Sterownik tranzystora IGBT - Prośba o sprawdzenie schematu

Witam, proszę praktyków o sprawdzenie poprawności poniższego schematu.

Założenia miałem takie że będzie to sterownik tranzystora IGBT załączającego prąd na obciążeniu impulsowo, z możliwością regulacji częstotliwości impulsów w przedziale: 0-120Hz i szerokości tych impulsów: od 70 μs do 3ms.
Jako tranzystor IGBT wybrałem : http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irg4ph50kpbf.pdf
Jest to typ bez diody zwrotnej ale obciążenie tranzystora z mojego schematu będzie miało charakter głównie rezystancyjny, w granicach 10 do 100 Ω. Dojdą tylko niewielkie indukcyjności od okablowania, dodałem więc dosyć mocną szybką diodę DSEI 12-12A
http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/D/S/E/I/DSEI12-12A.shtml
Tylko nie wiem czy nie za mocną, może wystarczy szybka dioda np. 3 amperowa ?
Kolejnym problemem to zabezpieczenie tranzystora IGBT na wypadek zwarcia obciążenia, samo źródło napięcia 800V będzie miało wydajność max.0,4A więc tranzystora raczej nie uszkodzi ale jest tam jeszcze bateria dwóch kondensatorów elektrolitycznych filtrujących napięcie, połączonych szeregowo o łącznej pojemności 75 µF a to już jest trochę energii. Nie bardzo wiem czego spodziewać się w tym układzie, dwa szeregowo połączone kondensatory elektrolityczne będą miały jakąś rezystancję która trochę ograniczy prąd zwarcia. Przy dużych prądach IGBT pewnie wyjdzie z nasycenia, czy dobrze rozumiem że wtedy prąd zwarcia też się zmniejszy ? Napięcie podawane na bramkę tranzystora to 15V, czy nie lepiej będzie zwiększyć do 18 ?

Diodę chroniącą tranzystor od przepięć z indukcyjności należy włączyć równolegle z obciążeniem, a nie do złącza C-E tranzystora.

Masz rację, jakoś mi to umkneło. Już naniosłem poprawkę na schemat.

1. nie bardzo wyobrażam sobie stabilną i powtarzalną regulację częstotliwości i czasu impulsu w tak szerokich granicach za pomocą zwykłego potencjometru;
2. TLP250 raczej nie wysteruje poprawnie bramki przy 120kHz, lepszy byłby TLP350, który przy okazji ma wyższe dopuszczalne napięcie izolacji.
3. przy znacznej pojemności filtrującej wydajność prądowa źródła zasilania ma drugorzędne znaczenie. 75µF naładowane do 800V ma energię odważnika 1kg rozpędzonego do 25km/h, więc jeśli dopuszczasz występowanie zwarć na obciążeniu, to musisz wykryć przekroczenie dopuszczalnego prądu (może być konieczne ograniczenie szybkości narastania prądu) i bardzo szybko wyłączyć tranzystor, bo żaden element nie przyjmie takiej energii w krótkim czasie bez efektów pirotechnicznych.

Nie wiem czy dobrze zrozumiałem ale, co do tej max. częstotliwości powtarzania impulsów to napisałem o 120 Hz , Ty piszesz o 120kHz ?
Ale ja też zrobiłem błąd pisząc o zakresie regulacji od 0 , niech ta dolna f wynosi:
5 Hz a górna 120 Hz. Precyzyjna regulacja impulsów w tym układzie na razie nie jest mi potrzebna, bardziej zależy mi na prawidłowym wysterowaniu i ewentualnej ochronie IGBT .
Porównanie do rozpędzonego odważnika daje do myślenia Czyli jednak bez zabezpieczenia przeciw zwarciowego się nie obejdzie.
Widzę dwie możliwości: pomiar napięcia na rezystorze szeregowym umieszczonym w emiterze albo pomiar napięcia nasycenia na złączu kolektor-emiter. Czy można określić która z metod była by lepsza w tym konkretnym układzie ?

szybki105 napisał:

[...] co do tej max. częstotliwości powtarzania impulsów to napisałem o 120 Hz , Ty piszesz o 120kHz ?

Mój błąd, zatem uwagi 1. i 2. są nieaktualne.

szybki105 napisał:

Widzę dwie możliwości: pomiar napięcia na rezystorze szeregowym umieszczonym w emiterze albo pomiar napięcia nasycenia na złączu kolektor-emiter. Czy można określić która z metod była by lepsza w tym konkretnym układzie ?

Prąd jest niewielki, więc rezystor pomiarowy nie wprowadzi dużych strat mocy a układ z nim jest prostszy. Proponuje jednak zastosować driver wyposażony w zabezpieczenie nadprądowe, a izolację załatwić osobnym transoptorem.

Pomysł ze specjalizowanym driverem jest niewątpliwie dobry, mógłbyś podać jakiś konkretny model takiego drivera z zabezpieczeniem nad prądowym ? Ja znalazłem coś takiego: http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/174264/ONSEMI/MC33153PG.html?
Tylko czy 1A prądu wyjściowego to nie mało ?

