Mosfet AC switch - Drivery do mosfetów w układzie AC switch

Question

Witam.Szukam sensownego sposobu załączania mosfetów (50A 50V być może do testów IRFZ44N bo mam ich sporo) w AC switch'u jak na obrazku: Widziałem...

Gronczyński · Answer

Witam
Problemem PVI jest nie tylko ich cena ale przede wszystkim niska wydajność prądowa, co w przypadku MOSFETA dużej mocy jest bardzo ważne. Jak się wczytasz w notę katalogową to zobaczysz, że tranzystora IRFZ44N nie wysterujesz i będzie się strasznie grzał. A już na pewno nie dasz rady wysterować z jednego PVI kilku bramek.
Rozwiązaniem może być np. HCPL3120 z przeciwsobnym wzmacniaczem na tranzystorach np. MJE15030 i MJE15031 zasilonych z izolowanej przetwornicy o mocy 2W może 4W.
Taki driver zapewni prawidłowe wysterowanie bramki tranzystora / tranzystorów.
To niestety też nie jest jakieś super tanie rozwiązanie ale na pewno skuteczne.

aneuro · Answer

No tak właśnie te prądy śmiesznie małe się wydają w tych PVI. Pewnie w jakiś przełącznikach nie pracujących z dużymi częstotliwościami jakoś uzyskują potrzebne prądy załączania mosfetów.Przerabiałem też już przypadki, że trafo wtórne wyłączane mosfetem na minusie za diodami podczas ładowania akumulatora i wyłączanie go nie w 0 prądu) "ładnie" go odsiarczało walnięciami od trafo, przy okazji powodująć pracę mosfetów jako diody zenera 55V tylko trochu za bardzo się grzały W jednym z projektów spawarki inwertorowej widziałem bodajrze zasilanie bramek zrobione na małych przetwornicach impulsowych i to zrobionych własnoręcznie.Nie wystarczy zrobić po prostu prostej przetwornicy zasilanej z akumulatora (mogę mieć 12V lub 24V baterie)?W bardziej wkstremalnym rozwiązaniu nawet wziąć może po prostu kupić kilka małych akumulatorków 12V (widziałem takie wielkości baterii paluszków) i najzwyczajniej w świecie po prostu do tych mosfetów przez stabilizator 1A-3A zasilić zwykły driver mosfeta i odpalac go optoizolatorem z shotky?Tak czy inaczej prawdopodobnie będę miał do dyspozycji wiele małych baterii słonecznych w tym projekcie, więc możnaby dorobić układ ladowania tych baterii zasilających bramki mosfetowych switchy AC i mieć całą elektronikę zasilaną fotogniwami galwanicznie odizolowaną od obwodów mocy (min. indukcyjne uzwojenia silników BLDC i indukcyjnego AC).Mam trochę tych IRFZ44N więc zobaczę co to za układy zapodałeś i ewentualnie pokombinuję małymi fotogniwami i akumulatorkami, bo wydaje mi się że to powinno zadziałać jak się dobierze wszystko.Teraz doczytałem co to za układ i ten driver mosfeta HCPL3120 nie jest w jakiejś zaporowej cenie jak się weźmie więcej.http://www.avagotech.com/docs/AV02-0161ENWychodziłoby na to że czas przełączania jest max 500ns (na stronie TME jest błąd 0.5ns dla HI/LO, czyli nie ma co tutaj kombinować z optoizolatorami i zwykłymi driverami.HCPL3120 chyba wymaga napięcia zasilania >15V...Czyli masz chyba na myśli coś podobnego do tego, więc może TLP250 też by się nadał (wolniejszy 1.5us ale też tańszy) , a wzmacniacz na tych silniejszych MJE15030 (NPN) i MJE15031 (PNP)...bo te na schmacie mają ok. 800mA...tylko Zasilanie tego coś w tym stylu: Kwestia wyboru DCDC już w zależności od tego jakie są dostępne żródła zasilania.Ten switch AC chyba nie powinien u mnie więcej jak na 10kHz chodzić, bo zasilać to będzie przez mostek H uzwojenia silnika/trafo, więc tam mam sporą indukcyjność i nawet proste PWMy o niewielkich częstotliwościach dają radę, bo spora indukcyjność tych cewek przyzwoicie stabilizuje prąd.W podobny sposób uzwojeniem alternatora steruję (oczywiście diody zabezpieczające bo indukcyjność tego jest spora) i ładnie 2xIRFZ44N śmigają (bez pocenia się z małym radiatorem) w dorobionym regulatorze napięcia ładowania z ograniczeniem jego mocy, bo te samochodowe się załączają nie od razu...przy małych obrotach większy prąd daję wtedy i przekręcenie ręką daje już widoczny wzrost napięcia-w miarę jak rośnie zmniejszam ten prąd zasilania i powoli "dochodzi" do założnonego napięcia maksymalnego...Dzięĸi za sugestie, chyba to jest dobry trop

