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

Pośba o weryfikacje poprawności schematu

Nekol 12 Cze 2014 20:26 3099 9
  • #1 12 Cze 2014 20:26
    Nekol
    Poziom 6  

    Dzień dobry!
    Prosił bym o weryfikacje schematu. Zasilanie szyny głównej docelowo z 400V. Sterowanie transopotrami z 5 V przetwornica DC/DC jest z 5 / 15.
    Generalnie nie wiem czy dobrze zrobione jest sterowanie MOSFETami.

    Pośba o weryfikacje poprawności schematu

    0 9
  • #2 14 Cze 2014 22:34
    atom1477
    Poziom 43  

    Dość dziwnie to jest zrobione. Dolne MOSFETy są sterowane odwrotnie i nie wiadomo dlaczego (załączenie transoptora wyłącza MOSFETa). Przy okazji robi się dzielnik napięcia który ograniczy napięcie na bramce MOSFETa do 11,5V.
    Górne są sterowane normalnie ale skoro już robisz izolację i to z przetwornicami DC/DC do dlaczego nie zastosujesz tam tranzystorów MOSFET N? Przy tak wysokich napięciach bardzo ciężko o dobre tranzystory MOSFET P.
    No i dlaczego nie zastosujesz driverów np. IR2101/IR2104? Przynajmniej cenowo wyszły by o wiele lepiej. Ale z innych powodów też (dały by szybsze przeładowywanie pojemności bramek).

    0
  • #3 16 Cze 2014 13:56
    Nekol
    Poziom 6  

    Wielkie dzięki. Szukałem właśnie takich driverów ale coś mi musiało umknąć. Zastosowałem przetwornice DC/DC i MOSFETY P po to żeby wspólny potencjał dla bramki był od strony źródła. Jeśli by był by od strony drenu nie można by było zastosować wspólnego potencjału dla wszystkich tranzystorów. Rozwiązanie z IR2101 jest o niebo lepsze i tańsze ! Wielkie dzięki :)

    0
  • #4 16 Cze 2014 14:20
    atom1477
    Poziom 43  

    Jeżeli to ma być do sterowania silnikiem indukcyjnym albo BLDC (gdzie praktycznie zawsze włączony jest któryś tranzystor w danym półmostku) to lepiej użyć IR2104. A to dlatego że zawiera on w sobie układ Shoot-Thru-Prevention który sam z siebie dodaje odpowiednie Dead-Time-y. Jednocześnie do sterowania można użyć jednego sygnału PWM (jednego na półmostek, czyli łącznie 3 kanałów).
    Przy IR2101 trzeba by 6 kanałów PWM i do tego z możliwością realizacji Dead-Time-ów (a zawsze może ona zawieść choćby ze względu na błąd w programie).
    A ewentualne wyłączenie obu tranzystorów z półmostku też można w IR2104 zrealizować: za pomocą wejścia SD.
    I na koniec jeszcze mała sugestia: IR2101/IR2104 są jednak dość słabymi driverami (tylko ze 200mA prądu wyjściowego) więc trzeba się przygotować na ewentualne wzmocnienie ich komplementarnymi wtórnikami emiterowymi (wychodzi to taniej niż zastosowanie innych driverów IRxxxx). Oraz dodał bym też układy z diodami zamiast pojedynczych rezystorów bramkowych: pozwala to na zmianę czasów załączania i wyłączania tranzystorów (trzeba tak połączyć żeby przyspieszyć wyłączanie a opóźnić włączanie).
    I jeszcze taki mały patent który pozwala uchronić przed spaleniem IRów gdy indukcyjności doprowadzeń tranzystorów są za duże i generują za duże przepięcia (Figure 13):
    http://www.irf.com/technical-info/designtp/dt04-4.pdf
    Wystarczy dioda UF4007 (bez dodatkowej diody Zenera).
    RVS około 10R, RGON zmniejszasz o wartość RVS (czyli jak pierwotnie miał mieć 22R to dajesz 12R).

