Токовая защита ВК на полевых транзисторах в цепи питания, с управлением через оптроны.

[mart]

Предлагаю вариант защиты.
Плюсы:
время отключения 15uS;
управление через оптроны;
+- с отключенным входом управления защита не работает, питание подается штатно;
возможность управления от микропроцессора с развязанной землей;
возможно использовать датчика Холла;
нет резисторов в ВК для снятия тока (для транзисторов типа 2SK1058 это плюс);
легко встраивается в схему УМ.

Здесь показана возможная схема управления на токовом датчике в цепи общего провода, одном компараторе и двух полевиках. Возможно заменить токовый резистор в цепи земли на датчик Холла, но в доступных я не нашел информации о быстродействии. Схема задержки выключения компаратора придумана не мной, вроде схема была на схем.нет, автора не помню. Мною только добавлен диод, который улучшает поведение компаратора при повторным включении с коротким замыканием.
Проверена пока только на симуляторе в схеме усилителя Белки на AD844.
Собираюсь сделать на печатке для ВК, может есть где то ошибки, которые я не вижу?


Вариант с датчиком Холла и однополярным питанием 5В

[mart]

Нету) Или она не работает) Ну по крайней мере я умудрялся их как то сжечь. Не помню правда каким образом.

В даташите как то странно написано: "SHORT CIRCUIT PROTECTED (WITH NO INPUT SIGNAL APPLIED)".

[VadimKHL]

В даташите как то странно написано: "SHORT CIRCUIT PROTECTED (WITH NO INPUT SIGNAL APPLIED)".

Ну вот. Если музыка во время КЗ не играет то выживет.

А так, они взрываются, что аж куски по комнате разлетаются.

[mart]

В 10N20(2SK1058) встроены защитные стабилитроны G-S. От них зависит ток короткого замыкания в усилителе. На какое значение напряжения стабилизации стоит ориентироваться? В даташите особенно про это ничего не сказано, только что VGSS макс. +-15 В. И нужны ли дополнительные стабилитроны защиты, или можно положится на внутренние?
При стабах +-15В, ток короткого замыкания ограничен до 31A при питании усилителя 50В. При стабах +-10 ток короткого замыкания ограничен до 20A


---------- Сообщение добавлено 13:25 ---------- Предыдущее сообщение было 12:05 ----------

В итоге такая схема получается (жаль шапку нельзя редактировать). Без всяких МК, чистый аналог . С PC817C, питание должно выключится за 15uS. Бонусом идет задержка включения напряжения ВК и возможность вкл/выкл ВК (если не нужно, M7 можно убрать).
С дополнительным ограничителем тока КЗ, может выдержать конденсаторы 220uF после ключа (но это неточно, расчет на не проверенной термальной модели).


p.s. Выше приведенные термальные модели работают с почти идеальным радиатором. Но на резкие скачки тока, это влияет мало.

[VadimKHL]

В итоге такая схема получается (жаль шапку нельзя редактировать). Без всяких МК, чистый аналог . С PC817C, питание должно выключится за 15uS. Бонусом идет задержка включения напряжения ВК и возможность вкл/выкл ВК (если не нужно, M7 можно убрать).

Отлично! Очень интересны заявленные 15uS. Покажите их на сделанной плате защиты в реальных условиях.

[mart]

Отлично! Очень интересны заявленные 15uS. Покажите их на сделанной плате защиты в реальных условиях.

Думаю, это будет не скоро У Вас PC817C (именно С) нет в наличии? За счет более высокого Hfe, они закрывают быстрее чем A и B. В симе, PC817C с резистивной нагрузкой закрывают ключи за 4uS, в схеме усилителя за 15uS.

Компаратор вносит около 10uS. Почти как ваш АЦП


---------- Сообщение добавлено 06:19 ---------- Предыдущее сообщение было 05:17 ----------

Даже 50uS, это 10 кратный запас. Поэтому гонятся здесь за десятками mkS, чисто спортивный интерес.

