Easyelectronics.ru

Электроника для всех
Текущее время: 27 фев 2017, 16:31

Часовой пояс: UTC + 5 часов



    • Изготовление печатных плат
    • Создание принципиальных схем и проектирование печатных плат
    • Симуляция работы на spice моделях
    • Просмотр GERBER файлов

Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 20 ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 04 янв 2017, 19:52 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 мар 2012, 10:33
Сообщения: 972
Откуда: Сочи
У меня тут очередной виток.

В устройстве планируется несколько двунаправленных ключей такого вида для коммутации сетевого напряжения:
Вложение:
ключ.gif
ключ.gif [ 1.99 Кб | Просмотров: 1031 ]

Так вот задача в том, что этими ключами нужно управлять.

Причем 2 шт. из них только ШИМят с частотой, скажем, 40 кГц, а еще 4 должны открываться как ШИМом, так и оставаться открытыми на время всего полупериода сети.

Вариантов управления, в принципе, всего 2 - оптодрайвер и трансформатор.

При этом хотелось бы, по возможности, уменьшить количество гальванически развязанных источников питания (в идеале вообще без них обойтись), поэтому сначала трансформатор.

Схема управления будет состоять из контроллера, небольшой схемы на логике и драйверов типа TC4426, нагруженных на трансформатор.

В сети нагуглилась безобразно простая схема трансформаторного драйвера, которую и хочу попробовать в качестве подопытной.
Вложение:
drive.gif
drive.gif [ 3.31 Кб | Просмотров: 1031 ]


Сейчас основной вопрос заключается в том, что должно быть слева от трансформатора. Смущает конденсатор. В режиме ШИМ без него можно обойтись, если взять мостовой драйвер. А как быть с 100Гц?
Ну и правая часть. Плюсы и минусы выскажите, пожалуйста.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 06 янв 2017, 17:01 
Свой человек

Зарегистрирован: 25 апр 2011, 01:46
Сообщения: 37
Я бы взял hcpl-3120 и DC-DC на 15В. Всё проще и надежнее во всех смыслах, даже драйвера не нужны.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 06 янв 2017, 18:09 
Свой человек

Зарегистрирован: 27 апр 2015, 15:39
Сообщения: 61
Во-первых в самой первой схеме автора темы - затворы полевых транзисторов можно объединить, и соответственно, использовать только один драйвер, например TC4420. Во-вторых по поводу второй схемы автора темы - слева конденсатор C1 нужен для того чтобы не допустить одностороннего подмагничивания трансформатора, который как правило делается из ферритового кольца высокой проницаемости (1000-2200) и без зазора. В случае использования кольца малой проницаемости или введение немагнитного зазора - трансформатор можно использовать и без конденсатора. Другое назначение конденсатора - это создание тока в другом направлении для закрывания транзистора. В-третьих посмотрите экспериментально - может вам такая схема подойдет, тут суть в том чтобы например за время полупериода сетевого напряжения паразитная емкость затвор-исток полевого транзистора (Q2) не разрядилась через D1, D2 и Q1. Емкость C1, наверное следует увеличить хотя бы до 1 мкФ или даже выше. Кстати на вторичную обмотку трансформатора наверное следует тоже поставить разделительный конденсатор (как на первичную), роль этих конденсаторов не следует недооценивать, когда возникнет одностороннее подмагничивание трансформатора - транзисторы не смогут до конца открываться или закрываться и как следствие - сгорят. Возможно потребуется поставить параллельно паразитной емкости затвор-исток дополнительный конденсатор, для предотвращения быстрой разрядки паразитной емкости. Транзистор который во второй вашей схеме Q1 (он же 2N7002) можно в принципе заменить любой другой маломощный, главное чтобы параллельно выводам сток-исток у него был внутренний диод.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 06 янв 2017, 18:19 
Свой человек

Зарегистрирован: 03 мар 2013, 11:01
Сообщения: 166
На эту тему советую посмотреть "Воронин П. Силовые полупроводниковые ключи. Семейства, характеристики, применение (2001).pdf ". В главе 4 рассматриваются всевозможные варианты исполнения схем управления, в том числе и предложенный Вами трансформаторный формирователь. Файл не получается загрузить из-за его размера.


