Список разделов Flyback.org.ru » Полумостовые схемы » Полумост под микропроцессорное управление
Тему сейчас просматривают - зарегистрированных: 0, скрытых: 0 и гостей: 0
Зарегестрированные - Нет
тема: Полумост под микропроцессорное управление
Ответить с цитатой

Электромонтёр
Экспериментатор


Доброго времени, уважаемые!

Научно-технический прогресс на бытовом уровне за первые два десятилетия двадцать первого века скакнул на головокружительную высоту. Прошли времена когда КР1878ВЕ1, PIC16F84A казались чем-то удивительным и даже ATMega328P уже кажется безнадёжно устаревшей безделушкой.

Предлагаю в этой теме обсуждать конструкции полумостовых преобразователей, предназначенных под микропроцессорное управление, с помощью микроконтроллеров различных систем, начиная от ангстремовского КР1878ВЕ1 и микрочиповскими PIC12/PIC16 и заканчивая миландровскими К1986ВЕ92FI и ST-шными STM8/STM32.

Вот практическая конструкция полумоста, которая многократно проверена на практике в составе различных макетов / конструкций различных электроприводов, как асинхронными двигателями, так и шаговыми. Диапазон питания в зависимости от применяемых транзисторов от =24В до =310В.

Основой является полумостовой драйвер IR2104S, но его более чем скромная защитная пауза в 600нс вынуждает всеми неправдами сокращать времянки переключения ключей. Простое уменьшение затворных резисторов вплоть до 6,8Ом не даёт достаточного эффекта, т.к во-первых, внутреннее сопротивление самого драйвера IR2104S в разы выше, во-вторых, есть риск тиристорного защёлкивания внутренней структуры со сгоранием драйвера.

Самой эффективной схемой безусловно является комплементарный эмиттерный повторитель, но он требует дополнительной линии питания. Учитывая как правило, индуктивную нагрузку, то более критичными являются именно времянки отключения ключей. Поэтому неким компромиссом является широко зарекомендовавший в сварочных инверторах драйвер на основе pnp-транзистора с диодом. Включение транзистора идёт с обычным фронтом, зато его закрывание идёт в разы быстрее.

Схема полумоста на IR2104S + 2xКП723А/IRFZ44:



Питание полумоста =36В, но при повышении напряжении питания IR2104S до =15В такой драйвер вполне раскачивал БТИЗ-транзисторы IRGB4630D, правда на грани фола и при токе нагрузки порядка 7-8А. Затворный резистор, последовательный резистор бутстрепного диода и керамика 1206, остальные резюки 0805. Для полумоста на IRGB4630D сопротивление бутстрепного резистора следует увеличить до 10Ом, а сам бутстрепный диод заменить на S1M.

Напоследок осциллограмма с затвора нижнего транзистора:



Время нарастания напряжения на затворе порядка 500нс, полка Миллера при этом около 150нс, но время закрывания уменьшилось до 150нс. В итоге, после 150нс времени спада даже с учётом 400нс минимального по даташиту мёртвого времени остаётся порядка 200-250нс времени в запасе перед началом открывания другого канала.

Почему именно IR2104S? Во-первых, этот драйвер управляется одним логическим уровнем 3,3/5В, во-вторых, имеется аварийный вход отключения для построения триггерных защит от токов перегрузки/короткого замыкания, в третьих, в отличии от IR2184 указанная микросхема более доступна.

Добавлено: Fri Nov 10, 2023 7:16 am
.jpg (95.33 Кб)

.PNG (23.45 Кб)

Ответить с цитатой

Seriyvolk
Бездельник


Электромонтёр писал(а):
Почему именно IR2104S?
Вот именно, почему? Если в разрезе темы речь идёт о микроконтроллерном управлении. Регулировка дедтайма - нет, ШИМ - нет. Такая реализация сгодится разве что для управления резонансным преобразователем, либо как половинка фазосдвигающего моста.

Добавлено: Fri Nov 10, 2023 8:56 am
Ответить с цитатой

Электромонтёр
Экспериментатор


Seriyvolk писал(а):
Вот именно, почему? Если в разрезе темы речь идёт о микроконтроллерном управлении. Регулировка дедтайма - нет, ШИМ - нет. Такая реализация сгодится разве что для управления резонансным преобразователем, либо как половинка фазосдвигающего моста.

IR2104 имеет вход отключения всех выходов, что удобно использовать для построения защит. В микроконтроллере могут быть не выведены комплементарные выходы, а IR2104 имеет один вход управления. Если дедтайм и ШИМ, то драйвер надо ставить IR2101 с допэлементами для защиты или более продвинутый драйвер использовать. В моих схемах полумосты для электропривода использовались, поэтому IR2104 оказалось достаточно.