    0
  • #5 17 Lip 2014 13:01
    Nekol
    Poziom 6  

    Odświeżam odrobinę. Zmodyfikowałem nieco poprzedni schemat.
    Jako że nie do końca temat rozumie mam parę pytań :
    Czy diody na bramkach tranzystorów równolegle do rezystora mogą być inne ?
    Kondensatory C1 C3 C6 powinny być elektrolitami ?
    Łączenie masy 400V z masą 12 V i 5 V jest ok ? I czy takie rozwiązanie jak przedstawiłem daje jako taką ochronę części sterowania?
    Last but not least: czy taki STP9NK50Z tranzystor się nada ?

    Pośba o weryfikacje poprawności schematu

    0
  • #6 17 Lip 2014 13:23
    atom1477
    Poziom 43  

    Nekol napisał:
    Czy diody na bramkach tranzystorów równolegle do rezystora mogą być inne ?

    Inne niż jakie?
    Na bramkach można dać 1N5819 ale nie ma to specjalnego sensu (i tak musisz kupić UF4007 do Bootstrapu więc jeżeli chodzi o problem z dostępnością tych diod to zmiana tylko niektórych diod nic tutaj nie zmienia).

    Nekol napisał:
    Kondensatory C1 C3 C6 powinny być elektrolitami ?

    Nie. Powinny być ceramiczne. 100nF albo 100nF i równolegle 1uF. I najwyżej równolegle jakieś elektrolity Low ESR. Ja daję 100nF ceramiczny i 10uF elektrolit.

    Nekol napisał:
    Łączenie masy 400V z masą 12 V i 5 V jest ok ? I czy takie rozwiązanie jak przedstawiłem daje jako taką ochronę części sterowania?

    Połączenie masy 400V i masy 5/12V w tym układnie jest obowiązkowe. Bez połączenia układ nie będzie działał a pewnie dodatkowo się spali.
    Ochrony oczywiście to nie daje prawie żadnej.

    Nekol napisał:
    Last but not least: czy taki STP9NK50Z tranzystor się nada ?

    Zależy do czego.

    A tak poza tym to sterowanie dolnych MOSFETów jest inne niż górnych (inne rezystory). Tak miało być?
    Wejścia SD układów IR powinieneś podłączyć do 5V (a jeszcze lepiej dorobić jakieś zabezpieczenie przeciwzwarciowe, no ale skoro go nie stosujesz do podłącz do 5V).

    0
  • #7 17 Lip 2014 13:46
    Nekol
    Poziom 6  

    atom1477 napisał:

    Połączenie masy 400V i masy 5/12V w tym układnie jest obowiązkowe. Bez połączenia układ nie będzie działał a pewnie dodatkowo się spali.
    Ochrony oczywiście to nie daje prawie żadnej.

    W takim razie jak skutecznie odseparować część 400V od części cyfrowej ? Transoptory dla sterowania oraz transformator dla zasilania? A może jakoś inaczej ?

    atom1477 napisał:

    Zależy do czego.


    Układ ma służyć jako część wykonawcza falownika dla silnika indukcyjnego ok 0.5 kW. Wiem że te tranzystory mogą dać więcej prądu niż jest potrzebne przy 0.5 kW ale nie znalazłem innych które działają przy takim napięciu mają względnie małe Rdson oraz są nie za drogie (3 zł/szt)


    atom1477 napisał:

    A tak poza tym to sterowanie dolnych MOSFETów jest inne niż górnych (inne rezystory). Tak miało być?


    Jest 12R na dole i na górze.

    atom1477 napisał:

    Wejścia SD układów IR powinieneś podłączyć do 5V (a jeszcze lepiej dorobić jakieś zabezpieczenie przeciwzwarciowe, no ale skoro go nie stosujesz do podłącz do 5V).

    Zabezpieczenie przeciwzwarciowe w jakiej postaci, oraz gdzie dokładnie do zastosowania.