Вложения:
Управление транзистором.JPG
Управление транзистором.JPG [ 100.45 Кб | Просмотров: 920 ]
Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 06 янв 2017, 22:21 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 мар 2012, 10:33
Сообщения: 972
Откуда: Сочи
Alex_Ferrum писал(а):
Во-первых в самой первой схеме автора темы - затворы полевых транзисторов можно объединить, и соответственно, использовать только один драйвер, например TC4420.

У меня по схеме объединять можно только у двух ключей.
Еще у двух нужно раздельное управление. В одну сторону ключ должен проводить в свою полуволну. Поэтому на один такой ключ получится два трансформатора.
Alex_Ferrum писал(а):
Во-вторых по поводу второй схемы автора темы - слева конденсатор C1 нужен для того чтобы не допустить одностороннего подмагничивания трансформатора, который как правило делается из ферритового кольца высокой проницаемости (1000-2200) и без зазора. В случае использования кольца малой проницаемости или введение немагнитного зазора - трансформатор можно использовать и без конденсатора. Другое назначение конденсатора - это создание тока в другом направлении для закрывания транзистора.

Если трансформатор без конденсатора (подразумевая мостовой драйвер, то есть ток через первичку симметричен) - значит все время через первичку течет максимальный ток, который драйвер может отдать. В случае 100 Гц, подозреваю, что драйвера долго не протянут.
Поэтому конденсатор обязательно (если не прав, поправьте).
Меня волнуют низкочастотные колебания, возникающие на связке конденсатор-первичка в момент начальной зарядки конденсатора. Они могут так раскачать трансформатор, что уровень импульсов на выходе станет ниже 8В, ключи в линейный режим перейдут и быстро сгорят.
Alex_Ferrum писал(а):
В-третьих посмотрите экспериментально - может вам такая схема подойдет, тут суть в том чтобы например за время полупериода сетевого напряжения паразитная емкость затвор-исток полевого транзистора (Q2) не разрядилась через D1, D2 и Q1. Емкость C1, наверное следует увеличить хотя бы до 1 мкФ или даже выше. Кстати на вторичную обмотку трансформатора наверное следует тоже поставить разделительный конденсатор (как на первичную), роль этих конденсаторов не следует недооценивать, когда возникнет одностороннее подмагничивание трансформатора - транзисторы не смогут до конца открываться или закрываться и как следствие - сгорят. Возможно потребуется поставить параллельно паразитной емкости затвор-исток дополнительный конденсатор, для предотвращения быстрой разрядки паразитной емкости. Транзистор который во второй вашей схеме Q1 (он же 2N7002) можно в принципе заменить любой другой маломощный, главное чтобы параллельно выводам сток-исток у него был внутренний диод.

Во вторичку конденсатор не нужен, она и так нормально будет работать.
Но на данный момент, по результатам поисков, думаю, что вторичку нужно немного усложнить, чтобы на затворе закрытого полевика оставалось небольшое отрицательное смещение.

А может и не нужно. На частоте ШИМ у него и так отрицательное. А на 100Гц их нужно только открытыми держать...

В любом случае спасибо.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 06 янв 2017, 22:24 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 мар 2012, 10:33
Сообщения: 972
Откуда: Сочи
SVN писал(а):
На эту тему советую посмотреть "Воронин П. Силовые полупроводниковые ключи. Семейства, характеристики, применение (2001).pdf ". В главе 4 рассматриваются всевозможные варианты исполнения схем управления, в том числе и предложенный Вами трансформаторный формирователь. Файл не получается загрузить из-за его размера.

Спасибо. Это все я видел, конечно.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 10 янв 2017, 00:37 
Свой человек

