Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Stratny regulator napięcia 3F - sterowanie

Art.B 25 Lip 2012 07:43 11417 29
  • #1 25 Lip 2012 07:43
    Art.B
    Specjalista Automatyk

    Mam problem ze sterowaniem stratnym regulatorem napięcia alternatora trójfazowego z magnesami stałymi.
    Stopień wykonawczy regulatora na tranzystorach polowych działa bez zastrzeżeń, więc nie będę go szczegółowo omawiał (mostek 3F z diodami Schottkiego w górnej i n-mosfetami w dolnej gałęzi, których diody pasożytnicze działają jako prostownicze), natomiast występuje problem ze sterowaniem wykonanym tak (po prawej):
    Stratny regulator napięcia 3F - sterowanie
    Na stole cały regulator działa idealnie (zasilany z zasilacza), natomiast w realnej aplikacji, po podłączeniu do alternatora i akumulatora wzbudza się strona pierwotna, co skutkuje wysterowaniem bramek z wypełnieniem ponad 90% i cała para idzie w gwizdek...
    Sam driver TC4452 sterowany z transoptora działa poprawnie, przebieg na wyjściu poprawny, z moich obserwacji wynika, że problem tkwi w układzie detekcji napięcia.
    Co ciekawe układ wg. schematu z lewej działa poprawnie w regulatorze zbudowanym na triakach.
    Wszelkie sugestie mile widziane.

    Aktualizacja: układ otrzymał elektrolita 47µF na wyjściu i filtr dolnoprzepustowy na wejściu na układ detekcji napięcia.
    Działa, ale niestabilnie pod obciążeniem.
    Wzbudza się na 100kHz, zdecydowanie za wysoko.

    0 29
  • Pomocny post
    #2 02 Sie 2012 15:03
    jack63
    Poziom 42  

    Czy mógłbyś zamieścić pełen schemat? Łatwiej byłoby analizować.
    Czy jeden układ sterujący załącza trzy tranzystory? W znanych mi prostych układach każda faza ma swój układ progowy załączający tyrystor zwierający do masy. Może tu tkwi problem?
    Wg. mnie układ sterujący ma zbyt małą histerezę i się wzbudza. Tl431 ma duże wzmocnienie i przez to bardzo stromą charakterystykę oraz jest szybki. Dla częstości występujących w obwodzie mocy jest on stanowczo za szybki a histereza pewnie jest rzędu 0.1 V lub mniej. Musisz zapewnić histerezę co najmniej 0.5 V co w twoim kładzie będzie bardzo trudne. Poza tym w zasilaczach gdzie stosuje się TL 431 jako napięcie odniesienia dodawane są przy nim kondensatory - jakieś pF. Może dając jakieś nF zgodnie z datasheet'em spowolnisz go???
    Przy dużych prądach ujawniają się spadki napięć na przewodach co dodatkowo wpływa na "wariowanie" układu. Fabryczne regulatory mają czysto napięciowe wejście "SENSE". Dzięki temu unika się spadków napięć na przewodach. Ważne jest również zapewnienie bardzo dobrej masy. Jej odpowiednie poprowadzenie i wpięcie się masą układu sterującego w odpowiednim miejscu.
    Dla tyrystorów powyższe problemy nie występują, bo choćby układ sterujący się wzbudził, to i tak tyrystor ma to gdzieś. On się wyłączy dopiero jak jego prąd spadnie poniżej progu podtrzymania.
    Transoptor liniowy (817) też może robić zamieszanie.

    Osobiście próbowałbym zrobić układ sterujący na sterowniku zasilaczy impulsowych czyli PWM ale "odwrócony", bo układ równoległy a nie szeregowy. Taki stareńki TL494 (ew. TL497) kupisz lub wydłubiesz ze starego zasilacza. Ma w sobie większość potrzebnych elementów. Np. napięcie odniesienia. Trzeba tylko dobrać fazy tak aby przy wzroście napięcia a przez to i zmniejszeniu wsp. wypełnienia na wyjściu TL494 reszta układu zwiększała wypełnienie czyli "bardziej zwierała" do masy. Częstotliwość zegara układu TL494 powinna być ok 5kHz. Łatwo też byłoby zastosować transoptory bo na wyjściu TL 'a jest prostokąt.
    Proponowany układ sterowania ma również inną zaletę. Można przenieść wydzielanie traconej mocy z tranzystorów na dołączone w drenach rezystory mocy. Same tranzystory nie grzały by się prawie wcale i nie zmieniały charakterystyki, a rezystory łatwiej chłodzić i są odporniejsze na przegrzania.

