caxapa.ru :: Попросили доработать защиту в простеньком частотнике, который много лет выпускает одна фирма в нашем городе. Аппарат сделан на цельном IGBT модуле, который включает в себя 6 ключей с драйверами, управление непосредственно от проца через логические

16+
Воскресенье
17 февраля Вход |Карта сайта | |Upload | | PARTS
	О смысле всего сущего • 0xFF • Средства и методы разработки • Мобильная и беспроводная связь • Блошиный рынок • Объявления •		•Микроконтроллеры •ARM •AVR •PIC •MSP •PLD,FPGA,DSP •Кибернетика •Технологии •Схемы, платы, компоненты
Схемы, платы, компоненты

Yurasvs (20.06.2018 20:33, картинка, просмотров: 15406)

Попросили доработать защиту в простеньком частотнике, который много лет выпускает одна фирма в нашем городе. Аппарат сделан на цельном IGBT модуле, который включает в себя 6 ключей с драйверами, управление непосредственно от проца через логические

входы модуля. Проц гальванически не развязан, развязаны только входы-выходы наружу. Токоизмерительные шунты расположены в эмиттерах нижних ключей, соответственно от короткого замыкания фаз мотора на землю они не защищают. Для этого сделана отдельная цепь в плюсовой шине, показанная на рисунке. Но ее толком никто никогда не испытывал, и даже производитель не знает, работает ли она вообще толком. Нутром чувствую, что это не может работать нормально (подать сигнал на закрытие надо быстрее, чем через 4мкс после обнаружения КЗ). Но обосновать это и что-то предложить взамен, такое же дешевое, не могу. Что скажете, господа?

Ответы Развернуть
- При КЗ и минимальной просадке источника должен улететь Q1 из-за превышения тока базы. При просадке источника и подсохших электролитах сигнала не будет. Нетленка под катом (+)- Vit(24 байт, 21.06.2018 23:36, файл(ы))
  - Спасибо! Защита от падения напряжения похожа на "Reset driver" - у Onsemi есть MAX809SQ308/463 c потреблением не более 2,5 мкА! (+)- De_User(22.06.2018 00:46 - 22.06.2018 00:48, ссылка, ссылка)
- Интересно, что ТС выбрал? Или он сбежал от нашего креатива? :) - Evgeny_CD(21.06.2018 21:33)
- Ж...а в полный рост.С наскока такие вещи не делаются.Защита часто намного сложнее в реализации чем сам прибор.Многое зависит не от схемотехники а от конструктива , разводки.Работа с единицами мкс это непросто. - PlainUser(21.06.2018 09:14)
- LTspice показывает, что время срабатывания схемы равно 2,7 миллисекунды.. :) (+)- ВКПб(55 байт, 21.06.2018 08:55)
  - UPD. Тупой симулятор не понимает равных нулю (причем, по умолчанию) Trise и Tfall источника. (+)- ВКПб(85 байт, 21.06.2018 09:36)
    - 150 нс это только RC цепь на базе Q1 (0,33 нФ * 430 Ом), ещё может быть от 50 нс и выше время реакции первого транзистора (у MSPA92 50 МГц max). - De_User(21.06.2018 17:41 - 21.06.2018 17:43)
      - Там был ниже вопрос про резисторы 2*470к в базе транзистора Q2. Симуляция в LTspice показывает, что не эти резисторы ограничивают реакцию всей схемы. По крайней мере со скоростным низковольтным pnp транзистором BC857A вся схема срабатывает (+)- ВКПб(36 байт, 21.06.2018 17:53)
        
