Wybór tyrystora do lampy błyskowej - jakie prądy między kondensatorem a palnikiem?

Question

Szukając po internecie metod regulacji długości/energii błysku natknąłem się na złączone rozwiązanie.
Ale mam mały problem:
Nie mam zielonego pojęcia jakie (tak na prawdę) prądy płyną pomiędzy kondensatorem, a palnikiem.
Czy ktoś się orientuje jakiego tyrystora można by było użyć ?

Schemat jest "wycinkiem" z innego projektu

Jerzy Węglorz · Accepted Answer

Prąd możesz sam wyliczyć, oto przykład: zgromadzony ładunek to Q=C*U, więc dla 330uF i 300V jest to 0,1 kulomba (=0,1 amperosekundy). Jeżeli czas błysku wunosi ok 1/1000 sekundy, to w tym czasie płynie prąd 100A.

A do lampy błyskowej nadaje się tyrystor o dopuszczalnym napięciu wyższym, niż najwyższe napiecie na kondensatorze i dopuszczalnym prądzie "niepowtarzalnym" równym conajmniej prądowi rozładowania błysku.

Mam na sprzedaż:
19.01.2006 Mikrowoltomierz selektywny

Jerzy Węglorz · Accepted Answer

Poziom3!
Nie czytaj tych danych w ten sposób, bo 100A płynie tylko przez 1 milisekundę! Dla takich prądów "niepowtarzalnych" nawet stareńka dioda 1N4001 ma 55A, przy nominalnym 1A. Napięcie 350V jest napewno konieczne, więc bierzesz coś na 500V i wystarczy 10A nominalnego prądu ciągłego.
Dla wyłączania prądu istnieją takie tyrystory "gate turn off" czyli GTO.

Mosfety osiągnęły taki poziom doskonałości technicznej, że też by można ich użyc, problem tylko w sterowaniu, bo bramka mosfeta o wiekszej mocy to jest duża pojemnośc i wymaga sporego impulsu prądowego.

Mam na sprzedaż:
19.01.2006 Mikrowoltomierz selektywny

maxipalia · Answer

Wielkie dzięki za wyliczenia, bo też mi wyszedł ten rząd wielkości, ale myślałem że robię gdzieś błąd.

Tyle, że wciąż mnie niepokoi fakt, że 100A tyrystor na 350V to jest niemały "bydlaczek" w cenie w ponad 200pln (może znajdzie się jakiś tańszy, ale niewiele)
A zgaduję że właśnie takie rozwiązanie mieści się w (tańszych) lampach dwu-palnikowych - 1 główny palnik + 1 mały (gaszący). I takie lampy kosztują ok 200pln.

A jeżeli się mylę, to jaka jest inna mozliwość "wyłączenia" palnika w trakcie wyładowania.

otomeko · Answer

zastanawiam sie jak wyłącza sie ten tyrystor? czy może zamiast tyrystora lepiej zastsować mosfet?

otomeko · Answer

czy jest sznasa na zadziałanie takiego układu? czy prąd przepływający przez palnik może naładować bramkę i wyłączyć tranzystor

maxipalia · Answer

niestety nie, gdyż przed nastąpieniem wyładowania, palnik ma rezystancję w MΩ (i więcej) tak więc mosfet nie będzie wysterowany, co dalej idzie nie zajdzie wyładowanie. Trzeba by go zasilić z innego miejsca. W moim przypadku i tak będzie tam uP więc wszystko jest jasne ;D.

Dodano po 4 [minuty]:

otomeko napisał:
zastanawiam sie jak wyłącza sie ten tyrystor?
czy może zamiast tyrystora lepiej zastsować mosfet?

Do wyłączania tego tyrystora użyty jest ten drugi palnik. Jako obwód obejścia i zamknięcia tyrystora - no to się wyłączy biedaczek jak jest bezużyteczny.
Wygląda na to że zmienia się punkt pracy tego tyrystora - dostaje prąd wsteczny z 2 kondensatora (gaszącego).

otomeko · Answer

jednak da sie sterować mosfetem i to bardzo fajnie.
zamiast potencjometra dioda zennera, oporniki nie przez lampę tylko do kondensatora, jeden opornik jako potencjometr.

