Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Palący się tranzystor w SoftStarcie zasilacza do LED'ów

dysk1 03 Dec 2012 16:13 3966 24
Relpol
  • #1
    dysk1
    Level 18  
    Witam wszystkich bardzo serdecznie, tym razem ja mam problem. Wycofali mi ze sprzedaży tranzystor IGBT BUP213, który odpowiada za Soft Start w moim zasilaczu. Stosowałem już bardzo różne tranzystory na napięcia od 600 do 1200V oraz prądy od 30A do nawet 250A i niestety wszystkie mi się pala w chwili odpalenie. Złącze GE oraz EC zostają przebite. BUP213 jakimś cudem przeżywał to i 5 lat wszystko działało, mam ostatni egzemplarz tego tranzystora i na nim wszystko ładnie chodzi, ale niestety jestem zmuszony do zastosowania innego. Nie jestem ekspertem w sterowaniu IGBT'ami więc proszę o jakieś wskazówki.

    Palący się tranzystor w SoftStarcie zasilacza do LED'ów
  • Relpol
  • #2
    jupi23
    Level 16  
    18V Zener stabilizuje ci na początku napięcie na złączu GE, zaraz po włączeniu zasilacza??
  • #3
    jarek_lnx
    Level 43  
    Czy ten tranzystor ma jakiś radiator?
  • #4
    dysk1
    Level 18  
    Tak na oscyloskopie to wygląda idealnie, a jednak pali. Układ RC daje piękny przebieg i dochodzi do tych 18V, przy niższych napięciach tj 100V AC działa to prawidłowo, nawet przy 250V AC czasem zadziała dopiero przy 2 albo 3 włączeniu się spali.
  • #5
    jupi23
    Level 16  
    Może za wolno się włącza. Jakie parametry mają twoje zamienniki, chodzi mi o junction to case jeśli jest radiator lub junction to ambient jeśli nie ma radiatora?
  • #6
    dysk1
    Level 18  
    jarek_lnx wrote:
    Czy ten tranzystor ma jakiś radiator?


    Nie, nie ma żadnego radiatora. Używałem od 5 lat tego BUP213 i wszystko śmigało, ten tranzystor nigdy nie był nawet ciepły.

    Próbowałem tranzystory takie jak:

    IRG4PH40U
    RθJC Junction-to-Case ––– 0.77 °C/W
    RθCS Case-to-Sink, Flat, Greased Surface 0.24 ––– °C/W
    RθJA Junction-to-Ambient, typical socket mount ––– 40 °C/W

    HGTG12N60A4D
    IRG4BC30SPBF
    IRG4PC40FPBF
    IRG7PH35UPBF
    FGH60N60UFDTU 600V 120A 298W
    RθJC(IGBT) Thermal Resistance, Junction to Case - 0.33 oC/W
    RθJC(Diode) Thermal Resistance, Junction to Case - 1.1 oC/W
    RθJA Thermal Resistance, Junction to Ambient - 40 oC/W
  • #7
    jupi23
    Level 16  
    Tranzystory zamienniki wydają mi się być ok. Jeśli możesz to pokaż przebiegi z oscyloskopu między GE, CE i np. kondensatorem C19. Wrzuć jakiś mały opornik (0.1Ω) między GND i kolektor żeby zbaczyć jaki prąd płynie przez tranzystor. Zmierz te napięcia dla włączania i wyłączania dla 100V AC żeby nie stracić żadnego tranzystora.
  • #8
    dysk1
    Level 18  
    jupi23 wrote:
    Tranzystory zamienniki wydają mi się być ok. Jeśli możesz to pokaż przebiegi z oscyloskopu między GE, CE i np. kondensatorem C19. Wrzuć jakiś mały opornik (0.1Ω) między GND i kolektor żeby zbaczyć jaki prąd płynie przez tranzystor. Zmierz te napięcia dla włączania i wyłączania dla 100V AC żeby nie stracić żadnego tranzystora.
    Palący się tranzystor w SoftStarcie zasilacza do LED'ów
    Palący się tranzystor w SoftStarcie zasilacza do LED'ów
    Palący się tranzystor w SoftStarcie zasilacza do LED'ów

    Ostatni oscylogram pokazuje chwile spalenia

    Żółty złącze GE
    Różowy ładowanie kondensatora C19
    Niebieski złącze CE
  • #9
    jarek_lnx
    Level 43  
    Szybkość narastania napięcia na bramce jest za duża, dużo większa (ok7 razy) niż wynika z wartości elementów na schemacie, kondensator 10uF nie wysechł?

