Импульсник 220->24v: как его можно улучшить?

Serg SP · 12.12.2011, 17:21

HCPL314 - это не просто оптрон, а оптронный драйвер. При снижении напряжения питания на нём он закрывает силовой транзистор, до тех пор, пока напряжение не вырастет до чуть большего, чем 12 В (гистерезис). Драйвер очень мощный, игрался когда-то с подобным (3120). Тянет кирпичи в 10 нФ с фронтами 150 нСек, задержка сигнала вход/выход около 300 нСек.
Полевой транзистор управляется напряжением, Вы правы. Но для того, чтобы он корректно работал, нужно за разумное время его открывать и закрывать, а для этого необходимо, чтобы драйвер был способен в течение короткого промежутка времени выдавать ток до 2 ампер (иногда требуется и больше, в вашем случае такой необходимости нет).

Ye_Lviv · 12.12.2011, 20:04

Сообщение от rotondi

Меня может быть плохо поняли: это не единичное устройство, а серийно производимая продукция. В одном устройстве может сгореть один из полевиков и обязательно его защитный диод, а в другом горят по максимому оба транзистора, диоды, резисторы в затворах и оптрон.
Далее, в одном устройстве стоит один трансформатор, в другом их пара.

Так в чем вопрос, ни в одном ни в другом нет снабберов...
Поставте и всех проблем, уже могие на это указивали не единожды, и проследить на полный разряд, им. в виду резистор разряда, во время "закрыт" и подобрать емкость, схема в основном то рабочая.
Плюс пост 30 о диодах.
и паралельно диодам оптики ножки 2-3 6-7 по 1К.
резисторы в затвор по 100 Ом тоже под вопросом, возможно и правильно но почемуто настораживает.

letrich · 13.12.2011, 06:45

Лично у меня дикий дискомфорт вызывают:
1. Самая огромная анальная боль - питание верхнего драйвера. Получилось по типу бутстрепа, но не совсем. Если в полумосте заряд питающего кондера происходит при включении нижнего ключа и выключении верхнего, то в косом мосте в таком случае заряд бутстрепа C69 будет происходить во время ресета трансов через диоды (либо при включении нижнего ключа, но не включении верхнего из-за недостаточного питания драйвера). Если я прав, то это ужасно. Нифига ни разу совершенно не-на-деж-но. Во первых, максимальное питание драйвера в нормальном режиме будет не 15 В, а 15В-Ud42-Ud48 - а тут уже можно выскочить за порог 10В из-за малой емкости бутстрепа. Верхний ключ ваще втыкаться будет когда ему вздумается. Например, почему бы ему не втыкаться вместо одного раза раз 10 за период ШИМа? Поясню: включился ключ, питание просело ниже порога, ключ выключился, питание возросло (начинает ресетится транс через диоды, либо через открытый нижний ключ), верхний ключ снова воткнулся - управляющий же сигнал никуда не делся, а питание драйвера уже выше порога и т.д. И частота переключения для верхнего ключа и для диодов стала вдруг не 20 кГц (например, я не знаю сколько она у вас), а например 100 кГц. Потери на переключения убьют все нафиг.
2. Резисторы в затворе. 100 Ом не тот порядок, к которому лично я привык. Чем выше сопротивление, тем медленнее заряд емкости затвора, медленнее включение, больше потери на переключение.

В общем, я бы попробовал в такой ситуации во-первых нарастить емкость C69. Хотя бы до 1мкФ. Авось что-то по питанию верхнего драйвера исправит.
ВО вторых, поставил бы параллельно затворам ключей по стабилитрону для защиты.
В-третьих, резисторы уменьшил.

А кто чаще всего вылетает в схеме? Если верхний ключ и диоды, то значит я где-то прав ))))

nvsuriko · 13.12.2011, 22:46

Вряд ли с верхним драйвером так накосячили,скорее всего там различные гальванически не связанные 15V.Например как здесь
https://kazus.run/forums/showthread.php?p=462603#462603.
Если питание одно-то мотать/подбирать разделительный трансформатор что-то вроде МИТ-** вместо оптрона,или для верхнего драйвера отдельное питание 15V.Ну и снабберы.

letrich · 14.12.2011, 08:11

Сообщение от nvsuriko

Вряд ли с верхним драйвером так накосячили,скорее всего там различные гальванически не связанные 15V.