Dodano po 10 [minuty]:

Jerzy Węglorz napisał:

Mosfety osiągnęły taki poziom doskonałości technicznej, że też by można ich użyc, problem tylko w sterowaniu, bo bramka mosfeta o wiekszej mocy to jest duża pojemnośc i wymaga sporego impulsu prądowego.

jednak wcale duży nie jest potrzebny.
obecnie bawię sie na IRFP 350 ( fakt nie jest mały ) i ma temperaturę pokojową, pracuje z kondensatorem ok 100uF. w tygodniu będę testował mniejsze mosfety. już jakiś czas temu chciałem zbudować taki układ ale brakowało mi trochę wiedzy. dziś w końcu dopiołem swego.
dziękuję wszystkim którzy naprowadzi mnie na właściwy trop.
pozdrawiam

otomeko · Answer

no i po zabawie

uwaliłem IRFP 350. na 100uF było świetnie, prąd impulsu z kondensatora nie przekraczał prądu impulsu tranzystora. niestety na 1000uF zabawa sie skończyła. próbowałem równolegle 6 mosfetów irf740 i na moje szczęście tylko jeden z nie wytrzymał.
w związku z tym mam pytanie.

czy mosfety można łączyć szeregowo dren-źródło-dren-źródło w celu podniesienia napięcie przebicia?

maxipalia · Answer

Tak, ale tylko pod warunkiem, że dasz radę wyzwolić je w dokładnie tym samym momencie. Jeżeli będziesz to robić jeden po drugim, to na koniec zostanie 1 na którym będzie cały zakres napięcia. I tutaj pojawia się pewne uproszczenie - wystarczy użyć 2 mosfetów, ponieważ jeżeli obetniesz i górę i dół, to połączony dren pierwszego mosfeta i źródło drugiego nie będą miały żadnego potencjału (teoretycznie) co dalej idzie nie wystąpi napięcie przebicia.
Z góry uprzedzam że jednoczesne załączanie mosów nie jest wcale takie proste ;>

otomeko · Answer

czy dobrze to rozumiem, zewnętrzne mosfety na sterowanie a środkowe spolaryzowane na przewodzenie.

jack-s · Answer

Witam, nie wiem dlaczego uparłeś się na zasilanie tego palnika przez tyrystor lub tranzystor, palnik do chwili zapłonu nie pobiera żadnego prądu, więc można go podłączyć bezpośrednio do kondensatora, i w trakcie błysku wywołanego inicjowaniem wysokiego napięcia przez cewkę zapłonową rozładowuje kondensator, a po jego rozładowaniu palnik zgaśnie zgaśnie. Energię błysku można regulować tutaj wielkością kondensatora. Jedynie trzeba pamiętać jeśli układ ma byc ciągle zasilany z sieci o ograniczeniu prądu ładowania kondensatora przez rezystor lub zrobić układ rozłączania zasilania w momencie błysku - rozładowania kondensatora-. Jeśli chaciałbyś płynnie regulować energię błysku to trzeba zrobić układ ładowania kondensatora z ograniczeniem prądu i czasu. Układ z tyrystorem nie zda ci egzaminy, gdyż tyrystor wyłączy się dopiero przy braku przepływu prądu czyli po rozładowaniu kondensatora. A co do tranzystorów to zbyt duże prądy i krótkie czasy na odpowiednie wysterowanie MOSFET-tów.

otomeko · Answer

mysle ze najławiejsza regulacja mocy błysku jest wlasnie na tranzystorze.
podpinanie rózniej pojemonści kondensatorów jest kłopotliwe i nie daje płynności.
ładowanie kondensatora do określonej wartości też odpada, kondensator ładuje sie do ok 300V po wyładowaniu jes ok 60, natomiast zapłon palnika żadko wystepuje poniżej 180V.
do dużych pojenmości trzeba zastosować dość dzuży mosfet za co musze zwrucić honor Panu Jerzemu. do pojeności rzedu 100uF spokojnie wystarczy IRF 740 o prądzie impulsu ok 40A, daje nam płynną regulację niemal w całym zakresie mocy.

Dodano po 6 [minuty]:

ps. przepraszam elektrode za blędy.

maxipalia · Answer

Zasadniczo motyw ze zmiennymi pojemnościami już zrealizowałem i jest dobry, ale mało płynny (o ile w ogóle można to nazwać płynnością). Ograniczone ładowanie kondensatora sprowadza się do regulacji napięcia, a to jest bardzo niemile widziane (w tym przypadku), gdyż zmienia się barwa (ciepłota) światła lampy.
A co do opinii jack-s to zgodzę się że "...tyrystor wyłączy się dopiero przy braku przepływu prądu czyli po rozładowaniu kondensatora...", ale w zaprezentowanym przeze mnie schemaciku jest drugi palnik którego zadaniem jest właśnie wyłączanie tyrystora.