Зарегистрирован: 27 апр 2015, 15:39
Сообщения: 61
Конденсатор обязателен в первичной и вторичной обмотке именно из-за проблем с подмагничиванием, а по поводу того что будет течь постоянка которая спалит драйвер, так вас никто и не заставляет держать ключи открытыми 5 миллисекунд, открывайте их например на 5 микросекунд или на 50 микросекунд, задача открыть силовой ключ, а не добиться протекания тока через первичную обмотку в течении 5 миллисекунд. Я этот вопрос подробно изучал по поводу одностороннего подмагничивания (если найду соответствующие материалы поделюсь, просто давно дело было), проблема одностороннего подмагничивания заключается еще и в том, что оно имеет свойство накапливаться, то есть проявит себя не после первого периода, а после 1000-1000000 (чисто условно) и попытка добиться симметрии не прокатит, поэтому и ставят конденсатор.
По поводу низкочастотных колебаний в первичке, я вас не понял - поясните.
Зачем на затворе полевого транзистора оставлять отрицательное смещение я также не понял. Вернее такое решение использовали в случае мощных биполярных транзисторов, я этот вопрос не изучал, но авторы обычно объясняли необходимость данного решения тем что мощный биполярный транзистор при нагреве может полностью и не закрыться, даже в случае прекращения тока через базу. Это не мое мнение. Но в любом случае полевой транзистор работает по другому и необходимость данной меры на мой взгляд излишняя, хотя решать вам.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 10 янв 2017, 00:58 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 2448
В той схеме трансформатор работает с насыщением.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 11 янв 2017, 23:34 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 мар 2012, 10:33
Сообщения: 972
Откуда: Сочи
Alex_Ferrum писал(а):
Конденсатор обязателен в первичной и вторичной обмотке именно из-за проблем с подмагничиванием, а по поводу того что будет течь постоянка которая спалит драйвер, так вас никто и не заставляет держать ключи открытыми 5 миллисекунд, открывайте их например на 5 микросекунд или на 50 микросекунд, задача открыть силовой ключ, а не добиться протекания тока через первичную обмотку в течении 5 миллисекунд. Я этот вопрос подробно изучал по поводу одностороннего подмагничивания (если найду соответствующие материалы поделюсь, просто давно дело было), проблема одностороннего подмагничивания заключается еще и в том, что оно имеет свойство накапливаться, то есть проявит себя не после первого периода, а после 1000-1000000 (чисто условно) и попытка добиться симметрии не прокатит, поэтому и ставят конденсатор.

То есть без конденсатора во вторичке моя схема из первого поста при питании от полумоста не будет работать?
Alex_Ferrum писал(а):
По поводу низкочастотных колебаний в первичке, я вас не понял - поясните.

При питании от полумоста в начальный момент времени напряжение на катушке =0, при подаче импульса конденсатор заряжается до напряжения питания, а дальше начинается ток через индуктивность первички, напряжение несколько снижается, потом импульс на конденсатор до 0, а на катушке уже ниже 0 и т.д.. В установившемся режиме на первичке симметричные колебания отн. 0, но при переходе от начального к установившемуся режиму на вторичке открывающие импульсы могут оказаться ниже порогового значения.
Не знаю, понятно ли объяснил.
Alex_Ferrum писал(а):
Зачем на затворе полевого транзистора оставлять отрицательное смещение я также не понял. Вернее такое решение использовали в случае мощных биполярных транзисторов, я этот вопрос не изучал, но авторы обычно объясняли необходимость данного решения тем что мощный биполярный транзистор при нагреве может полностью и не закрыться, даже в случае прекращения тока через базу. Это не мое мнение. Но в любом случае полевой транзистор работает по другому и необходимость данной меры на мой взгляд излишняя, хотя решать вам.

При бросках напряжения на закрытом транзисторе через паразитные емкости полевика затвор может заряжаться. Чтобы не открылся, оставляют отрицательное напряжение на затворе.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 12 янв 2017, 12:56 
Свой человек

Зарегистрирован: 27 апр 2015, 15:39
Сообщения: 61
Конденсатор в цепи первички и вторички обязателен только при использовании в качестве сердечника для трансформатора ферритового кольца высокой магнитной проницаемости (обычно используют с проницаемостью 1000-2200) без немагнитного зазора, если мы вводим в сердечник немагнитный зазор или используем материал с низкой магнитной проницаемостью - применение конденсатора необязательно.
Я не совсем понял как у вас возникают колебания в последовательном контуре (если бы у вас был бы параллельный контур, это было бы объяснимо)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 12 янв 2017, 15:03 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 2448
antonluba , не нравятся мне, когда затвор болтается в воздухе. Какая-то школьная разработка выходит - малейших сих и ключ в корзину. Поставьте, чтоль, повторитель на pnp-npn сигнала gate.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 12 янв 2017, 15:42 
Свой человек

Зарегистрирован: 27 апр 2015, 15:39
Сообщения: 61
Вот нашел ту статью (которую обещал) где подробно во всех нюансах со всеми расчетами описаны трансформаторы затворов полевых транзисторов:
http://valvolodin.narod.ru/articles/fetdrvr.pdf
Также рекомендую ознакомится с этой статьей:
http://www.avislab.com/blog/wp-content/ ... istors.pdf


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 13 янв 2017, 14:41 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 мар 2012, 10:33
Сообщения: 972
Откуда: Сочи
u37 писал(а):
antonluba , не нравятся мне, когда затвор болтается в воздухе. Какая-то школьная разработка выходит - малейших сих и ключ в корзину. Поставьте, чтоль, повторитель на pnp-npn сигнала gate.

