Тиристорная защита (по току эмиттера) в драйвере IGBT

Alexey

Натолкнулся на схемку относительно мощных (1.5 кВт) лабораторных блоков питания на www.bvp.com.ua
Они там выложены в открытом доступе, например, вот: http://www.bvp.com.ua/Production.php?Show=BVPPro

Показалось интересным включение маломощного тиристора, который срабатывает при превышении тока эмиттера силового ключа. И, с помощью драйвера, закрывает ключ.

Как вам такое включение? Стоит применять?

P.S.
Из минусов... первое, что приходит на ум:
1. Напряжение, которое падает на шунте, складывается с "управляющим" напряжением. Но там максимум 1 вольт, поэтому не должно быть критично...
2. Сильный нагрев "шунта" при больших токах. Напряжение открывания тиристора - около 1 вольта.. При токах 30-40 А имеем потери на "шунте" - 30-40 Вт.
Может, как-то усилить напряжение с шунта с помощью ОУ? Чтобы на шунте падало не больше 0.1В. Что посоветуете? Стоит ли вообще заморачиваться?

Добавлено: Tue Jan 02, 2018 3:31 am

drivers.png (47.62 Кб)
Драйвера (после GDT)

IGBTs.png (30.64 Кб)
IGBT, шунты и тиристоры

Пружина
Экзорцист

Шунт лучше воткнуть традиционным способом, а ставить защиту в плечо это херь какая-то. При нормальном включении достаточно десятки мВ на шунте и компаратор(правда минусовое питание понадобится).
Можно и вовсе тт использовать, но тогда защищать будет только нагрузку, но не инвертор, зато просто.

Добавлено: Tue Jan 02, 2018 8:06 am

Seriyvolk
Бездельник

Alexey писал(а):
При токах 30-40 А имеем потери на "шунте" - 30-40 Вт.
Это же первичка, там таких токов нет. Мощность одного модуля 1.5 кВт, значит ток шунта при самых хреновых условиях будет не более 20 ампер, и то половину общего времени. И если принять пороговое напряжение за 1 вольт, то это максимум 10 ватт на шунт. Вроде и многовато, но ничего криминального по сути, ведь это только 1.3% потерь КПД.

Добавлено: Tue Jan 02, 2018 10:48 am

Alexey

Пружина писал(а):
Шунт лучше воткнуть традиционным способом
Традиционным способом - это куда? Между литами и эмиттером нижнего ключа? Или последовательно с нагрузкой полумоста?

Пружина писал(а):
Можно и вовсе тт использовать, но тогда защищать будет только нагрузку, но не инвертор, зато просто.
ТТ на провод, идущий к первичке силового трансформатора - тоже поставлю в свой БП. Но от сквозняков он не защитит...

Seriyvolk писал(а):
Мощность одного модуля 1.5 кВт, значит ток шунта при самых хреновых условиях будет не более 20 ампер
Это у них 1.5 кВт, а я хочу сделать БП на 7 кВт

Знаю, звучит страшно, но хочется попробовать.

Seriyvolk писал(а):
и то половину общего времени
Ты прав.. вчера забыл об этом, когда писал. Так что при 50 А (в импульсе) на одном шунте будет выделяться около 25 Вт. Многовато вроде... Не отпаяется от платы?

Добавлено: Tue Jan 02, 2018 1:52 pm

Айнцвайдрайченко

Такой не отпаяется. Степень нагрева зависит от конструкции шунта. А ещё бывают шунты с охлаждением.

Добавлено: Tue Jan 02, 2018 2:22 pm

.jpg (36.52 Кб)

Eugen3d

Приветствуем всех! Не могли пройти мимо и тоже решили прокомментировать тиристорную защиту в наших блоках питания Smile

Называется это интеллектуальная защита силового ключа, которая состоит из шунта и тиристор по входу инвертора (ключа). Шунт греется, но не настолько сильно, чтобы этого боятся.
Посчитаем максимальный рабочий ток: питание 300 вольт делим на 2 (полумостовая схема) = 150 вольт, умножаем на рабочий ток = получаем максимальную потребляемую мощность в 1800 ватт. Тогда 1800 делим на 150 и получаем 12 ампер. Это максимальный ток, который идет через шунт. Тепловая мощность:12 ампер * 0,25 вольта (ибо 0,5 вольт – срабатывание тиристора) = 3 ватта.
При длительной работе на максимальных мощностях лак на шунте выгорает, а сам шунт работает довольно устойчиво.