    Jakby tranzystor załączył się później, więcej energii przejął by R19 (rezystor jest tańszy od tranzystora i lepiej wytrzymuje przeciążenia).

    W ostanom przebiegu widać, że napięcie na kondensatorach zaczęło prawidłowo narastać (ładowanie przez rezystor) po czym gwałtownie spadło i zostało bliskie zera do czasu załączenia tranzystora. Coś zaczęło pobierać prąd z kondensatorów? Może było zwarcie? W każdym razie pewne jest że to nie wina tranzystora, ten padł później. Kidy napięcie na bramce doszło do wartości progowej naładowanie kondensatorów nastąpiło w mniej niż pół okresu, dalej tranzystor stanowił już tylko zwarcie.

    Znając pojemność kondensatorów, prąd ładowania daje się policzyć z szybkości narastania napięcia, w przebiegach jest mało szczegółów, zepsute kompresją JPG i niska rozdzielczość, Ale wartość średnia przekroczyła 1,5A szczytowa musiała być znacząco większa (nie w czasie palenia, ale przy "poprawnym" rozruchu)
  • #10
    dysk1
    Level 18  
    Tak, oczywiście jest błąd w schemacie mam wlutowany 1uF.
    To może zmniejszę jeszcze wartość R19, by mógł popłynąć przez niego większy prąd w pierwszej chwili?

    Wątpię że coś zrobiło zwarcie bo po przepaleniu tranzystora przetwornica pracuje normalnie tylko brak jest softstartu.
  • #11
    jarek_lnx
    Level 43  
    Jeśli R19 był sprawny a napięcie spadło do zera i tak pozostało, coś musiało pobierać prąd, przez chwilę zastanawiałem się czy to nie była próba startu przetwornicy ale przy 30V mało prawdopodobne, no i po tym napięcie powinno znowu narastać, a nie narastało. Jeśli to nie było przypadkowe (niecałkowite) zwarcie zrobione podczas pomiarów, to w układzie jest uszkodzenie i będzie palić tranzystory niezależnie od ich typu, jak widać, nawet przy obniżonym napięciu zasilania.

    Co z tym 1uF, co to znaczy "mam wlutowany" celowo, czy przypadkiem? coś zmieniałeś? to sprzęt fabryczny czy twoja konstrukcja? czy wiesz przy jakim napięciu wystartuje przetwornica?
    Możesz zmniejszyć R19, ale możesz też zwiększyć czas.
  • #12
    dysk1
    Level 18  
    jarek_lnx wrote:
    Jeśli R19 był sprawny a napięcie spadło do zera i tak pozostało, coś musiało pobierać prąd, przez chwilę zastanawiałem się czy to nie była próba startu przetwornicy ale przy 30V mało prawdopodobne, no i po tym napięcie powinno znowu narastać, a nie narastało. Jeśli to nie było przypadkowe (niecałkowite) zwarcie zrobione podczas pomiarów, to w układzie jest uszkodzenie i będzie palić tranzystory niezależnie od ich typu, jak widać, nawet przy obniżonym napięciu zasilania.


    Hmm tak myślę, że w sumie jest to możliwe iż odpala się przetwornica, za drivera używam HV9910 on zaczyna działać od 8V. Tam jest taki softstart zrobiony na kondensatorze Cdd u mnie on wynosi 2 x 4,7uF. W załączniku jest nota katalogowa tego scalaka.

    To jest cała moja konstrukcja 1uF jest celowo wlutowany.
  • #13
    jarek_lnx
    Level 43  
    Daj cały schemat, będzie wiadomo co z tym softstartem w przetwornicy, bo w dokumentacji nie widzę, a ładowanie Cdd z wewnętrznego regulatora, który ma wydajność 5mA to czas pojedynczych ms.

    Jeśli przetwornica załącza się (czasami) przed tranzystorem to R19 naładuje kondensatorów.