        Порядок тот, но: не понимая реальной топологии, без данных о фактически паразитных ёмкостях... - De_User(21.06.2018 18:04)
    - может не симулятор плохой?) в нашем мире нет ничего мгновенного) гравитация и та имеет скорость) (+)- lexxx-lexxx(62 байт, 21.06.2018 16:42)
      - Да если бы он хотя бы ругнулся на это, то претензий к нему бы не было. А то он выбрал какие-то только ему ведомые скорости нарастания и спада фронтов входного имульса и с ними посчитал. Пришлось полчаса разбираться со странными временами на выходе (+)- ВКПб(7 байт, 21.06.2018 16:56)
- ACS732 and ACS733, CQ-3300 - все продается у нас -> справочник (+)- Evgeny_CD(21.06.2018 01:49, файл(ы), ссылка)
  - ACS726 дешево, но ровно 5 мкс. - Evgeny_CD(21.06.2018 01:58)
    - ACS780, но 100А. 3.6 µs. Увы, 100В - Evgeny_CD(21.06.2018 02:02 - 21.06.2018 02:04)
- В ДЩ LP2951 -> есть на 17 странице пример использования согласованной пары для измерения тока. - Evgeny_CD(21.06.2018 01:31, ссылка)
  - Вопрос какая точность нужна. Если достаточно ±25% при температуре от минус 20 до плюс 85 то и так будет работать. Без всяких зеркал. - De_User(21.06.2018 01:37 - 21.06.2018 01:43)
- Проверить быстродействие элементарно - отключить IGBT, собрать генератор с батарейным питанием и подать 125 кГц (4+4 мкс) на базу Q1. Введение Q2 в начало линейного режима (за счёт смещения) + ОС в цепи его эмиттера поможет улучшить быстродействие. (+)- De_User(21.06.2018 01:14 - 21.06.2018 01:23, файл(ы))
- Подходящий датчик Холла, питать от МК, (+)- dastun(129 байт, 21.06.2018 00:02 - 21.06.2018 01:07, ссылка)
  - Когда-то делал кустарно, обычные четырехпроводные датчики Холла ставил под силовыми проводами. Без дополнительных магнитопроводов удовлетворительно работало где-то от 50А. Но гемора много, сигнал с датчика милливольтный, а вокруг помехи сотни (+)- Yurasvs(480 байт, 21.06.2018 21:37 - 21.06.2018 21:47)
  - Насчет "прислонить" не уверен, надо будет индивидуально калибровать. И магнитный экран городить.... - Evgeny_CD(21.06.2018 01:26)
  - А как быть с внешним электромагнитным излучением? Автор озвучил тут 1 мкс время срабатывания. Да это уже радиочастота. Вот если бы он внутри замкнутого магнитопровода измерял. - fk0(21.06.2018 01:17)
    - А если катушку намотать из трёх...пяти витков поверх корпуса датчика? - De_User(21.06.2018 01:34)
      - А там переменка где-то есть? Почему сразу не трансформатор, и дело с концом. - fk0(21.06.2018 01:35)
        
        Коллега, датчики Холла прекрасно реагируют и на ПОСТОЯННОЕ магнитное поле, которое прекрасно создают "три-пять витков" ) - dastun(21.06.2018 14:55)
        
        ЕМНИП, у токовых трансформаторов диапазон частот обычно ограничен, что для защиты ключей DC линий неудобно. - De_User(21.06.2018 01:42)
  - Спасибо! Красиво! Хотя сам датчик уже не быстрее 1 мкс реагирует, компаратор придётся быстродействующий искать. - De_User(21.06.2018 01:08)
    - Не надо. В том, что я привел для примера, уже всё есть. - dastun(21.06.2018 14:52)
      - Спасибо! Оказывается их аж несколько видов! (+)- De_User(21.06.2018 18:14, файл(ы))
    - LMV331 -> 400 нс даст этого хватит для задачи - Evgeny_CD(21.06.2018 01:17, ссылка)
- А чего такой скромный номинал почти мегаом? Он же греется только в аварийной ситуации и только 4 мкс. Чего бы не поставить такой номинал чтобы ток был? А лучше забубенить ограничитель тока на деплешн половике, они как раз высоковольтные. И (+)- ASDFS(197 байт, 20.06.2018 23:17)
- Решение повышенной гениальности, претендующее на нобелевку. Токовое зеркало с масштабированием :) (+)- Evgeny_CD(337 байт, 20.06.2018 21:53, ссылка, ссылка)
  - На шнобелевку. Типовая схема же, используется в массе готовых микросхем. Вот аппнота, см. стр. 3. И токового зеркала здесь нет. Наверное можно тупо в лоб сделать токовое зеркало (верней два) на 4-х транзисторах. Только транзисторы на такое (+)- fk0(692 байт, 21.06.2018 00:41, ссылка)
    - Помнится, десятки транзисторов были разработаны для кинескопных ТВ с частотой видеосигнала 6,5 МГц и напряжением на катоде в сотни вольт. Причём в мониторах частоты ещё выше были. - De_User(21.06.2018 01:00)
      - А уж для канала Y катоднолучевых осциллоскопов каке транзисторы были.... - PlainUser(21.06.2018 09:41)
      - Не уверен, что там были варианты схемотехники с необходимостью подбора в пары. - Evgeny_CD(21.06.2018 01:10)
        
