Как лучше считывать напряжение со стока открытого полевика?

[amd9800]

Имеем полевик работающий под управлением ШИМ контроллера. Напряжение аккумулятора 100В.

Предположим напряжение в открытом состояние на на стоке 2В. В закрытом ясно будет 100В.


Как считывать так напряжение чтоб получить график в виде когда полевик открыт на графике напряжение со стока, а когда полевик закрыт на графике напряжение 0.

Но получить максимальное быстродействие.

[Gudd-Head]

"0" получить будет проблемно, проще что-то вроде +5 или +3,3 В.

[mnbv]

простой вариант - насыщенный эмиттерный повторитель в качестве ключа, см Хоровица-Хилла. База npn транзистора через ~10 килоом на затвор ключевого MOSFET, коллектор к стоку, эмиттер через 10 килоом на землю. Сигнал снимается с эмиттера через ограничительную цепь: резистор в 10 килоом и пару красных светодиодов в прямом включении последовательно на землю. Эта цепь придавит выбросы выходного напряжения ключа из-за неодновременности срабатывания ключей. Выходной сигнал будет меньше стокового на несколько десятков милливольт. Большей точности и не надо, такой график практической пользы не имеет.

[zöner]

быстрый ОУ с входом отключения, на выходе - интегратор

[Gudd-Head]

на выходе - интегратор

Зачем?

[amd9800]

простой вариант - насыщенный эмиттерный повторитель в качестве ключа, см Хоровица-Хилла. База npn транзистора через ~10 килоом на затвор ключевого MOSFET, коллектор к стоку, эмиттер через 10 килоом на землю. Сигнал снимается с эмиттера через ограничительную цепь: резистор в 10 килоом и пару красных светодиодов в прямом включении последовательно на землю. Эта цепь придавит выбросы выходного напряжения ключа из-за неодновременности срабатывания ключей. Выходной сигнал будет меньше стокового на несколько десятков милливольт. Большей точности и не надо, такой график практической пользы не имеет.

Спасибо за совет.

А пользу имеет и очень большую.
Напряжение считывается для вычисления тока который протекает через полевик - то есть он кроме выполнения своей работы играет и роль шунта.

Дальше идет двойная проверка.

Первая чистый меандр проверяется чтоб на полевике не превысилось напряжение падения на сток в открытом состояние - если выше - выключаем полевик для его защиты.

Второй этап
Сигнал сглаживается фильтрами так чтоб получить среднее напряжение. На базе этого вычисляется средний ток который используется уже для расчетов по ограничению тока в более длительном режиме.


Вы скажете чем сильнее полевик нагревается тем больше его сопротивление и данные будут неточными.

Да это так но точность в пределах 10% вполне устраивает. Все ровно оставлю запас.

Я составлял схему на компараторе по принципу отрицательной обратной связи а сигнал брал с делителя 1:10.

чтоб при напряжение 100 на вход компаратора сигнал не превысил напряжение 10В. А потом этот сигнал обратно
увеличивается в 10 раз.

Вот схема ниже.

Но есть у схемы минус - при низком падении напряжение на полевике в открытом состояние напряжение будет завышено. И чем меньше резистор R5 тем более завышенное. Проблема в том что есть некий порог в 0,05 Вольта.

Скажем если точность в пределах 10% допустима то порог не желателен потому что при падение на полевике напряжения в 0,01В я получаю цифру в 5 раз больше или когда напряжение 0 то же самое.


Вот думаю приподнять сигнал 1 вольт над землей и работать с ним либо инверсировать от опорного к примеру 5В.

Но опять же слишком длинная цепь обработки не желательна.

Потому что для одного проекта частота 52Кгц для другого 30Кгц.

Например LM358 уже при 30Кгц рисует очень кривые фронты, они кривые уже с 10Кгц. Хотя по даташиту написано
1 МГц.

Может знаете модель быстрого ОУ работаещего от 0 Вольт без отрицательного питания как LM358 ?
Смотрел вроде 324N работает так, а также по даташиту частота 1,3 МГц. Но если они такие же как 1Мгц у 358 то наверное не подходит.

[El-Eng]

Для измерения тока через MOSFET, достаточно поставить в цепь истока резистор, с небольшим сопротивлением, так, чтобы при любых условиях на нем падало не более 0.1В. Этот сигнал нужно усилить ОУ до нужного уровня. Так вы избежите влияния разброса сопротивления открытого канала MOSFETа на точность измерений, а, заодно, и проблем с высоким напряжением на входе ОУ когда MOSFET закрыт.
И ещё, для того, чтобы получить величину тока, легче выбрать резистор с известным сопротивлением, чем измерять сопротивление канала открытого MOSFETа.