    1
  • #3 03 Sie 2012 11:06
    Art.B
    Specjalista Automatyk

    Witam,
    dzięki za odpowiedź.
    Koncepcja z TL494 jest ciekawa. Nie brałem tego pod uwagę.
    Jeśli chodzi o problem rezystorów mocy w szereg z drenami, to nie jest to koniecznie, i tak większość mocy wydziela się na rezystancji cewek alternatora i grzeje olej w silniku... Im mniejsza rezystancja przewodzącego tranzystora tym lepiej. Co ciekawe taki alternator niezależnie od przyłączonego obciążenia pobiera z silnika taką samą moc, a nadwyżka nad mocą wykorzystaną idzie na grzanie oleju.
    W międzyczasie problem został rozwiązany.
    Stratny regulator napięcia 3F - sterowanie
    To jest pierwszy działający prototyp, z przebudowanym sprzężeniem zwrotnym.
    Napięcie stabilne w całym zakresie obciążeń i obrotów silnika.
    Sterowanie 3 mosfetów z TC4452 nie nastręcza problemu. Przebieg na bramkach jest praktycznie prostokątny, ze stromymi zboczami. Sam TC4452 posiada na szczęście sporą histerezę wejścia, a dodanie dzielnika napięcia pomiędzy transoptor a wejście drivera przesunęła sygnał w stronę niższych napięć.
    Oprócz tego wymierną korzyść przyniosło przeprojektowanie otoczenia TL431, tzn. zasilenie katody z tego samego napięcia co driver i inny układ kondensatorów filtrujących. Układ pracuje w zakresie od 1kHz do 25kHz w zależności od obrotów i obciążenia.
    W następnej (nie opisanej tu) wersji jest już inny układ pojemności filtrujących (bez tantali), inne wartości pojemności przy TL431 i inne tranzystory (IRFB4110 z pojedynczymi rezystorami bramkowymi 3Ω).
    Z moich obserwacji wynika że taki regulator w porównaniu z tyrystorowym:
    -lepiej stabilizuje napięcie (do 0,1-0,2V, a nie prawie 1V wahań)
    -przy niższych obrotach silnika puszcza mniej szpilek (HID nie miga)
    -dobrze opracowany grzeje się mniej więcej tak samo jak tyrystorowy Shindengen, przy czym bez obciążenia nawet mniej (mniejszy spadek napięcia na przewodzących mosfetach niż na tyrystorach)
    -układ sterowania jest dużo bardziej skomplikowany i kapryśny.

    0
  • #4 03 Sie 2012 15:13
    jack63
    Poziom 42  

    Super! Gratulacje. Jestem pełen podziwu dla Twojej konsekwentnej pracy.
    Czyli moje uwagi na temat dodania kondensatorów do TL431 były już musztardą po obiedzie?
    Ważne że układ się nie wzbudza i pracuje poprawnie.
    Art.B napisał:

    Cytat:
    Jeśli chodzi o problem rezystorów mocy w szereg z drenami, to nie jest to koniecznie, i tak większość mocy wydziela się na rezystancji cewek alternatora i grzeje olej w silniku...

    Ciekawa obserwacja. W zasadzie tak powinno być. Prawdopodobnie uzwojenia są celowo "przewymiarowane" (dużo zwojów) aby ich rezystancja i indukcyjność zwiększała impedancję wewnętrzną prądnicy.
    Wniosek: Mój pomysł z dokładaniem rezystorów mija się z celem...
    Art.B napisał:
    Cytat:
    Co ciekawe taki alternator niezależnie od przyłączonego obciążenia pobiera z silnika taką samą moc, a nadwyżka nad mocą wykorzystaną idzie na grzanie oleju.

    A to już jest tzw. "oczywista oczywistość" :D
    Układy równoległe tak mają...

    Nie jestem zaskoczony większą dokładnością regulacji napięcia ani brakiem "szarpania napięciem" przy małych RPM. To wynik możliwości wyłączenia tranzystorów. Z tyrystorami tak sie już łatwo nie da.
    Stabilność napięcia przysłuży się na 100% aku. Nie będzie on tak "szarpany" co powinno przedłużyć jego żywotność.

    Jakbyś znalazł czas i wenę to spróbuj TL494. Wynik regulacji nie będzie lepszy, ale taki układ będzie bardziej stabilny i chyba jednak prostszy.

    0
  • #5 03 Sie 2012 16:04
    Art.B
    Specjalista Automatyk

    Jeśli chodzi o uproszczenie układu sterowania to zastanawiam się nad tl5001.
    TL5001
    Układ przy małej ilości elementów dyskretnych powinien dość dobrze się sprawdzić.
    Trzeba by tylko odwrócić fazę sygnału podciągając wejście TC4452 do plusa przez rezystor 1kΩ, gdyż tl5001 ma wyjście typu otwarty kolektor. W ten sposób sygnał sterujący driverem będzie negatywem wyjścia PWM. Stała częstotliwość taktowania byłaby niewątpliwą zaletą, gdyż można by bez ryzyka dobrać bardziej "na styk" rezystory bramek (poprzednio jak mi się układ wzbudził, to driver skapitulował...). Dodam też diody (np. BAT42) równolegle do rezystorów bramkowych dla przyspieszenia wyłączania.
    W przyszłym tygodniu przetestuję wersję z tl5001. Częstotliwość oscylatora w granicach 30kHz powinna być odpowiednia.