Бывает пиковый ток - более 20 ампер - тогда и сработает тиристор.

Претензий к схеме, как показало время, нет. Часто встречаемые случаи срабатывания этой защита, что спасает силовые ключи:
- при отказе электролита в питании и нижнего, и верхнего ключа, что приводит к встречному ударному току;
- при пробое выходного диода (как правило, переполюсовка при подключению к аккумулятору);
- на высоких мощностях при возбуждении схемы обратной связи (они выполнены на операционных усилителях по току, и по напряжению), по причине выхода из строя керамических конденсаторов, обрыва резисторов, отказов усилителей.

На блоках меньших мощностях (меньше киловатта) данная схема не устанавливается, потому что такие отказы настолько редки, что легче заменить ключи, чем устанавливать эту защиту. Существуют и ряд других способов сохранения целостности ключей применяемых в наших последних моделях (схемы драйверов заменены согласующим трансформатором, плюс датчик тока первичной цепи) – правда, схемы на них пока еще не выложены в интернет Smile

На более мощных блоках (3-киловатных) стоят оптические драйвера с своими защитами.

ЗЫ: С Новым Годом! Smile

Добавлено: Tue Jan 02, 2018 3:24 pm

Айнцвайдрайченко

В любом случае, если есть сомнения, надо практически проверить нагрев шунта на максимальном токе.

Добавлено: Tue Jan 02, 2018 4:17 pm

Seriyvolk
Бездельник

Alexey писал(а):
Это у них 1.5 кВт, а я хочу сделать БП на 7 кВт
Полумост на 7 кВт - идея не очень.

Добавлено: Tue Jan 02, 2018 4:27 pm

Пружина
Экзорцист

Традиционным - это как в блоках питания, в разрыв массы.

Шунты эти будут криво работать (хотя тут от конструкции тоже зависит). При резких фронтах индуктивность шунта начинает сказываться сильнее активнойсоставляющей, кто сомневается - может заглянуть осциллом сам(я смотрел на шунте от китайского ммультиметра).

Сквозняков в схеме не будет, если она нормально спроектирована, такой нужна только защита от кз и перегрузки. Если в схеме сквозняк - её в помойку надо, а не новые костыли добавлять. В полумосте защита в плече ещё может иметь какой-никакой смысл, а в мостовой схеме она может начать асимметрично срабатывать и хрен знает чем это закончится.

Если(зачем-то) делать защиту от сквозняка - нужно ставить общий датчик в массу и компаратор с триггерной отсечкой.

Добавлено: Tue Jan 02, 2018 4:27 pm

Alexey

Айнцвайдрайченко писал(а):

Такой не отпаяется
Хороший шунт) Вряд ли на нём 1 вольт упадет при адекватных токах)

А если серьезно, это шунт в эмиттерной цепи.. Если настолько удлинять эмиттерный проводник, то ключ такому повышению паразитной индуктивности не будет рад. И по этому шунту ещё управляющий сигнал проходит. Непонятно, какие помехи там наведутся.

По-хорошему, такой шунт, если и делать, то минимальной длины, как можно ближе к эмиттеру.

Eugen3d писал(а):
Не могли пройти мимо и тоже решили прокомментировать тиристорную защиту в наших блоках питания
Спасибо! Познавательно и интересно.

Seriyvolk писал(а):
Полумост на 7 кВт - идея не очень
Мне чисто интересно) Попробую - отпишусь.

Добавлено: Tue Jan 02, 2018 4:37 pm

Пружина
Экзорцист

Стандартные шунты идут на 75мВ, достаточно для компаратора, но из-за габарита неприменимы в высокочастотных инверторах.
Кроме того, при переключении инвертора ещё и импульсные токи перезарядки ключей присутствуют.

Добавлено: Tue Jan 02, 2018 5:06 pm

sergh

Мож лучше сварочник использовать в качестве БП, сейчас за 50$ вон что можно купить если еще нету:
https://catalog.onliner.by/weldinginverter/spec/arc210r
на али или б/у наверное еще дешевле можно найти. Размеры и вес никакие, защита по току есть, если за нее считать то что устанавливается как сварочный ток. На выходе постоянка, кондер прилепить чтобы пульсаций не сильно много было.
Ну 200 ампер он мож и не даст, но 80 - 100 думаю спокойно. И "спалить" его сложно будет, если только высокое с питаемого им мега-девайса на первичку не пробьет.
Минусы конечно что напряжение не стабилизировано, от нагрузки несколько меняться будет.

