INDUCTION HEATING

Индукционный нагрев для всех.
Текущее время: 21 авг 2018, 09:45

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 165 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4  След.
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 06 ноя 2017, 21:17 
Не в сети

Зарегистрирован: 20 май 2013, 14:11
Сообщений: 572
если поменять местами - должна
но я бы не делал плавающий "ноль"
все что сидит на минусе- сади на минус
а выход с шунта - левый по схеме - должен быть + 0.010-0.075 миливольт
тогда плавающий потенциал отсутствует
величина напруги на шунте не влияет на включение/выключение силового ключа - до 0.1 вольта....


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 06 ноя 2017, 23:06 
Не в сети

Зарегистрирован: 11 мар 2013, 01:58
Сообщений: 513
А я бы сказал , наоборот - не должна.
Нарисовано было более правильно. На "+" ОУ при превышении тока, более плюсовое напряжение, которое открывает тиристор и не дает далее работать оптрону.
И здесь не "плавающий ноль", Нужно лишь операционник Rell-to-Rell.
Иначе никак. 358-м не обойдёшься.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 07 ноя 2017, 16:56 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 30 мар 2014, 17:27
Сообщений: 214
Защита срабатывала ( по-моему ) в момент отключения нагрузки , наверное какая-то индуктивность давала импульс тока в обратном направлении и закрывала транзистор , диод загорался .
Значит нельзя отрицательное напряжение на вход ОУ 358 подавать .
Или ещё одно питание добавить и схему подкорректировать .


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 07 ноя 2017, 17:13 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 30 мар 2014, 17:27
Сообщений: 214
Так пойдёт ? С оптодрайвером .
Изображение


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 07 ноя 2017, 20:23 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 фев 2013, 14:06
Сообщений: 3023
Откуда: Черкассая обл Украина.
А как быть, когда ток идет в обратном направлении? Тогда на входе операцонника отрицательное напряжение.
Скорость сработки тиристоров ( симисторов) несколько десятков микросекунд, а за это время….. А чем не нравится схема защиты у Кухтецкого? Превысил ток, сработал триггер, заблокировал драйвер. Время сработки – меньше микросекунды.

Вот, вариант защиты, при превышении тока в первичке срабатывает компаратор на U15. перебрасывается триггер на U13 и U14, блокирует работу драйверов (лог 1 с U16-U17 – драйвер закрыт) , и одновременно подается на схему управления напряжением: снимается питание 310в с ключей. Схема в работе не была, но протестирована в железе.
Изображение

_________________
Главное в жизни не лениться. Захотел поспать - поспи, и не надо откладывать на потом.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 07 ноя 2017, 20:58 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 30 мар 2014, 17:27
Сообщений: 214
Откуда десятки мкс ? https://www.chipdip.ru/product/mac97a8-nxp
Защита , считаю должна стоять перед инвертором , а не перед согласующим трансом .


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 07 ноя 2017, 21:01 
Не в сети

Зарегистрирован: 20 май 2013, 14:11
Сообщений: 572
serg писал(а):
Так пойдёт ? С оптодрайвером .
Изображение


нет не пойдет - нужно совместить синий и красный минусы


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 07 ноя 2017, 21:08 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 30 мар 2014, 17:27
Сообщений: 214
Цитата:



нет не пойдет - нужно совместить синий и красный минусы

Не совсем понял .


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 07 ноя 2017, 21:10 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 фев 2013, 14:06
Сообщений: 3023
Откуда: Черкассая обл Украина.
фулюган писал(а):
нет не пойдет - нужно совместить синий и красный минусы

Правильное замечание, питания тут тут совмещены, т.е. гальванически связаны, исток соединен с питанием и компаратором. Т.е. оптодрайвер тут не выполняет своей работы по гальванической развязке.

_________________
Главное в жизни не лениться. Захотел поспать - поспи, и не надо откладывать на потом.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 07 ноя 2017, 21:16 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 30 мар 2014, 17:27
Сообщений: 214
derba Да , нет развязки , но нельзя совмещать минусы , шунт всё-таки . Для того и предлагаю оптодрайвер .


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 07 ноя 2017, 23:27 
Не в сети

Зарегистрирован: 11 мар 2013, 01:58
Сообщений: 513
Ну, дык.. Тогда тиристором сразу об затвор. Сразу недогляделся.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 08 ноя 2017, 03:15 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 фев 2013, 14:06
Сообщений: 3023
Откуда: Черкассая обл Украина.
-CE- писал(а):
Ну, дык.. Тогда тиристором сразу об затвор. Сразу недогляделся.

Ну и драйверу тогда плохо придется. одно дело работать на емкость затвора, другое дело на открытый тиристор.

_________________
Главное в жизни не лениться. Захотел поспать - поспи, и не надо откладывать на потом.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 08 ноя 2017, 11:22 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 20 окт 2015, 14:34
Сообщений: 1224
Откуда: Воронежская обл. г.Семилуки
А зачем драйвер, если тиристор на затвор?

_________________
Будте внимательны к своим мыслям, они начало поступков.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 08 ноя 2017, 16:23 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 фев 2013, 14:06
Сообщений: 3023
Откуда: Черкассая обл Украина.
Феникс писал(а):
А зачем драйвер, если тиристор на затвор?

А как управлять транзистором?

_________________
Главное в жизни не лениться. Захотел поспать - поспи, и не надо откладывать на потом.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 08 ноя 2017, 16:57 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 20 окт 2015, 14:34
Сообщений: 1224
Откуда: Воронежская обл. г.Семилуки
Подал через резистор плюс на затвор, и все дела. Для включения скорость не нужна.

_________________
Будте внимательны к своим мыслям, они начало поступков.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 08 ноя 2017, 18:26 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 фев 2013, 14:06
Сообщений: 3023
Откуда: Черкассая обл Украина.
Феникс писал(а):
Подал через резистор плюс на затвор, и все дела. Для включения скорость не нужна.

Я что то не понял, нарисуйте схему.
И как это скорость включения не нужна? Иногда нужна. В Вашей схеме она очень нужна, иначе мгновенные мощности мгновенно убивают ключ.

_________________
Главное в жизни не лениться. Захотел поспать - поспи, и не надо откладывать на потом.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 08 ноя 2017, 21:19 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 20 окт 2015, 14:34
Сообщений: 1224
Откуда: Воронежская обл. г.Семилуки
Если речь о защите что предложил Кубриков, прерывание тока в цепи питания, то зачем здесь большая скорость включения. Сначала включаем питание 300В, и БП, а за тем все остальное. За это время любой затвор зарядится. Другое дело, после срабатывании защиты, как поступить? Выключить генератор , разблокировать схему, а затем опять включить, или сразу разблокировать защиту. Разница естественно огромная.
Изображение

_________________
Будте внимательны к своим мыслям, они начало поступков.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 08 ноя 2017, 22:00 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 фев 2013, 14:06
Сообщений: 3023
Откуда: Черкассая обл Украина.
Феникс писал(а):
Если речь о защите что предложил Кубриков, прерывание тока в цепи питания, то зачем здесь большая скорость включения. Сначала включаем питание 300В, и БП, а за тем все остальное. За это время любой затвор зарядится. Другое дело, после срабатывании защиты, как поступить? Выключить генератор , разблокировать схему, а затем опять включить, или сразу разблокировать защиту. Разница естественно огромная.

В данном случае скорость открытия тиристора важна, а у лучших тиристоров она довольно мала. Например, у КУ101 время закрытия ок 2 мксек. И у остальных не намного лучше. Лучше аналог, на 2 транзисторах хотя и он особым быстродействием не обладает.
Изображение

_________________
Главное в жизни не лениться. Захотел поспать - поспи, и не надо откладывать на потом.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 08 ноя 2017, 22:23 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 20 окт 2015, 14:34
Сообщений: 1224
Откуда: Воронежская обл. г.Семилуки
Я просто упростил схемуserg , так как там все равно все завязано на тиристоре.