        Я к тому, что кроме MPSA92, рассчитанного на 300В, для схемы с питанием DC 310-350В должны быть более приличные варианты. (+)- De_User(21.06.2018 01:30, файл(ы))
        
        CMPTA94 ->$0.15624 катушками - Evgeny_CD(21.06.2018 01:36, ссылка)
        
        Вполне пригоден - 20 МГц и 400В обещают! - De_User(21.06.2018 01:39)
    - Только не забывай, что надо скорость от 1 мкс. Спасибо за ссылки, но моя схема дешевле будет кучи подобранных в пары транзюков, и 300В на них равномерно поделить непростое упражнение. - Evgeny_CD(21.06.2018 00:46)
      - Подобранные в пары транзюки серийно производятся и продаются. Только никто их в пары не подбирает, их тупо делают на одной подложке и корпусируют в 6-ногие корпуса. Причём это массово делают многие фирмы, т.е. не дефицит ни разу. Даже токовые (+)- fk0(99 байт, 21.06.2018 01:03)
        
        Только там все на 50В, а так все хорошо. ZDS1009, кстати, на 120В. Цена ZDS1009 - чуть больще $1 - Evgeny_CD(21.06.2018 01:09)
      - Твоя схема не твоя, ещё раз, а типовая. У тебя мания величия. По ссылкам как раз "твоя" идея с ОУ и его питанием на "верхней" стороне от стабилитрона. Это всё встроено в продаваемые сейчас микросхемы "high side current sense". - fk0(21.06.2018 01:00)
        
        Ясен пень, что типовая. Уж и поприкалываться нельзя :) - Evgeny_CD(21.06.2018 01:03)
  - Шедевр! Схему не спасал, перерисовать не смогу (+)- Evgeny_CD(20.06.2018 22:42, файл(ы))
    - У верхнего транзистора не тот тип, должен быть PNP, эмиттер вверх, коллектор вниз. Ну и до кучи, полярность питания верхнего ОУ малость попутана. - йцукен(21.06.2018 15:04)
    - Имею замечание. Стабилитроны при малых токах очень херовые стабилитроны. - Codavr(20.06.2018 23:03)
      - Согласен. Стабилитрон внизу просто показывает опорное напряжение. Его лучше брать не со стабилитрона. Стабилитрон вверху - параллельный стабилизатор напряжения. TLV431 можно поставить, но $0.14 катушкой... - Evgeny_CD(20.06.2018 23:10)
        
        Вниз передавать линейное значение током -- нет нужды. Достаточно передавать дискретный сигнал -- "перегрузка". Следовательно, схему можно сильно упростить: точно так же делается источник питания привязанный к "верхней" стороне и дающий питание, (+)- fk0(637 байт, 21.06.2018 00:58)
        
        Еще раз. ТС жаловался, что одна из проблем - ложные срабатывания от "контакторов в сети". Так что "вниз" надо передать максимум информации, и там уже обрабатывать ее. - Evgeny_CD(21.06.2018 01:18)
        
        Для ложных срабатываний вначале пусть путь тока нарисует. Там непонятно что происходит и кто виноват. - fk0(21.06.2018 01:31)
        
        Ага, на 12-разрядном АЦП и ARM-процессоре. Очередная wunderwaffe. Тебе про Теслу и Роскосмос уже сказали сегодня. - fk0(21.06.2018 01:22)
        
        А ничего, что эта "вундерваффе" стоят как твои "4 транзистора" ZDS1009? Мне очень нравятся 4 транзистора, супер! Но бабло побеждает зло. - Evgeny_CD(21.06.2018 01:24)
        
        Там ещё программист прилагается, отдел тестирования, менеджер проекта, 6 человекомесяцев работы по разработке ПО короче, потом тестирование, потом баги... А тут 4 транзистора. И программирование на производстве ещё. До монтажа или после и как? - fk0(21.06.2018 01:34)
        
        Глянул на оригинальную схему автора -- так там примерно так и сделано, чего бы ему не работать-то? Идея только в том, чтоб R3 заменить диодом оптрона (Q2 -- его транзистор). - fk0(21.06.2018 01:14)
    - Ох..еть сколько вкладок открыто... - Yurasvs(20.06.2018 22:46)
      - Это еще мало! Результаты информационной охоты за несколько часов. Сейчас систематизирую и пойду спать. - Evgeny_CD(20.06.2018 22:47)
        
        А в сбербанке чего поймал? - Codavr(20.06.2018 23:04)
        