P.S.
Co do szybkości i czasów, to mosfety przeciętnej mocy mają czasy przełączania liczone w dziesiątkach nano-sekund, a błysk trwa w przybliżeniu 1ms. A dokładniej główny błysk bez rozżarzania i wygaszania ok 200..300 us.
To jeżeli nawet czas wyłączania naszego MOSa będzie trwać 1us to i tak mamy niezłą rozdzielczość

otomeko · Answer

jednak doszedłem do wniosku że nie mogę zastosować ww schematu. mogę natomiast zastosować połączenie szeregowe kilku mosfetów. znalazłem już odpowiedniego dla mnie kandydata. irf1405 http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf1405.pdf
jeśli ktoś uważa że jednak nie będzie to dobre rozwiązanie to bardzo proszę o wypowiedź.

maxipalia · Answer

To nie jest takie proste !!!
Szeregowe łączenie jakichkolwiek "kluczy", czy to półprzewodniki, czy styczniki ma ogromną wadę.
Jakość wykonania nie daje 100% pewności że każdy z nich załączy się dokładnie po 15ns ... sami producenci dają Ton i Toff w ramach przedziału (o dość dużej rozbieżności) np. Ton = min 8 ns / max 15 ns.
W załączonym obrazku narysowałem sytuację gdzie T1, T2 i T4 mają czas powiedzmy 8..10 ns, a T3 =15ns. Rozpatrujemy sytuację w czasie 11ns od załączenia.
Wybór tyrystora do lampy błyskowej - jakie prądy między kondensatorem a palnikiem?

Wybór tyrystora do lampy błyskowej - jakie prądy między kondensatorem a palnikiem?

W ten oto sposób całe napięcie występuje na wyprowadzeniach naszego biednego T3 - który automatycznie się pali.
Do takiego rozwiązania trzeba rozważyć pojemności i indukcyjności całego układu, oraz przebiegi prądu i napięcia.
Można także załączać powoli, aby mieć pewność, że wszystkie zmniejszają swoją oporność w miarę równomiernie - powiedzmy na przestrzeni 200..300ns - czyli nawet jeżeli któryś będzie wolniejszy to i tak nie bedzie to tak drastyczne.
Niestety taka sytuacja ma inną wadę - w trakcie załączania odłoży sie na nich znaczna ilość energii.

Jerzy Węglorz · Answer

Dodaj jeszcze jedno: obwody sterowania dla każdego z kluczy muszą być izolowane od pozostałych, gdyż praktycznie napięcie bramka - źrodło nie powinno przekraczać kilkunastu woltów, czyli że nie można sterować wszystkich bramek z jednego źródła - co tym bardziej komplikuje ich synchronizację.

Mam na sprzedaż:
19.01.2006 Mikrowoltomierz selektywny

otomeko · Answer

no faktycznie nie pomyślałem tym, dziekuję że uchroniliście nie przed wydaniem kilkudziesiąciu zł. pozdrawiam i dalej będę szukał rozwiązania

maxipalia · Answer

zerknąłem sobie na mosfety, dla siebie niestety nie znalazłem (moja lampa ma być na podwójne zasilanie czyli ok 600V), ale za to mam chyba odpowiedni dla Ciebie Otomeko zerknij tutaj : http://www.fairchildsemi.com/pf/FQ/FQL50N40.html
pulsed curent = 200A !!!

A tu drugi ... inny

http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irfps43n50k.pdf
też "niemały"

otomeko · Answer

wszystko ładnie, Iimp 200A, 400V tylko czy on wytrzyma udzerzenie z kondensatora 2000uF?

maxipalia · Answer

2000uF ?!
Co Ty chcesz ... domy przestawiać ??? ;>
hehehe to jest 90 J

Normalnie, gdyby zamiast lampy, był np. rezystor, to trzeba by było brać pod uwagę "avalanche energy" (lawinowa energia) która zasadniczo sięga niewiele ponad 1,5 J...
Ale w naszym wypadku jest nieco inaczej. Najpierw załączamy mos'a, a dopiero potem idzie wyładowanie. W takiej konfiguracji tranzystory są bardziej wytrzymałe. Zwłaszcza iż nasze wyładowanie będzie miało miejsce nie częściej niż co 1 sek, a nawet więcej. Więc śmiało rozpatrujemy "Pulsed curent" który zwyczajowo jest znacznie większy od prądu ciągłego.

otomeko · Answer

irf 740 o prądzie impulsu 40A wytrzymują uderzenie z 100uF i tu zabawa sie kończy, na 150uF już je przebija.
150uF wytrzymuje IRF 350 o prądzie impulsu 68A, na wyższych pojemnościach już lecą. tak sie zastanawiam czy ma znaczenie też napięcie przebicia tranzystora. w obu przypadkach jest to 400V może gdyby zastosować mosfet na 1200-1500V o podobnym prądzie impulsu może byłby bardziej wytrzymały?