_________________
Будте внимательны к своим мыслям, они начало поступков.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 08 ноя 2017, 22:39 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 фев 2013, 14:06
Сообщений: 3023
Откуда: Черкассая обл Украина.
Я еще раз говорю, где бы тиростор не стоял, он очень медленный, его вообще не стоит применять. Лучше, к примеру, на логике триггер, время сработки всей системы защиты порядка 200нСек.

_________________
Главное в жизни не лениться. Захотел поспать - поспи, и не надо откладывать на потом.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 08 ноя 2017, 23:35 
Не в сети

Зарегистрирован: 11 мар 2013, 01:58
Сообщений: 513
Ну, из наиболее близких нам, КУ110 - получше будет. 101 - вообще хлам. Есть и импортные неплохие.
Однако, по скорости, всё равно не лучший вариант.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 22 ноя 2017, 21:01 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 30 мар 2014, 17:27
Сообщений: 214
Можно ли использовать вместо триггера ОУ с обратной связью ? ОУ lm358 . Вот схема , но с одним питанием номиналы резисторов примерно , поправьте если что .
Изображение


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 22 ноя 2017, 21:36 
Не в сети

Зарегистрирован: 20 май 2013, 14:11
Сообщений: 572
небольшая ошибка - резистор 500ом должен сидеть на минусе шунта а не на + потому как ток затвора попадает на вход усилителя - а это провоцирует переход всей схемы в режим "мультивибратора"
и 358 я бы не рекомендовал - он слишком тихоходный
лучший вариант ne5532 или lm833 - у них максимальная частота больш 1 мгц для полного выходного сигнала
а у 358 меньше 100кгц
ну и по цене они не очень отличаются :drinks:


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 23 ноя 2017, 01:41 
Не в сети

Зарегистрирован: 11 мар 2013, 01:58
Сообщений: 513
Я думаю, что мультивибратор здесь получится по другой причине (500 и 0.02 большое соотношение):
При превышении током порога, 4420 отключается, ток падает, и снова растет.. И так по кругу.
Для осуществления триггера на компараторе Вам нужно добавить диодик,
каком справа (аном слева :rofl: ), между выходом и "+". (последовательно с 1К )
Между "+" и шунтом тоже резисторик, ну пусть 10-100к.
А "сброс" данного триггера - что-то подобное кнопки между "+" и "-12". Резистор 1к можно (и нужно) удалить.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 23 ноя 2017, 09:14 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 20 окт 2015, 14:34
Сообщений: 1224
Откуда: Воронежская обл. г.Семилуки
Вот такая схемка триггерной защиты завалялась.
Изображение

_________________
Будте внимательны к своим мыслям, они начало поступков.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 23 ноя 2017, 17:32 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 30 мар 2014, 17:27
Сообщений: 214
Насчёт резистора между шунтом и +ОУ согласен , не понял зачем диод (красный) . И чего вы пристали к резистору 500ом ? Он для он для закрытия полевика при пропадании питания , я всегда в затворы ставлю .
А по поводу скорости LM358 задумался . Но это лучше , чем на схеме с тиристором ? Хотел бы ещё мнения услышать .
Изображение


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 23 ноя 2017, 21:31 
Не в сети

Зарегистрирован: 11 мар 2013, 01:58
Сообщений: 513
Диод (анод -жопка, катод - упирающийся в перекладинку носик треугольника) нужно развернуть.
К 500 Ом лично я не приставал. Пусть будет.
R2 - увеличьте на 1-2 порядка - вход высокоомный, пока диодик не открыт. На выходе ОУ, ведь "-". А кнопку сброса триггера (ну, или полупроводник какой-нть) прицепить к "+" ОУ и "-12".
Что получаем:
изначально на выходе компаратора "0", поскольку на "-" более высокий потенциал.
При возникновении превышения тока на "+" он становится выше. На выходе появляется практически +12, которое через диод поступает на "+" и удерживает триггер в этом состоянии, пока его кнопкой не сбросим. (снижаем потенциал на "+")
R1 можно и меньше, лишь бы макс. выходной ток ОУ не превысить при сбросе.
И ещё. Можно отказаться от транзистора, если поменяете "+" и "-" местами..


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 24 ноя 2017, 15:42 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 30 мар 2014, 17:27
Сообщений: 214
-CE- писал(а):
И ещё. Можно отказаться от транзистора, если поменяете "+" и "-" местами..

Думаю , не получится , даже если обратную связь поменять . Генератор выйдет .


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 24 ноя 2017, 21:01 
Не в сети

Зарегистрирован: 11 мар 2013, 01:58
Сообщений: 513
Да. Это я позже осознал, во сне практически, когда уже комп выключил..
Извиняюсь.
Генератор- не генератор, но работать не будет. Скорее "дегенерат-ор" :smile:
Во первых никогда не даст заработать ключу, поскольку на "+" потенциал выше.
Но если, вдруг, на шунте каким-то образом подскочит, то допалит всё до конца. :sad:
Не работает замена "+" и "-", короче.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 25 ноя 2017, 18:29 
Не в сети

