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

Sterownik grzałek bateria słoneczna - Uszkodzony tranzystor

27 Sie 2013 21:15 4143 18
  • Poziom 10  
    Witam
    Projektuję sobie sterownik sterujący grzałkami w bojlerze. Zasilane są one z baterii słonecznych. Sterownik działa poprawnie do momentu gdy nastąpi zanik zasilania w sieci a tym samym zanik zasilania sterownika, wtedy aktualnie załączony tranzystor mosfet (ten, przez który płynie prąd z baterii słonecznej do grzałki) ulega uszkodzeniu. Czy może ktoś mi poradzić czemu tak się dzieje i co można zrobić by uniknąć tego typu problemów.
    Na poniższym rysunku schemat jednego klucza tranzystorowego.
    Sterownik grzałek bateria słoneczna - Uszkodzony tranzystor

    Pozdrawiam
  • Osprzęt kablowy
  • Poziom 28  
    Widocznie na przewodach indukują się przepięcia, a tranzystor IRF620 dużo więcej niż 200V między drenem i źrdłem nie wytrzyma.
    Spróbuj dodać transila 1,5KE200 między źródło i dren.
    Miedzy źródło i bramkę zaś, dioda Zenera na 8,2 do 10V i ew. kondensatorek 4,7-10nF.
    Sterownik grzałek bateria słoneczna - Uszkodzony tranzystor
    Edit:
    IRF620 ma transila wbudowanego - tak przynajmniej twierdzi datasheet.
    Możesz sobie darować jeszcze jednego.
    Za to sprawdź, czy napięcie nieobciążonej baterii słonecznej nie przekracza 200V.
    Edit 2:
    Jest jeszcze możliwość, że napięcie zasilające sterownik, po wyłączeniu maleje bardzo powoli. Wówczas, przy pewnej jego wartości, rezystancja kanału MOSFET'a rośnie i zaczyna się na nim wydzielać duża moc, która go pali.
    Jeśli tak jest, zmniejsz pojemność filtrującą w zasilaczu albo obciąż ją dodatkowym rezystorem, aby rozładowywała się szybciej.
  • Poziom 43  
    Możesz też wstawić IRF740 w miejsce IRF620 - może nieco na wyrost w stosunku do obecnego ale niewielkie przepięcia będą mu niestraszne.
  • Poziom 27  
    Zabezpieczenia na pewno się przydadzą, zwłaszcza jeśli przewody są długie - zobacz wątek: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2624876.html
    W tym wypadku uszkodzenie może być spowodowane czymś innym. Po obniżeniu napięcia wyjścia procesora prawdopodobnie przechodzą w stan wysokiej impedancji co powoduje częściowe wysterowanie (lub zatkanie) BC547. To z kolei skutkuje niepełnym (lub pełnym) załączeniem tranzystora MOSFET. Nawet, jeśli MOSFET będzie w pełni załączony, to łagodny spadek napięcia 12V spowoduje wyjście z nasycenia. W tym stanie na tranzystorze wydziela się ogromna moc.
    Rozwiązań jest kilka: od zmniejszenia pojemności na zasilaniu, przez wymuszone wyłączanie MOSFETa po zaniku sieci, ale najlepiej zastosować jakiś driver IR21xx - każdy się wyłącza przy obniżonym napięciu.
  • Osprzęt kablowy
  • Poziom 10  
    Dzięki za podpowiedzi.
    Zastanawiam się nad wykorzystaniem ATMegi do wykrywania zaniku zasilania i wyłączenia mosfetów w czasie gdy będą pracować na energii zgromadzonej w kondensatorach filtrujących.
  • Poziom 27  
    To nie takie proste, bo procesor poniżej pewnego napięcia zacznie szaleć albo brown-out wymusi reset. W tym stanie MOSFET będzie załączony do czasu... spadku 12V poniżej Ugs(sat). Stosunkowo wolnego spadku. Rozwiązaniem byłby driver nieodwracający i rezystor pull-down na wyjściu procesora, ale chyba łatwiej dać gotowy driver. Kiedyś w tej roli zastosowałem śmieciowy UC3843, z którego Vref zasilałem małego AVR-ka.
  • Poziom 10  
    Pomiędzy sterownikiem a zasilaczem dałbym diodę i zanik napięcia wykrywał bym za pomocą wejścia przerwań INT0. Sądzę, że kondensator przez kilkanaście ms podtrzyma pracę procesora a to w zupełności wystarczy do wykrycia i wyłączenia mosfetów.
    Sterownik grzałek bateria słoneczna - Uszkodzony tranzystor
  • Poziom 27  
    mandragor6 napisał:
    [...] to w zupełności wystarczy do wykrycia i wyłączenia mosfetów.
    Przeanalizuj co się będzie działo później.
  • Poziom 10  
    Sterownik grzałek bateria słoneczna - Uszkodzony tranzystor

