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

Jak najlepiej wykonać przełączanie prądu 20A/300V

Herbatniczek 14 Mar 2013 13:36 3948 23
  • #1 14 Mar 2013 13:36
    Herbatniczek
    Poziom 15  

    Witam

    Problemem dla mnie jest praktyczna wiedza z zakresu aktualnie dostępnych tranzystorów przełączających. Muszę wykonać przełączanie grzałek w zależności od napięcia. Sterowanie pewnie zrobię na jakimś mikrokontrolerze z kitu ale jak przełączyć prąd typu 20A/300V z najmniejszymi stratami ? Może MOS-FET a może IGBT ? Oba mają wady i zalety a ponieważ chciałbym aby straty na przełączniku były jak najmniejsze to jestem w kropce.
    Czy ktoś mógłby mi poradzić od czego zacząć i czego nie czytać bo się nie nada ?

    moje założenia to :
    Napięcie maksymalne jakie się może pojawić to 300V
    Prąd jaki może płynąć maksymalnie to 20A
    Maksymalne straty które chciałbym uzyskać to 5%
    Zmienność napięcia i prądu prawie od zera.

    oops. Zapomniałem dodać, że to prąd stały a częstotliwość przełączania mniej niż 1 Hz

    0 23
  • Relpol
  • #2 14 Mar 2013 18:37
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    W MOSFET'ach źródłem strat jest rezystancja w stanie włączenia Rds(on), jak to na rezystancji straty mocy zależą od kwadratu prądu, dlatego zazwyczaj pracuje się znacznie poniżej prądu maksymalnego tranzystora. MOSFET'y niskonapięciowe mają bardzo małe Rds(on) te na wyższe napięcia mają gorzej.

    W IGBT masz napięcie nasycenia, czasem nawet kilka V (przy małych napięciach nie warto ich stosować) ale nie rośnie ono tak szybko z prądem jak w MOSFET'ach.

    Najlepiej porównaj dane katalogowe , w dużych sklepach wysyłkowych mają na stronach względnie wygodne narzędzia do wybierania elementów, porównaj datasheet'y policz straty i będziesz wiedział.

    0
  • Relpol
  • #3 14 Mar 2013 19:31
    Herbatniczek
    Poziom 15  

    Serdeczne dzięki Jarek. Miałem na nadzieję, że ktoś z wiedzą praktyczną pomoże w wyborze bo tych danych jest cała masa :( Ale w sumie dobrze prawisz :) muszę tą robotę wykonać i poszukać....no chyba, że cud się stanie i przypadkiem zajrzy tu ktoś, kto miał podobny problem niedawno i zasugeruje rozwiązanie.

    0
  • #4 14 Mar 2013 20:18
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    W tym zakresie napięć i prądów można znaleźć i MOSFET i IGBT o zbliżonych parametrach, choć IGBT chyba łatwiej.

    Cytat:
    Miałem na nadzieję, że ktoś z wiedzą praktyczną pomoże w wyborze bo tych danych jest cała masa
    Przesadzasz z tą masą danych napięcie maksymalne >300V prąd >20A i porównujesz Rds(on)*20A w MOSFET'cie z Vce(on) w IGBT im mniej tym lepiej.
    Mogę ci sprawdzić czy dobrze wybrałeś ;)
    Znaczenie może mieć jeszcze Vgs(th), Vge(th) zależnie czy będziesz dysponował napięciem innym niż 5V do załączenia bramki.

    0
  • #5 14 Mar 2013 20:35
    Marian B
    Poziom 35  

    Po co komplikować, przecież można zastosować zwykłe przekażniki o odpowiedniej obciążalności styków. 20A dla przekażnika/stycznika to "bułka z masłem", i obciążenie (grzałka) też nie sprawi żadnych dodatkowych kłopotów, bo to obciążenie czysto rezystancyjne.

    0
  • #6 14 Mar 2013 20:51
    Herbatniczek
    Poziom 15  

    W sumie wydawałoby się, że masz rację i zanim zadałem to pytanie to też tak myślałem ale jak poczytałem jak to wyszło innym, to okazało się, że jednak to tak nie działa, że przekaźniki się palą, powstają łuki etc.
    Przyznam z ubolewaniem, że to przeświadczenie opieram na opisach innych a nie na swoich doświadczeniach i powinienem chyba zrobić ze 2 testy aby ustalić czy czasem Ty nie masz racji.
    Jakoś tak mi weszło w krew, że zanim coś zrobię to czytam wypowiedzi innych i absorbuje dane, które umieszczają a może w tym być duuuużo błędu.
    W przyszłym tygodniu zrobię test przełączania na takim napięciu i takich prądach....test bajecznie prosty w sumie (czemu ja go nie zrobiłem ?) i napiszę o wynikach.

