Паяльная станция: паяльник DSS-90 и фен DFS-90

[Alex68]

Для справки. ERSA Digatal 2000 распознает тип паяльника по резистору, а в некоторых типах и по двум резисторам, впаянным в сам разьем паяльника. При это переключая профиль и коррекцию температуры. Индикация включенного нагревателя производится точкой слева вверху дисплея, для этого семисегментные светодиодные матрицы установлены с разворотом на 180 градусов.

[Vseryj]

Для справки. ERSA Digatal 2000 распознает тип паяльника по резистору...

Нет смысла так делать. Определять тип датчика можно и по напр. с входного усилителя.

Я, в свою очередь, эту идею увидел в станции Volly.

Это ещё было сделано у Pavel V. задолго до Volly, в первоначальной станции на этом форуме.

[a5021]

Это верно. Поэтому идея с RGB-светодиодом вполне имеет право на жизнь. Смущает то, что в случае паяльника нужно знать не примерную температуру, а точную, 10% - очень большая разница. Вряд ли аналоговый индикатор даст такое разрешение.

Я не предлагаю его использовать, как основной. По моему мнению, большие красные цифры надо гасить после того, как температура устоялась. В рабочем режиме от них нет никакого толка. Вот тогда эта трехцветка просто будет указывать на то, что паяльник нагрет и примерно насколько нагрет.

[Леонид Иванович]

Нет смысла так делать. Определять тип датчика можно и по напр. с входного усилителя.

Если это правильный входной усилитель, то сигнал с любого датчика он впишет точно в шкалу АЦП. Т.е. разницы в уровне сигнала не будет. Так определять тип нельзя. Для детектирования типа датчика нужны специальные меры.

По моему мнению, большие красные цифры надо гасить после того, как температура устоялась. ... Вот тогда эта трехцветка просто будет указывать на то, что паяльник нагрет и примерно насколько нагрет.

Мне очень нравятся 7-сегментные LED-индикаторы, но это личное. Разнообразные варианты дизайна пользовательского интерфейса можно только приветствовать.

[a5021]

Мне очень нравятся 7-сегментные LED-индикаторы

А мне кажется, что они всем нравятся. Особенно красные. Красное свечение, если оно не сверх меры, вообще выглядит очень красиво. Это что-то подсознательное что-ли.
Ладно, хоть идея с трехцветкой никому не глянулась, попробую как-нибудь натурные испытания провести. Только надо этот диод еще найти где-то.

[a5021]

Леонид Иванович, а почему вы применили P-канальный мосфет для коммутации нагрузки? Вроде у N-канальных параметры получше при прочих равных.

[Леонид Иванович]

Планировал установить в ручке паяльника термодатчик рядом с холодным спаем термопары. Для этого мне нужен был один лишний провод в шнуре паяльника. Чтобы его получить, я решил заземлить один вывод нагревателя и использовать его провод еще и для заземления жала. А штатный провод заземления использовать для обмена с датчиком. Задуманное осуществил, компенсация исправно работала. Но, как оказалось, из-за чудовищной разницы температуры жала и термодатчика все эти улучшения почти незаметны. Как вариант, лишний провод можно применить для пружинного датчика вибрации, чтобы "будить" паяльник.

[a5021]

Леонид Иванович, почему-то ускользает от понимания назначение транзистора VT6 в вашей схеме. Вы кратко упомянули в соседней ветке о нем сказав, что каскад с ОБ имеет хорошие частотные характеристики, но какое значение это может иметь в данном случае? Частоты вроде не мегагерцовые и даже если этот каскад чуть спрямит уголки фронтов, то это не будет иметь решающего значения, т.к. скорость спада/нарастания на этих участках не принципиальна в силу того, что мосфет уже практически полностью либо открыт, либо закрыт. Или этот транзистор выполняет еще какую-то роль?

[Леонид Иванович]

Это оверинжиниринг. Когда пришла очередь проектировать драйвер затвора P-канального MOSFET для паяльной станции, я ради интереса засел за PSpice и попытался сделать максимально хороший драйвер на дискретных транзисторах. В данном случае можно было обойтись одним транзистором с ОЭ и резисторным делителем в коллекторе.

[a5021]

Вы имеете ввиду вообще одним, т.е. выбросив пару pnp/npn ? Кстати, давно хотел узнать, как включение по такой схеме (pnp/npn) называется в отечественных источниках. Буржуи называют totem pole или push-pull.