    0
  • Pomocny post
    #6 06 Sie 2012 07:56
    jack63
    Poziom 42  

    Ten TL5001 powinien być OK. W zasadzie nadaje się każdy sterownik zasilacza impulsowego ze sprzężeniem napięciowym. Pisałem o "staruszkach", bo są tanie i łatwo dostępne. Jednak nowsze układy wymagają mniej elementów zewnętrznych i są szybsze. To ostatnie nie zawsze, a szczególnie w tej sytuacji, jest zaletą...
    Duże częstotliwości i bardzo strome zbocza są "miłe dla oka" i podnoszą sprawność układu zwierającego do masy. Jednak nic na tej sprawności nie zyskujemy... a narażamy się na ryzyko większych przepięć. Sprawdź swój układ od tej strony. 100V napięcia granicznego tranzystorów, nawet w układzie równoległym, nie jest żadnym szaleństwem.
    A co będzie jak spali się bezpiecznik przy aku ??? Przydałyby się dwójniki RC przy drenach tranzystorów.
    Z tymi diodami BAT42 też ostrożnie. Raz, że spowodują rozładowanie pojemności bramki tylko przez półprzewodniki (czy nie za duże prądy?), dwa zwiększą i tak olbrzymią stromość narastania napięcia na drenach tranzystorów. Przemyśl to jeszcze, proszę.
    Z niecierpliwością czekam na wyniki prób z TL5001. :D

    0
  • #7 06 Sie 2012 12:13
    Art.B
    Specjalista Automatyk

    Dziękuję za zainteresowanie tematem i konstruktywne uwagi.
    Faktycznie troszkę się zagalopowałem w dążeniu do poprawy sprawności układu kluczującego i dążeniu do jak najszybszego przeładowywania wcale niemałej (prawie 10nF) pojemności bramki. Natomiast rozwiązanie z diodami przyspieszającymi wyłączanie tranzystora nie jest niczym nietypowym, stopień wyjściowy drivera ma też te swoje 0,9Ω. Problem przepięć dotknie najsilniej fazę w dodatnim półokresie przebiegu, gdzie udar weźmie na siebie dodatnia dioda mostka, która powinna wytrzymać do 150A w krótkim impulsie. W ujemnym półokresie przewodzący mosfet bocznikuje po prostu swoją diodę pasożytniczą. Zatem problem może pojawić się gdy układ nie będzie miał prawidłowego obciążenia na wyjściu, ew. choćby pojemności filtrującej.

    0
  • #8 06 Sie 2012 13:49
    bartek_j
    Poziom 35  

    A tak sobie byślę, zupełnie teoretycznie: co by było jakby ten układ stratny przerobić na bezstratny ? Koncepcja taka: To co wychodzi z alternatora dać na mostek diodowy. Bez obciążenia otrzymamy pewnie coś między 20 a 100V DC w zależności od obrotów. Dalej z tego DC przetwornica "w dół" do akumulatora.
    Miało by to sens, czy coś pominąłem ?
    Wada oczywista to komplikacja układu.
    Ale niewątpliwa zaleta to mniejsze straty i mniejsze obciążenie mechaniczne silnika.

    0
  • #9 06 Sie 2012 15:15
    Art.B
    Specjalista Automatyk

    Witam,
    pomysł z przetwornicą jest rzeczywiście najlepszy jeśli chodzi o sprawność.
    Nie jestem specjalistą od układów zasilania, musiałby wypowiedzieć się ktoś bardziej doświadczony w projektowaniu przetwornic.
    Urządzenie musi być małe, niezawodne i pracować w zakresie temperatur -30°C do ok.80°C.
    Głównym problemem jest pasywne chłodzenie przy niewielkim radiatorze (zwykle nie większym niż 40x100x120mm).
    Wracając do układu stratnego, można by wyeliminować diody Schottkiego z mostka i zastosować prostownik synchroniczny.
    Zdecydowanie zmniejszyło by to straty na regulatorze (wiem że układ równoległy jest z natury stratny, ale mniejsze straty na regulatorze to zimniejszy regulator) kosztem komplikacji układu (6 driverów, komparatory...), kosztów i niezawodności.
    Już samo zastąpienie tyrystorów mosfetami powoduje, że diody w mostku przewodzą tylko prąd płynący na odbiorniki, a prąd strat jest kierowany przez tranzystory, które zwierają fazy ze sobą. Dzięki temu przy małych obciążeniach regulator mniej się grzeje, jeśli tylko tranzystory mają małe Rds i są efektywnie załączane.

