Sterownik DC/BLDC - zasilanie, a sterowanie tranzystorów z izolacja

Witam,

projektuję sterownik DC/BLDC i mam problem dotyczący zasilania mostka i zasilania układów do sterowania tranzystorów. Korzystam z układów od IR - IR2110, mam rozdzielone masy części mocy i częsci logicznej. Problem pojawia się wtedy gdy muszę zasilić częśc mocy układu drivera - napięcie zasilające mostek może się zmieniac w zakresie ~15-60V a do sterowania tranzystów muszę mieć coś koło 12-15 V. Stosowanie 3 zasilań(osobno dla częsci mocy, tranzystorów i logiki) nie wchodzi w gre. Chciałbym uniknąc stosowania stabilizatora impulsowego myślałem o diodzie zenera i rezystorze jednak ze względu na duży zakres zmienności napięcia wejściowego rezystor będzie albo bardzo się grzał albo za bardzo ograniczał prąd. Oprócz trazystorów będzie z tego zasilany jeszcze układ do pomiaru napięcia zasilania (opamp+IL300) łącznie nie powinno to pobierać więcej niż 10mA. Macie jakieś pomysły jak z napięcia 15-60 zrobić 12V(10 mA) nieiwlkim kosztem bez rezystorów dużej mocy? Ewentualnie mógłby ktos polecić jakiś stabilizator o takich wartościach napięc wejściowych?

Zrobić źródło prądowe z tranzystorem na napięcie ponad 60V - prąd płynący przez tranzystor nie będzie zależał od różnicy napięć, na oporniku jakby przy 3V (15-12) było 10mA, toby przy 48V (60-12) było 160mA, a to prawie 8W. Zamiast zenerki może użyć TL431.

Jeszcze przemyśle sprawę ale chyba użyje TL431, w TME są jeszcze stabilizatory LDO z Vin > 60 np. LT3010. Dzięki

Źródło prądowe - bez sensu, da zmienną wartość napięcia na wyjściu, bo przecież na tym polega źródło prądowe (zmienia napięcie tak aby ustalić prąd), a prąd obciążenia się zmienia.
TL783 - to jest odpowiedni stabilizator w tym przypadku, gdzie nie warto bawić się w przetwornice.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl783.pdf
W najgorszym razie moc strat wyniesie (60-12)x10mA= 0,48W - bez radiatora będzie letni.

Minimalny zalecany prąd obciążenia 15mA - przy mniejszym może nie działać regulacja. TL431 gwarantuje działanie od 1mA, czyli można użyć źródła prądowego 11mA + TL431... albo poszukać stabilizatora HV z mniejszym minimalnym prądem obciążenia. Pozostaje jeszcze kwestia, ile co najmniej na pewno będzie pobierać zasilany układ - bo jak jego pobór prądu będzie się wahać między 1mA, a 10mA, to może nie być łatwe znalezienie scalonego stabilizatora, który sobie z tym poradzi (wypadnie chyba dodać jakieś obciążenie tak, by zawsze te 15mA było pobierane, ale to dodatkowa strata prawie 1W mocy) - a układ źródło prądowe + TL431 radzie sobie bez problemu.

_jta_ wrote:

Minimalny zalecany prąd obciążenia 15mA - przy mniejszym może nie działać regulacja.

Rzeczywiście pod tym względem TL431 nie jest najlepszy, chociaż typowo to ok. 5-8mA.
Wspomniany LT3010 będzie bardzo dobry, niestety jest drogi.
OK, już rozumiem pomysł ze źródłem prądowym. Stabilizator równoległy to taka staroć, że trzeba się postarać aby na niego wpaść
Ale po co

_jta_ wrote:

(wypadnie chyba dodać jakieś obciążenie tak, by zawsze te 15mA było pobierane, ale to dodatkowa strata prawie 1W mocy) - a układ źródło prądowe + TL431 radzie sobie bez problemu.