[Леонид Иванович]

На низких частотах переключения можно выбросить. Схема называется "двухтактный эмиттерный повторитель", как-то так.

Вот результаты моделирования трех вариантов драйвера затвора. Цвет графика соответствует цвету маркера на схеме.

[a5021]

На низких-то понятно. Но если используется ШИМ для нагрева, то лучше все же оставить этот "двухтактный". Начитавшись апноутов от производителей мосфетов, я нарисовал некий "компот":

Такая схема у меня сейчас работает и хорошо отзывается и по частотам, но у меня затруднение в расчетах двух сопротивлений, а именно, R1 и R2. Что делает последний, я вообще не понимаю и поэтому включил его, как перемычку. Апноуты не расписывают номиналы, а самому "догнать" что-то не выходит.

Вход подключается прямо к ноге МК и меня смущает подтяжка к 12в через R3. Это я сам такое наколбасил, т.к. подтяжка нужна на случай, если вход повиснет в воздухе. По идее, так делать не хорошо, т.к. 12в попрет через R3 и диод выходного каскада внутри МК на шину +5в. Как сделать по уму, никак не соображу.

[koyodza]

Если хотите разную скорость нарастания и спада напряжения на затворе, то можно выкинуть Q5 D1 а R5 просто включить последовательно с эмиттером Q2, затвор Q4 переключить на эмиттер Q3
Компоненты Q5 D1 лишние.

[Yurick]

Вот и я стал счастливым обладателем DSS-90.
Спасибо Леонид Иванович за замечательную конструкцию.
С компьютером ещё не связывался, но от пайки удовольствие уже получил
Остановился на готском варианте оформления.
Спасибо koyodza. "Передрал" ручку управления с Вашего PSA 2.

Спойлер

Спойлер

[Леонид Иванович]

Но если используется ШИМ для нагрева, то лучше все же оставить этот "двухтактный".

Да, если ШИМ достаточно высокочастотный, то драйвер нужен получше.

Начитавшись апноутов от производителей мосфетов, я нарисовал некий "компот":

Эмиттерный повторитель Q5 дублирует эмиттерный повторитель Q3. Смысла ставить Q5 и D1 после двухтактного эмиттерного повторителя нет, такую схему используют, если перед ней стоит каскад с ОЭ или ОИ.

у меня затруднение в расчетах двух сопротивлений, а именно, R1 и R2.

R2 можно выбросить. Иногда его ставят порядка десятков ом, чтобы уменьшить переходные процессы на фронтах импульсов, связанные с паразитной индуктивностью монтажа. R1 выбирается из компромисса скорость-рассеиваемая мощность. Чем меньше номинал, тем выше быстродействие. Но есть ограничение по рассеиваемой мощности. Скажем, хотим рассеивать не более 100 мВт. Тогда при питании 12 В для худшего случая номинал должен быть не менее 1.5 кОм. Что-то близкое можно и поставить.

Вход подключается прямо к ноге МК и меня смущает подтяжка к 12в через R3.

Если вход управляется логическим сигналом, то и Q1 должен быть Logic Level, например, IRLML2402. Подтяжку на +12 В делать нельзя, нужно делать на +5 В.

Применение полевого транзистора с ОИ улучшает ситуацию по сравнению с биполярным с ОЭ, но каскад с ОБ все равно работает лучше.

Yurick, замечательное качество исполнения передней панели. Можно всем брать пример.

[alexdob]

Спасибо koyodza. "Передрал" ручку управления с Вашего PSA 2.

Приятная конструкция! А про ручку - подробности можно, интересный вариант

[Yurick]

А про ручку - подробности можно, интересный вариант

Ручку "лишнюю" я приобретал у koyodza вместе с комплектующими под ЛБП PSA2 (тогда ещё не знал где буду её использовать, просто понравилась...).
За ручкой плата подсветки. Подсветка индицирует включение нагревателя.

[a5021]

Если хотите разную скорость нарастания и спада напряжения на затворе, то можно выкинуть Q5

Нет, такой цели не стояло, хотя я понимаю о чем вы говорите. Q5 апноуты рекомендуют для ускорения закрытия мосфета, т.к. механизмы открытия и закрытия различаются. Оно, как бы, может и не критично, но нездоровая тяга к совершенству нашептала мне, что лучше его поставить.