Зарегистрирован: 14 фев 2013, 01:04
Сообщений: 30
А нет ли схемы защиты с токовым трансформатором, который надевается прямо на ножку вывода силового IGBT модуля? Желательно с триггером, и сигналом fault, чтобы по срабатыванию выключать драйвера всех транзисторов моста, а защиту сбрасывать отдельным выводом. Также желательно иметь устанавливаемый порог срабатывания цифровым потенциометром или ЦАПом.
Что то типа IX6611
А то при переходе на 200 амперные модули цена ошибки стала сильно бить по карману, по сравнению с таким навороченным драйвером.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 25 ноя 2017, 19:02 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 09 окт 2017, 19:30
Сообщений: 244
Откуда: Самара
Статья посвящена проблемам защиты транзисторов с полевым управлением в аварийных
ситуациях вызванных перенапряжением (часть 1) или токовыми и температурными перегрузками
(часть 2). Проблемы освещаются с практической точки зрения.
На сегодняшний день технология транзисторов с полевым управлением, как MOSFET, так и IGBT
достигла удивительных высот; уже никого не удивляет одиночный ключ на биполярном транзисторе с
изолированным затвором, способный коммутировать несколько мегаватт мощности. Но, несмотря на это,
IGBT и MOSFET всё ещё остаются довольно «хрупкими» в плане устойчивости к аварийным ситуациям,
которые могут возникнуть в процессе их работы. Безусловно, с 80-х годов прошло много времени, IGBT уже
не так боятся КЗ и dI/dt, но, тем не менее, отсутствие каких либо мер защиты силового ключа может
привести к серьёзным последствиям в случае возникновения нештатного режима работы. Именно поэтому,
защита силового транзистора является далеко не второстепенной задачей в процессе создания как
преобразователей в целом, так и драйверов управления транзисторами.
Безусловно, защите транзисторов с полевым управлением посвящено ни мало работ, но в
подавляющем большинстве случаев они излишне «теоретизированы»: расчёт траектории выключения в
режиме КЗ, расчёт снабберных цепей, расчёт статических и динамических потерь… Всё это хорошо, но
зачастую у разработчика просто нет времени, чтобы помимо самого преобразователя (а это не только схема,
но и испытания, сборка, технология, документация и т.д., и т.д.), рассчитывать ещё и защиту силового
ключа. Как правило, в такой ситуации просто ставят драйвер, например, от небезызвестного CT Concept и
уповают, что если что, уж он-то защитит; в конце концов, не такая уж это и сложная задача – защита. А
такой подход очень часто ведёт к убыткам, нервотрёпке и, главное, ставит очень неприятную задачу –
разобраться с проблемой, а разбираться, когда вся документация уже готова, подписана во всех инстанциях,
а на исследование отказа выдана только кучка обгоревшей пластмассы очень неприятно. Потому, проще
подготовиться ещё в процессе проектирования, благо, что это не так уж и сложно. Данная статья как раз и
посвящена защите транзисторов с полевым управлением, как MOSFET, так и IGBT, с практической,
основанной исключительно на опыте, точке зрения.
Но, вследствие чего транзистор вообще может выйти из строя? Не считая механических
повреждений, это только либо пробой напряжением, либо перегрев (в т.ч. и из-за перегрузки по току). При
этом пробой напряжением делится на пробой перехода затвор-эмиттер и пробой коллектор-эмиттер. И
именно об этих причинах выхода из строя пойдёт речь в первой части. Во второй же части будет рассмотрен
перегрев. В результате, в первой и второй частях будут выявлены все виды возможных причин отказов
транзисторов с полевым управлением и, по мере сил, предложены способы борьбы с данными аварийными
ситуациями.
Электрум АВ
2
Итак, для начала о перенапряжении затвор-эмиттер. Перенапряжение затвор-эмиттер может быть
вызвано несколькими причинами: неисправность драйвера, наводки на линии связи драйвера с
транзистором, попадание напряжения на затвор через ёмкость Миллера. Последнее, к слову сказать, очень
трудно диагностируемая причина выхода из строя. Не смотря на то, что современные транзисторы обладают
достаточно малой ёмкостью Миллера, которая не способна привести к выходу из строя затвора, всё ещё
встречаются «атавизмы» среди транзисторов, для которых пробой затвора через ёмкость коллектор-затвор
не редкость. Особенно этой бедой страдают транзисторы специального назначения; бывали случаи, когда
MOSFET на 200 В уже при бросках напряжения сток-исток амплитудой всего лишь 70…80 В, правда с
довольно существенной скоростью нарастания тока и напряжения, выходил из строя (нагрузка – двигатель в
несколько сот Ватт). Побороться с этой проблемой удалось только путём установки стабилитрона
непосредственно на затвор; на расстоянии 50 мм (через витую пару) этот стабилитрон практически не играл
никакой роли.
В большинстве случаев, бороться с этой причиной проще всего: достаточно между затвором и
эмиттером установить ограничитель напряжения (как правило, на 18 В) и всё; ёмкость затвора сама снизит
dU/dt до значений, с которыми справится ограничитель, тем более, что у большинства транзисторов затвор
выходит из строя при напряжении не менее 35 В (а то и 45 В), а значит есть существенный запас для
подавления импульса перенапряжения. Единственное обязательное требование – ограничитель должен быть
установлен как можно ближе к транзистору; даже если есть связь проводами длинной всего несколько
сантиметров, для отдельных транзисторов это расстояние может стать губительным (см. предыдущий
пример). Что касаемо типа ограничителя и вообще выбора между стабилитроном и ограничителем, то как
показывает практика – разницы здесь практически нет. Для примера скажу, что сравнивая 1,5КЕ18 и 2С218
отличий в амплитуде выбросов на затворе видно не было; разница, конечно, в мощности, но это уже другая
история.
Ещё один не менее эффективный способ – установка обратного диода с затвора на цепь плюсового
питания драйвера. Диод, желательно, Шоттки. Такой способ очень эффективен для большой скорости
нарастания напряжения на затворе и, в частности, очень широко используется совместно с «активной»
защитой от перенапряжения коллектор-эмиттер, о которой будет сказано ниже. Но применение этого
схемного решения ограничено: во-первых, транзистор должен быть подключен непосредственно к драйверу,
без дополнительных линий связи, а во-вторых, выходная ёмкость DС/DC-преобразователя драйвера должна
составлять не менее 47…100 мкФ, чтобы «проглотить» импульс, а его мощность, по возможности, хотя бы
несколько десятков Ватт, иначе (если импульсы будут проходить постоянно, например на каждом
выключении) можно перегрузить преобразователь, и тогда не транзистор, а драйвер выйдет из строя.
Впрочем, обратный диод – скорее для перестраховки; хватает и одного ограничителя, установленного
непосредственно на затворе транзистора.
Теперь о перенапряжении коллектор-эмиттер. Если токовые причины выходы из строя дают время
на принятие решения о защите, то перенапряжение такового времени не даёт, т.к. для транзистора
достаточно всего несколько нс, чтобы выйти из строя, а за такое время ни одна защита подключиться не
успеет. Поэтому с перенапряжением следует бороться превентивными способами. Существует два основных
способа борьбы: активный и пассивный. Активный подразумевает такое управление транзистором, при
котором минимизируются выбросы напряжения; сюда относятся «активная» защита и плавное выключение.
Активная защита, как правило, подключается по мере необходимости, а значит, не ведёт к увеличению
динамических потерь в штатном режиме работы, но уступает своим быстродействием и простотой
реализации защите пассивной. Пассивная защита, в отличие от активной, включена всегда, независимо от
того, требуется ли в данный момент защита, или нет. Данная защита представлена двумя способами:
снижение dU/dt и ограничение. К первому относятся различного рода снабберы, ко второму – ограничители
и варисторы. Далее по порядку.
Электрум АВ
3
Снаббер, в простейшем случае – это просто конденсатор. И как показывает практика, RC и RCD-
снабберы не обладают какими-либо существенными преимуществами в сравнении с одиночным
конденсатором. К конденсатору, в свою очередь, предъявляется ряд требований: конденсатор должен быть
установлен как можно ближе к силовым выводам коллектора и эмиттера транзисторного модуля; если
поставить его «где-то» на шине – эффективность будет значительно меньше. В свою время проводился
эксперимент: при конденсаторе установленном внутри модуля при напряжении питания 550 В, и при работе
инвертора на нагрузку 5,5 кВт наблюдались выбросы амплитудой до 650 В; когда конденсатор был
установлен всего лишь на шины питания (связь: пайка шин – шины модуля – винтовое крепление – силовые
шины) выбросы увеличились почти до 800 В. Разумеется, конденсатор тот же, режимы те же. Помимо этого,
очень желательно, чтобы конденсатор не прикручивался, а паялся, т.к. крепление прижимом так же
значительно снижает эффективность снаббера. Ещё снижается эффективность снаббера, если конденсаторы
набраны последовательно (по причине увеличения паразитного активного сопротивления), или параллельно,
т.к. три конденсатора по 0,1 мкФ не эквиваленты одному на 0,33 мкФ; оптимальный вариант – установка
одиночного конденсатора.
Если в преобразователе имеется несколько модулей, то количество конденсаторов вовсе не должно
быть таким же, что и количество силовых транзисторов. Количество снабберов определяется скорее
топологией силовой схемы преобразователя, нежели собственно схемой электрической принципиальной.
Самый простой пример: несколько транзисторов, включённых параллельно. Если силовые шины разведены
правильно, а именно: шины широкие, шины «+» и «-» идут одна под другой, расстояние между силовыми
модулями минимальное, то достаточно одного снаббера (например, 0,1 мкФ), установленного на шинах
питания. Если расстояние между модулями относительно велико, а связь между ними осуществляется
проводами (особенно, если сечение этих проводов недостаточно), то необходима установка снабберов на
каждый модуль, причём, при тех же прочих условиях, номинал каждого снаббера должен быть так же по 0,1
мкФ. Объясняется это тем, что снаббер, по своей сути, предназначен для «чистки» питания, и если
паразитные индуктивности связей отдельных точек питания минимальны, то нет необходимости «чистить»
каждую точку отдельно. И наоборот: если индуктивность связей велика, то каждая точка питания должна
«чиститься» отдельно. Это же правило относится и к схеме как таковой. Например, как показали
эксперименты, нет разницы между одним снаббером, установленным на шинах питания трёхфазного
инвертора и такой схемой, где конденсаторы стоят параллельно каждому транзистору. Конечно, разница
будет в номиналах, но что так удавалось в лучшем случае добиться выбросов в 50 В, что так; нет смысла
