Wybór drivera do MOSFET 180A 100V z zabezpieczeniem zwarciowym

Jak driver czyli wzmacniacz bramkowy najlepiej zastosować do tranzystora mosfet 180A 100V? Najlepiej taki driver, który miałby wbudowane jakieś zabezpieczenie zwarciowe tranzystora.
Dziekuje

HCPL 316J do kupienia w TME za ok. 30zł. W razie potrzeby można dodać dwa tranzystory mocy aby jeszcze poprawić wydajność prądową. Układ mierzy napięcie na tranzystorze w nasyceniu, jeśli przekracza 7V wyłącza tranzystor i wysyła informację o błędzie.
Arti

Witam
Postanowiłem odświeżyć ten temat bo nie potrafiłem znaleźć odpowiedzi na moje pytania.
Ostatnio przetestowałem parę driverów na tranzystorach w połączeniu z bramką 74HCT08 i BUZ11 pod obciążeniem do 1A.
Pierwszy z nich to układ zbudowany na tranzystorze działającym jako wzmacniacz odwracający. W tym przypadku działa w systemie binarnym. Podstawowa wada tego układu jest to żeby utrzymać zero na bramce MOSFET’a BUZ11 przez tranzystor musi płynąć prąd . A to mi strasznie nie odpowiada rys 1


Zastosowanie PNP rozwiązuje ten problem ale to wymaga dodatkowego rezystora podciągającego do plusa bo bramka daje tylko 5V rys 2.



Można też zastosować MOSFET z kanałem P co rozwiąże problem przepływu prądu jest to chyba zdecydowanie najlepsze rowiazanie

Próbowałem tez zastosować tranzystor w układzie wtórnika NPN ale 5V nie otwierało do końca BUZa i układ strasznie się grzał rys.3



Drugim układem jaki przetestowałem to wtórnik symetryczny przedstawiony na rysunku poniżej, do sterowania tym wtórnikiem musiałem wykorzystać dodatkowy tranzystor aby zasilić wtórnik napięciem 12V.



Nie zauważyłem znacznego obniżenia temperatury mosfeta miedzy wtórnikiem a pierwszym rozwiązaniem

Moje pytania to:
1. Jaki wpływ maja dedykowane drivery na obniżenie temperatury tranzystora w pracy zmiennej w porównaniu z wtórnikiem symetrycznym?
2. Czy różnice miedzy wtórnikiem symetrycznym a dedykowanymi driverami są na tyle duże żeby warto było je zastosować przy obciążeniu na mosfecie 2A?
Moim zdaniem dodatkowa zaletą dedykowanych układów jest zaoszczędzone miejsce na płytce na tym też mi dość zależy.
3. Powyżej jakiej częstotliwości MOSFET będzie się grzał niezależnie od zastosowanego drivera?
4. Jakie tranzystory najlepiej dobrać na wtórnik symetryczny i co można w nim poprawić żeby działał szybciej?

Potrzebuje driver do regulatora prądu i bardzo zależy mi na tym aby MOSFET nie wymagał jakiegokolwiek chłodzenia.



Niestety nie wiem dokładnie z jaką częstotliwością działa mój układ mogę przepuszczać że częstotliwość dochodzi do 100kHz bo sprawdzałem to na dość starym oscyloskopie. Czas w którym przewodzi mosfet jest dość krótki w porównaniu z całym okresem.
Częstotliwość tą mogę regulować za pomocą C1 przy pojemności 330pF mosfet sterowany wtórnikiem symetrycznym przy obciążeniu 1A strasznie się nagrzewał. Po zwiększeniu pojemności do 2nF MOSFET dalej się grzeje ale układ już może pracować bez radiatora. Natomiast przy 220nF układ jest całkowicie zimny. Brak C1 powoduje że z MOSFETA robi się grzałka

Może ktoś wie jak w przybliżeniu policzyć częstotliwość pracy układu?

Chciałbym aby układ działał z jak największą częstotliwości dlatego potrzebny mi dobry driver. Jak dowiem sie coś więcej na temat wymaganej częstotliwości to napisze posta.

Okazało się że nie potrzebuje dużej częstotliwości i gdy układ pracuje ze zwykłym rezystorem MOSFET jest zimny, ale gdy podłącze cewkę tranzystor strasznie sie grzeje.
Może ktoś mi wyjaśnić dlaczego? i jak sie pozbyć tego efektu ?

Może ktoś zaproponuje dział gdzie będzie większe zainteresowanie moim probleme?