        Дырку от бублика :( - Evgeny_CD(20.06.2018 23:11)
  - "Вывернуть" наизнанку классческий монитор из app.note на LM324. (+)- Точка опоры(320 байт, 20.06.2018 22:30 - 20.06.2018 22:32, файл(ы))
  - Ничо не понял. Питаться от чего вся эта байда будет? Нунахтакиенавороты. Я голосую за то чтобы оставить два транзистора. Подмандить плату шоб от помех избавиться. - Codavr(20.06.2018 22:06 - 20.06.2018 22:10)
    - Ток потребления операционника посмотрели? 1мА генератора тока "внизу" хватит для питания этого чуда. Зато форму тока будет передавать очень точно и быстро. (+)- Evgeny_CD(221 байт, 20.06.2018 22:15)
      - Картинку накидай, а то на словах я что-то не въезжаю. - Codavr(20.06.2018 22:17)
    - Видимо через 3 диода от бутстрепных конденсаторов модуля. Тот еще огород. - Yurasvs(20.06.2018 22:10)
      - .. в итоге получить еще прорву дополнительных помех. Зато эмеддер при деле :))) - Codavr(20.06.2018 22:11)
- 1) очень большой уход порога от прогрева Q1. И разброса оного. 2) я бы поставил микроконтроллер :) 3) быстродействующий оптрон не лишнее. (+)- Evgeny_CD(224 байт, 20.06.2018 21:45, файл(ы))
  - И все это взамен двух дешевых транзисторов? Вы не в Тесле работаете? - Yurasvs(20.06.2018 21:49)
    - N76E003 стоит $0.3 в России. One 12-bit ADC, up to 500 ksps converting rate, hardware triggered and conversion result compare facilitating motor control. Давай, иронизируй. Насчет DC-DC - это я потролил :) Жрет он менее 4 ма "на всю катушку". (+)- Evgeny_CD(51 байт, 20.06.2018 22:02)
    - Бери выше, он в роскосмосе подъедается :))) - Codavr(20.06.2018 21:51)
      - Оба не угадали :) - Evgeny_CD(20.06.2018 21:54)
        
        Пох. Вас и там неплохо кормят :))) - Codavr(20.06.2018 21:58)
        
        Увы :( - Evgeny_CD(20.06.2018 22:09)
        
        Шо, жемчуг мелковат? :))) - Codavr(20.06.2018 22:12)
- Камент: (+)- Точка опоры(802 байт, 20.06.2018 21:32 - 20.06.2018 21:37)
  - Все сказанное верно. Сигнал с нижних датчиков не появляется в случае КЗ на землю, 3-й пункт отпадает. - Yurasvs(20.06.2018 21:39)
- Схема рабочая. Но не нравится. Могу порекомендовать взглянуть на что-нибудь типа ACS730 (Allegro MicroSystems) - argus98(20.06.2018 21:26)
  - На этом я и сам делал при мощностях на порядки бОльших. А здесь дешево надо. - Yurasvs(20.06.2018 21:31)
    - Значит - оставить, как есть. - argus98(20.06.2018 21:59)
- А в LTSpice промоделировать религия не позволяет? - ВКПб(20.06.2018 21:04)
  - А как оно емкости монтажа промоделирует? - Yurasvs(20.06.2018 21:06)
    - а "сверху" их навесить нельзя? - LordN(21.06.2018 08:44)
    - Никак. Но и на форуме тут тоже никто это языком не "промоделирует".. :) - ВКПб(20.06.2018 21:09)
- а датчик кз = R5? (+)- LordN(219 байт, 20.06.2018 21:02 - 20.06.2018 21:04)
  - Просто так светодиод быстрого оптрона ставить вместо перехода БЭ первого танзистора нежелательно из-за бОльшего порогового напряжения и необходимости увеличения номинала шунта и связанных с этим потерь на нагрев в рабочем режиме. Все другие (+)- Yurasvs(161 байт, 20.06.2018 21:12)
- Навскидку не вижу ничего нерабочего. Вполне годная схема. - Codavr(20.06.2018 20:49)
  - Возможна ли передача фронта крутизной единицы микросекунд через цепочку резисторов общим сопротивлением 940кОм? (+)- Yurasvs(156 байт, 20.06.2018 20:55)
    - От входной емкости транзистора зависит. Можно ускоряющий конденсатор присовокупить. Ошибки скорее всего из-за особенностей трассировки. С1 они воткнули чтобы помехи прибить, но разводка подкачала. - Codavr(20.06.2018 21:00 - 20.06.2018 21:03)
      - Там входная емкость 11 пФ. Она и без ускоряющего конденсатора за 30 нс зарядится до 0,9 Вольт. - ВКПб(20.06.2018 21:07)
        