    0
  • #10 06 Sie 2012 15:29
    jack63
    Poziom 42  

    To jakie w konkretnym przypadku będzie napięcie bez obciążenia jest bardzo istotne! Wg. mnie będzie to ok. 200V DC, a przy zrzucie obciążenia może być jeszcze więcej.
    To pierwszy problem z regulatorem szeregowym. Elementy (diody, kondensatory i tranzystor szeregowy) muszą być na spore napięcia.
    To jak się zachowa alternator obciążony pojemnościowo jest kolejną niewiadomą. Jakieś rezonanse własne i szpile napięcia?
    Przez spadek napięcia na tranzystorze szeregowym będą problemy z utrzymaniem ładowania dla niskich RPM.
    Ilość ciepła wydzielana w regulatorze może okazać się większa niż dla układu równoległego... Przecież sprawność typowych regulatorów szeregowych (chodzi o straty na samym regulatorze) nie przekracza 90%. Przy 300W prądnicy taki regulator byłby niezłą grzałką.
    Znalezienie i kupienie tranzystora na 200V i prądy ponad 30A nie będzie proste ani tanie.
    Jednak najważniejsze wg. mnie będą problemy z niezawodnością elementów - przepięcia.
    Ogólnie skórka nie warta wyprawki...

    0
  • #11 06 Sie 2012 16:46
    bartek_j
    Poziom 35  

    Hm, parę razy mierzyłem AC na odłączonym (albo całkiem padniętym na przerwę) regulatorze i przy prawie maks RPM nie przekraczało 70V. Pytanie tylko czy czasem multimetr nie kłamał z powodu częstotliwości wyższej niż 50 Hz ;)
    Dlatego mówiłem tych 100V. Faktycznie, wymagania dla elementu mocy w tej przetwornicy step-down robią się dość konkretne.
    Z drugiej strony zawsze mnie denerwuje myśl nędznej sprawności alternatora motocyklowego.

    0
  • #12 07 Sie 2012 08:28
    jack63
    Poziom 42  

    Nie chodzi o stan ustalony! Wtedy napięcia nie są bardzo wysokie. Najgorsze są stany nieustalone a szczególnie zrzut obciążenia. Nawet w alternatorach z regulowanym pradem wzbudzenia "uzyskiwano" ponad 100 V!
    Indukcyjności własne a szczegolnie indukcyjności rozproszenia są miejscem gromadzenia energii, która "wyładowuje" się w momencie przerwania a nawet zmniejszenia przepływu prądu. Wzór U=dI/dt mówi sam za siebie...
    W zasilaczach impulsowych mamy przecież następujące po sobie stany nieustalone. Do tego dochodzą zmiany obciążenia. Choćby wyłączenie żarówki...
    Najlepiej byłoby pooglądać przebiegi napięć podczas jazdy na oscyloskopie. Co jednak jest dość trudne. :D
    Nie ma co się "podniecać" sprawnością alternatora. Te 100..200W przy mocach silników nie jest tragedią.
    Aby być bardziej papieski niż papież. Należało by zastosować dwa regulatory. Główny - szeregowy oraz pomocniczy równoległy na wejściu. Ten ostatni służyłby jako zabezpieczenie nadnapięciowe. Dodatkowo należałoby przezwoić stojan na trochę wyższe napięcia tak aby pokryć straty regulatora szeregowego dla niskich RPM.
    Osobnym problemem byłby dławik przetwornicy step-down. Przy prądach rzędu 30A byłby to naprawdę "kawałek sprzętu" ...
    Czyli co byśmy nie robili odbijamy się od ściany do ściany... Trzeba iść na kompromis!

    Art.B Z prostowania synchronicznego wycofano się nie tylko ze względu na komplikację i koszty. Okazało się że alternator pracuje bardzo głośno, co w przypadku motocykla może ma mniejsze znaczenie ale jednak.

    0
  • #13 07 Sie 2012 08:43
    bartek_j
    Poziom 35  

    Przepięcia można "zjeść" warystorami / transilami / zenerkami. To taki odpowiedni małego równoległego regulatora ;)
    Racja, skórka nie warta wyprawki.

    Z drugiej strony ciekawe jak ten 200 - 300 W grzejnik w misce olejowej wpływa na ogólny bilans cieplny. Zwłaszcza w tych "ciepłolubnych" sprzętach, chłodzonych powietrzem.

    0
  • #14 07 Sie 2012 09:07
    jack63
    Poziom 42  

    Tak. Przepięcia o dużej stromości i stosunkowo małej energii "zjada się" warystorami (itp.). Tylko to "zjadanie" jest czystą stratą... A co jak energia przepięcia będzie większa lub będzie ich cały szereg? Jaki duży musiałby być ten element tłumiący? Jaka jego niezawodność?
    A te 200W to pan pikuś przy kilowatach mocy cieplnej ze spalania paliwa. Przecież sprawność energetyczna silnika 4T to jakieś 30-35%!

    Poczekajmy na Art.B. Bardzo jestem ciekaw wyników jego doświadczeń.