[mnbv]

... или же, если не нравится резистор в истоке, воспользоваться иным решением: current sensing mosfet - наберите в поиске. Но если уж так хочется потренировать мозги и руки, то как замену 358 можно попробовать, например, MCP601 - rail-to-rail, то есть от 0, скорость нарастания выходного напряжения вчетверо выше, недорогой. Использовать компаратор с ООС - не очень хорошая идея.

[zöner]

Может знаете модель быстрого ОУ работаещего от 0 Вольт без отрицательного питания как LM358 ?

напр. LMH6639 http://www.ti.com/lit/ds/snos989g/snos989g.pdf
на вход SD подайте свой ШИМ, на выход - небольшую емкость - при низком уровне ШИМа выход будет отключаться и на емкости сохранится напряжение открытого полевика

[amd9800]

Для измерения тока через MOSFET, достаточно поставить в цепь истока резистор, с небольшим сопротивлением, так, чтобы при любых условиях на нем падало не более 0.1В. Этот сигнал нужно усилить ОУ до нужного уровня. Так вы избежите влияния разброса сопротивления открытого канала MOSFETа на точность измерений, а, заодно, и проблем с высоким напряжением на входе ОУ когда MOSFET закрыт.
И ещё, для того, чтобы получить величину тока, легче выбрать резистор с известным сопротивлением, чем измерять сопротивление канала открытого MOSFETа.

Могу вас уверить что при токе 500 А резистор не покатит.

Для этого есть шунты, но шунт на 500А не маленький и потребляет некую мощность.

А метод который я описал используется производителями.

Использовать компаратор с ООС - не очень хорошая идея.

Что такое ООС ?
Почему не хорошая идея?

[Gudd-Head]

Что такое ООС ?

http://ru.wikipedia.org/wiki/Отрицатель ... тная_связь

Вот вы хотетите чтобы у закрытого полевика был ноль. Внимание, вопрос: при каком напряжении на Rds_on (на стоке) должен появляться ноль?

[mnbv]

ООС - отрицательная обратная связь. Она никогда не используется в компараторах, так как понижает стабильность работы этих устройств ©. В приведенной схеме нагрузочный резистор R5 многоват для таких частот.

[El-Eng]

Могу вас уверить что при токе 500 А резистор не покатит.
Для этого есть шунты, но шунт на 500А не маленький и потребляет некую мощность.

Предположим напряжение в открытом состояние на стоке 2В.

При 500А и 2В на стоке в открытом состоянии у вас на самом полевике будет мгновенно рассеиваться 1000Вт. Как вы решаете эту проблему? Заметьте, что при 0.1В падения на шунте при тех же условиях рассеивается в 20 раз меньше - 50Вт. А шунт можно сделать еще с меньшим падением, например 10мВ (будет 5 Вт). Вполне себе сигнал для ОУ, особенно переменный.

[amd9800]

дорогой El-Eng - вы слышали про ШИМ контролеры про индуктивную нагрузку про ток в импульсе? или от нечего делать пишите я бы сказал что но промолчу. Если что то не поняли спрашивайте я отвечу, а если решили по умничать то вы не по адресу.

Что такое ООС ?

http://ru.wikipedia.org/wiki/Отрицатель ... тная_связь
Вот вы хотетите чтобы у закрытого полевика был ноль. Внимание, вопрос: при каком напряжении на Rds_on (на стоке) должен появляться ноль?

Это ваши личные фантазии.


Я хочу получить сигнал который будет отражать реальное напряжение на полевике в открытом состояние и когда полевик закрыт чтоб напряжение сигнала (того которого я хочу получить, а не на самом стоке полевика) был ноль.

У меня такое чувство что некоторым на данном форуме не хватает общения и пишут пишут лижбы написать.

Конечно уважуха всем кто дает нормальные советы.

ООС - отрицательная обратная связь. Она никогда не используется в компараторах, так как понижает стабильность работы этих устройств ©. В приведенной схеме нагрузочный резистор R5 многоват для таких частот.

отрицательная обратная связь читал у Хорвица что она не практикуется в компараторах, но ведь бывают и исключения. Тем более что тестировал в спайс моделирование проверил пашет вроде неплохо на 30кгц.
Фронты ровные.

Но просто нижний порог немножко мешает.

[El-Eng]

Уважаемый amd9800, естественно, я слышал про все что вы упомянули. Но если бы вы внимательно прочитали мой пост, то обратили бы внимание на то, что я говорил о мгновенной мощности, другими словами о мощности, которая выделяется в момент, когда через полевой транзистор течет ток в 500А, а на нем (транзисторе) падает 2В (это ваши условия). Как ни крути, а сопротивление канала - активное и мощность эта будет выделяться, точно так же, как будет она выделяться на резисторе в цепи истока.
Понятно, что средняя мощность может быть небольшой, но точно так же небольшой станет и средняя мощность выделяемая на резисторе.
Впрочем, проверьте все на макете (или промоделируйте на PSPICE) и потом приходите с вопросами.