    Jeśli tranzystor się załącza z pełnym obciążeniem przetwornicy, to powinien przechodzić przez napięcie progowe wolniej (ćwierć okresu to nie softstart) i może mieć radiator. Inaczej, najeżało by uruchomić przetwornicę dopiero po załączeniu tranzystora.
  • #14
    jupi23
    Level 16  
    Dla pewności, że to jakiś układ w obciążeniu zwiera kondensator można przetestować sofstart kilkanaście razy na samych kondensatorach C19-C22 i C3.

    Na trzecim rysunku widać też, że napięcie bramki nie spadło do 0V przed kolejnym włączeniem co trochę przyśpieszyło włączenie tranzystora- w tym przypadku i tak to nie miało znaczenia. Można by dodać jakiś układ do szybszego rozładowywania bramki. W przypadku gdy ktoś włączy zasilanie w momencie gdy napięcie bramki jest wysokie a pojemności C19-C22 rozładowane to tranzystor zewrze jeszcze tą nienaładowaną pojemność. Ta sytuacja może ale nie musi nastąpić gdy zasilanie zostanie wyłączone i po krótkiej chwili włączone. Chyba najprostsze rozwiązanie to mały przekaźnik który by zwierał 1uF przez mały opronik gdy odłączy się zasilanie.
  • #15
    Dar.El
    Level 40  
    Dlaczego ładowanie kondensatorów jest za pomocą generatora? To powoduje wydzielanie się ogromnej mocy w strukturze tranzystora, musisz zdławić te oscylacje.
  • #16
    dysk1
    Level 18  
    Dar.El wrote:
    Dlaczego ładowanie kondensatorów jest za pomocą generatora? To powoduje wydzielanie się ogromnej mocy w strukturze tranzystora, musisz zdławić te oscylacje.


    To nie jest generator, tylko przebieg z mostka prostowniczego, powoli przyłączam minus z mostka do minusa reszty układu.

    A więc tak siedziałem cały dzień nad tym i co zauważałem, napięcie na kondensatorach C19 - C22 po wyłączeniu nie spada do zera a do 10V, przez co przetwornica dalej jest w gotowości ponieważ działa od 8V. Napięcie to utrzymuje się przez 3 sekundy i spada do 0V. Jeśli załączę przetwornice po tych 3 sekundach to nic się nie pali, a jeśli załączę szybciej niż 3 sekundy to tranzystor zaraz leci.
  • #17
    komatssu
    Level 29  
    Zmniejsz R19 do powiedzmy 100Ω - to on powinien uczestniczyć we wstępnym naładowaniu kondensatorów, po czym tranzystor powinien go zbocznikować.
  • #18
    dysk1
    Level 18  
    komatssu wrote:
    Zmniejsz R19 do powiedzmy 100Ω - to on powinien uczestniczyć we wstępnym naładowaniu kondensatorów, po czym tranzystor powinien go zbocznikować.


    Ale ładowanie jest dobre, problem mam z szybkim rozładowaniem tych kondensatorów.
  • #19
    jupi23
    Level 16  
    dysk1 wrote:
    A więc tak siedziałem cały dzień nad tym i co zauważałem, napięcie na kondensatorach C19 - C22 po wyłączeniu nie spada do zera a do 10V, przez co przetwornica dalej jest w gotowości ponieważ działa od 8V. Napięcie to utrzymuje się przez 3 sekundy i spada do 0V. Jeśli załączę przetwornice po tych 3 sekundach to nic się nie pali, a jeśli załączę szybciej niż 3 sekundy to tranzystor zaraz leci.


    Ile czasu zajmuje rozładowanie bramki tranzystora aż się wyłączy po odłączeniu zasilania? Jak sterujesz pinem PWMD w HV9910?? Najlepiej jakbyś wrzucił schemat.
  • #20
    Dar.El
    Level 40  
    Tak bardzo byłem przekonany że układ się wzbudza, że nie zobaczyłem ustawionych czasów na oscyloskopie. Jednak dalej jestem przekonany że tranzystory palą się od wzbudzenia, niestety ale 56k na bramce umożliwia taką pracę. Wzbudzenie zobaczysz dopiero na oscyloskopie cyfrowym, gdy ustawisz dużo szybszą podstawę czasu.
    Oczywiście jest to jedna z możliwości, którą trzeba sprawdzić.
  • #21
    dysk1
    Level 18  
    Dar.El wrote:
    Wzbudzenie zobaczysz dopiero na oscyloskopie cyfrowym, gdy ustawisz dużo szybszą podstawę czasu.