    Dodano po 2 [minuty]:

    jarek_lnx napisał:
    W tym zakresie napięć i prądów można znaleźć i MOSFET i IGBT o zbliżonych parametrach, choć IGBT chyba łatwiej.

    Cytat:
    Miałem na nadzieję, że ktoś z wiedzą praktyczną pomoże w wyborze bo tych danych jest cała masa
    Przesadzasz z tą masą danych napięcie maksymalne >300V prąd >20A i porównujesz Rds(on)*20A w MOSFET'cie z Vce(on) w IGBT im mniej tym lepiej.
    Mogę ci sprawdzić czy dobrze wybrałeś ;)
    Znaczenie może mieć jeszcze Vgs(th), Vge(th) zależnie czy będziesz dysponował napięciem innym niż 5V do załączenia bramki.


    Poszukam sam, ale po tym co napisałeś wynika, że z innych sklepów korzystamy. Powiedz mi gdzie tak można wyszukiwać ? Ja to znajduje symbole i na google szukać dokumentacji...nie potrafię zadać parametrów w sklepie :(

    zresztą dl mnie sklep to google :( ... ostatnio elektroniką zajmowałem się na studiach a to było daaawno temu :(

    0
  • #7 14 Mar 2013 20:58
    Quarz
    Poziom 43  

    Marian B napisał:
    Po co komplikować, przecież można zastosować zwykłe przekażniki o odpowiedniej obciążalności styków. 20A dla przekażnika/stycznika to "bułka z masłem", i obciążenie (grzałka) też nie sprawi żadnych dodatkowych kłopotów, bo to obciążenie czysto rezystancyjne.
    Nie należy jednak zapominać, iż mamy tu do czynienia z prądem stałym - DC - więc przekaźnik/stycznik AC ze stykami na 20A tu na pewno tu nie nada się.

    0
  • #8 15 Mar 2013 00:01
    Marian B
    Poziom 35  

    Ależ nada się jak najbardziej, dlatego, że mamy obciązenie rezystancyjne i nie wystąpi łuk przy przerywaniu prądu. "Jeszcze bardziej nada się" dlatego właśnie, że mamy do czynienia z prądem stałym, bo jest bardziej przewidywalny. Wystarczy równolegle do styków dołączyć kondensatory gaszące iskrę tak naprawdę na wszelki wypadek.
    Co innego, gdy jest obciążenie indukcyjne, np. silnik. Wtedy przy odłączaniu takiego silnika potrafi wystąpić łuk o długości nawet 3 centymetry (jeżeli odłączamy przewody). Taki łuk też można wygasić zwykłym kondensatorem, a przy bardzo dużych prądach warystor.
    No i jeszcze plus na korzyść "styków" to praktycznie zerowe straty mocy.

    0
  • #9 13 Maj 2013 09:45
    putas
    Specjalista - odnawialne źródła energii

    Marian B piszesz, że do wygaszenia łuku na przekaźniku trzeba dać kondensator.
    Przy napięciu 300VDC i prądzie 20A jaki kondensator i jak podłączony proponujesz?

    0
  • #10 13 Maj 2013 23:10
    Marian B
    Poziom 35  

    Grzałki stanowią obciążenie czysto rezystancyjne, indukcyjność jaka może wystąpić, to szczątkowa indukcyjność spirali grzejnej, i to tylko wtedy gdy grzałki są nawinięte drutem oporowym w postaci spirali. Odpada więc problem dużego łuku przy odłączaniu grzałek. Pewne iskrzenie powodowane tą szczątkową indukcyjnością jednak wystąpi. Kondensator gaszący dołącza się równolegle do styków. Może być np. 0,1µ/500V.

    0
  • #11 14 Maj 2013 09:39
    putas
    Specjalista - odnawialne źródła energii

    Ale ten kondensator oczywiście elektrolit? Ba tam jest prąd stały.

    0
  • #12 14 Maj 2013 13:51
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Jaki elektrolit? - porządny niepolarny foliowy.