    1
  • #15 22 Sie 2013 17:41
    Nihil
    Poziom 1  

    Zdaję sobie sprawę, że wątek jest już trochę stary, jednak temat dla wielu (w tym i aktualnie dla mnie) zdarza się powracać a pozostał chyba niedokończony.
    Czy kol. Art.B jeszcze zajmuje się zagadnieniem? Jestem niezmiernie ciekaw finału koncepcji regulatora na mosfetach a sam mam problem ze zwykłym tyrystorowym.

    0
  • #16 11 Maj 2014 22:35
    Zbyszek_64
    Poziom 21  

    Witam
    Ktoś może mi powiedzieć jak działa draiver tc4452 bo nie mogę nigdzie tego znaleść.

    0
  • #17 13 Maj 2014 08:58
    jack63
    Poziom 42  

    Nie rozumiem czego nie rozumiesz? Datasheet jest w necie. No problem.
    Taktuj ten układ jak wzmacniacz cyfrowy nieodwracający fazy. Czyli to co na wejściu jest na wyjściu ale z obciążalnością wyjścia: praca ciągła 2.6A, Impuls - 13A.
    Jest to typowy driver mosfetów i nie tylko z resztą.

    0
  • #19 15 Gru 2014 11:07
    jack63
    Poziom 42  

    Art.B napisał:
    Mankament: statyczny pobór prądu w granicach 3mA.

    Nie ma się co przejmować. Samorozładowanie aku jest większe.
    Czy mógłbyś zedytować schemat? Trudno go analizować. Proszę.
    Wejscie komparatora jest tylko przez kondensator. Tak ma być?
    Czy robiłeś symulację w jakimś SPIECE'e ?

    0
  • #20 15 Gru 2014 11:52
    Art.B
    Specjalista Automatyk

    COMP to wyprowadzenie wyjścia wewn. komparatora z TL5001. Parametry elementów RC w pętli sprzężenia między COMP a FB (wejściem odwracającym komparatora) chcę dobrać doświadczalnie, aby zminimalizować wzbudzanie się układu.
    Symulacji nie robiłem, z mojego doświadczenia alternator w moto zachowuje się dość nieprzewidywalnie i pewne kwestie wychodziły zwykle przy testach "na żywo".

    W sumie powinno działać, w TL5001 SCP wyłączone przez podpięcie do masy, zasilanie TC4452 przez diodę D8 zbuforowane przez C1 i C2, dzielnik napięcia na R7 i R8 pracuje przy prądzie rzędu 0,1 mA, R4 rzędu 100k daje podobny pobór prądu, wejście TC4452 jest wysokoimpedancyjne, więc taki prąd powinien mu wystarczyć.
    Rezystory R1,2,3 limitują prąd wyjściowy TC4452 do 12A, diody D4,5,6 przyspieszają wyłączanie tranzystorów.

    Po przemyśleniu widzę, że ten dzielnik R7/R8 da zbyt dużą histerezę. TL5001 ma 100% wypełnienia dla 0,7V, 0% dla 1,3V. Aby uzyskać sensowną stabilizację na wyjściu trzeba będzie zatem zrzucić 12V na zenerce D7 i dalej dopiero dzielnik R7 i R8 po np. 20k. Da to zamknięte dreny dla V<13,4V i całkowicie otwarte dla V>14,6V.
    Stratny regulator napięcia 3F - sterowanie



    Edytuj

    0
  • #21 15 Gru 2014 15:14
    jack63
    Poziom 42  

    Czy masz już "pająka" i czy podłączałeś układ do alternatora?
    Znajdę chwile to się zastanowię nad układem. Trzeba to na spokojnie przemyśleć.
    Jakby się udało to uruchomić bardzo bym się cieszył. Jak zdążyłeś zauważyć jestem wielkim propagatorem Twojego regulatora. :D
    Napisz jak sprawuje się "stara wersja". Może zachęci to większą liczbę ludzi do eksperymentów.

    0
  • #22 15 Gru 2014 15:37
    Art.B
    Specjalista Automatyk

    Dzięki za zainteresowanie.
    Mam zmontowaną końcówkę mocy, a sterowanie zrobię chyba przez święta, bo jestem trochę zawalony robotą, kilka falowników czeka na półce. :D
    Teraz odkopałem projekt, bo dzięki przeklętej grypie, siedząc na chorobowym, zacząłem odkopywać stare pomysły.
    Pomyślałem, że stworzenie takiego opensourceowego projektu regulatora mogłoby ludziom dać ciekawą alternatywę dla wyboru pomiędzy bardzo drogim Shindengenem a chińszczyzną.
    Swoją drogą ciekawi mnie czemu dotąd nikt nie bawił się w reverse engineering mosfeowych regulatorów shindengena.