Добавлено: Tue Jan 02, 2018 9:44 pm

Денис

Гг, я тут как-то рассказывал, как остался в гараже с разряженным ключом от машины и заряжал литиевую батарейку от сварочного инвертора подмигивает

Добавлено: Wed Jan 03, 2018 12:00 am

Ivani

Многие, а может быть и большинство дешевых сварочных инверторов сделаны почти как источники напряжения, не хватает на выходе нормального дросселя и конденсатора и будет Uвых = Uвыпрямленное * Ктрансформации * Кзаполнения.

Добавлено: Wed Jan 03, 2018 9:52 am

sergh

Дроссель там вроде должен уже быть.
Напряжение, плавающее в диапазоне 60 - 80 вольт - для силовой части не так и важно.

Добавлено: Wed Jan 03, 2018 10:25 am

Ivani

sergh писал(а):
Дроссель там вроде должен уже быть.
Ремонтировал штук 7, а дроссель видел в 1 и то не факт что достаточный.

Добавлено: Wed Jan 03, 2018 11:38 am

Vcoder
Магистр

Там сварочные провода в роли дросселя.

Добавлено: Wed Jan 03, 2018 5:24 pm

Dizel
Хаотично добрый эльф

sergh писал(а):
Мож лучше сварочник использовать в качестве БП, сейчас за 50$ вон что можно купить если еще нету: - канечно дарагой , хароший идея.. ВАХ какой умный мальшик Smile

никто и не додумался раньше, да... йобаный стыд

главное с алика подешевле купить йобаный стыд

====================
касаемо БВП - блоки БВП и не плохие как для своей нишы.
замечание - это переменные резисторы так сибе(но это ладно, бп то бюджетный и отечественной сборки) и над электромагнитной совместимостью поработать только немного. в частности экран нормальный между первичкой вторичкой поставить. вот с этим беда...
хотя большинство пользователей тех блоков и слов таких не знают Smile

и не поймут зачем тот экран нужен. Smile

это для искушенных пользователей пожелание.
да и в мелких блоках там транс на кольце, экран туда трудно впихнуть.
---------------------
хоть и на коленках оно делается и с чего попало, но у четом наших реалий вещь таки неплохая. респект тем товарищам что сумели такое сделать и пустить в серию отлично

это не перепродавать китайское гуано с алика втридорога...
---------------------
зы - защита затвора такая и нафиг не вперлась как по мне Smile

оно все не так совершенно делается .
но работает , помогает - и то хорошо. drink

Добавлено: Fri Jan 05, 2018 4:33 pm

Eugen3d

Dizel, спасибо за отзыв!
За переменные резисторы - в целом, жалоб особых на них не было. Да, в гальванике они первые выходят из строя (химия съедает их токопроводящее напыление). Но у нас есть блоки питания и кнопочные Smile

Правда, химии всеравно - убивает все...
По поводу электромагнитной совместимости - увы, все наши блоки питания с трансформатором на ферритовом кольце, впихнуть туда экран действительно очень не просто. Да и не ставилось за цель - блок питания позиционируется как лабораторный источник питания, с широким спектром задач, ремонтопригодный, максимально маленький, мощный и универсальный.
Наш инженер сразу привел пример: слышали, как вертолеты громко летают? Думаете, пилотам там удобно в наушниках сидеть да в рации друг-другу кричать? Smile

Казалось бы, поставьте глушитель - будет как муха летать) Но никто не ставит. Так и у нас Smile

Если важно минимум электромагнитных помех, то стоит смотреть в сторону линейных блоков питания. Если, конечно, их вес/кпд устраивает Smile

Везде надо искать компромиссы, идеальных решений не бывает огорчён

Добавлено: Fri Jan 05, 2018 5:21 pm

Dizel
Хаотично добрый эльф

Eugen3d писал(а):
Если важно минимум электромагнитных помех, то стоит смотреть в сторону линейных блоков питания. Если, конечно, их вес/кпд устраивает - несовсем так.. в Ш образный транс экраны всовываются без труда. вот и весь ответ ... на вертолет глушитель ваще никаким боком Smile

а тут можно - но это дороже Smile

вот для примера возьмем ELTEK SMPS 1000.. он бу с мусорки на лох уа стоит меньше 15 уе...
там и с электромагниткой все в порядке до микровольтового уровня и с габаритами, и с кпд , но он с фазосдвигающей ШИМ и квазирезонансом, сложный и дорогой Smile