Вот ещё одна осциллограмма сигнала затвора нижнего ключа, положительный пичок после спада импульса - это влияние открытия верхнего транзистора через проходную ёмкость нижнего. То есть времени дедтайма 600 нс именно в этой схеме хватает с запасом:



Добавлено: Fri Nov 10, 2023 5:50 pm
!.jpg (101.34 Кб)

Ответить с цитатой

Vcoder
Магистр


Поскольку предметом нашего обсуждения является полумост для управления с помощью МК, предлагаю не зацикливаться на автоматических драйверах с одним входом. Вместо этого предлагаю обсудить и выбрать для такого полумоста современные драйверы, понимающие входной сигнал напряжением 3,3 В, которые к тому же доставаемы и не стоят как крыло от самолёта.

Раз управление предполагается от МК, значит предполагается, что и мёртвое время тоже будет формировать МК. Поэтому нужен просто драйвер верхнего и нижнего ключа с раздельным управлением. Мы на Молнии в своё время применяли полумостовые драйверы IR2113S. Но это уровень нулевых, а сейчас уже двадцатые годы. Возможно появилось что-то новее, мощнее, дешевле.

От себя приложу документ со схемой мощного драйвера на дискретных элементах. Хоть он тоже старый, но никто не запрещает собрать его на более новой элементной базе. Правда нам такой мощный драйвер за всё время так ни разу и не пригодился.

Добавлено: Fri Nov 10, 2023 7:32 pm
dt92-2 Мощный буфер для управления затворами МОП транзисторов.pdf (97.8 Кб)
Ответить с цитатой

Доктор Зло
 


Колхоз с биполярными транзисторами в затворе фтопку. От Миллера оно не лечит нифига.
Китайцы эту дрянь из сварочника в сварочник таскают. Но их понять можно.
Во первых они торгаши в основном, а не инженеры, во вторых там все же GDT как правило,
а тут речь о нормальных драйверах.
От миллера лучшее средство - емкость в затвор 0.01-0.02мкф (для всех TO-247 подобных),
для кирпичей может потребоваться побольше.
Ну и резистор затворный, разумеется, и больше ничего.

Сам использую для низковольтных полумостов UCC27210 (3 кВт 50В привод делал на них и IPT007N06N).
Для высоковольтных раньше применял IRS2186, но давно перешел на оптику ACPL-P343.
Их тоже никто не мешает питать бутстрепно, но лучше от отдельного питания на базе проходного фильтра типа PLA10AN,
используемого как трансформатор. До 3 Вт вполне передает.
И емкость всего 4пФ, у трансформатора с обмотками, намотанными поверх,такую емкость не сделать.
Питаю их от маленького генератора на irf2153s и спаренном транзисторе IRF7313,
так как сама irf2153s даже один такой "трансформатор" не тянет.
Кстати такое трансформаторное питание драйвера можно сделать и двухполярным,
тогда миллер вообще пофиг, можно в теслу даже (и нужно). А размах у этой ACPL-P343 выше 25 вольт.

PS. Вышеперечисленное не сказать что совсем копеечное, но и не супердорого. А из говна можно сделать только говно.

Добавлено: Fri Nov 10, 2023 10:11 pm
Ответить с цитатой

Vcoder
Магистр


Доктор Зло писал(а):
Вышеперечисленное не сказать что совсем копеечное, но и не супердорого.
Ну ничего себе "не супердорого"! Оптодрайвер ACPL-P343 в чиподипе 1200 р!

https://www.chipdip.ru/product0/8004702587

Добавлено: Fri Nov 10, 2023 10:38 pm
Ответить с цитатой

Доктор Зло
 


А кому сейчас легко? Чип и Дип теперь для богатых. Да он и всегда был самым дорогим.
Китайцы в помощь, и не всегда там брак, искать надо.
Опять же это для себя или производства? На производстве отдел снабжения пусть
голову ломает, где и как это контрабандой доставать.
Для себя их же немного надо. Но они (ACPL-P343) к слову сказать офигенны.
У всех разное понятие о дорогом и дешевом.
Для меня теперь супердорого, это например 2-х киловаттные ВЧ транзисторы mrfx1k80hr.
А их мне надо около 20 шт, вот думаю что делать. До известных событий 5 шт купил, только научился их готовить,
а тут этот известный пипец. Тоже наверное у китайцев теперь искать придется.
Кстати вышеупомянутые IPT007N06N попались хорошие и в 3 раза дешевле маузера.

Добавлено: Fri Nov 10, 2023 10:51 pm
Ответить с цитатой

Hellbringer
 


Доктор Зло писал(а):
От миллера лучшее средство - емкость в затвор 0.01-0.02мкф (для всех TO-247 подобных)
Именно так китайцы и делали с незапамятных времён. На картинке кусок схемы типичной китайской мостовой сварки, которую они под каким только названием не собирали. И наверняка так лепят до сих пор, ибо дёшево и сердито.
Доктор Зло писал(а):
А из говна можно сделать только говно. Вот неправда. Живой пример тому, т.н. драйвер мультика, рассыпушный, не содержит ничего дефицитного, но при этом функцию свою выполняет на ура, сам когда-то его делал.

Добавлено: Fri Nov 10, 2023 11:24 pm
20231110_231605.jpg (59.33 Кб)

Ответить с цитатой

Vcoder
Магистр


Доктор Зло писал(а):
Чип и Дип теперь для богатых.
А больше частнику теперь негде ЭРИ брать.
"Электронщик" закрылся.
В магазине "Электроника" в Уфе ассортимент сильно меньше чиподиповского, а цены порой ещё выше.