Na przykład IR2121 - jest niedrogi i dostępny w TME.
Gdyby nie izolacja, to poleciłbym UC3843 jako generator i driver w jednym.

Czy obciążeniem ma być faktycznie rezystancja 10..100Ω?! Przy 800V daje to chwilowy prąd 8..80A, czyli jednak prąd jest znaczny. Czy nie wyjedziesz poza SOA tranzystora? Co to za obciążenie, które wytrzyma 64kW (choćby chwilowo)?

Witam. Kolega ostatnio walczy z tranzystorami IGBT w pracy, więc trochę się o tym nasłuchałem. Jest dość fajny układ scalony HCPL 316J (Avago). Prąd wyjściowy do 2,5A, optoizolacja i jeszcze monitorowanie tranzystora. Jedyna wada -jeśli komuś to przeszkadza - dostępny tylko w obudowie SO16.

Tomasz Gumny napisał:

Na przykład IR2121 - jest niedrogi i dostępny w TME.
Gdyby nie izolacja, to poleciłbym UC3843 jako generator i driver w jednym.
Czy obciążeniem ma być faktycznie rezystancja 10..100Ω?! Przy 800V daje to chwilowy prąd 8..80A, czyli jednak prąd jest znaczny. Czy nie wyjedziesz poza SOA tranzystora?

Niestety rezystancja może zejść nawet do 10 Ω i muszę to uwzględnić, co do SOA to słusznie zwróciłeś mi na to uwagę, faktycznie tranzystor IGBT który wybrałem nie wytrzyma tych 80A. Wcześniej sugerowałem się maksymalnym prądem impulsowym podanym w PDF-ie, ale teraz obejrzałem dokładniej zamieszczone tam wykresy i wiem już że źle wytypowałem tranzystor. Trzeba będzie poszukać czegoś mocniejszego, przeglądałem aukcje w internecie i widzę że można trafić w rozsądnych cenach moduły IGBT, z wystarczającym zapasem prądu. Czy dobrze rozumiem że potrzebuję tranzystora z prądem nominalnym (nie impulsowym) min. 80A ? A co do tego sterownika IR2121 to czy nie wymaga on czasem do pracy tranzystora IGBT z dodatkowym wyprowadzeniem do pomiaru prądu, czy może dało by się przystosować go do normalnych IGBT z trzema wyprowadzeniami ? Co do optoizolacji to tak, musi być koniecznie, ale mogę dodać dodatkowy transoptor jeśli będzie trzeba.

cinepi napisał:

Witam. Kolega ostatnio walczy z tranzystorami IGBT w pracy, więc trochę się o tym nasłuchałem. Jest dość fajny układ scalony HCPL 316J (Avago). Prąd wyjściowy do 2,5A, optoizolacja i jeszcze monitorowanie tranzystora. Jedyna wada -jeśli komuś to przeszkadza - dostępny tylko w obudowie SO16.

Raczej wolałbym coś w większej obudowie, chociaż przyznać trzeba że to ciekawa propozycja, na pewno wezmę ją pod uwagę.

szybki105 napisał:

[...]co do tego sterownika IR2121 to czy nie wymaga on czasem do pracy tranzystora IGBT z dodatkowym wyprowadzeniem do pomiaru prądu, czy może dało by się przystosować go do normalnych IGBT z trzema wyprowadzeniami ?

Nie ma znaczenia czy tranzystor ma wyprowadzenie pomiarowe, ale zawsze przyjemniej jest mierzyć np. 1/10 prądu.
Tak z ciekawości - czy masz już odpowiednie kondensatory?

Mam kondensatory 150µF/450V z logo firmy: S+M (Siemens ?) wylutowane z jakiegoś zasilacza przemysłowego impulsowego, firmy Siemens. Zasilacz dosyć potężny, zasilany był napięciem trójfazowym. Przeglądałem też ofertę sklepów internetowych min. TME, na wypadek jeśli trzeba będzie zakupić nowe kondensatory, zdaję sobie sprawę że nie mogą to być pierwsze lepsze kondensatory w grę wchodzą znaczne prądy impulsowe i wysokie napięcia. Nie miałem wcześniej praktyki z tranzystorami IGBT, myślałem że to wszystko będzie prostsze Cały mój sterownik IGBT na razie istnieje na papierze, wcześniej chciałbym to wszystko na spokojnie przemyśleć i zaplanować. Także każda uwaga i wskazówka przyda mi się.
Pozdr.

szybki105 napisał:

[...] zdaję sobie sprawę że nie mogą to być pierwsze lepsze kondensatory w grę wchodzą znaczne prądy impulsowe i wysokie napięcia.