    0
  • Pomocny post
    #23 16 Gru 2014 08:29
    jack63
    Poziom 42  

    Art.B napisał:
    Teraz odkopałem projekt, bo dzięki przeklętej grypie, siedząc na chorobowym, zacząłem odkopywać stare pomysły.

    Kto by pomyślał, że grypa może pomóc w rozwoju "otwartego regulatora" do alternatora??? :D
    Art.B napisał:
    Pomyślałem, że stworzenie takiego opensourceowego projektu regulatora mogłoby ludziom dać ciekawą alternatywę dla wyboru pomiędzy bardzo drogim Shindengenem a chińszczyzną.

    Nie należę do "potrzebujących regulatora" , ale chętnie przyczynię się do rozwijania tego projektu. Właśnie dlatego, że jest "open source".
    Po za tym jest wg. mnie bliski ideałowi, co mi się bardzo podoba.
    Art.B napisał:
    Swoją drogą ciekawi mnie czemu dotąd nikt nie bawił się w reverse engineering mosfeowych regulatorów shindengena.

    Nie wiem, ale nawet po niektórych wypowiedziach z tego tematu można sądzić iż:
    1. Mało jest motocyklistów z problematycznymi regulatorami będących na odpowiednim poziomie wiedzy i samozaparcia.
    2. Części ludzi, szczególnie sprzedawców chińszczyzny, nie jest to na rękę.
    3. Open source zawsze będzie miał przeciwników, bo bije w interesy producentów i sprzedawców.
    A teraz analiza Twojego układu. Robię ją aby zrozumieć ideę i wykryć ew. błędy. Moje i Twoje. :D
    Wg. noty aplikacyjnej TL5001 jest standardowo (!) przystosowany do pracy w układach przetwornic dławikowych obniżających napięcie (buck converter) z tranzystorem MOSFET typu P (!) jako kluczem. Rodzi to już pewne problemy w analizie, bo stan wyjścia jest odwrócony w fazie w stosunku do otwarcia klucza przetwornicy.
    Ja jego pracę rozumiem tak:
    Gdy napięcie wyjściowe przetwornicy jest poniżej znamionowego to na wejściu FB jest poniżej 1V (dzielnik) i układ zwiększa czas otwarcia klucza przez wydłużenie stanu NISKIEGO na wyjściu (OUT).
    Ponieważ TC4452 jest wzmacniaczem nieodwracającym, więc MOSFETy mocy (IRFB4110) większość czasu będą otwarte, czyli uzwojenia alternatora nie będą długo zwierane, czyli napięcie wyjściowe alternatora będzie rosło.
    Dla napięć wyjściowych alternatora większych od ustalonego progu sytuacja będzie odwrotna. TL5001 zmniejszy wypełnienie. Alternator będzie długo zwierany i napięcie wyjściowe spadnie.
    Na razie OK.
    Nie podoba mi się Twój układ "odwracania fazy napięcia mierzonego". Po co dawać zenerkę?
    Czy nie lepiej:
    1. Wywalić diodę zenera.
    2. Przerobić dzielnik aby dawał ten 1 V dla tych powiedzmy 14V
    3. Użyć TC4451 czyli wzmacniacz odwracający lub zanegować wyjście TL5001 w inny sposób.

    Wstawienie diody zenera prawdopodobnie wynika, z błędu w rozumowaniu:
    Art.B napisał:
    Po przemyśleniu widzę, że ten dzielnik R7/R8 da zbyt dużą histerezę. TL5001 ma 100% wypełnienia dla 0,7V, 0% dla 1,3V. Aby uzyskać sensowną stabilizację na wyjściu trzeba będzie zatem zrzucić 12V na zenerce D7 i dalej dopiero dzielnik R7 i R8 po np. 20k. Da to zamknięte dreny dla V<13,4V i całkowicie otwarte dla V>14,6V.


    W tym co napisałeś wyżej nie uwzględniasz w ogóle wzmocnienia wzmacniacza błędu! Te napięcia tyczą się generatora przebiegu "piłowego" (trojkątnego) z którym wzmocniony (max 80 dB !!!) przez wzmacniacz błędu sygnał jest porównywany. Mało tego to wzmocnienie trzeba mocno ograniczyć i skompensować częstotliwościowo.
    W tym pliku jest sposób liczenia kompensacji wzmacniacza błędu: http://www.ti.com/lit/pdf/slvu002

    Z opisów wynika, że do DT powinien być podłączony rezystor i ew. kondensator softstartu. Ty dałeś kondensator bez rezystora. Dlaczego?
    Wg datasheet :
    RDT = (Rt + 1250)*[ D*(V osc max – V osc min)+ V osc min]
    RDT= (220k+1250)*[1*(1.3 - 0.7) +0.7] ~= 221k
    Wg. mnie powinieneś dać rezystor 220k i nie dawać żadnego kondensatora. Sofstart jest nam niepotrzebny.


    Co Ty na moje przemyślenia? A może jeszcze ktoś się wypowie?