    Przecież oscylogramy są z oscyloskopu cyfrowego i to firmy Tektronix.

    Palący się tranzystor w SoftStarcie zasilacza do LED'ów

    Palący się tranzystor w SoftStarcie zasilacza do LED'ów

    Palący się tranzystor w SoftStarcie zasilacza do LED'ów

    Palący się tranzystor w SoftStarcie zasilacza do LED'ów

    Kolor Zielony: Bramka na IGBC'ie
    Kolor Niebieski: Nóżka PWMD ze scalaka
    Kolor Żółty: Kluczowanie bramki Q1
    Kolor Różowy: Napięcie na kondensatorze C19
  • #22
    jupi23
    Level 16  
    Wg mnie musisz dodać układy, które szybko rozładują bramke IGBTa i pojemości C6 i C7 przy pinie PWMD po odłączeniu zasilania. Pin PWMD służy do wyłączania tranzystora Q1 jeśli pociągniesz go do GND a więc zahamujemy spadek napięcia na C19-C22.
    Każdy z tych układów oddzielnie może nie rozwiązać problemu. Jeśli dasz sam układ do rozładowania C6 i C7 to wyłączysz przetwornicę i pojemności C19-C22 będą rozładowywane tylko przez układ IC1 ( z datasheeta wynika, że bierze on 1mA więc rozładowanie trochę potrwa). Napewno ta pojemność (C19-C22) nie będzie rozładowywana przez układ bramki tranzystora IGBT przez to, że będzie on włączony (prąd rozładowywujący C19-C22 nie będzie mógł przez niego płynąć). Ale za to będą rozładowywane pojemności C23 i C24. I w momencie gdy się rozładują tranzystor IGBT się odłączy co będzie równoznaczne z połączeniem równoległej do niego rezystancji R19. To spowoduje, że teraz kondensatory C19-C22 zaczną być rozładowywane przez obwód bramki tranzystora IGBT. To spowoduje ponowne naładowanie C23 i C24 i włączenie IGBT i uniemożliwienie dalszego rozładowania C19-C22 przez obwód bramki IGBT. Zakładając kilka takich serii może dojść do sytuacji, że włączysz zasilanie kiedy C19-C22 będą w miarę rozładowane i IGBT włączony co spowduje przepływ dużego prądu przez niego.
    Natomiast z samym układem rozładowywania bramki może dojść do sytuacji jak w pierwszych przebiegach jakie wrzuciłeś. Czyli kondesatory zostaną zwarte przez włączającą się przetwornicę.
    Obydwa układy jednocześnie zapobiegną tym co wyżej opisałem. Wydaje mi się, że najlepiej taki układ zrobić na przekaźniku - to chyba najprostsze rozwiązanie.
    Może też być inne rozwiązanie bo gdzieś mogłem popełniłć błąd?
  • #23
    dysk1
    Level 18  
    Zmieniam koncepcje bo już mnie wkurza ten softstart. Co myślicie o czymś takim Link i robie softstart na triaku ?
  • #24
    jarek_lnx
    Level 43  
    Quote:
    Co myślicie o czymś takim Link i robie softstart na triaku ?
    Nie pytaj co myślę, bo napiszę, że nie odróżniasz żarówki, od kondensatora.

    Quote:
    Zmieniam koncepcje bo już mnie wkurza ten softstart.
    Kiedy masz pierwsze wyniki pomiarów prototypu i wiesz jakie ma wady, a jakie zalety (w porównaniu z triakiem jakieś ma) projektowanie dopiero się zaczyna, a ty się poddajesz na samym początku?
  • #25
    komatssu
    Level 29  
    Podłącz górny zacisk R24 do AC1/AC2 mostka prostowniczego przez szeregową diodę prostowniczą, w ten sposób uniezależnisz działanie soft-startu od ładunku zgromadzonego w baterii kondensatorów głównych.