посмотрите приведенные схемы. там питание от одного источника 15V, только верхний драйвер запитан через высоковольтный диод. так что накосячили именно так

mikaleus · 14.12.2011, 14:06

Ко всему прочему HCPL-3140 - ток драйвера 400 мА (для любителей HCPL-3120 напоминаю - там ток драйвера 2 А)... Питание таки ДА верхнего драйвера никудышнее - при тех номиналах, что там нарисованы в схеме, в пределе возможны варианты... Как не включение или выключение верхнего транзистора со всеми вытекающими или втекающими последствиями не только для верхнего, но и для нижнего транзистора...
В отличие от драйверов в стиле IR2110, где драйвер верхнего транзистора запитывается от "летающего" конденсатора, и где драйвер в моменты выключения схемы не потребляет ток (или почти на потребляет), HCPL-3140 потребляет постоянно ток 3 ма постоянно (для питания своих внутренностей), плюс в момент включения должен быть выдан ток 400 мА... На мой взгляд предложение уважаемого letrich увеличить ёмкость на порядок имеет смысл. Может кроме керамики поставить конденсатор с твёрдотельным электролитом на 22 мкФ 16 В (маленький по размерам, но вполне надёжный по ESR). Reset'a транса должно хватать для заряда ёмкости, но вопрос в первоначальном запуске... Возможно поставить DC-DC конвертер 15 на 15 вольт для питания верхнего драйвера - это самое дорогое, но самое надёжное решение проблемы на мой взгляд

mikaleus · 14.12.2011, 14:08

Ко всему прочему HCPL-3140 - ток драйвера 400 мА (для любителей HCPL-3120 напоминаю - там ток драйвера 2 А)... Питание таки ДА верхнего драйвера никудышнее - при тех номиналах, что там нарисованы в схеме, в пределе возможны варианты... Как не включение или выключение верхнего транзистора со всеми вытекающими или втекающими последствиями не только для верхнего, но и для нижнего транзистора...
В отличие от драйверов в стиле IR2110, где драйвер верхнего транзистора запитывается от "летающего" конденсатора, и где драйвер в моменты выключения схемы не потребляет ток (или почти на потребляет), HCPL-3140 потребляет постоянно ток 3 ма постоянно (для питания своих внутренностей), плюс в момент включения должен быть выдан ток 400 мА... На мой взгляд предложение уважаемого letrich увеличить ёмкость на порядок имеет смысл. Может кроме керамики поставить конденсатор с твёрдотельным электролитом на 22 мкФ 16 В (маленький по размерам, но вполне надёжный по ESR). Reset'a транса должно хватать для заряда ёмкости, но вопрос в первоначальном запуске... Возможно поставить DC-DC конвертер 15 на 15 вольт для питания верхнего драйвера - это самое дорогое, но самое надёжное решение проблемы на мой взгляд. И изменить номинал резисторов в цепи затвора.

qwerky · 14.12.2011, 14:25

непонятно как подзаряжается бутстрепная емкость в такой топологии - земля верхнего драйвера опускается до 0 только при первом включении нижнего транзистора, а дальше происходит постепенный ее разряд током драйвера до момента когда верхний транзистор не сможет включиться, и в эти моменты работает в линейном режиме и дохнет.
можно добавить отдельное питание верхнего ключа

letrich · 14.12.2011, 18:50

Сообщение от qwerky

непонятно как подзаряжается бутстрепная емкость в такой топологии

ВО время ресета транса ток, накопленный в трансе открывает силовые диоды. Соответственно, потенциал истока транзистора практически садится на минус (за вычитом напряжения на нижнем диоде) и часть силового тока уходит на заряд бутстрепа. Как-то так

mikaleus · 14.12.2011, 19:23

Вопрос, что происходит при старте... Т.е. когда схема работает, то вроде как вопросов нет. А при старте транзисторы по умолчанию закрыты, какое будет напряжение на истоке верхнего транзистора непонятно... Как должен потечь ток через диод, чтобы зарядить ёмкость? Т.е. по моему разумению при старте происходит так:
- нижний транзистор открывается,
- тянет вниз обмотку, через которую ток не протекает, исток верхнего транзистора оказывается с потенциалом около земли,
- начинается заряд ёмкости "летающего конденсатора" через индуктивность первичной обмотки (ток не может мгновенно возрасти, а индуктивность трансформатора в самом начале процесса имеет большое значение),
- как только достигается значение напряжение на "летающем конденсаторе" достаточное для работы HCPL-3140 включается и верхний транзистор,
- напряжение на истоке быстро увеличивается и заряд "летающего конденсатора" прекращается,
- но напряжение на затворе есть и транзистор открыт,
- в HCPL есть гистерезис (включается при напряжении выше, чем выключается),
- дальше происходит выключение транзисторов и заряд "летающего конденсатора" от reset'a трансформатора,
- этого заряда уже хватает (теоретически) для работы схемы.

Остаётся только вопрос в каком режиме работает транзистор верхнего плеча в момент старта - вполне вероятно, что в активном... Это однозначно плохо.... При увеличении ёмкости "летающего конденсатора" его зарядить можно не успеть за один период открытия нижнего транзистора (мешает индуктивность трансформатора), но и верхний транзистор будет закрыт, а когда откроется, то вполне вероятно, что напряжение при включении HCPL будет достаточно для нормальной работы схемы.