    0
  • #8 17 Lip 2014 14:14
    atom1477
    Poziom 43  

    Nekol napisał:
    W takim razie jak skutecznie odseparować część 400V od części cyfrowej ? Transoptory dla sterowania oraz transformator dla zasilania? A może jakoś inaczej ?

    Jeżeli chcesz separować to albo inne sterowniki, np. TLP250.
    Albo transoptory do sterowania IRów.
    Transoptory do sterowania IRów mogą być lepsze bo zachowasz sprzętowy DeadTime wbudowany w IR2014.
    A sterowników izolowanych z wbudowanym DeadTimem nie znam w tak niskiej cenie. Tylko TLP250 jest dość tani ale on nie ma DeadTime (i nic dziwnego bo steruje tylko jednym tranzystorem a nie dwoma w półmostku).
    W obu przypadkach trzeba Ci izolowany zasilacz.
    Można kupić, ale jak byś chciał po kosztach to ostatnio testowałem samoróbkę która mieści się w jakichś 3zł/kanał. Normalne do kupienia to jakieś 10zł/kanał (a Tobie trzeba 6).
    Jest jeszcze metoda sterowania tranzystorami za pomocą transformatorków impulsowych. Wtedy nie trzeba zasilaczy izolowanych. Ale to zależy co chcesz osiągnąć tym modułem mocy (czy tam ma być szybki PWM do sterowania silnika na przykład).
    Nekol napisał:
    Układ ma służyć jako część wykonawcza falownika dla silnika indukcyjnego ok 0.5 kW. Wiem że te tranzystory mogą dać więcej prądu niż jest potrzebne przy 0.5 kW ale nie znalazłem innych które działają przy takim napięciu mają względnie małe Rdson oraz są nie za drogie (3 zł/szt)

    A dlaczego nie IGBT?
    Tu masz gotowca (na IGBT):
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?t=2600162&highlight=
    Nekol napisał:
    Jest 12R na dole i na górze.

    Ale na górze masz też 10R szeregowo pomiędzy źródłem tranzystora a pinen VS IRa.
    Nekol napisał:
    Zabezpieczenie przeciwzwarciowe w jakiej postaci, oraz gdzie dokładnie do zastosowania.

    Również masz w tym gotowcu wyżej.
    Choć ostatnio już wiem jakie jest lepsze rozwiązanie niż to z tym dławikiem. Tylko dość drogie do zrobienia. Więc jeżeli wcześniej w ogóle nie chciałeś zabezpieczenia to i to zabezpieczenie z dławikiem będzie dla Ciebie dobre (bo przynajmniej tanie).
    Tylko trochę zmian trzeba tam wprowadzić (mocniejsze IGBT i wyłączanie mostka za pomocą pinów SD a nie wejścia Fault w procesorze).

    0
  • #9 17 Lip 2014 15:38
    Nekol
    Poziom 6  

    atom1477 napisał:

    A dlaczego nie IGBT?

    Bo nie zakładam że będę używać takiej mocy żeby IGBT był potrzebny. Może jest to spowodowane tym że w szkole uczyli że IGBT to do bardzo dużych mocy są stosowane.
    Czy jeżeli jednak pozostanę przy MOSFETcie to tranzystor który zaproponowałem jest ok ?
    atom1477 napisał:
    Ale na górze masz też 10R szeregowo pomiędzy źródłem tranzystora a pinen VS IRa.

    Racja. Zmieniłem na 22R na dole.
    atom1477 napisał:

    Również masz w tym gotowcu wyżej.

    To zabezpieczenie o którym piszesz to dławik na szynie 400V, a równolegle do niego diody ? A wejście SD też przez dławik podłączyć do 5V tak ?
    Dziękuje Ci za link który podałeś. Przeszukałem sporą cześć forum aby znaleźć tak dobry schemat do IR2104 jak tam zamieściłeś i wiele rzeczy mi wyjaśnił :-)

    0
  • #10 17 Lip 2014 20:13
    atom1477
    Poziom 43  

    Nekol napisał:
    atom1477 napisał:

    A dlaczego nie IGBT?

