logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Zwarcia w układzie stabilizatora prądu - uszkodzenia tranzystorów BD911/BUT12

dwpl 21 Wrz 2006 00:46 2051 24
REKLAMA
  • #1 3041309
    dwpl
    Poziom 23  
    Posty: 577
    Pomógł: 63
    Ocena: 73
    Układ zasilany jest z 150W trafa + mostek 25A (radiator) na wejściu mamy około 45V. Rezyztor 0,12 ohma ustala prąd zwarcia wyjścia (badź podłaczenia jakiegoś obciążenia do wyjściu) na ok 5..6A.
    Tranzystory Q1, Q2, Q3, Q4 sa zamontowane na radiatorze (40x80x65mm) z jakiegos Pentiuma + wiatrak. radiator spokojnie radzi sobie z odprowadzaniem 300W. Początkowo gdy wymyśliłem ten układ nie było diod D1 i D2 i kondensatora C1, rezystor 2kohm był zastąpiony 7,5kohm, jako Q1, Q2, Q3, Q4 zastosowałem BD911. BD442 jest zamocowany na radiatorze.
    Zwarcia w układzie stabilizatora prądu - uszkodzenia tranzystorów BD911/BUT12
    Problem polega na tym, że po pierwszych kilku zwarciach wyjścia szeregowo z rezystorem 4 ohm (stanowiącym zabezpieczenie rezystora 0,12 ohm) jeden z tranzystorów Q1, Q2, Q3, Q4 ulega zniszczeniu (zwarciu). Udało mi się tak spalić kilka BD zanim miałem pewność, że to powoduje zwieranie wyjścia.
    Zamieniłem BD911 (Uce 100V) na BUT12 (Uce 400V) i 7,5kohm na 2kohm (wzmocnienie BD jest kilka razy wieksze od BUT12) i układ ożył ale nie na długo, teraz trzeba było zwarcie powtarzać kilkadziesiąt względnie kilkaset razy aby spalić jednego z BUT12.
    Kolejna zamiana na 2SC3150 (Uce 800V) rozwiązała problem chyba całkowicie.
    Dołożenie C1 o wartości np. 100uF załatwia problem nawet przy zastosowaniu BD911, ale nie do końca, gdyż układ w momencie zwarcia daje prad znacznie wiekszy od 5,5A.
    Wyrzuciłem C1 a zamontowałem dwie szybkie diody D1, D2 (1A 400V) problem ustąpił przy BUT12, ale nie wiem na jak długo. Nie posiadam oscyloskopu co skutecznie utrudnia mi analizę tego problemu.
    Proszę o wyjaśnienie co niszczyło BD911 po kilku zwarciach wyjścia (pierwszy układ, brak C1, D1 i D2).

    Z góry dziękuje za poświęcony czas.
  • REKLAMA
  • #2 3041330
    -RoMan-
    Poziom 42  
    Posty: 8779
    Pomógł: 766
    Ocena: 406
    Banalne - w tym układzie uszkodzeniu ulega tranzystor o najmniższym Ube. Równoległe łączenie tranzystorów wymaga stosowania w szereg z ich emiterami rezystorów wyrównawczych. W tym, konkretnym przypadku zastosowałbym rezystory rzędu 0.33 om/1W.