    Jak popełniłem jakiś błąd w analizie, to walcie prosto z mostu. :D

    PS.
    Pomijając powyższe, mam obawy o wielką, a i tak minimalną dla TL5001 (ok 20kHz), częstotliwość kluczowania. Uzwojenia mają sporą indukcyjność i "nie są chętne" szybkim zmianom prądu. Mogą się "odwdzięczać" przepięciami.
    To tylko przypuszczenia. Ty robiłeś próby wcześniejszego układu samowzbudnego więc masz informacje praktyczne. Jednak warto się nad tym zastanowić.

    0
  • #24 16 Gru 2014 13:55
    Art.B
    Specjalista Automatyk

    Tak, racja. RDT rzędu 220k jest konieczny, mój błąd. Dzielnik napięcia na Vsense też mógł zostać jak wcześniej, bez zenerki. Softstart dałem aby uniknąć stanów nieustalonych na wejściu TC4452 przy podłączaniu zasilania, ale nie wiem czy faktycznie nie będzie z nim więcej kłopotów niż pożytku. Filtr RC w pętli sprzężenia muszę dobrać tak, aby ciął 20kHz i wyższe harmoniczne na wyjściu wzmacniacza błędu, aby uniknąć sprzężeń które miałem z TL431 i transoptorem (wtedy wzbudzał się na 100kHz). Najlepiej byłoby ograniczać wzmocnienie już powyżej 1kHz. Muszę to przeliczyć.

    0
  • #25 18 Gru 2014 19:27
    Art.B
    Specjalista Automatyk

    Zastanowiłem się nad sprzężeniem zwrotnym wzmacniacza błędu i doszedłem do następujących wniosków:
    -Od Tl5001 lepszy byłby jakiś driver z wyjściem totem pole i TC4451. Tylko są to zwykle drivery do przetwornic flyback i mają limit wypełnienia do ok. 70%PWM, a to je wyklucza z tego zasosowania.
    - wzmocnienie napięciowe końcówki mocy wzg. wyjścia wzmacniacza błędu jest dość wysokie i wynosi ok.35,5dB - 60V/V (60-0/1,4-0,6)
    -w przypadku stałonapięciowym wzmocnienie wzmacniacza błędu na poziomie 5dB byłoby ok. (14,2V-> 0%PWM, 13,8V->100%PWM), tu dobór wartości rezystorów w dzielniku i pętli sprzężenia zwrotnego jest oczywisty.
    -prąd dzielnika napięcia przynajmniej 0,5mA, czyli dół dzielnika 2kΩ, góra 24kΩ.
    -układ pracuje bez wyjściowego filtra LC, przy częstotliwości na wejściu z przedziału 50-750Hz, więc nie można się sugerować analogią do przetwornic step-down, dla których tl5001 został zaprojektowany.
    Zatem pozostaje pytanie jak dobrać charakterystykę częstotliwościowo-fazową pętli sprzężenia zwrotnego aby układ był stabilny w całym zakresie częstotliwości i obciążeń?

    0
  • #26 19 Gru 2014 09:17
    jack63
    Poziom 42  

    Art.B napisał:
    Od Tl5001 lepszy byłby jakiś driver z wyjściem totem pole i TC4451.

    Nie wiem dlaczego akurat totem pole, ale większość sterowników uniwersalnych do przetwornic takie wyjście ma. Różnią się tylko wydajnościa prądową i rodzajem tranzystorów: bipolar lub MOSFET.
    Dlatego już dawno proponowałem stareńki, ale tani TL494.
    Nie chciałem Cię zbijać z pomysłu użycia TI5001, choć on sie wg. mnie do Twojej konstrukcji nie nadaje ze względu na bardzo wysokie częstotliwości PWM. One sa dobre ze względu na sprawność przetwornicy, ale przy sterowniem alternatora ta cecha jest niekorzystna.
    Układów sterujących przetwornicami jest mnóstwo. Proponowałbym jakiś bardzo uniwersalny z pełnym zakresem sterownia wypełnieniem tzn od 0 do 100%. Chodzi o to aby nie "szarpać" IRFami gdy nie jest to potrzebne - mała RPM silnika. TL494 tego warunku nie spełnia ale inne układy tak.
    Art.B napisał:
    układ pracuje bez wyjściowego filtra LC, przy częstotliwości na wejściu z przedziału 50-750Hz, więc nie można się sugerować analogią do przetwornic step-down, dla których tl5001 został zaprojektowany.

    Trochę nie rozumiem o co Ci chodzi?
    Co to za częstotliwości? Czyżby próby Twojego układu samowzbudnego wykazały tak niską częstotliwość przełączania?
    Przecież pisałeś:
    Art.B napisał:
    Układ pracuje w zakresie od 1kHz do 25kHz w zależności od obrotów i obciążenia.