Доктор Зло писал(а):
Опять же это для себя или производства?
И для себя, и для производства.
Это заводу типа УАПО пофиг на стоимость ЭРИ. Но там другая проблема - для многих проектов необходимо использовать только отечественные ЭРИ.
А если говорить про небольшие коммерческие фирмы, производящие электронику, то там на стоимость материалов и комплектующих очень сильно не пофиг. Иначе себестоимость изделия будет такова, что не будет смысла вообще это делать.
Ну и для себя тоже не пофиг на стоимость естественно. Единственное, на что может быть пофиг для себя, - это технологичность конструкции. Ибо собираешь в основном один экземпляр или несколько штук.


Hellbringer писал(а):
драйвер мультика
Этот? https://multikonelectronics.com/subpage.php?p=6&i=8#DRV

Добавлено: Sat Nov 11, 2023 7:16 pm
Ответить с цитатой

Hellbringer
 


Vcoder писал(а):
Этот?
Да

Добавлено: Sat Nov 11, 2023 8:12 pm
Ответить с цитатой

Электромонтёр
Экспериментатор


Vcoder писал(а):
Единственное, на что может быть пофиг для себя, - это технологичность конструкции. Ибо собираешь в основном один экземпляр или несколько штук

Нет, технологичность должна быть. Может понадобиться десяток устройств сделать.

Доктор Зло писал(а):
Колхоз с биполярными транзисторами в затворе фтопку. От Миллера оно не лечит нифига.
Китайцы эту дрянь из сварочника в сварочник таскают.


Тов. Доктор Зло, вопрос себестоимости и целесообразности усложнения конструкции. Задача у меня была уместиться в защитную паузу 600нс при частоте 16кГц и мощности до 700Вт. Для IRGB4630 необязательно городить драйвер с выходным током в пять ампер. Если кирпич на двести ампер и питание =540В - тогда, двухполярное управление, контроль насыщения и прочие плюшки. Для низковольтного варианта - надо относительно простыми методами сократить время закрывания IRFZ44. Если мощность требуется больше и нужно ШИМ-регулирование по заполнению импульсов, как на 494 - тогда схемотехника должна быть другой.

В некоторых частотниках с питанием 3х380 и мощностью до 5,5кВт видел интересную вещь - трёхфазный транзисторный мост и только нижние ключи управляются двуполярными импульсами +15/-8В! Потому что для нижних драйверов можно использовать один источник питания +15/-8. А верхние ключи работали от однополярного бутстрепного питания +15В. Видимо защита от сквозняков работала за счёт запирания нижних ключей -8В и приличной защитной паузы не менее 3 мкс.

З.Ы. Сайт отличный, в рязанском Форсаже посложнее трансформаторные драйверы ключей стояли.

Добавлено: Sat Nov 11, 2023 8:56 pm
Ответить с цитатой

Vcoder
Магистр


Hellbringer писал(а):
Да
Интересный драйвер! Спасибо что навёл, не знал про него.

Добавлено: Sat Nov 11, 2023 9:58 pm
Ответить с цитатой

Hellbringer
 


Электромонтёр писал(а):
в рязанском Форсаже посложнее трансформаторные драйверы ключей стояли.

Есть у меня в компе схема этого мутного поделия сумрачных рязанских инженеров. И что ты в них сложного нашёл? Менее совершенны, но та же идея с отрицательным смещением присутствует.

Добавлено: Sat Nov 11, 2023 10:29 pm
20231111_222710.jpg (72.14 Кб)

Ответить с цитатой

Доктор Зло
 


Электромонтёр писал(а):
защитную паузу 600нс
А почему так необходимо одну линию управления?
Можно и желательно, как уже и сказали, делать dead-time программно.
Микроконтроллер при правильном использовании очень надежен и просто так не зависает.
И dead-time можно подобрать оптимальный.

Электромонтёр писал(а):
необязательно городить драйвер с выходным током в пять ампер
Ну можно, например, усилить любой полумостовой бутстрепный драйвер комплиментарной парой мелких транзисторов.
И стоит копейки и тока будет больше. Хватит и на затвор и на конденсатор.
Просто приведенные осциллограммы реально ужасны.
Потому и предложил подумать над драйвером посильнее и балластом в затворе.
Если опасения насчет порядка запуска и полярности, никто не мешает включать силовую при помощи
реле, когда МК уже работает и все на выходах правильно.
Опять же, ну бахнула пара 247-х при отладке, и чо? Долго их поменять?
Не делаю давно уже из этого культа...

Добавлено: Sun Nov 12, 2023 12:10 am
Список разделов Flyback.org.ru » Полумостовые схемы » Полумост под микропроцессорное управление
    Просмотр темы целиком



Лицензионное соглашение

(c)Flyback.org.ru
Российское общество любителей высоких напряжений.
Использование материалов с данного сайта и форума возможно только с разрешения администрации.