    Mam duże watpliwości co do tego, czy radiator 'z jakiegoś Pentium' jest w stanie odprowadzić 300W.
  • REKLAMA
  • #3 3041333
    Dar.El
    Poziom 41  
    Posty: 5450
    Pomógł: 750
    Ocena: 888
    Witam
    Podstawowy błąd, jak łączysz równolegle tranzystory to trzeba im dać rezystory wyrównujące na emiterach. Wystarczy jak dasz po 0,1Ω, ale możesz potem sprawdzić pod obciążeniem czy przez wszystkie tranzystory płynie ten sam prąd mierząc napięcie na tych opornikach. W razie dużych rozrzutów musisz dobrać tranzystory albo dać większe rezystory emiterowe.
  • #4 3041341
    dwpl
    Poziom 23  
    Posty: 577
    Pomógł: 63
    Ocena: 73
    rezystory emiterowe nie pomagają, próbowałem, tranzystory w dzisiejszych czasach są wykonywane troche dokładniej i wzmocnienie jest w miare powtarzalne. Ten radiator spokojnie to odprowadzi i nie osiagnie nawet 100 st C, tez to sprawdzałem.
    Rozrzut napieć Ube jest na tyle minimalny, że prądy Ic nie róznią się wiecej jak o 20%
  • #5 3041355
    -RoMan-
    Poziom 42  
    Posty: 8779
    Pomógł: 766
    Ocena: 406
    Błądzisz. Nie chodzi o wzmocnienie a problem różnic w parametrach tranzystorów wcale nie został załatwiony. Tranzystory bipolarne mają ujemny współczynnik temperaturowy napięcia Ube (ok. -2.3 mV/K) i nawet drobna różnica temperatur powoduje, że tranzystor cieplejszy, przy połączeniu równoległym, przewodzi wyższy prąd. Im wyższy prąd przewodzi, tym szybciej się rozgrzewa i tym bardziej wzrasta jego prąd. W skrajnych przypadkach - do zniszczenia.
    W Twoim przypadku jeden z tranzystorów przyjmuje na siebie pełną moc strat a jest to moc przekraczająca obszar SOAR. Stosowanie rezystorów wyrównawczych powoduje wyrównanie prądów i rozkład mocy strat na wszystkie tranzystory.
  • #6 3041374
    dwpl
    Poziom 23  
    Posty: 577
    Pomógł: 63
    Ocena: 73
    Przez kilka sekund nawet nie rozgrzeją sie do 30 st C. i zapewniam, że nie niszczy je temperatura, tylko iskrzenie na wyjściu.
    Ciągłe zwieranie i rozwieranie, w pierwszym przypadku wystarczalo kilka razy. Zauważ, że ja już rozwiązałem ten problem (dołożenie D1 i D2), a tranzystory dalej zwarte są kolektorami, bazami i emiterami, jednakże nurtuje mnie dlaczego brak D1, D2 badź C1 powoduje tak szybką destrukcje jednego z tranzystorów.
  • #7 3041397
    -RoMan-
    Poziom 42  
    Posty: 8779
    Pomógł: 766
    Ocena: 406
    Mylisz temperaturę obudowy z temperaturą struktury. To, że obudowa nie zdąży się rozgrzać nie świadczy o tym, że struktura jest zimna.
  • #8 3041400
    mariusz_bojarski
    Poziom 12  
    Posty: 19
    Ocena: 1
    weź zrób stabilacje na wzmacniaczu operacyjnym, radiato lepszy niż masz, to racaj, mniej problemu a koszt wzrośnie góra o 10PLN(razem z plytką uniwersalną)
  • #9 3041404
    dwpl
    Poziom 23  
    Posty: 577
    Pomógł: 63
    Ocena: 73
    wiem co to jest temperatura struktury a co temp. obudowy tranz. tudzież temp. radiatora, ale układ mi działa po wmontowaniu tylko C1 a jego brak powoduje uszkodzenie jednego z tranz. Q1, Q2, Q3, Q4 jak były od początku tak są do teraz i nie zamierzam dokładać żadnych rezystorków, bo nic nie dają. Wielkie i serdeczne dzięki temu, kto udzieli mi konstruktywnyjnej odpowiedzi. Dlaczego C1 zabezpiecza tranz przed zniszczeniem?
  • #10 3041503
    Dar.El
    Poziom 41  
    Posty: 5450
    Pomógł: 750
    Ocena: 888
    Witam
    Ludzie chcą ci pomóc a ty idziesz w zaparte. Bez względu jakie masz problemy rezystory emiterowe muszą być i kropka, koniec dyskusji. Jeśli zasilasz coś indukcyjnego i połączenie jest iskrzące to tranzystory palisz od przepięć, daj transila na wyjściu na napięcie trochę wyższe od maksymalnego wyjściowego.
  • #11 3042133
    dwpl
    Poziom 23  
    Posty: 577
    Pomógł: 63
    Ocena: 73
    Ja uważam, że tylko w gre w chodzą tu przepięcia. Jako obciązenie podpięte są dwa kawałki kabla w sumie o długości 0,5m i wprost nie chce mi się wierzyć, że taka indukcyjność wystarczy aby upalić jeden z Q1..4 .
    Jaki charakter mogą one mieć i jak nisczą ten tranzystor? przebijają BE czy moze BC, zauważyłem że wzrost napięcia Uce pomaga (bd911 - 100V; but12 - 400V), ale czy tranzystory typu MJE13007, BUT12, BUT56 2SC4242, 2SC3150, itd. nie wyróżniają sie jakąś wyjątkową odpornością na skoki napięć?
    Powtarzam, że rezystory emiterowe chociaż rozkładają równomiernie moc na Q1..4, ani troche nie rozwiązują problemu palenia tranzystorów.
    Pozdrawiam.
    Dziękuję za jakiekolwiek zainteresowanie. Proszę o uważne czytanie 1 posta.
  • REKLAMA
  • #12 3042302
    Dar.El
    Poziom 41  
    Posty: 5450
    Pomógł: 750
    Ocena: 888
    Witam
    Może by pomogło dać rezystory na bazy tych tranzystorów. Jeśli chodzi o rezystory emiterowe to jestem gotów założyć się o każde pieniądze że są potrzebne :D . Napisz do czego ci jest potrzebny ten układ, bo jak na razie to chyba tylko do robienia zwarć.
  • #13 3042469
    dwpl
    Poziom 23  
    Posty: 577
    Pomógł: 63
    Ocena: 73
    Diody D1, D2 rozwiązują problem palenia Q1..4, ale jestem ciekaw co pali Q1..4 przy braku nich.
    Do spawania małym prądem 6A i jako układ pokazówka, widowiskowy.
    Np. między elektrodami węglowymi o średnicy 10mm udało mi się uzyskać łuk elektryczny o długości ok. 8mm (napięcie łuku oscyluje w granicach 25..35V w zależności od użytych elektrod i ich temp i temp otoczenia). W zależności od elektrod można uzyskać różną barwę łuku: węgiel - biała, aluminium - zielona, cyna - fioletowa.
  • #14 3042669
    bonanza
    Spec od Falowników
    Posty: 3098
    Pomógł: 283
    Ocena: 421
    A jak się zapala 8 mm łuk 6A przy napięciu 25V? Dzięki indukcyjności znajdującej się w zasilaczu, jak sądzę? Zasilanie pewnie z tra/fa przez mostek, a tu właśnie nagła przerwa daje przepięcie, a nie w kabelkach wyjściowych ca. 2x0,5m.
    :idea::idea::!::D
  • REKLAMA
  • #15 3042795
    dwpl
    Poziom 23  
    Posty: 577
    Pomógł: 63
    Ocena: 73
    robiąc zwarcie i rozsuwając elektrody.
    bzdura, na wejściu za mostkiem jest 10mF.
  • #16 3045293
    bonanza
    Spec od Falowników
    Posty: 3098
    Pomógł: 283
    Ocena: 421
    dwpl napisał:
    robiąc zwarcie i rozsuwając elektrody.
    bzdura, na wejściu za mostkiem jest 10mF.