jack-s · Answer

Możesz podnieść napięcie np. do 600 lub 900 V za to zmniejszyć pojemność kondensatora i uzyskasz taką samą energię błysku , np. stosują tranzystor RG4PH50S z oferty elfa za 52 zł netto za pojedyńczy egzemplarz który posiada napięcie 1200V i prąd 57A lub podobny, przy okazji odpadną Ci kłopoty ze sterowaniem kilku tranzystorów.

maxipalia · Answer

jack-s ma rację!
Lepiej podnieść napięcie 2x do 600V - energia wzrośnie (z kwadratem) a prąd nie!
Oczywiście jeżeli twoja aplikacja na to pozwoli.
U mnie używam 2 kędziorów po 470uF (szeregowo) i energia błysku to ok. 84,6 J. Nie daje więcej, żeby się IFK120 nie stopił (120J / 10sek.).
Ale łupie jak dzikie. Tyle, że 470uF to i tak dużo, a 50 pln za mosfeta do lampy to lekka przesada.

otomeko · Answer

chyba jednak pozostanę przy regulacji na kondensatorach i podniesionym napieciu do 600V Dodano po 9 [minuty]: przy połaczeniu szeregowym 2x470µF bedziesz miał pojemność 235µF o ile mnie pamieć nie myli. wiec energia błysku bedzie o połowę mniejsza czyli 42,3J Dodano po 5 [minuty]: w zasadzie i tak nie uzyskasz wiecej jak 42J przy tych kondensatorach

maxipalia · Answer

O w ... mordusie ...
Taki stary, a taki błąd ... Dzięki otomeko !
Z Liczeniem pojemności to niezły numer wyciąłem. Na szczęście na płytkę wejdą 2x większe, ale i tak cała partia kędziorów pójdzie na półkę :/
To by były jaja jak by to poszło do ludzi z taką ściemą ...
Jeszcze raz dzięki za przypomnienie reguł z PODSTAWÓWKI ... aż sam jestem na siebie zły.

Ale w przypadku takiego zastosowania jak liczymy pojemność ?
Wybór tyrystora do lampy błyskowej - jakie prądy między kondensatorem a palnikiem?

W/g wzoru

Cc = 1/ (1/Ca) + (1/Cb)

,
czy inaczej ?
Bo od strony źródła istnieją dwie niezależne pojenmości Ca - dla dodatniej amplitudy, oraz Cb dla ujemnej. Ale z nowu od drugiej strony (odbiornika) mamy dwie pojemności szeregowo czyli w/g w/w wzoru.
Bardzo prosze mnie poprawić jeżeli robie gdzieś błąd ...

otomeko · Answer

na poczatku też sie nabrałem na takie dodawanie pojemności. niestety kondensatory to nie akumulatory. łądunek zgromadzony ma zawsze tą samą moc niezależnie od tego jak połączymy kondensatory. w tym przypadu liczy sie odbiornik, pozdrawiam

xionc · Answer

Odświeżę jeszcze ten temat, bo nie doszukałem się jednego: skąd wiadomo, kiedy obwód palnika ma być przerwany tzn. kiedy tyrystor ma zostać wyłączony? I drugie: w którym momencie zostaje podany na bramkę impuls otwierający tyrystor? Z góry sorki za lamerskie pytania

maxipalia · Answer

Wyłączamy na 3 sposoby:
1 - pomiar światła odbitego od oświetlanego obiektu (foto-coś + komparator),

2 - jedno z wyprowadzeń (o ile dobrze pamiętam centralne) gorącej stopki zmieni swój poziom, kiedy aparat powie że mu światła wystarczy,

3 - dzielimy czas błysku na dowolną ilość (zależy od docelowej rozdzielczości) równych części (równych pod względem wyzwolonej energii) i dajemy użytkownikowi możliwość ustawienia pożądanej ilości światła (potencjometr / enkoder / przełączniki)

a ... odpalanie tyrystora - załączamy bramkę tuż przed impulsem na trafo wysokiego napięcia i podtrzymujemy przez około 50..350 µs (zależy od lampy i kędziorów

mam nadzieję że pomogłem

Wybór tyrystora do lampy błyskowej - jakie prądy między kondensatorem a palnikiem?

Post #1

Post #2

Post #3

Post #4

Post #5

Post #6

Post #7

Post #8

Post #9

Post #10

Post #11

Post #12

Post #13

Post #14

Post #15

Post #16

Post #17

Post #18

Post #19

Post #20

Post #21

Post #22

Post #23

Post #24

Post #25

Post #26

Post #27

Post #28

Post #29

Podsumowanie tematu