To jest dobry dział - na driverach najlepiej się znają energoelektronicy

napisałeś:

"Chciałbym aby układ działał z jak największą częstotliwości dlatego potrzebny mi dobry driver"

Odpowiem na wszystkie pytania, ale najpierw odpowiedz mi dlaczego
ta wysoka częstotliwość jest dla ciebie priorytetem?

Dodano po 3 [minuty]:

I jeszcze jedno - samodzielne budowanie drivera jest na pewno ekscytującym przeżyciem, ale gdy to robisz bez dobrego oscyloskopu
to moim zdaniem będzie błądzeniem we mgle.

Teraz juz wiem że nie będe potrzebował dużej częstotliwości bo silnik krokowy będzie działał z dość wolną prędkością. Chodziło mi o to żeby w cewkę "weszło" jak najwięcej impulsów prądu który puszcza mosfet.
A silnik ma sie kręcić z prędkością 2Hz
Aktualnie wszystko działa pięknie na zwykłym rezystorze ale gdy podłącze cewkę to mosfet znowu sie grzeje.

Wreszcie jakieś zainteresowanie

Nie rozumiem czemu czoperem sterujesz silnik krokowy
i dlaczego w cewkę ma wejść dużo impulsów?

Co to jest czoper? Domyślam sie że MOSFET potrzebuje żeby moment na silniku był w miarę równy a to mi zapewni odpowiednio wysoka częstotliwość (która teraz już nie jest tak wysoka) a częste impulsy zapewnią mi w miarę równomierny prąd płynący przez cewkę. (Tak to sobie wyobrażam). Pytanie dlaczego czoperem bo nie znam lepszego sposobu
Poza tym na silnik 3,6V daje napięcie 12V a maksymalny prąd płynący przez silnik to 1,2A przy 6 ohm.
Uprzedzę kolejne pytanie dlaczego 12V
Żeby prąd płynący przez cewkę szybko narastał.
Regulator który zbudowałem utrzymuje wartość RMS prądu na poziomie 1,2A

Dziekuję za zainteresowanie leszek_w

Do sterowania silnikiem krokowym służą dedykowane układy. Rzeczywiście do silników większej mocy taki układ ma możliwość regulacji prądu przy pomocy choppera. Pomiar prądu robiony jest rezystorem szeregowym i na podstawie pomiaru chopper ustawia tak wypełnienie aby płynął określony prąd, jednocześnie jest realizowana funkcja zmniejszania prądu do 50% podczas postoju silnika.

Nie wiem czy jest sens budować taki układ na piechotę.

Jeśli chodzi o driver sterujący mosfetem to grzanie mosfeta zależy głównie
od czasu (narastania + opadania) w stosunku do długości jednego cyklu.
Inaczej mówiąc dobrze jest gdy czas otwierania i zamykania jest jak najkrótszy. Wchodząc z częstotliwością kluczowania coraz wyżej skraca się
okres cyklu, ale czas otwierania/zamykania pozostaje ten sam.
Gdy dojedziesz bardzo wysoko np do 200kHz okaże się że czas otwierania
i zamykania zajmuje prawie cały okres, a nawet może być tak że tranzystor będzie "pływał" gdzieś w środku pomiędzy otwarciem i zamknięciem. W związku z tym będzie się na nim wydzielała moc porównywalna z mocą na obciążeniu.
Należy zatem zejść z częstotliwością jak najniżej, oraz starać sie skrócić czas narastania i opadania. Aby skrócić ten czas musisz zastosować dobry
driver, który jest w stanie szybko przeładowywać pojemność mosfeta.
Jednocześnie mosfet musi mieć małą pojemność bramki. I tu pojawia
się kolejny problem. Mosfet z małą pojemnością będzie miał większą rezystancję w stanie włączenia (przez co bedzie się bardziej grzał w czasie przewodzenia, a mniej w czasie przełączania).
Reasumując, łatwo jest opanować te problemy przy 20kHz, znacznie trudniej przy 200kHz. Bez oscyloskopu i generatora to się chyba nie uda

Pytanie jeszcze jak nisko zejść z częstotliwością kluczowania.
Myślę że przy maksymalnej szybkości silnika należy wyliczyć
czas jednej komutacji i na ten czas (okres) powinno przypadać np 5 impulsów PWM.
Ja widziałem urządzenia CNC gdzie silniki krokowe grały kocią muzykę
podczas pracy więc te częstotliwości były niskie rzędu kilku kHz

Musze wykonać ten układ regulatora prądu po takie są założenia. Po prostu nie mogę wykorzystać specjalnego układu. Jak już wspominałem prędkość obrotowa będzie na poziomie 2Hz tak więc 10kHz powinno wystarczyć. I układ dobrze się spisuje na rezystancji 5,6 ohm natomiast po podłączeniu cewki silnika z MOSFETA robi się grzałka. Jeszcze nie testowalem swoich pomysłów na zniwelowanie tego efektu.
Może masz jakiś sprawdzony sposób?