    LOW ESR :?: :D:D:D:D
    I proszę bez "bzdura", jak kolega mądrzejszy, to niech się sam głowi....:D
  • #17 3045668
    dwpl
    Poziom 23  
    Posty: 577
    Pomógł: 63
    Ocena: 73
    Jeśli byłby skok na 10mF (nie jest low esr) to nie sądzicie, że oberwał by także bd442 albo bc327.
    Z nimi nigdy nie miałem problemu (od samego początku mam te same 2 sztuki).
    Bonanza
    Mam prośbe, wyjaśnij jak dokładnie zmieniają się poziomy napięć w całym układzie w momencie przejścia z stanu rozwarcia do zwarcia, a także w momencie przejścia z stanu zwarcia do rozwarcia.
    Stany ustalone mnie nie interesują, bo je potrafię zmierzyć, ewentualnie teoretycznie oszacować.
    Pozdrawiam
  • #18 3047952
    bonanza
    Spec od Falowników
    Posty: 3098
    Pomógł: 283
    Ocena: 421
    dwpl napisał:
    Bonanza
    Mam prośbe, wyjaśnij jak dokładnie zmieniają się poziomy napięć w całym układzie w momencie przejścia z stanu rozwarcia do zwarcia, a także w momencie przejścia z stanu zwarcia do rozwarcia.