[mnbv]

по исходной схеме с компараторсм и R5=10k разница напряжения на стоке и напряжения на выходе компаратора у меня получилась около 10...15 мВ в диапазоне падений напряжения сток-исток 0,1...2 В. Заменил в модели компаратор на 311 - тоже работает, но с большей ошибкой. Но 311 не должен стабильно работать с петлей ООС в линейном режиме - его схема не даёт возможности ввести коррекцию АЧХ внешними элементами. Почему в симуляторе работает пока непонятно. Поэтому я бы попробовал схему в железе.

[amd9800]

Впрочем, проверьте все на макете (или промоделируйте на PSPICE) и потом приходите с вопросами.

В спайсе я давно моделирую и без вашего разрешения и это видно из поста если читать внимательно.

И где я писал что 500А буду проходить через один полевой транзистор? Я же вам говорю если чего то не поняли спрашивайте, а не умничайте вам это не идет.

Вот смотрите даташит на те транзисторы которые я предполагаю использовать
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet- ... 0NF20.html
первый на 200В - планирую использовать до 150В

ток 83А
ток в импульсе 330А

будут 10 штук в параллель.

При старте двигателя будут импульсы до 1000 - 1500А которые будут урезаться

тот есть в импульсе на каждый полевик будет не больше 150А и то чисто теоретически - а так не больше 100А.

Средний ток не более 500А то есть 50А на полевик
Падение напряжения при 15В на затворе сопротивление открытого полевика не более 0,018 ом реально меньше.

то есть при 50А будет падение напряжения примерно 0,9В при импульсе 100А 1,8В

Total dissipation at TC = 25 °C 300 W


50*0,9 = 45ватт
100 * 1,8 = 180 ватт

полевики будут находиться на толстой медной пластине 5мм толщина высота и в 4 раза больше высоты полевиков длина чуть больше всей длины цепи из 10 полевиков.
+ вентиляция с термодатчиком.


Вас такие цифры устраивают? Ответом довольны?



http://www.st.com/web/en/resource/techn ... 002771.pdf

RDS(on) Static drain-source on resistance V GS= 10V, ID= 40A - 0.0095

при напряжение на затворе 15В - 0,009 ом будет

Ток 80А
В импульсе 320А

Total dissipation at TC = 25°C 300W


те же условия - но скорее всего что токе в импульсе из-за более низкого напряжения батареи не будут достигать 1000А
но пусть даже будет так

Падение напряжения на стоке 0,009 * 100А (один из 10) = 0,9В
Рассеиваемая мощность = 0,9*100 = 90 ватт и это в импульсе

при обычных условиях в 20-30 раз меньше
считаем

[El-Eng]

amd9800, пожалуйста спокойнее, и вы получите нужный совет. Вы можете не прислушиваться к моим рекомендациям, но я все же постараюсь донести свою мысль. Я догадывался, что вы собираетесь соединить несколько полевиков в параллель, но как мог я знать это наверняка? Впрочем, это ничего не меняет, поскольку можно поставить по резистору в исток каждого полевика и использовать суммирующий усилитель. Если падение напряжения на этом резисторе будет 0.1 от падения на открытом полевике (порядка 0.1В), то и мощность на нем будет 0.1 от мощности на полевике, то есть 9 ватт в импульсе с вашими данными, а "при обычных условиях в 20-30 раз меньше". Вполне приемлемые значения. Но можно, при желании, сделать падение на резисторе и еще меньше.

[amd9800]

Навесной монтаж не лучшем образом отразиться на все это.

И зачем городить резисторы? На шунт даже место нету в этой коробке.

И шунт пройденный этап - в данный момент хочу без резисторов и без шунтов, а именно как я написал.

[El-Eng]

в данный момент хочу без резисторов и без шунтов, а именно как я написал.

Воля ваша. Попробуйте, если хотите, вот такую схему. Нарисовал навскидку, может, где ошибка. Главная идея - когда полевик открыт, то на нем меньше вольта, все диоды закрыты и ОУ работает в режиме единичного усиления. Когда полевик закрыт - все диоды открыты и на выходе ОУ - ноль. Плюс схемы - напряжение на открытом полевике не делится входным делителем, минус - единичное усиление, но можно добавить еще один каскад. Сдвоенный ОУ - самое то.

Circuit.png

(5.44 КБ) 1177 скачиваний