Частотный преобразователь

[profradio]

Привет, ребята, кто в теме - вот голову ломаю - как открываются верхние силовые транзисторы ? В смысле как бы объяснить суть вопроса - там на затворы транзисторов подается открывающее напряжение через драйверы HCPL 3120 - но с нижними все понятно - т.к. минус или масса источника питания драйверов соединен с эмиттером нижних транзисторов, а плюс идет через драйвер на базу - тут логично протекающая цепь. А вот эмиттеры верхних резисторов не могут напрямую соединяться с минусом источника питания драйверов - т.к. это закоротит нижние силовые транзисторы. Так вот вопрос - как течет ток в цепи - от источника питания через драйвер 3120 - на базу (затвор) силового транзистора - а куда дальше?

[dima842]

Резистор R73 для чего ? (а далее через обмотки мотора для других транзисторов)

[profradio]

Спасибо! Вот жешь тоже промелькнула такая мысль! Но смущал номинал резюка. Но хотите сказать двум микрухам 3120 и затворам силовых транзисторов хватает тока 0,00092 миллиампера? Но тогда минус на эмиттеры нижних ключей можно тоже пустить через рез. 270к? А источник питания ключей использовать крайне маломощный?

[Михайлик]

Для управления верхними ключами используется вольтодобавка (напр., для DAO1 - D1 и C3). Когда нижний ключ открыт, то через D1 заряжается С3 от +24 В. Когда нижний ключ закрывается, то напряж. на С3 (которое выше шины +310 В) позволяет открыть верхний ключ.

Назначение резистора R73 описано в инструкции. Читайте и не засоряйте тему!

[dima842]

tо Михайлик И Вы, и я правы. И каждый отчасти:
АВТОРСКОЕ

[adh]

А если не ставить R73 что будет?

[Sanchogus]

А если не ставить R73 что будет?
Если предварительно не открыть нижние ключи перед запуском для заряда бутстрапов, то может оказаться так, что на затвор придет не положенные 15В, а допустим 5В, так как емкости не зарядились, что приведет к работе транзисторов в линейном режиме, что при запуске скорее всего приведет к их выгоранию. После выгорания верхний ключ с большой вероятностью уходит в кз и когда начинается черед открывания нижнего ключа происходит кз на общий провод с выгоранием нижнего ключа и вы попадаете на замену ключиков и скорее всего драйвера.

А с резистором при всех закрытых ключах есть путь: 24В - 2.2 Ом резистор - диод - верхние драйверы - 270кОм - общий провод, что обеспечивает пассивный заряд бутстрапов.

Для облегчения понимания на момент рассмотрения работы этой цепи удалите из схемы все транзисторы, т.к. они закрыты.

В процессе работы бутстрапные емкости заряжаются в момент, когда открыт нижний ключ, через цепь 24В - 2.2 Ом резистор - диод - отрытый нижний ключ - общий.
И да, это расписывали уже выше на этой же странице.

[adh]

Так значит у меня и бабахнуло из-за R73, я его прозевал и не поставил, а вот на малой нагрузке схема работала без R73, на 16 ваттном двигателе, а 370 ватт не вытянул и бабах, теперь думаю наверное даже подделка транзисторы могли эти 370 ватт выдержать, выходит R73 не поставил и причина в этом.

[Михайлик]

При отсутствии R73 может загореться сверхток (если защита сделана) из-за большого броска тока, но НОРМАЛЬНЫЕ ключи выживут. А для Ваших реальных ключей шунт великоват (позволяет работать на большом токе), вот они и вылетают. У автора шунт 0,1 Ом, рассчитан на 30 А (3 В / 0,1 Ом), а Вашим ключам и одного ампера многовато...

dima842 Я Вам написал в личку.

[profradio]

Подытожим - пояснение Sanchogus самое точное
R27 нужен для начального заряда конденсаторов, а диод для дальнейшей подпитки, а заряженный конденсатор уже является источником питания для драйвера и затвора силового транзистора на 1/100 сек . Но мне остается не понятным - для чего в нижних драйверах стоят такие же электролиты 47мф?