    0
  • #13 18 Wrz 2013 13:03
    Herbatniczek
    Poziom 15  

    Witam po długim czasie.

    Przełączanie prądu stałego przekaźnikami okazało się kompletnie bez sensu....iskrzy i iskrzy. Jednakoż przekaźniki mają tą zaletę, że nie powodują strat. Postanowiłem zatem, że równolegle do przekaźnika podłączę IGBT lub MOSFET i przed zwarciem/rozwarciem na chwilkę go załączę co spowoduje brak iskrzenia.
    Pomysł swój oparłem na kicie AVT 2147 zatem nie jestem odkrywcą :)
    Mam jednak prośbę co do pomocy przy wersji finalnej.

    Przekaźnik ma przełączać energię pomiędzy dwoma odbiornikami zatem nie włącz/wyłącz ale przełącz. Napięcie to 180V a prąd 3A. Czy ktoś może zasugerować jakieś rozwiązanie , które nie będzie wymagało kilkudziesięciu elementów ?

    p.s. kit jest opisany tutaj : Link

    0
  • #14 18 Wrz 2013 13:07
    jdubowski
    Specjalista - urządzenia lampowe

    Herbatniczek napisał:
    Przełączanie prądu stałego przekaźnikami okazało się kompletnie bez sensu....iskrzy i iskrzy.


    A to jakiś problem? Eksplozyjne otoczenie czy co?

    Herbatniczek napisał:
    Przekaźnik ma przełączać energię pomiędzy dwoma odbiornikami zatem nie włącz/wyłącz ale przełącz. Napięcie to 180V a prąd 3A. Czy ktoś może zasugerować jakieś rozwiązanie , które nie będzie wymagało kilkudziesięciu elementów ?


    Przekaźnik ze stykami przełacznymi - jeden element...

    0
  • #15 18 Wrz 2013 13:47
    Herbatniczek
    Poziom 15  

    pomieszczenie wcale nie eksplozyjne, ale przełączanie co 1 minutę. Chciałbym po prostu nie wymieniać przekaźnika co miesiąc.

    0
  • #16 20 Wrz 2013 03:22
    Herbatniczek
    Poziom 15  

    chciałbym przełączać mikrokontrolerem arduino z odległości 15m napięcie 180V o prądzie 3A w sposób pokazany na rysunku poniżej (przełącznik to przekaźnik). Aby wyeliminować iskrzenie będę zwierał wyjścia MOSFET-em, potem przełączał przekaźnik a potem MOSFET-y zostaną rozłączone. Czy taki układ będzie poprawny ?
    Wartości żadnych nie wpisałem żeby niczego nie sugerować...czyli MOSFET-u i fototranzystora.....a może ktoś ma podobny układ już uruchomiony ?
    Jak najlepiej wykonać przełączanie prądu 20A/300V

    p.s. diody na końcu są dlatego, że takich układów będzie kilka i będą "wpinane" na te linie i zabezpieczy to przed prądem zwrotnym, którego nie chcę :)

    0
  • #18 20 Wrz 2013 10:17
    Herbatniczek
    Poziom 15  

    Serdecznie dziękuję za linki. Miła lektura i przydatna. Nie widzę jednak powodu dla którego to ma nie zadziałać. Wyjaśnij choć trochę gdzie jest błąd.
    Ja zakładam, że działa to tak :
    1.w stanie gdy fototranzystor nie przewodzi (sygnał sterujący=0) MOSFET-y nie przewodzą a styki przekaźnika są w dowolnej pozycji (czyli zwierają do jednej lub drugiej linii)
    2.sterownik przed przełączeniem przekaźnika (np 0.2sek przed) podaje sygnał na fototranzystor co powoduje zwarcie obu MOSFET-ow czyli zwarcie do obu linii.
    3.za chwilkę sterownik przełącza przekaźnik do innej pozycji ale ponieważ MOSFET-y są zwarte to nie występuje iskrzenie
    4.po chwili (np nastepne 0.2sec) sterownik zmienia sygnał sterujący do fototranzystora na 0 i MOSFET-y się "rozwierają"

    gdzie się mylę ?

    oooo...juz widzę o co może Ci chodzić. Jeśli źle dobiorę rezystory to będzie za duże napięcie Ugs :( Ale chyba mogę je dobrać tak aby napięcie nie przekroczyło 15V ? czy problemem będzie fototranzystor ?