(новый он стоит страшно сказать сколько Smile

) но сделать его можно, и это по сути вчерашний день разработки SMPS.
Eugen3d писал(а):
Везде надо искать компромиссы, идеальных решений не бывает - бывают , но дорого и долго, либо очень дорого Smile

ЗЗЫ - предугадывая всякие вопроцы по типу "сначала сделай сам потом критикуй"свои бп разрабатывал, в серию запускал ... всякие от 1 Вт до 10-ков КВт . и электромагнитно тихие и дешманские Smile

но практически всегда цена была не на первом месте . смех

Добавлено: Fri Jan 05, 2018 5:38 pm

sergh

Dizel писал(а):
и над электромагнитной совместимостью поработать только немного. в частности экран нормальный между первичкой вторичкой поставить. вот с этим беда...
- вообще-то медная фольга между первичкой и вторичкой несколько от другого.

Попробуй сделать импульсный транс 40 кГц прямоугольник без этого экрана.
Без нагрузки или со слабой нагрузкой напряжение без экрана будет сильно завышено из-за емкостной трансформации, раза в 2.
"Без нагрузки не включать", а то выходные кондеры стрельнут.
Чтобы без нагрузки - надо на выход мощный резюк паять, но он греется.

Медный виток снижает эффект, так как нет емкостной связи между отдельными витками первички и вторички.
Импульсные помехи конечно тоже снижает, но с ними хороший входной фильтр сам справится.

Добавлено: Fri Jan 05, 2018 6:40 pm

Dizel
Хаотично добрый эльф

sergh - позвольте поитересоватся достопочтенный Сэр, доводилось ли Вам свои изделия проверять на эту самую совместимость в специализированной лаборатории ?
знакомо ли Вам словосочетание "синфазные помехи" "парафазные помехи" "синфазный дроссель"?
Каким боком это все относится к медному междуобмоточному экрану, о достопочтенный эсквайр?
сколько блоков питания Вам довелось довести хотябы до понятия "опытный образец" ?
-----
sergh писал(а):
Без нагрузки или со слабой нагрузкой напряжение без экрана будет сильно завышено из-за емкостной трансформации, раза в 2.
"Без нагрузки не включать", а то выходные кондеры стрельнут.
Вы не поверите уважаемый достопочтенный сэр, но в блоке на 1 КВт (один киловат, 50 кГц ) у меня на выходе нет вообще резистора , и напряжение почему то не взлетатет вверх .. вообще ! держится с точностью 1% от ХХ до полной нагрузки.
и даже в блоке 3 КВт нету вышеописанного Вами явления.....
Спешу уведомить Вас что если вдруг Вам известна причина такого поведения импульсных блоков питания, то Вы просветите достопочтенных лордов собравшихся сдесь, на нашей непременной встрече, поговорить по этому вопросу ?
===========
«Лорд - лорду не набьет морду».

Добавлено: Fri Jan 05, 2018 7:03 pm

sergh

так сделай без медного экрана между обмотками и без ОС по напряжению и посмотри сколько будет на выходе после выпрямления и сглаживания без нагрузки. Очень удивит. Хотя на заторможенных IGBT может и не очень.. извиняюсь

Про "синфазный дроссель" итп - про военное в железных коробках?
Там побольше всего накручено, на случай глобального ЭМИ наверное.
В обычной жизни и того что в качественном комповом БП ATX по входу стоит - более чем достаточно.

Добавлено: Fri Jan 05, 2018 11:43 pm

Ivani

sergh писал(а):
Там побольше всего накручено, на случай глобального ЭМИ наверное.
Видел я входные фильтра питания от военки 220 В 0,5 А потребления а весит килограмм...

Добавлено: Sat Jan 06, 2018 12:17 am

Dizel
Хаотично добрый эльф

sergh писал(а):
так сделай без медного экрана между обмотками и без ОС по напряжению и посмотри сколько будет на выходе после выпрямления и сглаживания без нагрузки. Очень удивит. - нету вот не экрана , ничего, и полевики 50 кГц. и напряжение не повышается.
.. если причина сего чудного явления Вам не ясна то , сдается что Вы дорогой сэр имеете представление весьма поверхностное предмете разговора... на уровне "попиздеть на завалинке" йобаный стыд

что и ожидалось.
и если синфазный дроссель это в вашем понимании железяка в 1,5 кГ то пичаль бида

Добавлено: Sat Jan 06, 2018 12:22 am