[dima842]

Ну допустим не R27, а R73. И культур-мультур схемотехники ? не, не проходили? А просадка по питанию, переход транзистора в линейный режим и ВОЛШЕБНЫЙ ДЫМ

Добавлено after 8 minutes 11 seconds:
Меня вот уже 3 схему интересует вопрос поднятый на чипмейкере. Ненадёжность(???) бустрепной схемы питания как таковой. Стоит ли заморочиться и добавить в БП ещё 3 обмотки на 24 вольта для питания верхних ключей (низ,реле и мозги оставить по дефолту). Технически и финансово реализовать это - копейки, а целесообразность под вопросом.

[Михайлик]

Бутстрепное питание очень массовое решение и, видимо, достат. надёжное.
Про отдельную запитку верхних ключей я уже упоминал в этой теме: генератор меандра стаб. амплитуды и 6 трансов. Применено в каком-то (сейчас не помню) фабричном инверторе.

[dima842]

Не, это больше похоже на ТГР, я про раздельно питание ключей (каждому свои 24 вольта и своя земля для питания гальванически развязанные от низа) стоит ли овчинка выделки.

[Sanchogus]

Это только Вам решать стоит или нет.

3 доп. обмотки несложно намотать, но это надо провести 6 дорожек по печатной плате с зазорами под высокое напряжение + изоляцию меж обмотками делать как под высоковольтку.
Моё мнение, что в промышленных вариантах это просто невыгодно: проблемы трассировки на печатной плате, а вешать сопли - это ручной монтаж, что опять же дорого. В своей поделке - почему бы и нет, если есть место под обмотки.
Еще не забыть, что при хорошей нагрузке по одной линии во флайбеке немного уплывут напряжения других линий.

Бутстрапы в этом плане проще, главное помнить, что их надо подзаряжать периодически открывая нижние ключи.

Как вариант еще импульсные трансформаторы на колечках в количестве трех штук, по одному на стойку. Из бонусов они создадут отрицательное напряжение затвор-исток на полевиках, что должно дать им пинка при закрытии. (с ижбт не прокатит)
Считается достаточно дубовым вариантом.
Но не прокатит если надо держать ключи открытыми длительное время.

Спойлер

Еще могут гореть китай-транзисторы из-за огромного хвоста у ижбт при закрытии. Как были у меня FGA
Делал хлопанье ключами верх-низ ради эксперимента (т.е. сквозного тока быть не должно), а лампа в разрыве цепи немного светилась. Т.е. родного встроенного в трехфазный драйвер дедтайма не хватало.
Только на дедтайме более десятка микросекунд (не проект автора, на стмке баловался, там есть аппаратный дедтайм) удалось избегать сквозняков, но такие дедтаймы от ШИМа уже ничего не оставляют. Ушло с заменой ключей, на чуть менее говеные.

[uquote="profradio",url="/forum/viewtopic.php?p=3298510#p3298510"]Подытожим - пояснение Sanchogus самое точное
R27 нужен для начального заряда конденсаторов, а диод для дальнейшей подпитки, а заряженный конденсатор уже является источником питания для драйвера и затвора силового транзистора на 1/100 сек . Но мне остается не понятным - для чего в нижних драйверах стоят такие же электролиты 47мф?[/uquote]
Диод нужен не для подпитки, а для того, что бы на 24В источник не прилетел "сюрприз" в виде 310 В.
Т.к. если посмотрите ситуацию: открыт верхний ключ, нижний закрыт, а драйвер включен без диода, то будет такая ситуация:
На 5й ноге драйвера (его GND) высокое напряжение, например 310В, так как он соединен с истоком/эмиттером открытого верхнего ключа.
А восьмая нога подключена к источнику с выходом 20 В. Цепи GND у 20В источника и источника 310В общие. Есть гальваническая связь! На 8й ноге будет всегда 20В, относительно общего провода, а на 5й ноге относительно общего провода 310, когда открыт верхний ключ и закрыт нижний!