Gronczyński · Answer

W przypadku mosfetów nie musisz układu zasilać dwoma napięciami - wystarczy jedno.
Co do napięcia to sprawdź sobie punkt pracy tranzystora dla zakładanego w Twoim układzie napięcia i prądu, w nocie tranzystora masz wykres zależności prądu i napięcia dren źródło w stosunku do napięcia na bramce. Z tego wyjdzie Ci napięcie wg mnie minimum to 10V.
Zanim wsadzisz przetwornicę warto najpierw układ odpalić na zwykłym trafie i zmierzyć prąd przy maksymalnym poborze prądu i maksymalnej częstotliwości. Z tego wyjdzie niezbędna moc przetwornicy. Ale myślę że 2W powinny wystarczyć.
Oczywiście panel o podobnej wydajności też się sprawdzi.

aneuro · Answer

VGSmax chyba jest 20V dla wielu mosfetów przy tych napięciach poniżej 100V a przy 15V spokojnie 10A popłynie z zapasem przez jednego bo będzie 3x równolegle (6 na taki jeden switch AC).Na akumulatorze jest nie mniej niż 11V bo nigdy nie rozładowuję do końca, więc na 15V stabilizacja akurat a wrazie czego można podbić napięcie z niższego zasilania.Ciekawe czy się uda zasilać mini panelami kilku watowymi te bramki. Ale jest jeszcze coś takiego jak... ultracapacitors jak np. te: do dostania nie w jakiś zaporowych cenach, bo już widziałem jak odpapali na nich... samochód http://www.maxwell.com/products/ultracapacitors/docs/1014627_boostcap_product_guide.pdf W sumie mogły by być niezłe do zgromadzenia sporych ilości ładunku potrzebnych do odpalania mosfetów i to na długo Projekt i tak ma charakter rozwojowy i eksperymentalny, więc spokojnie można pokombinować jak to sprytnie zrobić i jak najprościej... Może się okazać że łatwiej od czasu do czasu taki wielki kondensator doładować, bo PWM nie będzie w tych switchach AC cały czas potrzebny...zależy od zastosowania.Zawsze można poeksperymentować z tymi IRLZ44N z VGS 5V: Vgsmax=10V.http://www.vishay.com/docs/91328/91328.pdfPrzy 6V potrzeba 50nC do załączenia bramki.W przypadku połączenia w szereg 3ech tych ultrakondensatorów mamy pojemność 5F/3=1.6F przy 3x2.7V=8.1VDaje to ok. 45J energi przy 7.5V a przy 5V ok. 20J, czyli do wykorzystania jakieś 30J...Dla porównania, równoważne podniesieniu 1kg na wysokosć: 3 metrów !!!C=Q/U, q=C*U -> ilość ładunku do wykorzystania: 1.6*(7.5-5)= 4 Chttp://www.maxwell.com/products/ultracapacitors/docs/datasheet_hc_series_1013793.pdfA to już to mega egstremalne zasilanie driverów chyba Ogniwa słoneczne niewielkich rozmiarów o mocy do 2W są do dostania w cenie ok 5PLN, czyli max 1W za mniej niż 1$ .http://allegro DOT pl/ogniwa-polikrystaliczne-3-75a-2w-bateria-sloneczna-i3710165711.htmlTYLKO jak podbić prosto i tanio napięcie z max. 0.55V do ok. 5V-7.5V, żeby naładować ultrakondensatory od czasu do czasu światłem? Podążając tym tropem trafiamy na wiki:http://pl.wikipedia.org/wiki/Powielacz_napi%C4%99ciaale tam powielacz prądu zmiennego tak czy inaczej podanie na trafo zmiennego 12V faktycznie powiela-tutaj ok 8x do ok. 90V  Tyle że z 0.55V nie da rady bo diody będą blokować.A tutaj: powielanie napięciahttps://www.elektroda.pl/rtvforum/topic195728.htmlNa układ: MC34063 i jego notę aplikacyjną: Application of the MC34063 Switching Regulatorhttp://www.ti.com/lit/an/slva252b/slva252b.pdfMoże się przydać jako DC-to-DC tym bardziej że jest do dostania tanio.