    Poniżej wpisałem przykładowe wartości...czy będzie działać czy nie ? i dlaczego ?
    może być też : zrób to lepiej tak ...ale chociaż z jakimś małym opisem
    Jak najlepiej wykonać przełączanie prądu 20A/300V

    0
  • #19 23 Wrz 2013 11:55
    Herbatniczek
    Poziom 15  

    czekając na jakąś odpowiedź chciałbym zadać jeszcze jedno pytanie :

    ponieważ przekaźnik będzie tylko podtrzymywał prąd to czy mogę zastosować mniejszy ? czyli o możliwości przełączania mniejszej mocy, a jeśli tak to jak go dobrać ?

    0
  • #20 24 Wrz 2013 11:40
    Herbatniczek
    Poziom 15  

    Ten temat chyba się wyczerpał. Wniosek mój jest taki, że zastosuję MOSFET-a tak jak w układzie poniżej (poprawiony) a następnie przełączę przekaźnik bistabilny aby mieć jak najmniejsze straty.
    Jak najlepiej wykonać przełączanie prądu 20A/300V

    0
  • #21 24 Wrz 2013 11:58
    Tomasz Gumny
    Poziom 27  

    Kombinujesz. Czy są jakieś przeciwwskazania, żeby przełączać biegun ujemny? Jeśli nie, to zastosuj podwójny driver "low-side" MOSFET i po kilka tranzystorów połączonych równolegle. Jeśli tak, to podobnie, tylko z driverami typu "high-side" i jakąś prostą pompą do zasilania bramek.

    0
  • #22 24 Wrz 2013 12:08
    Herbatniczek
    Poziom 15  

    Dużo terminów napisałeś i muszę pogooglać aby zrozumieć :(
    Sugerujesz aby zrobić to bez przekaźników ? A jakie wtedy będą straty na przełączanie ?

    Natomiast co do przeciwwskazania to biegun ujemny ma być wspólny dla 10-ciu takich układów i muszę przełączać biegun dodatni. Muszę się głębiej zastanowić czy mogę ujemny bo to układ odizolowany i nieuziemiony. Może i mógłbym, ale na tą chwilę nie wiem.

    już doczytałem... rozumiem, że sugerujesz aby użyć po kilka MOSFET-ów połączonych równolegle ale po co ten driver ? żeby je zasilić bo z transoptora nie da rady ?
    No i jak wygląda taka prosta pompa ? :)

    0
  • #23 24 Wrz 2013 12:50
    Tomasz Gumny
    Poziom 27  

    W zasadzie powinno się wziąć tranzystor z odpowiednim zapasem napięcia, ale przypuszczam, że te 300V podałeś już z zapasem, więc zaproponuję dostępny w TME IRFP4868PBF. Przy sterowaniu bramki napięciem 15..18V i prądzie drenu rzędu 20A, spadek napięcia na nim będzie poniżej 1V, czyli moc strat wyniesie ~15W. Kilka połączonych równolegle tranzystorów (niekoniecznie takich) da proporcjonalnie mniejsze straty.
    Przykład pompy ładunkowej do zasilania "górnego" klucza znajdziesz na przykład w AN-978.

    0
  • #24 24 Wrz 2013 18:40
    Herbatniczek
    Poziom 15  

    koncepcja ciekawa ale koszty tez mają znaczenie, pomyślę chwilkę .....

    W sumie to mój problem jest szerszy a tu zadaję pytania na tematy wyrywkowe. W przyszłym roku chcę uruchomic instalację fotowoltaiczną ale dość niestandardową. Jej całościowa koncepcja wykracza poza pytanie i raczej nie ma sensu rozwodzić sie nad nią.
    Występuje tam między innymi problem przełączania takich napięć i prądów i po rozważeniu Twoich sugestii wydaje mi się, że ten element chyba najlepiej zrobic tak jak sugerujesz.
    Poza tym mam problem z przełączaniem też mniejszych prądów i to muszę inaczej rozwiązać i będzie to zbliźone do tego co napisałem......czyli : zbytnio się rozpędziłem w koncepcjach i jeśli chodzi o ten temat to Twoje rozwiązanie wydaje się najlepsze.
    Częstotliwość przełączania to 0.1-1Hz więc przekaźniki tutaj nie mają żadnego sensu a połączenie kilku MOSFET-ów pozwoli na redukcję strat do całkowicie akceptowalnych wartości.

    0
  Szukaj w 5mln produktów