Эмиттерный повторитель Q5 дублирует эмиттерный повторитель Q3. Смысла ставить Q5 и D1 после двухтактного эмиттерного повторителя нет

Открытие и закрытие мосфета выглядят по разному с точки зрения "механики" процесса:

===
Design And Application Guide
For High Speed MOSFET Gate Drive Circuits

By Laszlo Balogh

[...]

Speed enhancement circuits

When speed enhancement circuits are mentioned
designers exclusively consider circuits which
speed-up the turn-off process of the MOSFET.
The reason is that the turn-on speed is usually
limited by the turn-off, or reverse recovery speed
of the rectifier component in the power supply.
As discussed with respect to the inductive
clamped model in Figure 3, the turn-on of the
MOSFET coincides with the turn-off of the
rectifier diode. Therefore, the fastest switching
action is determined by the reverse recovery
characteristic of the diode, not by the strength of
the gate drive circuit. In an optimum design the
gate drive speed at turn-on is matched to the
diode switching characteristic. Considering also
that the Miller region is closer to GND than to
the final gate drive voltage VDRV, a higher
voltage can be applied across the driver output
impedance and the gate resistor. Usually the
obtained turn-on speed is sufficient to drive the
MOSFET.

The situation is vastly different at turn-off. In
theory, the turn-off speed of the MOSFET
depends only on the gate drive circuit. A higher
current turn-off circuit can discharge the input
capacitors quicker, providing shorter switching
times and consequently lower switching losses.
The higher discharge current can be achieved by
a lower output impedance MOSFET driver
and/or a negative turn-off voltage in case of the
common N-channel device. While faster
switching can potentially lower the switching
losses, the turn-off speed-up circuits increase the
ringing in the waveforms due to the higher turn-
off di/dt and dv/dt of the MOSFET. This is
something to consider in selecting the proper
voltage rating and EMI containment for the
power device.
===

Вот поэтому они рекомендуют подпорку в виде биполяра с затвора на землю:

То, что на этой схеме подписано, как драйвер, выглядит у них вот так:

Я просто соединил эти схемы, хотя вполне возможно, что где-то я не "втыкаю", как они могут соотноситься.

R1 выбирается из компромисса скорость-рассеиваемая мощность. Чем меньше номинал, тем выше быстродействие.

А разве нужен большой ток, чтобы открыть биполяры в следующем каскаде? Сейчас подумалось, что может вообще R2 выбирать из расчета тока базы в 5-10ма ?

но каскад с ОБ все равно работает лучше.

Великоваты задержки, по моему. Особенно спад как-то выглядит подозрительно.

[Леонид Иванович]

Нет, такой цели не стояло

Если так, то процитированная статья не имеет никакого отношения к данному случаю. Там как раз добиваются разной скорости открывания и закрывания транзистора, что актуально в случае использования его в источниках питания, когда нужно учитывать время восстановления выпрямительного диода.

А разве нужен большой ток, чтобы открыть биполяры в следующем каскаде?

Большой ток нужен для быстрой перезарядки паразитных емкостей, основной вклад в которую вносит выходная емкость первого каскада. Четко видно, как с повышением номинала резистора растет задержка драйвера.

Великоваты задержки, по моему. Особенно спад как-то выглядит подозрительно.

Все равно синий график (вариант с ОБ) выглядит лучше всего.

[a5021]

Если так, то процитированная статья не имеет никакого отношения к данному случаю.

Диод упоминается в контексте описания открытия мосфета, в то время, как закрытие это отдельный вопрос. Там влияние диода никак не проявляется.

===
The turn-off current does not go back to the
driver, it does not cause ground bounce problems
and the power dissipation of the driver is reduced
by a factor of two. The turn-off transistor shunts
out the gate drive loop inductance, the potential
current sense resistor, and the output impedance
of the driver. Furthermore, QOFF never saturates
which is important to be able to turn it on and off
quickly. Taking a closer look at the circuit
reveals that this solution is a simplified bipolar
totem-pole driver, where the npn pull-up
transistor is replaced by a diode. Similarly to the
totem-pole driver, the MOSFET gate is clamped
by the turn-off circuit between GND-0.7V and
VDRV+0.7V approximately, eliminating the risk
of excessive voltage stress at the gate. The only
known shortcoming of the circuit is that it can not
pull the gate all the way to 0V because of the
voltage drop across the base-emitter junction of
QOFF.
===

Все равно синий график (вариант с ОБ) выглядит лучше всего.

Мне безусловно не очень удобно просить, но не могли бы вы внести схему разряда затвора (биполяр + шотки) с моей схемы в свою и снять графики еще раз?