Gronczyński · Answer

Tak nie możesz ładować superkondensatorów. Mimo PWM musi być jakiś element nie liniowy (cewka) inaczej wszystko się szybciutko popali.
Tu masz opis ładowarki Link
Obawiam się że możesz przekombinować z tymi fotoogniwami.
Myślę że prościej i pewniej będzie zastosować jakieś pewniejsze źródło zasilania.
Ale nie będę w tej materii się wypowiadał bo nie bardzo wiem co Ci po głowie chodzi.
Ciekawą choć troszkę za małej mocy przetworniczkę masz tu: Link

Dopiero teraz doczytałem, że te superkondensatory chcesz zastosować po stronie zasilania bramki.
W takim przypadku wystarczy jakiekolwiek proste ograniczenie prądu ładowania. Należy jednak pilnować napięcia aby ich nie "przeładować". Dla tych jest to napięcie 2,7V na kondensator.
Faktycznie energia jaką można zgromadzić na kondensatorze o takiej pojemności jest duża ale mają one dość duże prądy upływu.

Jeśli układ Twojego AC-switch'a dostaje z jakiegoś urządzenia sygnał PWM to może i z niego pobrać napięcie zasilające do drivera i nie kombinować z alternatywnymi źródłami napięcia.

aneuro · Answer

Jeśli chodzi o superkondensatory i fotogniwa to bardziej jako ciekawy eksperyment i ewentualnie jako dodatek do zwykłego akumulatora podczas odzysku energi hamowania, ale z tego co pobieżnie patrzyłem faktycznie trzeba uważać przy ładowaniu tych superkondensatorów połączonych szeregowo i bez balansera nie da rady do pełn aich ładować, ale chyba nawet TL431I powinien starczyć do zabezpieczenia przed przeładowaniem, bo minimale napięcie referencyjne tam jest 2.495V i już kilka takich układów popełniłem: To jeden z prototypów ustawiony na opornikach na wykrywanie przeładowania bateri i dioda zapala się przy 14.8V bardzo ostro (rzędu mV wahania i dotyk palcem wykrywa na granicy jak jest).Można by np. wykorzystywać je w końcowej fazie odzysku, kiedy napięcie na silnikach przy małych prędkościach spada i trzeba podbijać napięcie żeby silnik dalej hamował do jak najmniejszych prędkości, więc przepis na ich sensowne ładowanie się przyda tak czy inaczej.Bo jeśli chodzi o zasilanie tych bramek tego switcha AC, to skończy się tak czy inaczej chyba na czymś podobnnym do tego w tym projekcie spawarki inwertorowej (w załączniku cały PDF) to jest używane do zasilania bramek IGBT (widać wyprowadzenia na -5v i 15v na wtórnym) Jest tam opisane krok po kroku jak takie trafo zrobić, a fotogniwa ewetualnie zwykłe większe do ładowania baterii zasilającej całą elektronikę izolowaną galwanicznie od końcówek mocy, bo zwykle nie będzie w moim projekcie potrzeby ładowania tych baterii-jakiś cykl dzienny i trochę światła zawsze będzie, więc można spokojnie fotogniwa niewielkie dać i złożyć jakąś małą baterię do ładowania wtedy kiedy jest światło automatycznie (buforowo żeby nie przeładować).