    O, tak:

    Zwarcia w układzie stabilizatora prądu - uszkodzenia tranzystorów BD911/BUT12

    :D:idea:

    Indukcyjność rozproszona uzwojenia wtórnego dąży do zachowania wartości chwilowej prądu, który to prąd musi się rozpłynąć pomiędzy elektrolit 10mF także posiadający indukcyjność i rezystancję oraz tranzystory. Widocznie elektrolit jest odporniejszy... :D

    Jeśli kolega odrzuca to wyjaśnienie, to pozostaje stwierdzić, że układ się obraził/pogniewał i nie chce działać, albo że elektrony są złośliwe. A może ktoś w nocy potarł transformator neodymem :?: :idea:
  • #19 3049331
    dwpl
    Poziom 23  
    Posty: 577
    Pomógł: 63
    Ocena: 73
    Hmmm, a jak mogą się zmieniać napięcia na bazie, kolektorze i emiterze Q1, Q2, Q3, Q4 wg ciebie.
  • #20 3049452
    bonanza
    Spec od Falowników
    Posty: 3098
    Pomógł: 283
    Ocena: 421
    Nieprzewidywalnie.
    A po co Kolega dał diody BE oraz na wyjściu? Przecież teoretycznie tam nie ma prawa pojawić się odwrotna polaryzacja...
    Proponuję zasilić układ krótkimi przewodami z dwóch akumulatorów po 12V w szereg i jeśli układ będzie zajarzał łuk z równą łatwością, a tranzystory spalą się po paru próbach, to z przyjemnością zmienię swoje poglądy nie tracąc ani jednego tranzystora i siedząc sobie spokojnie w fotelu.
    :D:D
    Po uderzeniu pioruna w Triluxach potrafi się często uszkodzić tylko stabilizator 33V. Dlaczego? Przecież od strony sieci jest 100 mikro, przetwornica ze stabilizacją, rezystor w szereg...:?::cry:
  • #21 3049510
    Dar.El
    Poziom 41  
    Posty: 5450
    Pomógł: 750
    Ocena: 888
    Witam
    Problem można rozwiązać w sposób klasyczny, jeśli chcesz zrobić spawarkę to poszukaj schematów (a jest tu ich pełno) i zrób mniejszą wersję. Gdyby można było w ten sposób stabilizować prąd to spawarki byłyby dużo prostsze.
  • #22 3049658
    dwpl
    Poziom 23  
    Posty: 577
    Pomógł: 63
    Ocena: 73
    Dzięki tym diodom tranzystory nie palą się. :>
    Także jakieś tam skoki napięcia są, tylko zastanawiam się jakie, hmmm.
    Stosuje szybkie diody SF26.
    Wiem o istnieniu innych układów, ale uwziąłem się na ten konkretny, który jakiś czas temu sam opracowałem.
    Obawiam się że 24V nie wystarczy, napięcie łuku oscyluje w granicach 25..35V.
    Nie stać mnie na kupno od tak sobie 3, a może nawet 4 aku 12V (2 aku 24V itp.). :<

    Ja przypuszczam, że łuk elektryczny wytwarza jakieś oscylacje i niszczy jeden z tranzystorów (robi się zwarcie). Niestety nie mam jak tego zmierzyć. Zwykły miernik cyfrowy nic sensownego nie wykazuje.

    Co o tym myślicie?
  • #23 3050031
    bonanza
    Spec od Falowników
    Posty: 3098
    Pomógł: 283
    Ocena: 421
    6A da byle stary zgniłek - mam zawsze takiego w garażu na sztukę na wymianę, żeby na ulicy nie przekładać przy zakupie.
    Abo z UPSa.

    Cytat:
    Zwykły miernik cyfrowy nic sensownego nie wykazuje.