        Посмотрю разводку завтра. Если между транзисторами длинная линия-антенна, вряд ли что-то можно сделать с помехоустойчивостью. - Yurasvs(20.06.2018 21:28)
        
        Вот как легко прибивается диспут походом к даташиту :))) - Codavr(20.06.2018 21:08)
        
        Пусть в симуляторе прогонит. Нефиг инженерные вопросы решать голосованием на форумах. - ВКПб(20.06.2018 21:11)
        
        Симулято не панацея. Не так давно симулировал датчик перехода фазы через ноль. Подобрал нужные параметры, потом спаял. Упс. Не согласовывается с моделькой. Хотя канешна голосование на форуме тоже не панацея :))) (+)- Codavr(20.06.2018 21:20, файл(ы))
        
        Это сколько ж киловольт надо на вход подать, чтобы светодиод в коллекторе засветился? - ВКПб(20.06.2018 21:24)
        
        Дык. 0.220kV AC. Светится он коротенько за счет разряда конденсатора. (+)- Codavr(20.06.2018 21:26 - 20.06.2018 21:30, файл(ы))
        
        И нафиг это надо? Пусть бы светил половину периода. Экономим электроэнергию? Опять же, короткие имульсы более чувствительны к помехам. - ВКПб(20.06.2018 21:34)
        
        А попробуй таким способом точно поймать переход через ноль. Оптрон это очень херовый компаратор. - Codavr(20.06.2018 21:37)
        
        Не гони. У тебя амплитуда сигнала 312 Вольт. Оптрон с его 1,5 Вольтами будет отпираться практически в нуле. Ошибка будет меньше 1,5 (+)- ВКПб(12 байт, 20.06.2018 21:41)
        
        Оптрон отпирается не вольтами а током если чо. Вот и посчитай какой ток бадет при полутора вольтах если выбрать резистор так чтобы светодиод не сдох при 300. - Codavr(20.06.2018 21:41 - 20.06.2018 21:44)
        
        Треш и угар. - Evgeny_CD(20.06.2018 21:31)
        
        Я знал что тебе понравится :) (+)- Codavr(141 байт, 20.06.2018 21:33 - 20.06.2018 21:35)
        
        Странная схема, если честно. - Evgeny_CD(20.06.2018 21:23)
        
        Мапед не мой. Я так же был озадачен, но тем не менее работает. - Codavr(20.06.2018 21:25)
        
        А в чем смысл транзистора в такой схеме? Проще было оптрон зашунтированный диодом через эти резисторы запитать. - ВКПб(20.06.2018 21:30)
        
        Классика - два оптрона в параллель, светодиодные части встречнопараллельно, выходные просто параллельно. - Yurasvs(20.06.2018 21:34)
        
        Точность плюсминуслапоть. - Codavr(20.06.2018 21:38)
        
        Это да. Делал когда-то в девайсе с трансформаторным питанием на компараторе. Выход выпрямительного моста подключен к большому электролиту не напрямую, а через еще один диод. До него получается пульсирующее напряжение. Опора для компаратора (+)- Yurasvs(154 байт, 20.06.2018 21:47)
        
        Моделировал? :) - ВКПб(20.06.2018 21:42)
        
        Это и на пальцах очевидно. - Codavr(20.06.2018 21:43, ссылка)
        
        Обо что и речь. - ВКПб(20.06.2018 21:36)
        
        Смысл разрядить конденсатор в нужный момент. - Codavr(20.06.2018 21:32)
      - Да, я это предложил в первую очередь, нечто типа компенсированного щупа от осциллографа. Но настраивать такое по месту придется, емкости понадобятся единицы пикофарад. Хреновое решение. - Yurasvs(20.06.2018 21:05)
        
        Незачем. Допустим входная емкость меняется раза в два от партии к партии. Рассчитать по среднему. За глаза хватит. Можно даже от себя добавить пикофарад база-эмиттер чтобы разброс уменьшить. - Codavr(20.06.2018 21:07)
- Я делал защиту для моста на базе IRF3808 с задержкой срабатывания примерно в 5 мкс. Настроена на ток срабатывания порядка 80 А. Испытывал многократно, транзюки не дохнут в том числе при жёстком КЗ. - FDA(20.06.2018 20:45)

Схемы, платы, компоненты