A jaki prąd jest ustawiony na czoperze?
czy przy cewce jest dioda wolnego koła?
i jaki to jest tranzystor?
Najlepsze pytanie byłoby - jak wygląda
prąd płynący przez tranzystor, ale
rozumiem że nie masz czym sprawdzić?

ad1
Prąd płynie maksymalny jaki tylko BUZ11 i cewka przepuszczą przy napięciu 12V, na bramkę też podaje 12V
ad2
Brakuje diody, dzisiaj sprawdzę układ, na diodzie schotiego. bo chyba taką mam
ad3
Mam stary oscyloskop i mogę nim obserwować proste przebiegi. Jak uda mi sie zaobserwować coś ciekawego to załączę rysunek

Przetestowałem układ z diodą BYM26C podpiętą równolegle do cewki silnika. Efekt jest zadziwiający. MOSFET w ogóle sie nie grzeje przy prądzie RMS 1,1A (na tyle pozwala mi zasilacz) natomiast 2A dioda ma lekko podwyższoną temperaturę.
Odnośnie drivera w moim pierwszym poście na rysunku pierwszym to powoduje on minimalny wzrost temperatury w stosunku do symetrycznego wtórnika przedstawionego na rysunku ostatnim w moim pierwszym poście.
Dołączam jeszcze przebiegi napięcia (bo oscyloskop chyba właśnie to mierzy) do układu bez diody rys1 i z dioda rys2 (przypominam że tojest wiekowy oscyloskop).
rys1

rys2

BUZ w swojej strukturze ma diodę pomiędzy D iS.Proponuję porównać wykresy nr,6 i 7 na Elenocie.

Hmm, jak dobrze rozumie to te wykresy dotyczą maksymalnego prądu płynącego przez BUZa, i rezystancji mosfeta w zależności od napięcia Vgs. Tylko nie wiem w czym miało by mi to pomóc? Więcej niż Vgs=12V nie podam na bramkę bo nie mam takiej możliwości.
Co do tej diody w BUZie to ma możliwość przewodzenia dużo większego prądu 30A, natomiast zastosowanie BYM26C lub BYV95C daje znaczne obniżenie temperatury MOSFETa dodam że dioda nie była mi potrzebna w przypadku zwykłego rezystora.
Może mi powiesz jakie parametry diody BYM26C powodują że MOSFET sie nie grzeje.
Żeby nie było że sam tego nie sprawdziem to dioda BYM26C jest duzo szybsza trr=30ns i ma niższą pojemność Cd=85pF czy coś jeszcze a może się mylę?

Witam,
chciałbym prosić forumowiczów o pomoc w rozwiązaniu następującego problemu:

"Popełniłem" układ bardzo podobny do tego, który przedstawił Jarek_b na rys.3 a mianowicie:



Gdy odłączę MOSFET-a od zasilania to sam BC817 pracuje dokładnie tak samo jak obliczyłem na papierze a co najważniejsze gdy Ub = 0V to Ue = 0V.

Sprawdziwszy wspomnianego BC817 chciałem przetestować samego MOSFET-a i podpiąłem dren do zasilania przez rezystor 1k i tutaj pojawiła się dziwna rzecz:
Gdy BC817 przewodzi, na bramce pojawia się oczekiwane 4,25v, MOSFET się otwiera, całe napięcie odkłada się na rezystorze, Uds ok. 1mV co dla prądu 15mA daje R_on=0.08. Gdy jednak uC ściąga Ub do 0V to na emiterze (i w tym przypadku zarazem na bramce) pozostaje ok 0.85V i MOSFET nie zatyka się w pełni.

Jedyne co przychodzi mi na myśl, to że na którymś etapie chwyciłem go "paluchami" i ESD zabiło tranzystorek.

Za jakiekolwiek porady co tu może nie grać albo co jeszcze sprawdzić będę ogromnie wdzięczny.


Docelowo układ ten ma PWM-ować tłumik megnetoreologiczny.


====================================
Problem rozwiązany.
Podejrzenia okazały się słuszne. Musiałem zepsuć tranzystor przez ESD na którymś etapie - przebicie do bramki. Po wymianie tranzystora wszystko działa jak należy.