Przecież w TL783 ten prąd jest pobierany przez górny opornik dzielnika ustalającego napięcie (wg datasheet to 82Ω, zwykle wystarcza tam 150Ω).
I TL783 i źródło prądowe+TL431 pobierają stały prąd jałowy ok. 10mA, co oznacza ok. 0,5W strat niezależnie od poboru prądu przez obciążenie, zastosowanie np. LT3010 zmniejszy te straty, które będą zależeć od obciążenia i wyniosą max. 0,5W.

TL431 gwarantuje działanie regulacji od 1mA, więc nie wiem, skąd te 5-8mA - może tu chodziło o TL783?

To, że prąd potrzebny do działania regulacji płynie przez dzielnik, nie zmienia faktu, że jest on pobierany ze źródła, poza prądem używanym przez obciążenie.

Jak chcemy oszczędzać prąd (i energię), to można jeszcze inaczej: TL431 steruje wysokonapięciowym tranzystorem NPN, działającym w układzie wspólnego kolektora; ale żeby regulacja TL431 działała poprawnie, potrzebuje on prądu 1mA, +0.5mA dla bazy tranzystora - to jest 1.5mA, który powinien być ze źródła prądowego (2 tranzystory PNP, w tym jeden wysokonapięciowy), można by jeszcze pokombinować, jak zrobić, żeby prąd zasilający sterowanie źródła prądowego nie był za duży, może częściowo wykorzystać prąd przez tranzystor NPN? Pytanie, czy warto aż tak kombinować - na ile cenna jest energia, jaki jest rozkład w czasie poboru prądu?

_jta_ wrote:

TL431 gwarantuje działanie regulacji od 1mA, więc nie wiem, skąd te 5-8mA - może tu chodziło o TL783?

Tak, chodziło o TL783, moja pomyłka.

_jta_ wrote:

To, że prąd potrzebny do działania regulacji płynie przez dzielnik, nie zmienia faktu, że jest on pobierany ze źródła, poza prądem używanym przez obciążenie.

To prawda, źródło prądowe+TL431 to stabilizator równoległy i jak pisałeś będzie pobierał 11mA bez względu na obciążenie (maksymalne to 10mA), a TL783 mimo że szeregowy, to będzie "sam w sobie" zżerał ok.10mA - tyle, że umożliwi większe obciążenie.

W obu wersjach Twojego układu jako regulowaną diodę zenera można użyć LM4041 - pracuje już poniżej 0,1mA.

Tu nie ma co kombinować - albo Twój układ, albo TL783, albo LT3010.

Wady układu ze źródłem prądowym: (1) prąd płynie cały czas, niezależnie od tego, czy jest potrzebny, czy nie; (2) w prostym układzie (2 tranzystory) prąd zależy od temperatury tak, jak napięcie emiter-baza, co wymusza stosowanie jakiegoś zapasu prądu. LM4041-ADJ (nie mylić z takim bez -ADJ - on jest tylko na 1.24V) jest znacznie (o 1 PLN) droższy od TL431.





EditA tu schemat w bardziej rozbudowanej wersji (3 tranzystory, w tym Q1 i Q3 wysokonapięciowe, i TL431). Q1 i Q2 tworzą źródło prądowe zasilające bazę Q3, R2 zapewnia start tego źródła, ale żeby nie ograniczał zbytnio jego prądu, wykorzystuję prąd Q3 do zasilania bazy Q1. R3 i R4 ustalają napięcie wyjściowe. Minimalny spadek napięcia wystarczający do działania układu jest około 1V. Nieznaczne zmniejszenie R1 (np. do 220R) umożliwi uzyskanie znacznie większego prądu wyjściowego.

Dzieki, jednak troche zmieniła się koncepcja i prąd pobierany z 12V troche wzrośnie do ok 30-40mA, a w cenie LT3010 mogę kupić izolowaną przetwornice 5V->12V (5V mam dostępne po stronie zasilania logiki) więc uważam to za najlepsze rozwiązanie.

Dla mojego układu: R1 około 180R, Q3 o dopuszczalnej mocy strat powyżej 2W (będzie tracona moc 2W, należy przyjąć 3W, żeby było z zapasem).