увеличивать габариты схемы. В общем, лучше сделать упор на топологию, нежели на количество снабберов
и увеличение габаритов.
Что касаемо типа конденсатора, то в подавляющем большинстве случаев достаточно обычных К73-
17, а порою и вовсе К10-17. Не имея опыта общения со специализированными импортными
конденсаторами, не могу сказать, есть ли «у них» конденсаторы гораздо лучше, однако, сравнивая с
отечественными малоиндуктивными и специализированными конденсаторами, для себя убедился, что
разницы их с К73-17 практически нет. Зато есть отличие между навесными конденсаторами и SMD-
конденсаторами. В своё время была предпринята попытка замены навесного конденсатора на SMD того же
типа и номинала. В результате, до того за многие годы не было ни одного отказа навесного конденсатора, а
SMD конденсаторы взорвались в двух аварийных ситуациях из трёх и, как следствие, от них пришлось
отказаться. Детальные проверки по этому поводу не проводились, поэтому трудно сказать, в чём именно
дело: в устойчивости к перенапряжению, в импульсной мощности или ещё в чём либо, но факт налицо.
Параметры конденсаторов. Безусловно, ёмкость должна рассчитываться согласно индуктивностям,
как нагрузочным, так и паразитным, но, как показывает практика, номинал снабберного конденсатора почти
всегда остаётся одним и тем же, по крайней мере, в области управления двигателями различных типов
мощностью от сотен Ватт до десятков киловатт. Это 0,1…0,4 мкФ (оптимально 0,22 и 0,33 мкФ) независимо
от двигателей, режимов, напряжения и т.д. Причём, дальнейшее увеличение ёмкости малоэффективно;
изменение номинала с 0,1 мкФ на 0,33 мкФ даёт выигрыш в подавлении импульса напряжения до 50%, а
увеличение ёмкости ещё на целый порядок (до 3,3 мкФ) в лучшем случае даст 10…20%, а далее подавление
и вовсе начнёт уменьшаться.
Электрум АВ
4
Перейдём ко второй разновидности пассивной защиты: ограничение. Если смысл снаббера
заключается в снижении dU/dt и, тем самым, в уменьшении пиковой амплитуды выброса напряжения, то
смысл ограничения в «обрезании» напряжения на установленном уровне. Для этих целей используются либо
ограничители напряжения, либо варисторы. Последние не нашли широкого применения для транзисторов в
виду низкого быстродействия, а вот ограничители используются очень широко.
Рекомендации по установке ограничителей аналогичны рекомендациям для снабберов.
Ограничители можно набирать последовательно (но не параллельно), причём такой способ удобен не только
для подбора требуемого напряжения, но и для увеличения максимальной мощности. Например, четыре
ограничителя на 1,5 кВт и 200 В будут в два раза мощнее, нежели два таких же ограничителя на 400 В, хотя
их номинальное пробивное напряжение останется тем же. Номинальное пробивное напряжение
ограничителя следует выбирать исходя из того правила, что оно должно быть на 30% выше номинального
напряжения питания и на 30% ниже предельно-допустимого напряжения коллектор-эмиттер транзистора.
Варьирование от этой точки в ту или иную сторону зависит от того, что критичней: либо перегрев
ограничителей (а из этого следует увеличение габаритов), либо риск пробоя силового транзистора.
По части ограничителей радует ещё и тот факт, что наконец появились малоиндуктивные мощные
высоковольтные ограничители специального назначения, производства НЗПП (г. Новосибирск), что
значительно упрощает проектирование силовых устройств спецназначения.
Однако, ограничители имеют тот минус, что их быстродействие не идеально; как правило задержка
их срабатывания составляет от 10 нс до нескольких десятков нс. И порой это очень много. Современным
транзисторам вполне под силу создать длительность выключения в 20…30 нс, а это означает, что, например,
при питании 600 В и ограничителе на 800 В длительность нарастания напряжения от 800 В до 1200 В
(пробой для транзистора) будет составлять менее 10 нс; ограничитель просто не успеет открыться, как уже
выйдет из строя силовой транзистор. Следовательно, длительность выключения транзистора должна
составлять никак не менее 50 нс, а лучше 100 нс. Поэтому, если не «подготовить» схему путём снижения
dU/dt, то толку от ограничителей не будет. Снизить же dU/dt можно либо тем же самым снаббером, либо
путём затягивания выключения управляющего импульса. Тогда и только тогда ограничитель сможет
защитить силовой транзистор.
Переходим к активной защите. Самый простой способ в этом разделе – плавное выключение
транзистора. При этом, в этой, первой части речь пойдёт о плавном выключении, которое присутствует
всегда, независимо от того, перешёл ли управляющий драйвер в аварийный (вследствие КЗ нагрузки
транзистора) режим работы или нет; о режиме КЗ и присущем ему плавном выключении будет сказано во
второй части. Как правило, с целью формирования плавного выключения устанавливают затворный
выключающий резистор относительно большого номинала. Как следствие, имеет место быть длительное
рассасывание ёмкости затвора и, тем самым, меньшая скорость выключения. Такая практика увеличения
длительности выключения общепринята, однако, если драйвер не покупной, а разрабатывается
собственными силами, то можно порекомендовать небольшую хитрость: плавное выключение лучше
формировать до оконечного каскада драйвера (если этот каскад собран на биполярных транзисторах) путём
установки в базы транзисторов конденсатора, заряжающегося (включение) через диод, а разрежающегося
(выключение) через резистор. В смысле собственно длительности фронта от этого ничего не изменится, но
зато значительно уменьшится выходное сопротивление драйвера, а значит увеличится помехоустойчивость
и устойчивость dU/dt драйвера в статическом запирающем режиме. Но это к слову.
Длительность фронта независимо от режимов работы и типа транзистора в идеале должна
составлять 1…3 мкс; можно, если очень требует нагрузка, расширить этот диапазон до 0,5…5 мкс. Если и
дальше уменьшать длительность выключения, то это уже и не плавное выключение получается, а если
увеличивать, то особого улучшения тоже практически не будет; только динамические потери возрастут.
Разумеется, порой динамические потери или высокая частота переключения не позволяют так затягивать
фронты, но тогда, значит, этот способ просто не подходит и тут уже ничего не поделаешь, но если потери
прощают, то лучше всё-таки перестраховаться и сделать спад хотя бы 1 мкс.
Электрум АВ
5
При этом длительность спада должно отмеряться относительно 0 В, а не относительно
отрицательного напряжения. Т.е., если транзистор управляется напряжением +15 В / -10 В, то те самые 1…3
мкс должны пройти при переходе от +15 В до 0 В, а не до -10 В; выключение до -10 В может быть и в два
раза длиннее. Объясняется такая точка отсчёта тем, что транзистор гарантированно закрывается при
напряжении 0 В и то, как дальше будет выглядеть напряжение на его затворе, ему безразлично; это всего
лишь хвост схемы управления и не более того. По этому поводу, раньше для драйверов (например, старые
драйверы Mitsubishi), нормировали плавное выключение по уровням 90-50% и 90-10%, сейчас же принято
заявлять только последнее значение.
«Активная» защита, пожалуй, самое сложное схемное решение для реализации защиты от
перенапряжения силового транзистора. Под «активной» защитой («active clamping») подразумевается такая
схема, при которой «избыточное» напряжение с цепи коллектор-эмиттер передаётся на затвор, в результате
чего транзистор приоткрывается и «подсаживает» силовое напряжение. Схемно защита представлен цепью
стабилитронов (ограничителей) катодом подключенной к коллектору, а анодом, через токоограничивающий
резистор, непосредственно к затвору (для надёжности драйвера желательно, чтобы ток защиты шёл в
оконечный каскад через затворный резистор).
В такой защите есть свои плюсы: она запросто заменяет ограничитель в цепи коллектор-эмиттер и
благодаря тому, что в большинстве драйверов plug-n-play она встроена, не требует расчётов и
дополнительного обвеса. Но есть и минусы. Во-первых, для эффективной реализации данной защиты
драйвер должен быть установлен непосредственно на силовой модуль, иначе паразитные индуктивности
связей сведут на нет всю эффективность. Во-вторых, быстродействие «активной» защиты сопоставимо с
быстродействие ограничителей, а потому приемлемо, но не идеально. В-третьих, применять такую защиту в
полумостовой схеме следует с большой осторожностью, необходимо увеличение «мёртвого» времени на
переключение, иначе пока один транзистор будет в процессе закрывания (в активном режиме в области
отпирания/запирания), второй может открыться по сигналу управления, а значит возникнут сквозные токи и
далее в зависимости от схемы и топологии. В-четвёртых, и это самое важное, такая защита создаёт
определённые трудности для драйвера. Сам принцип работы «активной» защиты заключается в том, что в то
время, когда драйвер подаёт и удерживает на затворе запирающее напряжение, цепи «активной» защиты
пытаются наоборот подать отпирающее напряжение. Если нет затворного резистора, или он очень мал
(порядка Ом и долей Ома), то это можно сделать только выводя нижний ключ оконечного каскада драйвера
из состояния насыщения. И хотя данный режим длится не так уж и долго, при хроническом срабатывании
защиты выходной каскад драйвера может перегреться и сгореть. Потому, в отличии от всех прочих методов,
которые могут работать на каждом выключении, данный метод всё-таки лучше использовать как пожарный,
особенно если мощность драйвера невелика.
В общем, разновидностей схемных решений для реализации защиты от перенапряжения существует
довольно много. Самая эффективная реализация защиты – сочетание вышеуказанных способов, ведь
каждый способ в отдельности гораздо менее эффективен, нежели в совокупности. Основной принцип
борьбы с перенапряжением сводится к тому, чтобы снизить dU/dt и далее «обрезать» напряжение на
приемлемом уровне. Если поставить только ограничитель, он не успеет сработать, если к нему поставить
снаббер, но оставить быстрое выключение транзистора, то по причине паразитных составляющих он может
не успеть затянуть скорость нарастания напряжения, а значит нужно плавное выключение транзистора.
Таким образом, плавное выключение делает скорость нарастания напряжения приемлемой для того чтобы
успел отработать снаббер, снаббер заваливает выключение, а ограничитель, через какое-то время, его
обрезает. Это, конечно, в идеале; на практике не всегда допускается и получается всё это реализовать, к
тому же борьба с перенапряжением – это всегда увеличение динамических потерь, что тоже требует
компромисса. Но, тем не менее, победить перенапряжение можно: из практики известно, что транзисторный
модуль трёхфазного инвертора может безбоязненно осуществлять всего за несколько сот мс реверс с
полного хода вентильного двигателя мощностью до 7 кВт, при напряжении питания 500 В, при работе на
очень высокоинерционный винт, а это что-то, да значит.