    Bo nie zakładam że będę używać takiej mocy żeby IGBT był potrzebny. Może jest to spowodowane tym że w szkole uczyli że IGBT to do bardzo dużych mocy są stosowane.
    Czy jeżeli jednak pozostanę przy MOSFETcie to tranzystor który zaproponowałem jest ok ?

    IGBT które zastosowałem są dość słabe (7A). Więc IGBT nie musi od razu być do dużych mocy.
    Tanie też były :D (ze 2zł więc taniej jak Twój MOSFET).
    Ale Twój MOSFET też się nada. Może trochę większy spadek napięcia będzie miał ale może to nadrobi szybkością. Choć ja bym jednak poszedł w IGBT (chyba bardziej odporny na zwarcia może być, choć akurat nie ten model co ja zastosowałem).
    Nekol napisał:
    atom1477 napisał:
    Ale na górze masz też 10R szeregowo pomiędzy źródłem tranzystora a pinen VS IRa.

    Racja. Zmieniłem na 22R na dole.

    Tak to nie. Raczej dodaj szeregowy 10R.
    Nekol napisał:
    To zabezpieczenie o którym piszesz to dławik na szynie 400V, a równolegle do niego diody ? A wejście SD też przez dławik podłączyć do 5V tak ?
    Dziękuje Ci za link który podałeś. Przeszukałem sporą cześć forum aby znaleźć tak dobry schemat do IR2104 jak tam zamieściłeś i wiele rzeczy mi wyjaśnił :-)

    Zabezpieczenie to dławik (opóźnia narastanie prądu) oraz rezystor pomiarowy prądu z komparatorem. Dioda równolegle do dławika chroni przed przepięciami z dławika po zadziałaniu zabezpieczenia.
    SD bezpośrednio do 5V, nie przez żaden dławik. Skąd taki pomysł w ogóle?
    Tylko że SD z 5V łączysz w momencie jak nie dajesz zabezpieczenia (czyli też tego dławika).
    Z kolei jak dajesz zabezpieczenie to SD nie łączysz do 5V tylko do sygnału Fault_Stop z tego schematu:
    Pośba o weryfikacje poprawności schematu
    Z tym że ja bym to zedytował trochę. Tak żeby komparator po jednokrotnym przekroczeniu progu zadziałania zatrzasnął się na stałe (wcześniej rolę zatrzasku pełnik mikrokontroler, ale teraz jak się podłączysz prosto do wejść SD to zatrzask musi być dodany osobno). Mam gdzieś schemat po przeróbkach więc jak by Cię to interesowało to wstawię tutaj.
    Tylko jak już mówiłem jest to dość stare i niezbyt dobre rozwiązanie zabezpieczenia.
    Już w tym moim temacie z falownikiem mnie uświadamiali o tym. Szkoda tylko że nie powiedzieli jakie jest inne lepsze rozwiązanie :D
    Ja nie mogąc znaleźć innego sposobu zbudowałem trochę falowników z dławikiem i to działa.
    Z tym że te małe IGBT okazały się dość słabe i zabezpieczenie trzeba ustawiać dość nisko aby nie ulegały uszkodzeniu.
    Jak chcesz to stosować to musiał byś dać mocniejsze IGBT, np. IRG4PC30U.
    Ich prąd impulsowy jest z 8 razy większy od maksymalnego średniego. Natomiast dla tych małych STGP6NC60HD tylko 3-krotnie większy. Może dlatego były takie delikatne.
    Ja właśnie buduję kolejny falownik i w końcu znalazłem lepsze rozwiązanie na zabezpieczenie IGBT. Polega ono na monitorowaniu napięcie UCE w celu wykrycia wyjścia tranzystorów z nasycenia.
    Ale jeżeli dajesz MOSFETy to i tak tego nie możesz zastosować (i zostaje Ci to rozwiązanie z dławikiem).

    0