    Dodałem kilka elementów dla ułatwienia tłumaczenia.
    Ja widzę to tak:
    po wykryciu zniku zasilania uK wyłącza MOSFETA (na bramce stan niski), następnie załącza tranzystor BD139 i rozładowuje kondensator C2, a tym samym jeśli wystąpią wachania na wyjściu procesora nic nie dadzą bo nie będzie już napięcia którym było by można załączyć MOSFET.

    Jeśli źle rozumuje proszę o poprawę, wolę posłuchać mądrych rad niż wymienić kolejny tranzystor :)
  • Poziom 27  
    Logiczne, chociaż trochę przekombinowane. Problem w tym, że stabilizatory nie lubią, niektóre nawet bardzo, gdy napięcie na ich wyjściu jest wyższe od tego na wejściu.
  • Poziom 10  
    Gdy dokupię MOSFETa przetestuję i dam znać czy zdało to egzamin.
  • Poziom 10  
    Rzeczywiście, pominałem tą uwagę.

    A jeśli zrezygnuję z kondensatora C1 (lub zastąpię go jak sugerują w nocie katalogowej poniżej 10uF) zostawiając C2 o pojemności conajmniej 1000uF. I właśnie ten zacznę rozładowywać po wystapieniu zaniku zasilania. Procesor powinien pracować poprawnie do 3V (ATMega8L) a jest już to napięcie poniżej, którego nie załączy się MOSFET. Na schemacie jest IRF640, ale docelowo ma być IRFB4332 i dla tego, wg. charakterystyk ( www.irf.com/product-info/datasheets/data/irfb4332pbf.pdf str.3, FIG.3) przy temp. ok 25st jest to conajmniej 4V.
  • Poziom 27  
    Kombinujesz. Na przykład dobrze byłoby włączyć watch-doga. Czy tranzystor ma przeżyć do piewszego "zawieszenia" programu? Takie rzeczy rozwiązuje się sprzętowo.
  • Poziom 41  
    Zrób podwójne zasilanie sterownika, z sieci i z baterii słonecznej.
  • Poziom 10  
    Dzięki za podpowiedzi.

    Zgadzam się w pełni, że rozwiązania sprzętowe są najpewniejsze, ale wiązać się to bedzie ze znaczną rozbudową układu ( 3 tranzystory mosfet = 3 zabezpieczenia).
    Narazie spróbuję rozwiązania programowego na uK.
  • Poziom 27  
    Problem jest prosty do rozwiązania. Należy wykonać układ bufora sterującego MOSFET-em, który przy spadku napięcia poniżej 10 V zmieni stan wyjścia na zero V oraz zablokuje jego sterowanie. Sterowanie powrotne bufora możliwe po osiągnięciu 11 V ( po załączeniu zasilania ne wyjściu sterującym tranzystor ciągle zero woltów aż do osiągnięcia 11 V). Histereza 1 V wystarczająca.
    Powolne zmiany napięcia na bramce tranzystora powodują uszkodzenia termiczne struktury (patrz karta katalogowa, moc strat).
  • Poziom 10  
    Witam
    Przedstawię pokrótce sposób jaki doszedłem do obecnego rozwiązanie, które na chwile obecną się sprawdza.
    Próbowałem driverów do tranzystorów mosfet MC34152 niestety i one nie zabezpieczyły przed uszkodzeniem po zaniku zasilania sieciowego.
    Rozwiązaniem okazało się prawidłowe wykrywanie zaniku zasilania przez uK i wyłączenie tranzystorów zanim napięcie zaniknie całkowicie. Problemem był zasilacz impulsowy, który przez dłuższą chwilę jeszcze trzymał napięcie a czego nie był w stanie wykryć uK.
    Zasilacz transformatorowy dawał poprawnie wykryć zanik zasilania ale przy seryjnym załączaniu tranzystorów ładunek jaki był potrzebny do ich otwarcia powodował spadki napięcia i wykrywanie zaniku zasilania (nawet z kondensatorem powyżej 2000uF).

    Ostatecznie podłączyłem ogniwa z baterii laptopa jako podtrzymanie zasilania i od kilku tygodni układ pracuje poprawnie.

    Dziękuję wszystkim za zainteresowanie i sugestie.