Таким образом к драйверу будет приложено отрицательное напряжение равное разности потенциалов между 5 и 8й ногами = -(310 - 20), т.е. -290В. Микросхемы переполюсовку не любят, особенно на сотни вольт. В итоге через драйвер 310 полезет на 20В линию и там всё спалит.
А если есть диод, то он просто запирается и устраняет путь тока: 5ая нога драйвера - 8 нога драйвера - источник 20В.
Собственно по-этому там и диоды не простые, а высоковольтные.

В случае независимых обмоток у них не связаны земли и проблемы не существует.

Если поискать, то есть формулы расчета емкостей бутстрапов. У меня стояла прекрасно керамика на 10 мкФ.
Емкость зависит от частоты коммутации и емкостей затвора в первую очередь. Если она будет слишком мала, то может просесть напряжение бутстрапа и соответственно вход ключа в линейный режим.

[Михайлик]

Отыскал я своё сообщение про питание верхних ключей через доп. трансы
viewtopic.php?p=2734358#p2734358

[adh]

Насчет защиты, а если при работающим частотнике подать напряжение на шунт и плавно повышать ток, при каком-то токе защита сработает?

[Михайлик]

(U-U)/R
Про шунт написано, напр.,
viewtopic.php?p=2520881#p2520881
если самому лень искать!

[profradio]

[uquote="dima842",url="/forum/viewtopic.php?p=3298523#p3298523"]Ну допустим не R27, а R73. И культур-мультур схемотехники ? не, не проходили? А просадка по питанию, переход транзистора в линейный режим и ВОЛШЕБНЫЙ ДЫМ [/uquote]
Да, конечно R73 - сонный писал:) Но ведь нижние конденсаторы параллельно питанию - а это аналогично выходному конденсатору ИП, который обычно всегда есть. Да и ток потребляемый очень мал, раз заряда конденсатора хватает для работы драйвера и ключа. На мой взгляд по доп. источнику питания - зачем усложнять схему, если работает и так - взять только конденсаторы по надежнее или поставить 2 шт в параллель, на случай, если один емкость потеряет, да и защита есть.

Если поискать, то есть формулы расчета емкостей бутстрапов. У меня стояла прекрасно керамика на 10 мкФ.
Емкость зависит от частоты коммутации и емкостей затвора в первую очередь. Если она будет слишком мала, то может просесть напряжение бутстрапа и соответственно вход ключа в линейный режим.

Будто мысли прочитали - только подумал - будет ли хватать заряда конденсатора при работе на частоте, например 1 Гц.
А по поводу времени на закрытие ключа - если подавать на затвор ключа такую синусоиду (это схематично - в реале шим):

То можно обойтись без драйвера - просто оптопарой и транзистором на открытие ключа (полевика, например IRFP450 TO247 (500V 14A 190W) N-mosfet) как считаете? Для маломощного двигателя - до 200Вт.

[ma5a97]

"будет ли хватать заряда конденсатора при работе на частоте, например 1 Гц." Транзисторы всегда переключаются с частотой несущего шима , так что проблем с подкачкой нету . Даже когда транзистор открыт продолжительное время , то тоже нет проблем . Потому как ток затвора открытого транзистора примерно нулевой . Усилительного режима быть в принципе не может на нормальных драйверах . У них внутри есть сепервизор (наблюдение за напряжением) и при снижении его должны запираться . Вот еще интересное решение для верхнего ключа .

[Михайлик]

[uquote="ma5a97",url="/forum/viewtopic.php?p=3298924#p3298924"]...Потому как ток затвора открытого транзистора примерно нулевой ...[/uquote]
Не забываем про утечку бутстрепного диода, конденсатора и утечки драйвера. Не зря для длит. работы ключа нужна подкачка, как в приведённом Вами примере.

Для оценки (и понимания работы) бутстрепного конденсатора можно почитать

AN-985.PDF

(72.97 КБ) 274 скачивания

Раздел 3.1