Dlatego zapomnij o elementach z odzysku. Obejrzyj ofertę Dacpolu, np.:
http://www.dacpol.eu/pl/kondensatory-do-obwod...y-do-obwodow-dc-niskoindukcyjne-seria-e50-658
http://www.dacpol.eu/pl/kondensatory-mocy/product/kondensatory-mocy-serii-gli-109
Przypuszczam, że taniej wyszłaby bateria standardowych kondensatorów MKP do pracy impulsowej, ale trzeba zadbać, żeby indukcyjność połączeń nie ograniczyła znacząco szybkości narastania prądu.
Czy zdajesz sobie sprawę, że kondensatory pracujące w takich warunkach mogą wymagać chłodzenia?

Tomasz Gumny napisał:

Czy zdajesz sobie sprawę, że kondensatory pracujące w takich warunkach mogą wymagać chłodzenia?

Nie napisałem tego wcześniej, ale cały sterownik będzie pracował cyklicznie, w okresach max. po kilkadziesiąt sekund i puźniej dłuższa przerwa a tym samym nie będzie przeznaczony do pracy ciągłej. Tak więc przegrzanie raczej kondensatorom nie grozi. Co do tych kondensatorów z Dakpolu to próbowałem wejść na stronę sklepu, ale zdaje się że nie mają ich na stanie ? I obawiam się trochę kosztów takich potężnych kondensatorów MKP. Myślałem że wystarczą kondensatory elektrolityczne. A czy dla poprawy parametrów impulsowych takiej baterii kondensatorów można dołożyć równolegle kondensatory MKP ? I jeszcze jedna sprawa, źródło zasilania mojego sterownika ma wydajność ok.0,4A przy 800V, nie wiem czy wystarczy prądu do pompowania tych niskoindukcyjnych kondensatorów.
Znalazłem na aukcji internetowej taki tranzystor IGBT http://datasheet.elcodis.com/pdf/42/83/428327/bsm400ga120dn2.pdf
I mam pytanie, jaki prąd będzie potrzebny do pełnego przeładowania pojemności bramki i szybkiego otwarcia tego tranzystora przy napięciu 800V i prądzie ok. 100A , Jak to policzyć ? Na stronie 6 PDF-a jest wykres z ładunkiem bramki tylko nie wiem jak się za to zabrać, jest wiele wzorów w internecie.
:?

szybki105 napisał:

[...] A czy dla poprawy parametrów impulsowych takiej baterii kondensatorów można dołożyć równolegle kondensatory MKP ?

Taki wysokonapięciowy kondensator elektrolityczny może zapewne pracować z impulsami prądowymi poniżej jednego ampera. Kondensatory, które miałyby "poprawić" jego własności impulsowe musiałyby i tak przejąć cały prąd, więc elektrolit będzie zbędny. Co gorsza jego indukcyjność mogłaby z MKP stworzyć równoległy obwód rezonansowy pogarszając własności całego układu.

szybki105 napisał:

I jeszcze jedna sprawa, źródło zasilania mojego sterownika ma wydajność ok.0,4A przy 800V, nie wiem czy wystarczy prądu do pompowania tych niskoindukcyjnych kondensatorów.

To akurat zależy tylko od bilansu ładunku: możesz pobrać tyle, ile zdążysz dostarczyć do pojemności. W przeciwnym wypadku napięcie na pojemności nie zdąży wzrosnąć przed kolejnym impulsem.

szybki105 napisał:

[...] jaki prąd będzie potrzebny do pełnego przeładowania pojemności bramki i szybkiego otwarcia tego tranzystora przy napięciu 800V i prądzie ok. 100A , Jak to policzyć ? Na stronie 6 PDF-a jest wykres z ładunkiem bramki tylko nie wiem jak się za to zabrać, jest wiele wzorów w internecie. :?

Szukaj w notach aplikacyjnych producentów driverów.

Mam coraz większe wątpliwości, czy zdajesz sobie sprawę na co się porywasz.

Tomasz Gumny napisał:

Taki wysokonapięciowy kondensator elektrolityczny może zapewne pracować z impulsami prądowymi poniżej jednego ampera. Kondensatory, które miałyby "poprawić" jego własności impulsowe musiałyby i tak przejąć cały prąd, więc elektrolit będzie zbędny. Co gorsza jego indukcyjność mogłaby z MKP stworzyć równoległy obwód rezonansowy pogarszając własności całego układu.

Takie rozwiązanie widziałem kiedyś w jakimś polskim czasopiśmie dla elektroników, zamiast elektrolitów LOW ESR w przetwornicy to dali tam zwykłe elektrolity plus kondensatory MPK i miało być to samo, tym się zasugerowałem, a wystarczyło samemu pomyśleć ech...

Tomasz Gumny napisał:

Mam coraz większe wątpliwości, czy zdajesz sobie sprawę na co się porywasz.

Tak, zdaję sobie sprawę ale i dzięki Ci za cierpliwość i wskazówki. Zwróciłeś moją uwagę na kilka ważnych zagadnień które pominołem a o których powinienem myśleć już w chwili tworzenia schematu.
Pozdrawiam