    Jak pisałem wyżej, próby należy zacząć od ok 5kHz PWM
    Z kompensacją też nie powinno być problemów. Przecież nie potrzebujemy jakiejś super niskiej amplitudy (mV) tętnień napięcia wyjściowego alternatora.
    Tu jednak chyba przesadzasz w drugą stronę:
    Art.B napisał:
    -w przypadku stałonapięciowym wzmocnienie wzmacniacza błędu na poziomie -5dB byłoby ok. (14,2V-> 0%PWM, 13,8V->100%PWM), tu dobór wartości rezystorów w dzielniku i pętli sprzężenia zwrotnego jest oczywisty.

    A tego trochę nie rozumiem.
    Art.B napisał:
    - wzmocnienie napięciowe końcówki mocy wzg. wyjścia wzmacniacza błędu jest dość wysokie i wynosi ok.35,5dB - 60V/V (60-0/1,4-0,6)
    Czyżbyś się wciąż odnosił do TL5001 ???

    0
  • #27 19 Gru 2014 15:53
    Art.B
    Specjalista Automatyk

    Spróbuję pokrótce wytłumaczyć o co chodziło mi w ostatnim poście w temacie regulatora. -Wzmocnienie napięciowe wyjścia prostownika względem napięcia na COMP jako (Vomax-Vomin)/(Vcomp0%-Vcomp100%). Biorę pod uwagę najmniej korzystny przypadek odłączonych wszystkich odbiorników przy wysokich obrotach silnika (60Vdc po mostku przy PWM100%, 0Vdc po mostku przy PWM0%. Ten parametr daje wyobrażenie o czułości układu na zmiany sygnału na wyjściu wzmacniacza błędu. -Wzmocnienie stałonapięciowe układu sprzężenia zwrotnego na poziomie 5dB powoduje pływanie napięcia wyjściowego w zakresie od 14,2V bez obciążenia do 13,8V z pełnym obciążeniem, co nie stanowi problemu w eksploatacji, a utrudni wzbudzanie się regulatora przy gwałtownej zmianie parametrów wejścia i wyjścia. Zbyt czuły układ sprzężenia zwrotnego powoduje problemy przy pracy bez obciążenia akumulatorem (sprawdzałem). -Częstotliwości które podałem (50-750Hz) tyczą się tętnień napięcia za mostkiem w pełnym zakresie obrotów silnika. Nie mamy żadnego filtra na wejściu. Napięcie wejściowe zmienia się w zakresie ok. 0-60V, zależnie od obrotów i obciążeń. -Na wyjściu układu nie mamy żadnego filtra LC, który posiada własną funkcję przenoszenia, ze zdefiniowanymi zerami, maksymami i nachyleniami, do której można dobrać kompensację sprzężenia zwrotnego. Zastanawiam się zatem czy ciąć mu 20dB/oktawę powyżej np. 2kHz przy zachowaniu rozsądnego przesunięcia fazy, czy też przyjąć inną koncepcję? Tyle że w motocyklu nie można wykluczyć braku obciążenia akumulatorem. Samowzbudny dawał w takim przypadku 0V na wyjściu (z jakimiś szpilkami), ale oryginalny regulator radził sobie całkiem dobrze...
    Z tyrystorowcem sprawa jest prosta: odpala tyrystor 1 raz na narastającym zboczu i do przejścia przez zero spokój. Z mosfetem sterowanym PWM przy stałej częstotliwości taktowania problemem będzie zmienna częstotliwość napięcia wejściowego i brak filtru LC na wyjściu. W związku z tym uważam, że częstotliwość taktowania co najmniej 10-20 razy częstotliwość napięcia wejściowego nie jest błędem (przy niskiej częstotliwości taktowania powstałby pewnie problem dudnień i układ by się pewnie wzbudzał). Nie mam pomysłu natomiast na charakterystykę fazową i tłumienia sprzężenia zwrotnego. W moim pomyśle 1 driver steruje jednocześnie 3 fazami. Pytanie tylko jak układ ma reagować na zmiany napięcia impuls po impulsie (przy częstotliwościach rzędu częstotliwości taktowania)?

    0
  • #28 22 Mar 2018 09:26
    dziesiaty1
    Poziom 9  

    Hej!
    Pozwoliłem sobie wykonać układ wg schematu Art.B załączonego do postu z 3 sierpnia 2012, opisanego jako działający prototyp. Po uruchomieniu pojazdu napięcie ładowania rośnie od 14,8v do 16v przy którym wyłączyłem silnik by nie spalić sterownika silnika. Regulacja potencjometrem nic nie daje. Gdyby po latach przeczytał to autor to poproszę o jakieś sugestie, może na odręcznym schemacie jest błąd. Będę wdzięczny za porady także od innych.

    0
  • #30 06 Cze 2018 21:39
    dziesiaty1
    Poziom 9  

    Hej!
    Zastosowałem TC4452 w obudowie TO-220 z 5 nóżkami.

    0