_________________
Стараюсь изучать все новое.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 25 ноя 2017, 19:06 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 09 окт 2017, 19:30
Сообщений: 244
Откуда: Самара
Статья является продолжением темы защиты транзисторов с полевым управлением начатой
в предыдущей части. Речь пойдёт в том же ключе, но уже о токовой и температурной защите
транзистора.
О перенапряжении было сказано, теперь черёд перегрева, а более никаких причин выхода из строя
IGBT и MOSFET не бывает. При этом перегрев является общим понятием; перегрев можно разделить на три
вида, исходя из причин, приводящих к нему: перегрев, вызванный внешними факторами (например,
перегрев в отсеке, ослабление винтов крепящих модуль к радиатору и т.д.), перегрев из-за длительной
перегрузки по среднему току и перегрев из-за кратковременной сильной токовой перегрузки (КЗ в нагрузке).
Безусловно, последние два вида можно разделить только несколько абстрактно, т.к. нет чёткой границы
между кратковременной перегрузкой и длительной; между током КЗ и, к примеру, средним токов в пять
(всего лишь) раз превышающим предельно допустимый средний ток для данного транзистора, но, тем не
менее, это причины разные и защищаться от них следует также по-разному. Теперь по порядку.
Собственно перегрев, вызванный внешними факторами, довольно частое явление и способ борьбы с
ним всегда один: температурная защита, основанная на показаниях датчика температуры. Вопросы здесь в
том: где надо поставить датчик и на какую температуру настроить срабатывание защиты.
Оптимальный вариант установки датчика температуры – непосредственно около кристалла или
корпуса транзистора, желательно на общем керамическом основании. Но, имея дело с покупными силовыми
модулями, разумеется, установить датчик таким образом не получится. Самая ближайшая точка, получается,
радиатор модуля или силовые шины. При этом, на токах в сотни Ампер и выше самая греющаяся точка, как
правило, выводы силовых шин, но здесь температура очень сильно зависит от качества соединения силовой
шины модуля с внешней силовой шиной, а потому такое крепление получается недопустимо «плавающим».
Если же датчик не получается поставить даже на радиатор, то его надо прикрепить хотя бы на охладителе в
непосредственной близости к модулю и желательно не на пути воздушных потоков. Так же, по
возможности, датчик следует припаивать или хотя бы прикручивать, т.к. крепление через теплопроводную
пасту или клей резко снижает эффективность и, главное, быстродействие защиты.
Основная проблема с температурной защитой в том, что она очень инерционна; тепловые
сопротивления всех переходов могут привести к тому, что транзистор может выйти из строя даже при очень
медленном нагреве; датчик попросту не нагреется на столько, чтобы защита сработала. А потому, по
возможности, температуру срабатывания защиты следует настраивать ниже максимальной. Если
собственную защиту модулей (встроенный терморезистор) рекомендуется включать при 100 0С, то если
датчик установлен на радиаторе, температуру надо снизить на 10 0С, если около модуля на охладителе, то
ещё на 10…15 0С, если вдали от модуля, то ещё на 5…10 0С. Как показывает практика, предельная рабочая
температура на кристалле возникает, приблизительно, при температуре охладителя порядка 70 0С, реже 80
0С (для модулей с низким тепловым сопротивлением).
Электрум АВ
2
Но мало отключить модуль при перегреве, его надо ещё и включить при снижении температуры до
приемлемого значения. В величине этого гистерезиса не редко кроется причина выходов из строя. Смысл
проблемы в том, что например, рабочая температура радиатора 70 0С, кристалла – 100 0С; охладитель
разогрелся до 80 0С, температура на кристалле при этом стала 140 0С, сработала защита и модуль, вместе с
охладителем начали остывать. Ввиду наличия существенного теплового сопротивления охладитель остывает
быстрее модуля, поэтому при достижении температуры охладителем 70 0С (когда температурная защита
отключится и вновь запустит модуль), температура кристалла не снизилась до 100 0С, как ранее, а стала,
например, 110 0С. Далее опять нагрев, теперь уже из-за инерционности при срабатывании защиты
температура кристалла стала равной 150 0С, снова остывание, но уже до 120 0С, опять нагрев и т.д. вплоть до
момента выхода из строя. Таким образом, ступенчато, транзистор разогревается всё больше и больше, пока
не сгорит. И такие случаи встречались. Бороться с этим явлением можно увеличением гистерезиса: чем
дальше датчик температуры от кристалла транзистора, тем больший гистерезис должен быть у защиты.
Производители модулей со встроенным термодатчиком могут позволить себе гистерезис в 10 0С, здесь
инерционность позволяет, но если датчик внешний, а тем более стоит на некотором удалении от модуля, то
гистерезис должен составлять никак не менее 30 0С, чтобы система успела прийти к начальному тепловому
равновесию перед следующим циклом. Эта небольшая настройка может существенно помочь при
возникновении постоянного перегрева силового транзистора.
Перегрузка по среднему току, в общем-то, даже и не аварийная ситуация, а вполне штатный, пусть и
относительно кратковременный, режим работы силового ключа. Такая перегрузка может возникнуть,
например, при запуске двигателя, при накачке выходной ёмкости преобразователя, при запуске ламп,
обогревателей и т.д. Но то, что данный режим встречается довольно часто, требует особенно тщательного
подхода к защите по среднему току. В простейшем случае, в качестве токовой защиты может быть
использована та же термозащита, но это если только нагрузка транзистора очень инерционна; задержка
срабатывания термозащиты может исчисляться минутами или, в лучшем случае, десятками секунд, а это, в
подавляющем большинстве применений, недопустимо долго.
Защита по среднему току – это всегда модуляция начального сигнала управления. Эта модуляция
может быть осуществлена самой схемой управления, например, путём увеличения скважности; сигнал
задаваемый внешней схемой управления может быть промодулирован сигналом с заданной частотой и
меняющейся скважностью (так ограничивается ток в схемах, где сравнивается сигнал усилителя тока с
пилообразным напряжением генератора) или произвольным ШИМ-сигналом, если защита реализована на
обратной связи. Характеристики ограничения тоже могут быть различными: снижение тока относительно
допустимого, ограничение на уровне допустимого и т.п. Но суть от этого не меняется: это всегда ШИМ с
целью снизить протекающий через ключ ток относительно текущей потребности нагрузки. К ШИМ, в свою
очередь, предъявляется только одно требование: его несущая частота ни в коем случае не должна
превышать максимальной частоты коммутации для данного транзистора. И даже более того, должна быть
относительно низкой.
Смысл снижения несущей частоты в том, чтобы снизить динамические потери, ведь, в конце
концов, задача состоит в недопущении перегрева, а если частота включения/выключения будет недопустимо
большой, то транзистор на динамических потерях может разогреться больше, чем на статических. Но тут
есть обратная сторона медали: чтобы ограничивать ток на установленном уровне, а не просто «завалить»
его, при снижении частоты необходимо увеличивать задержку срабатывания защиты, а это чревато выходом
из строя. В свою время, было проведено множество экспериментов, вследствие которых сгорел не один
десяток транзисторов, результатом которых стал подбор наиболее приемлемых частот и задержек: при
полуторократном увеличении тока потребляемого нагрузкой задержка срабатывания защиты должна
составлять 100+50 мкс (в пределе 30…300 мкс), а несущая частота должна быть 1…10 кГц.
Электрум АВ
3
Зачастую, разработчик, во избежание установки дополнительных элементов схемы, мерит средний
ток не по показаниям шунта, измерительного трансформатора или иного токового датчика, а по падению
напряжения на транзисторе. Такой способ если и имеет право на существование, то только для MOSFET, т.к.
полевые транзисторы имеют более или менее линейную зависимость падения напряжения на переходе сток-
исток от тока стока. И то этот способ сильно приблизительный, тем более если учитывать изменение
температуры. Для IGBT такой способ и вовсе неприемлем, т.к. здесь более или менее внятная читаемая
зависимость практически и вовсе отсутствует, а на температуре разброс измеренного значения станет
совсем неприличным. Для измерения среднего тока лучше всё-таки использовать средства измерения, для
того и предназначенные.
Один из самых опасных режимов работы силового транзистора – короткое замыкание в нагрузке.
При этом под коротким замыканием подразумевается не только ситуация, когда возникает чисто
механическое замыкание, но и, в общем-то, штатные режимы, такие как запуск двигателя (пусковой ток,
ограниченный только активным сопротивлением обмоток), или даже его реверс, если он осуществляется
противовключением, накачка ёмкости (так же в начальный момент активное сопротивление пренебрежимо
мало), подключение различного рода нагревательных элементов и т.д., и т.п. Такой режим работы всегда
характеризуется выходом транзистора из состояния насыщения; всё напряжение питания или его
существенная часть падает на переходе коллектор-эмиттер.
К счастью, современные транзисторы пусть и кратковременно, не более 10…20 мкс, но устойчивы к
КЗ, а значит у схемы защиты есть время понять, что возникла перегрузка и безопасно выключить
управляемый транзистор. Гораздо опасней даже не само КЗ, а выключение транзистора в режиме КЗ, т.к.
при этом обратный индуктивный выброс может быть такой мощности, что никакие штатные схемы защиты
от перенапряжения не справятся. Выход здесь только один: плавное («мягкое») аварийное выключение и
плох тот драйвер, у которого нет такой функции. Плавное выключение должно быть обязательно и
длительность его должна выбираться таким образом, чтобы в сумме задержка срабатывания защиты по
ненасыщению и длительность управляющего сигнала выключения до уровня 0 В составляли не более 10
мкс; совсем в крайнем случае и только при острой необходимости – до 15 мкс, но никак не больше. При
этом длительность заднего фронта (опять же, до уровня 0 В) должна составлять 2…10 мкс, а оптимально
3…7 мкс, и чем больше индуктивность нагрузки тем, разумеется, должно быть дольше выключение.
Далее возникает ряд вопросов: при каком падении напряжения коллектор-эмиттер следует
выключать транзистор, через какое время его можно перезапустить и сколько времени разрешать ему
работы в режиме КЗ. Ответ на последний вопрос проистекает из предыдущего абзаца: задержка
срабатывания защиты по ненасыщению должна составлять 1…10 мкс, при этом чем мощнее транзистор, тем
больше может быть это время.
К длительности задержки срабатывания защиты, казалось бы, привязано напряжения срабатывания
той же защиты: чем меньше напряжение выключения, тем дольше можно разрешать работу транзистора. Но
это очень вредное заблуждение. Если возникает КЗ или ситуация на то похожая, то на транзисторе упадёт
напряжение как минимум десятки Вольт, а то и сотни; здесь без разницы, настроена ли защита на 3 В, или
на 10 В, транзистор всё равно нужно как можно быстрее выключить. Исключение составляет, разве что,
такое использование защиты по ненасыщению (к слову сказать, а равно как и сигнала с шунта или иного
датчика тока), когда отслеживается относительно небольшое увеличение падения напряжения, например
при определении перекоса при работе транзисторов в двухтактной схеме раскачки трансформатора; здесь
можно увеличить задержку, но всё равно остаётся риск, что так можно «прошляпить» КЗ. По этому поводу
примечательны настройки защиты для высоковольтных транзисторов: здесь напряжение срабатывания
защиты составляет десятки, а то и сотни Вольт (во избежание ложных срабатываний при включении
транзистора, когда в совершенно обычном режиме работы на транзисторе в течении нескольких мкс могут
падать многие десятки Вольт), но задержки срабатывания так и остаются на уровне нескольких мкс.
Показательно.
Электрум АВ
4
По поводу периода перезапуска следует сказать, что период напрямую зависит от рассеиваемой
транзистором импульсной мощности в моменты включения. И, кстати, в данном контексте речь идёт именно
о перезапуске; никакой ШИМ при работе транзистора на КЗ быть не должно, т.к. это чревато. При этом,
повышенное падение напряжения в расчёт не берём, т.к. тогда надо конкретно считать под значение этого
самого падения. В режиме чистого КЗ, как правило, предельный режим – это скважность 300 (для
транзисторов до 1700 В), но это уже совсем на грани, надо придерживаться скважности не менее 500, а ещё
лучше 1000. Всё, что больше 1000 уже не имеет значения. Можно перезапускать транзистор пачками
импульсов, например, пять импульсов с периодом следования 100 мкс через 10 мс; но это опять дело
каждого конкретного случая и конкретной задачи.
Для режима КЗ существует небольшая хитрость, которая используется довольно-таки редко, но
зачастую просто спасает ситуацию. Это работа транзистора на относительно низком напряжении
управления. Смысл в том, что в зависимости от приложенного к затвору напряжения максимальный ток
коллектора меняется и если снизить напряжение управления, то снизится и падающий на переходе
коллектор-эмиттер ток, что проистекает из ВАХ любого транзистора с полевым управлением, при этом само
падение напряжения останется тем же (напряжение питания для режима КЗ). Например, питание 600 В, при
напряжении на затворе 15 В транзистор способен пропустить 1000 А, значит мощность, падающая на
транзисторе будет составлять 600 кВт. При напряжении 9 В, транзистор пропускает не более 200 А, значит
мощность уменьшится до 120 кВт. Отсюда меньший перегрев, возможность более частого перезапуска, а так
же снижение в индуктивности нагрузки запасённой мощности, т.е. значительное ослабление обратного
индуктивного выброса. И хотя реализовать этот способ схемно (к примеру, 9 В для КЗ и 15 В при штатном
режиме работы) довольно сложно, можно просто сделать постоянное пониженное напряжение управления,
тогда при работе на штатную нагрузку статические потери увеличатся приблизительно на 20%, зато
значительно повысится надёжность в режиме КЗ, что может сильно упростить жизнь при работе на
нагрузку, где КЗ – не редкость.
В заключение отмечу, что работать с защитой по току в некотором смысле даже проще, чем с
защитой по напряжению. Бесспорно, схемная реализация токовых защит куда как сложней, чем защит по
напряжению. Но силовой транзистор позволяет «подумать» схеме управления, когда речь идёт о токе, а если
есть время «подумать», значит решить задачу проще, нежели чем быстро-быстро, как в случае с защитами
от перенапряжения. Впрочем, это дело вкуса, хотя как ни крути, а защищать транзистор надо и от того, и от
этого.

_________________
Стараюсь изучать все новое.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 25 ноя 2017, 19:09 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 09 окт 2017, 19:30
Сообщений: 244
Откуда: Самара
А вот насчет них надо подумать :drinks: https://forum.efind.ru/showthread.php?t=78578

_________________
Стараюсь изучать все новое.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 26 ноя 2017, 01:05 
Не в сети

Зарегистрирован: 11 мар 2013, 01:58
Сообщений: 513
Это Вы врукопашную написали?
Можно было и ссылку кинуть.. ;)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 26 ноя 2017, 10:24 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 09 окт 2017, 19:30
Сообщений: 244
Откуда: Самара
Копипастнул)) С пдфки :smile:

_________________
Стараюсь изучать все новое.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 26 ноя 2017, 23:47 
Не в сети

Зарегистрирован: 11 мар 2013, 01:58
Сообщений: 513
В общем счете полезно. :smile:
Кому нужно поконкретнее - уже сами найдут.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 27 ноя 2017, 09:25 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 09 окт 2017, 19:30
Сообщений: 244
Откуда: Самара
А вот и микросхемы драйверы со встроенной защитой которые можно применить как раз для управления питанием затвора описанного в статье 1 IR2125 Верхнее плече https://www.infineon.com/dgdl/ir2125.pdf?fileId=5546d462533600a4015355c85ba31694 и нижнее плече MC3353 https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC33153-D.PDF а это статейка откуда взяты эти варианты применения для защиты ключей http://www.compitech.ru/html.cgi/arhiv/00_06/stat_34.htm

_________________
Стараюсь изучать все новое.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 02 дек 2017, 17:03 
Не в сети

Зарегистрирован: 14 фев 2013, 01:04
Сообщений: 30
Вот только шунтовые датчики тока в преобразователях индукционного нагрева совсем не лезут в конструкцию. А токовый трансформатор можно прямо на удлиненный винт вывода силового IGBT модуля надеть и будет красиво да и изоляция получится, так что можно и по высокой стороне датчик ставить.
А вариант с расщепленными эмиттерами это вообще сюрреализм при таких токах.
Сейчас пытаюсь что то выдумать самостоятельно, используя вывод enable IXYS IXDD609 или IXDD614 ( нужны действительно большие токи затворов для минимизации динамических потерь поэтому 14 ампер с драйвера вполне нормально).
Схема на триггере и компараторе типа LM311. Только пока проблемы с ложными срабатываниями от иголок при коммутации. Надо как- то правильно мертвое время нечувствительности выбрать.
Изображение


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 11 мар 2018, 08:48 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 фев 2013, 15:54
Сообщений: 461
Откуда: Москва
Интересно, будет работать такая схема на компараторе? Вроде у Фулюгана так сделано.

Изображение


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 11 мар 2018, 23:43 
Не в сети

Зарегистрирован: 11 мар 2013, 01:58
Сообщений: 513
Нет!
Но у Фулюгана может и будет..
Схема относится к категории 5 элементов = 5 ошибок.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 12 мар 2018, 04:08 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 фев 2013, 15:54
Сообщений: 461
Откуда: Москва
Почему? Стоит себе штуковина, сравнивает два напряжения. Дорогущий шунт можно выкинуть.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 12 мар 2018, 11:46 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 фев 2013, 14:06
Сообщений: 3023
Откуда: Черкассая обл Украина.
-CE- писал(а):
Нет!
Но у Фулюгана может и будет..
Схема относится к категории 5 элементов = 5 ошибок.

Я не вижу ошибок. И , ИМХО будет работать не только у Фулюгана. Идея
правильная.
Может что то не вижу? Укажите, где ошибки?

_________________
Главное в жизни не лениться. Захотел поспать - поспи, и не надо откладывать на потом.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 12 мар 2018, 12:53 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 20 окт 2015, 14:34
Сообщений: 1224
Откуда: Воронежская обл. г.Семилуки
Я бы выбросил драйвер. Нам важно быстро закрыть ключ и только. Это бы упростило питание схемы. Возможно еще включил бы это устройство в минус.Изображение

_________________
Будте внимательны к своим мыслям, они начало поступков.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 13 мар 2018, 01:29 
Не в сети

Зарегистрирован: 11 мар 2013, 01:58
Сообщений: 513
Пять, конечно не пять.. Но всё же:
При превышении тока, на выходе компаратора =1, что только после этого позволяет работать триггеру. Иначе на выходе последнего =1 (при нормальных условиях), что запирает 3180. Т.е. вообще схема не запустится.
Соответственно "индикатор перегрузки" - всегда горит.
Постоянная времени на ножке 1 триггера не слишком-ли велика? За это время при неисправностях многое что может случиться.
А остальное, наверное, побочные мелочи..
Смутил резистор на землю 1К в параллель шунту. (В полусне не рассмотрел, что не короткое). По сути он и не нужен - правила хорошего тона. При отгорании (!) провода от шунта к нему - никакой защиты. Но если пропадет контакт в шунте (что чаще при больших токах), то ни компаратору, ни ему уже никто не поможет.
56К об землю на выходе 393 вообще ни к чему, особенно в связке с подтяжкой в 1К.
Ну и делитель "чувствительности", конечно. В средних положениях "ползунков" получается порог около 0,5В, что очень расточительно в плане разогрева. Я бы поставил верхний резистор 100К. , ну а нижний пусть как есть.
У Феникса тоже неплохое упрощение. При условии, что Вы "перевернете" правильно компаратор.

И зачем Вам "дорогущий" шунт? Берете давно сгоревший китайский тестер, режете его шунта пополам и запаиваете куда надо эти половинки параллельно. Получается ~ 40А/100мВ. Ну а "показометр" - это и есть, по сути, вольтметр на 75мВ. Можно любой миллиамперметр внешним резистором подогнать как нужно.

PS читать и что-то отвечать получается только по ночам, после основной работы. В 6 под'ем. И так каждый день. Прошу простить, местами..


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 13 мар 2018, 14:41 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 фев 2013, 14:06
Сообщений: 3023
Откуда: Черкассая обл Украина.
-CE- писал(а):
Пять, конечно не пять.. Но всё же:
При превышении тока, на выходе компаратора =1, что только после этого позволяет работать триггеру. Иначе на выходе последнего =1 (при нормальных условиях), что запирает 3180. Т.е. вообще схема не запустится.
Соответственно "индикатор перегрузки" - всегда горит.
Постоянная времени на ножке 1 триггера не слишком-ли велика? За это время при неисправностях многое что может случиться.
А остальное, наверное, побочные мелочи..
Смутил резистор на землю 1К в параллель шунту. (В полусне не рассмотрел, что не короткое). По сути он и не нужен - правила хорошего тона. При отгорании (!) провода от шунта к нему - никакой защиты. Но если пропадет контакт в шунте (что чаще при больших токах), то ни компаратору, ни ему уже никто не поможет.
56К об землю на выходе 393 вообще ни к чему, особенно в связке с подтяжкой в 1К.
Ну и делитель "чувствительности", конечно. В средних положениях "ползунков" получается порог около 0,5В, что очень расточительно в плане разогрева. Я бы поставил верхний резистор 100К. , ну а нижний пусть как есть.1
У Феникса тоже неплохое упрощение. При условии, что Вы "перевернете" правильно компаратор.

И зачем Вам "дорогущий" шунт? Берете давно сгоревший китайский тестер, режете его шунта пополам и запаиваете куда надо эти половинки параллельно. Получается ~ 40А/100мВ. Ну а "показометр" - это и есть, по сути, вольтметр на 75мВ. Можно любой миллиамперметр внешним резистором подогнать как нужно.

PS читать и что-то отвечать получается только по ночам, после основной работы. В 6 под'ем. И так каждый день. Прошу простить, местами..

1 Индикатор перегрузки горит при пормальной работе при аварии он гаснет. Тут просто не удачное название.
2 Тут Вы правы, допущена ошибка, попутаны входы.
Можно ставить операционник, я так и делаю, у меня обычно операционников много,а компараторы надо заказывать. Тогда 1к и 56к на входе вообще не нужны. Только нужно учесть некоторые нюансы:
А) Питание надо по минусу подавать чуть отрицательное, иначе будет инверсия сигнала, т.е. вместо лог 1 получим лог 0. Я так раз поймался, не знал этого нюанса, менял микросхемы, потом узнал, что полный минус или плюс питания подавать на входы операционников нельзя (компараторов можно), может быть инверсия сигнала. Только очень современные операционнки избавлены от этого.
Б) Или подключать так (обозначено синим, т.е. или минус на 4 ножку, или такую примочку. Но, резистор и диод можно ставить при условии, что делитель дает более 1в, иначе может быть инверсия.
Лучше использовать КМОП логику, тогда питание можно использовать 15в, за счет чего и помеха будет поменьше влиять.

Постоянная времени на 1 ножке она роли не играет, это для того, что бы при включении триллер гарантировано становился в нужное состояние.

Тут действительно 1 ошибка, попутаны входы на компаратор. Как то не обратил внимание.
Изображение

_________________
Главное в жизни не лениться. Захотел поспать - поспи, и не надо откладывать на потом.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 14 мар 2018, 00:35 
Не в сети

Зарегистрирован: 11 мар 2013, 01:58
Сообщений: 513
Светодиодик, кстати, по логике приведенной схемы "светит" именно когда авария..
Хочу заметить, что далеко не все операционники, как и компараторы, имеют входы "Rail-to-rail". Т.е. около нуля и питания - не работают. Для 393, именно, подтяжка вверх нужна (1к), поскольку у него выход ОК. 56к-никчему.
Питание со смещением усложняет схему.
Из подстроечников я бы один точно исключил.
Синий диод слева - зачем?
Стабилитрон и высококилоомный резистор к нему, по моему, тоже не к чему. Поскольку, если пойдет ток через шунт, вызывающий падение на нем 5в. (к примеру 0.005 Ом = 1000А), думаю, что и проводка и дорожки сгорят первее, чем компаратор... Цена остального - выше.
А защита должна отработать на порядок (минимум) ранее.
И, считаю, что всю диодно-кондесаторно-резистивно-супрессорную обвязку "Ключа отсечения питания" можно исключить. Однократное переключение не вызовет больших перегрузок. Итак всё реактивное в "нагрузке" замкнётся.. И даже умолкаю о чрезмерной перестабилизации цепи затвора... С шестиамперным предохранителем...
А ещё мне тут нравится "фильтр по общим проводам". Кондёр 0.01 600v параллельно шунту-зачем? Наверное, чтобы амперметр не трясло.
И про постоянную времени:
Предположим, в предыдущем цикле(сеансе) работы у нас поджарился один ключ. Защита отработала.
Оператор включает аппарат повторно. И вот у него(аппарата) возникает свой deadtime, на ту самую постоянную времени. Т.е. плевать на все сквозняки - гори всё синим пламенем в первые же секунды!
P.S. чем больше смотришь на данную картину, тем больше открывается живописных моментов. Пазлы собираем.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 14 мар 2018, 00:46 
Не в сети

Зарегистрирован: 20 май 2013, 14:11
Сообщений: 572
Кубриков писал(а):
Интересно, будет работать такая схема на компараторе? Вроде у Фулюгана так сделано.

Изображение

дурь несусветная!....
схемотехника на уровне плинтуса ......
ну может на сантиметр выше.... :mosking:


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 14 мар 2018, 01:02 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 фев 2013, 15:54
Сообщений: 461
Откуда: Москва
Фулюган, колитесь!!


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 14 мар 2018, 03:18 
Не в сети

Зарегистрирован: 20 май 2013, 14:11
Сообщений: 572
Кубриков писал(а):
Фулюган, колитесь!!

я в рабочей командировке
пишу с мобилы
читаю форум мало - нет времени и мало гигов интернета в месяц
через пару недель буду дома - тогда и буду на постоянной связи... :drinks: набросаю самых простых вариантов....


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Защита инвертора при превышении тока
СообщениеДобавлено: 14 мар 2018, 12:13 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 фев 2013, 14:06
Сообщений: 3023
Откуда: Черкассая обл Украина.
Вот, тут должно работать. На входе компаратора будет на 0.65в больше, чем на шунте за счет падеения напряжения на PN переходе. И при обрыве шунта диод не даст попасть высокому напряжению на вход компаратора.
Изображение

_________________
Главное в жизни не лениться. Захотел поспать - поспи, и не надо откладывать на потом.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 165 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4  След.

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Google Adsense [Bot] и гости: 2


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
Вы можете создать форум бесплатно PHPBB3 на Getbb.Ru, Также возможно сделать готовый форум PHPBB2 на Mybb2.ru
Русская поддержка phpBB