil). El VUO52- tiene una Vf de solo 1,4 V para una pérdida de puente total de aproximadamente 160 W a 60 A, y el VUE130- tiene una Vf de 2,7 V para una pérdida total de aproximadamente 320 W a 60 A. Las pérdidas de recuperación inversa para es poco probable que el VUO52 tenga más de 16 W. Debido a que tiene un condensador de filtro de salida grande, los diodos entran en recuperación inversa justo después del pico de cada voltaje de fase, pero si ya se ha reducido a casi cero, lo que hace que la carga almacenada se reduzca considerablemente. . Sí, habrá un flujo de corriente inversa, pero insignificante en comparación con If max. Esto podría valer la pena leerlo para usted.

Puede usar diodos Schottky de Vf rápidos y bajos para reducir las pérdidas de voltaje. Por ejemplo, el APT60S20B o el VS-100BGQ100 (más apropiado porque se puede atornillar) generarían más de la mitad de la pérdida de energía.

La mejor manera de reducir tanto la conmutación como la pérdida de potencia directa sería, por supuesto, utilizar un rectificador síncrono medio o completo. Electrónica más compleja, pero las pérdidas de potencia en el rectificador se pueden reducir a solo unos pocos vatios con sincronización total.

Rectificadores SMART y Synch

Si busca controles de rectificadores SMART (como este ), verá formas de usar los FET como rectificadores ideales. Hay muchos de estos controladores, pero tenga cuidado de comprender que algunos de estos dispositivos solo funcionan a bajas frecuencias, por lo que pueden no ser adecuados.

Una forma sencilla de implementar la rectificación síncrona es detectar la corriente en el diodo inferior de cada par y usar un FET en el diodo superior. Esto es simple y reduce la pérdida de energía a la mitad. Podría implementar esto con el rectificador trifásico que ya tiene.

Entonces puede ser creativo y construir su propia solución de microprocesador. Sin embargo, si no está en ese nivel, podría considerar usar un controlador ESC de código abierto como rectificador síncrono... aquí hay una demostración de eso en YouTube. Aquí, el usuario simplemente está usando el ESC32 tal como está, pero puede hacer que rastree automáticamente la velocidad alterando el firmware. Una vez más, depende de sus capacidades.

Mi pregunta es si 1700Hz podría ser responsable de pérdidas considerables para este tipo de rectificador normal.

Absolutamente, si observa un diodo 1N400x estándar, tiene un tiempo de recuperación inversa de 30 us, lo que significa que cuando el diodo pasa de la conducción directa al supuesto bloqueo inverso, en realidad toma 30 us: -

Algunos fabricantes de 1N400x son mejores que otros, por supuesto, y algunas hojas de datos ni siquiera lo especifican.

Por lo tanto, actúa como una abreviatura de 30 us cada medio ciclo de la frecuencia de alimentación. Dado que 1700 Hz tiene un tiempo de ciclo de 588 us, un rectificador 1N400x querría acortar el suministro (justo después del punto de cruce por cero) durante el 10% del tiempo de medio ciclo. Por lo tanto, el 10 % de 180 grados son 18 grados y su onda sinusoidal habrá alcanzado el 30,9 % de su valor máximo de voltaje negativo y, por supuesto, el diodo seguirá intentando provocar un cortocircuito en ese suministro.

Su rectificador no cita el tiempo de recuperación inversa, pero dice que está diseñado para aplicaciones de 50/60 Hz y esto generalmente significa que tiene un tiempo de recuperación inversa deficiente y apostaría a que es de decenas de microsegundos, al igual que el diodo 1N400x.