    To może neonówka:?::idea:
  • Pomocny post
    #24 3053947
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Posty: 48958
    Pomógł: 3205
    Ocena: 4227
    Przede wszystkim nie ma w tym układzie oporników baza-emiter, przez co opóźnia się wyłączanie
    tranzystorów - jeśli przy zwarciu któryś wyłącza się wolniej, to on musi przepuścić cały prąd zwarcia.
    C1 opóźnia skok napięcia przy zwarciu, i tranzystory mają więcej czasu na spokojne wyłączenie się.

    Dioda D2 gasi oscylacje, które powstają przy iskrzeniu.

    Ciekawe jeszcze, czy D1 odgrywa jakąś rolę - może przy przerwie prądu w iskrze tranzystory
    wyłączają się z opóźnieniem, i powstaje ujemne napięcie baza-emiter, które przebija złącze?
    Ale to jest mała energia - tylko to, co się zmagazynuje w pojemnościach złączy tranzystorów.
    I tylko przez czas przeładowywania pojemności bazy - kiedy część bazy jeszcze przewodzi,
    a część już ma napięcie zaporowe, i to takie, które może przebić złącze - więc dość krótki.
  • #25 3055743
    dwpl
    Poziom 23  
    Posty: 577
    Pomógł: 63
    Ocena: 73
    Dzięki za wyjaśnienie problemu.

    Pozdrawiam serdecznie.

Podsumowanie tematu

✨ W układzie stabilizatora prądu zasilanym z transformatora 150W i mostka prostowniczego 25A, przy napięciu około 45V i prądzie zwarcia ustalonym rezystorem 0,12 Ω na 5-6A, dochodzi do uszkodzeń tranzystorów BD911 (Uce 100V) po kilku zwarciach wyjścia. Tranzystory Q1-Q4 są połączone równolegle i zamontowane na radiatorze z Pentiuma z wentylatorem, który według autora jest wystarczający do odprowadzenia mocy strat. Wymiana BD911 na tranzystory BUT12 (Uce 400V) oraz zmiana rezystora bazy z 7,5 kΩ na 2 kΩ nie rozwiązała problemu.

W dyskusji podkreślono konieczność stosowania rezystorów wyrównawczych na emiterach tranzystorów połączonych równolegle (zalecane wartości około 0,1-0,33 Ω), co pozwala wyrównać prądy i rozłożyć moc strat, zapobiegając przegrzewaniu i uszkodzeniom. Autor jednak twierdzi, że rezystory emiterowe nie pomagają i że temperatura struktury tranzystorów nie osiąga wartości krytycznych. Problemem są według niego przepięcia i iskrzenie na wyjściu podczas zwarć i rozwarć, które powodują szybkie uszkodzenia tranzystorów.

Dodanie diod szybkich SF26 (D1, D2) oraz kondensatora C1 rozwiązało problem palenia tranzystorów. Kondensator C1 opóźnia skok napięcia przy zwarciu, dając tranzystorom czas na spokojne wyłączenie, a dioda D2 tłumi oscylacje powstające przy iskrzeniu. Możliwe jest powstawanie ujemnych napięć baza-emiter podczas przerwy prądu w iskrze, które mogą przebijać złącza tranzystorów, choć energia tych przepięć jest niewielka i krótkotrwała.

Dyskusja wskazuje, że indukcyjność rozproszona uzwojenia wtórnego transformatora oraz pojemność elektrolitu 10mF na wejściu powodują oscylacje i przepięcia przy nagłych zmianach stanu zwarcia i rozwarcia, co jest przyczyną uszkodzeń. Propozycje obejmują stosowanie rezystorów emiterowych, diod zabezpieczających, kondensatorów tłumiących oraz ewentualnie transili na wyjściu. Autor układu używa go do spawania małym prądem i jako układ pokazowy, uzyskując łuk elektryczny o długości około 8 mm przy prądzie 6A i napięciu 25-35V.

Podsumowując, kluczowe dla ochrony tranzystorów w układzie stabilizatora prądu są elementy tłumiące przepięcia i oscylacje (dioda D2, kondensator C1), a także odpowiednia konstrukcja połączeń równoległych tranzystorów (rezystory emiterowe). Brak tych elementów prowadzi do szybkiego uszkodzenia tranzystorów wskutek przepięć i iskrzenia na wyjściu.
REKLAMA