Повторитель надо питать чем-то. Конечно, есть вариант от этого же трансформатора. Только это уже сложности дополнительные. Резистор на G-S можно поставить килоом на 100. Вроде должно хватать. Хотя в качестве защитного и утечки через стабилитроны хватит.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 13 янв 2017, 16:26 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 2448
Гм. Берем что подвернется, IRFP450. Затворная 2.6n, проходная 0.3n.
Чтобы транзистор открыть нужна помеха в 170 вольт. Для "сети" это не такая уж и экзотика. Например - звон коммутации или те-же 50 Гц.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 13 янв 2017, 20:22 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 мар 2012, 10:33
Сообщения: 972
Откуда: Сочи
u37 писал(а):
Гм. Берем что подвернется, IRFP450. Затворная 2.6n, проходная 0.3n.
Чтобы транзистор открыть нужна помеха в 170 вольт. Для "сети" это не такая уж и экзотика. Например - звон коммутации или те-же 50 Гц.

А, вы об этом.
Вот для того, чтобы "болтающийся в воздухе" затвор не открылся, его и заряжают отрицательным напряжением.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 13 янв 2017, 20:29 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 2448
И чо? Из "-" конденсатор вполне способен перезарядиться в "+". ))
К этому нет никаких ограничений.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 13 янв 2017, 22:01 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 мар 2012, 10:33
Сообщения: 972
Откуда: Сочи
Я вас понял.
Буду думать.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 13 янв 2017, 22:45 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 мар 2012, 10:33
Сообщения: 972
Откуда: Сочи
Alex_Ferrum писал(а):
Я не совсем понял как у вас возникают колебания в последовательном контуре (если бы у вас был бы параллельный контур, это было бы объяснимо)

Как-то так.
Вложение:
Clipboard-1.gif
Clipboard-1.gif [ 34.37 Кб | Просмотров: 390 ]


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 13 янв 2017, 22:49 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 2448
Попутно, в пользу "драйвера" - для управления MOSFET плохо подавать отрицательное напряжение. Если есть шанс открывания его паразитного диода, то рекомендуется оставлято небольшое напряжение на затворе. Встречал разработку, исследовали этот момент.
Так что ... двухполярное управление, это точно зло. Лучше ставить хорошие ключи и соединять затвор с егоным-же истоком. Причем, через резистор (я использую не самый низкоомный MOSFET). Последнее для того, чтобы задемпфировать звон управления на выключении. Закорачивание затвора на 0 Ом не имеет смысла - см. характеристику dyn/ сопротивление затвора. Как ни закорачивай, а быстрее не будет... а вот вред от этой "быстроты" есть, и весьма конкретный.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Выбор правильного драйвера затвора полевика
СообщениеДобавлено: 13 янв 2017, 23:05 
Свой человек

Зарегистрирован: 27 апр 2015, 15:39
Сообщения: 61
antonluba писал(а):
Alex_Ferrum писал(а):
Я не совсем понял как у вас возникают колебания в последовательном контуре (если бы у вас был бы параллельный контур, это было бы объяснимо)

Как-то так.
Вложение:
Clipboard-1.gif


Хорошо, теперь понятно, хотя хотелось бы чтобы вы приводили осциллограммы не из протеуса (вопрос не к вам, а к несовершенству протеуса, который больше заточен под симуляцию цифровых схем), а с реального осциллографа. Но это все лирика, а теперь ближе к делу - во второй статье, на которую ссылку я дал вскольз затрагивается эта тема, в частности рисунок номер пять и пояснения к нему, я думаю это вам поможет в решении данного вопроса.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 20 ] 

Часовой пояс: UTC + 5 часов


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  

Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB