Работа мощного MOSFET через оптрон
- Войдите на сайт для отправки комментариев
Сб, 09/01/2016 - 21:45
Всем привет!
Есть идея построить регулируемый силовой порт с возможным ШИМ.
Работа на выходе планируется от 24v 20A до 120v 50A
Хотелось бы иметь возможность ШИМ, думаю что оптрон это позволит. И конечно же регулировку открытия MOSFET.
Попытался нарисовать что то в QUCS.
В общем вопросы
1. правильно ли подобраны резисторы на gate? Предполагается что R1=60kOm снижает напряжение до рабочего максимума, а R2=103kOm является подстроечным (в QUCS подстроечные не рисуются) и регулирует предел от максимума насыщения затвора до минимума при котором открывается транзистор.
2. на входах In1 и In2 нужно-ли ставить ограничетельные резисторы при подключении к ШИМ порту Arduino Mega 2560? Предполагается использовать оптроны HCPL-314J
om0, конечно неправильно подобраны резисторы. Драйвер должен выдать импульсный ток в затвор порядка 200мА. О каком токе может идти речь с такими резисторами? Мосфет ваш раскалится как печка. Обычно резисторы в затворе не более 10.. 100 Ом. А максимальное напряжение на затворе снижайте уменьшая напряжение питания оптрона.
Ок.
Как я понял из даташита на IXFX 90N30 минимальное напряжение открытия составляет 3,5 вольт, максимальное в пике 20 вольт (поэтому на входе оптрона как раз 24 вольта). Ток как я понял 200 мкА. Если я не прав - поправьте меня.
Немного порассуждаю.
В даташите на HCPL-314J есть формула расчета gate resistor
То есть для регулировки тока Drain-Source получается что мне нужно ставить подстроечный резистор R3 в схему питания? Я верно понимаю?
я ставлю один подстроечный на 85 или даже лучше 100 Ом и все счастливо работает.
Не надо там никаких подстроечных, там ток импульсный плохо будет. Ставте 75 Ом, я такой ставлю (причем везде, где 1К не подходит)))), не найдете - ставте 68 или 51Ом. На худой конец 100 Ом.
[/quote]
Не надо там никаких подстроечных, там ток импульсный плохо будет. Ставте 75 Ом, я такой ставлю (причем везде, где 1К не подходит)))), не найдете - ставте 68 или 51Ом. На худой конец 100 Ом.
[/quote]
Ок, хорошо, я понял.
Но все дело в том, что мне надо регулировать мощность на транзисторе. То есть не просто его включить и регулироватьскважность и частоту чигнала ны выходе транзистора, нотакже и амплитуду,вот в чем самый важный вопрос.
Какую вы там амплитуду собрались регулировать? У вас в перспективе 120 вольт и 50 ампер. Когда вы амплитуду "срегулируете" на 50% у вас три киловатта выделится на мосфете. Работоспособность данного устройства можно гарантировать только на дне бассейна с жидким азотом.
1) 24В - много. Затвор пробьёт
2) 50А 120В - это в статике 75Вт. в динамике - все 100. Маловероятно рассеять с одного корпуса. Хотя по приведённым тепловым сопротивлениям возможно.
Пробуйте =)
Только комплектующими запаситесь.
Я аналогичный модуль (биполярное реле) делал на ADUM5241(вроде) + IR2127 + усилитель драйвера
На HCPL314 тоже делал субмодуль....но он "не пошёл" .
Это если развязка нужна.
Вам она нужна?
я бы поставил лучше TLP250 вместо HCPL-314. и полевик не должен быть один, а несколько штук параллельно. и радиатор с вентилятором. самый оптимальный по моему вариант это кулер от процессора. главное чтобы сзади была поверхность побольше, чтобы посадить несколько полевиков
+ термостат через термопасту прямо на радиатор. чтобы включался автоматически
хотя для начала поэкспериментировать, пожечь парочку можно
om0
Питание оптрона +15 - минус 5 (0) Вольт. Резистор в цепи затвора от 10 до 100 Ом. Дополнительный импульсный регулируемый источник питания 24-120 В 50 А для питания MOSFET с нагрузкой. В цепи затвор-исток резистор 10-20 кОм. R3 выбросить. Цепь Р3 соеденить с общим выводом оптрона, диод от общего вывода оптрона оторвать, соеденить с затвором. MOSFET должен работать только в импульсном режиме, об активном режиме забудьте. Регулировка мощности - ШИМ + источник 24-120 В.
To dmitron1036
Я оптрон повесил только потому, чтобы не жечь Ардуину. Изначально управление было на PIC16F84A но после N-ного сгоревшего процессора пришла идея перейти на оптронную развязку, да и ресурсы пика совсем не те что у Ардуины.
To VictorNsk
То есть в финале схема выглядит так
У меня вопрос по диоду. Нужен ли он вообще?
Дело в том, что Drain и Source используется для подключение нагрузки. Я пока точно незнаю в какой цепи будет висеть нагрузка, поэтому и присутствуют P3 и P2. Соответственно соеденить их с общей цепью оптрона я тоже немогу, боюсь попалить Ардуину и все что до нее.
Импульсный регулируемый источник...... Планируется что это будет несколько банок батарей. Сейчас 2 гелиевые батареи 12v/120Ah, хочется сразу учитывать емкость батареи и ее сопротивление, так как в конечном итоге все это будет работать именно от батарей. То есть вот на этот эксперимент конкретно 24v/120Ah источник.
Транзисторы работают только в импульсном режиме. В другом случае нет смысла в MOSFET проще ставить IGBT.
На счет охлаждения сразу все обдумано.
В цепи планируется минимально 6 потоков, то есть это не паралельные транзисторы, это именно на 6 потоков, поэтому выбор пал на Ардуино.
Где бы не находилась нагрузка
Цепь Р3 соеденить с общим выводом оптрона со стороны его выхода, там откуда диод оторвали (там где у вас земля нарисована, источники естественно должны быть изолированы). В цепи затвор-исток резистор 10-20 кОм. (не обязательно, но желательно).
Диод служит для быстрого разряда емкости затвор - исток при закрытии полевого транзистора.
IGBT не проще.
To VictorNsk
За диод спасибо, понял.
В итоге финанльная схема выглядит вот так.
Я верно понял?
Вопрос. Как быть с током в нагрузке при включении нагрузки с общей землей
Или при включении нагрузки с общим плюсом
Или же вообще психануть
Идея в том, чтобы на нагрузку подать максимальный ток, который только она сможет провести исходя из собственного сопротивления.
Как в этом случае поведет себя цепь Source-Gnd да и резистор R1 тоже ?
И опять, возвращаясь к началу. Если все таки мощность на нагрузке окажется больше нужной, как ее регулировать, желательно с того же Ардуино?
Там где у вас земля должен быть изолированный источник минус 15 вольт для всех случаев, кроме "Или при включении нагрузки с общим плюсом". Здесь все нормально, причем питание затвора можно взять от половины аккумулятора + 12 В.
И опять, возвращаясь к началу. Если все таки мощность на нагрузке окажется больше нужной, как ее регулировать, желательно с того же Ардуино?
Преобразовать импульсный ток в цепи Source-Gnd в постоянное напряжение с помощью датчика тока в напряжение и подать на аналоговый вход Ардуино.
Мне кажется что все-таки лучше начать с версии
И тогда нет необходимости усложнять схему дополнительными -15.
Виктор, вопрос. Вы можете нарисовать то, что имеете ввиду? Вот исходник в Qucs ссылка.
а как полевик будет открываться? за счет чего? ты подаешь напряжение для открытия относительно воздуха? земли объеденить надо
а как полевик будет открываться? за счет чего? ты подаешь напряжение для открытия относительно воздуха? земли объеденить надо
От блин, упустил....... Все верно. Все таки колективный разум определенное преимущество современных разработчиков.
Да, уточню. Сразу уж по ходу. Планируется что конструкция будет работать на частотах от 0,5 Гц до 300 кГц. Нагрузка примерно от 1 Ома до 120 Ом, точнее пока не понятно. Одно понятно точно - важно выжать максимальный ток на нагрузке.
Вот так я думал включать. Один из 3-х вариантов.
Экстремальный.
С общим плюсом на нагрузке
С общей землей на нагрузке
Вот такой вот план.
если не секрет для чего все это?
я за 2 вариант
Это для эксперимента. Я попробую все варианты и обязательно выложу результаты.
Но кроме силовой части есть еще система контроля, система управления и конечно же програмная часть. Так что вопросов будет еще много.
варианты 1 и 3 не всегда смогут вывести ключ на "Ключевой режим". а при большом токе могут и никогда.
У N-канальных мосфетов нагрузку обычно не вешают в цепь истока. Либо напряжение на затворе придется поднимать выше напряжения питания и усложнять схему управления. Для простых схем существует правило, когда нагрузка одним полюсом сидит на плюсе, применяют N-канальный прибор, когда на минусе, P-канальный.
To a5021
Спасибо огромное! Видимо прийдется еще и на на р типе поупражняться.
Опыты тут ставить смысла особого нет. Подключение к P3 это схема стокового повторителя. В этом случае напряжение на нагрузке у вас будет =15В-падение на верхнем транзисторе оптрона(порядка 1В)-пороговое полевика(3-5В). Таким образом на нагрузке с Р3 вольт 10 будет. Для аккума плохо. Если бы там просто нагрузка была, то ток бы по закону ома определили бы. И этот же ток в верхней нагрузке протекал бы. Если бы питание было достаточным (а похоже шо так) то его излишек упал бы на полевике. Печально, но он не в ключевом режиме, кулеров не напасетесь! Вариант с нагрузкой в Р3 в топку. К стати диод из цепи затвора - туда же. Шо разряд, шо заряд затвора через R2. Если у Вас действительно здоровый ток будет то 100Ом многовато, может и оптрон на чего помощней заменить надо будет, чтоб эффективно накачивать затвор.
Вобще про этот резистор - затвор транзистора имеет заметную емкость, что дает два эффекта большой, но короткий ток заряда/разряда и паразитные колебания при переключениях, продлевающих переключения. Резистор во первых понижает ток увеличивая время заряда, что хороше если не сильно, постоянная времени RC не должна превышать время переключения полевика, иначе будет грется сильней. Во вторых, снижает добротность паразитного контура, из за чего колебаний не будет, по этому критерию расчитать сложно, но часто и не нужно, а когда нужно - подбирают.
Интересный документ откапал в мануалах IXYS, спешу поделиться http://www.ixys.com/Documents/AppNotes/IXAN0065.pdf
То есть получается ежели поиграть напряжением на Gate в приделах так от 4 до 10 вольт - получается можно регулировать ток на Source-Drain, то есть говоря проще - есть возможность регулировать процент открытости транзистора.
Или же подобной регулировкой мы сможем не только ток на Source-Drain отрегулировать но и теплоту нашей крохотной, но очень эфективной печурки? ))))))
Или я что то не понял?
Напомню - мы рассуждаем исключительно про импульсный ток но с ШИМ.
Можно использовать N-транзистор.
изучайте IR2128/ IR2127
Если сигналы статические - надо DC/DC добавить.
У меня оно так выглядело(IR2128 + DC/DC с одной стороны, место для установки HCPL314 на другой стороне):
И на каждый транзистор по "усилителю" и резисторы прямо на затвор припаять.
4 транзистора для этой задачи достаточно.
Радиатор маловат на первый взгляд. какое сопротивление? 100 Вт рассеит?
Или же подобной регулировкой мы сможем не только ток на Source-Drain отрегулировать но и теплоту нашей крохотной, но очень эфективной печурки? ))))))
Именно так. И чтоб этого небыло ШИМ и нужен. Мало того, в крохотные промежутки времени переключения напряжение попадает в эти пределы, и даже это вызывает нагрев. Потому и всеми силами сокращают длительность фронтов.
Мне кажется что все-таки лучше начать с версии
И тогда нет необходимости усложнять схему дополнительными -15.
Виктор, вопрос. Вы можете нарисовать то, что имеете ввиду? Вот исходник в Qucs ссылка.
Вам правильно кажется. По вопросу источника вы несколько не верно поняли. Источник один +15 вольт. Но он должен быть изолирован. Плюс источника подключается к коллектору оптрона, минус этого источника подключается к эмиттеру оптрона. Элемент схемы заземления отсутствует. Не забываем Р3 соеденить с минусом источника 15 вольт.
Ок. Хорошо.
Сейчас как раз рисую плату по этот вариант. Как все сделаю и опробую - скину исходники сюда, дабы ищущим в помощь.
Кому интересно (дабы в помощь ищущим) вот ссылка на файл печатной платы.
Единственное что в этой версии. 17812 здорово греется от одного только куллера на 0.48А, поэтому надо что то выдумать с радиатором. Я думаю что во время работы 17815 также будет греться, так что верочтно в будующих версиях контроллера я перейду на 78ХХ и повешу их все три на один радиатор.
В общем это так, больше экспериментальный вариант. В принципе куллер крутится, но напражение падает до 8,2.....
То dimax.
Как то вы писали что с Клапауцием разрабатывали аппаратно-программный комплекст из сети ардуин и всякого там обвеса.
Вопрос.
Контактов того Клапауция не осталось? Напишите мне на younobel (att) gmail (dot) com
om0, Я не писал..не в курсе. Они вроде с доктором (JollyBiber) что-то разрабатывали. Он сам наверное расскажет когда увидит :)
Ок, понял. Спасибо!
Добрый день!
А тема еще актуальна? Попробовал также сделать управление blcd мотором. (На схеме вместо обмоток светодиоды). В общем горят верхние транзисторы. Частоту переключения транзисторов и напряжения поднимаю одновременно. u/f=const.
```
```