---------- Сообщение добавлено 10:23 ---------- Предыдущее сообщение было 06:19 ----------

Компаратор вносит около 10uS. Почти как ваш АЦП

Если нужно быстрее, такие компараторы как LT1720 сработают за 10nS (к этой схеме не подойдет)

[VadimKHL]

Думаю, это будет не скоро У Вас PC817C (именно С) нет в наличии? За счет более высокого Hfe, они закрывают быстрее чем A и B. В симе, PC817C с резистивной нагрузкой закрывают ключи за 4uS, в схеме усилителя за 15uS.

Закажу их. Попробую ради интереса что у них со скоростью будет.

[VadimKHL]

mart, привет!
Закупил я именно PC817C для твоего теста.
Все печально.

Тестирование провел на такой схеме:


Все очень печально.
AUIRF3805:



AUIRF4905:



Заявленной скорости с оптопарами не достичь в реальной жизни. Только в симуляторе.

[misha88]

Тестирование провел на такой схеме

Резистор R3 выбран не верно. Через транзисторы оптронов протекают токи более 10 мА, поэтому и на светодиоды надо подать тоже не менее 10 мА, а при данном резисторе ток выходит всего 5-1.8-1.8/0.51=2.8 мА. Нужно проверять с резистором 100 Ом.

[VadimKHL]

Резистор R3 выбран не верно. Через транзисторы оптронов протекают токи более 10 мА, поэтому и на светодиоды надо подать тоже не менее 10 мА, а при данном резисторе ток выходит всего 5-1.8-1.8/0.51=2.8 мА. Нужно проверять с резистором 100 Ом.

)))

---------- Сообщение добавлено 01:00 ---------- Предыдущее сообщение было 00:59 ----------

Я пробовал до этого на другой опотопаре.

---------- Сообщение добавлено 01:03 ---------- Предыдущее сообщение было 01:00 ----------

Все в Ваших силах. Пробуйте.

[misha88]

Я пробывал до этого на другой опотопаре.

Без разницы, обычные транзисторные оптроны всегда требуют ток светодиода не менее тока транзистора.

Все в Ваших силах. Пробуйте.

Я пробывал, когда делал свой усилитель, но у меня принцип защиты обратный, при срабатывании защиты оптрон разрывает цепь питания затворов мощных мосфетов, поэтому мне нужна была скорость на закрытие, я применил оптрон с выводом базы и поставил резистор между базой и эмиттером транзистора оптрона, что резко уменьшило время закрывания (этот резистор увеличивает время включения оптрона, но для моей схемы это как раз не важно).

[VadimKHL]

Без разницы, обычные транзисторные оптроны всегда требуют ток светодиода не менее тока транзистора.

Как бы и я про то же. Как было там задержка в 20мкс,так и осталась. Что cny47, что pc817c

[misha88]

Как было там задержка в 20мкс,так и осталась. Что cny47, что pc817c

Если ток был тот же, менее 3 мА, но ничего удивительного. Попробуйте всё же проверить при резисторе 100 Ом, интересно сравнить влияние тока.

[VadimKHL]

Резистор R3 выбран не верно. Через транзисторы оптронов протекают токи более 10 мА, поэтому и на светодиоды надо подать тоже не менее 10 мА, а при данном резисторе ток выходит всего 5-1.8-1.8/0.51=2.8 мА. Нужно проверять с резистором 100 Ом.

Проведи в симе эту схему, что покажет?

---------- Сообщение добавлено 01:53 ---------- Предыдущее сообщение было 01:51 ----------

Если ток был тот же, менее 3 мА, но ничего удивительного. Попробуйте всё же проверить при резисторе 100 Ом, интересно сравнить влияние тока.

Ааа бля, опять паять стенд... Я уже давно на транзисторах, со скоростью 400ns

---------- Сообщение добавлено 01:56 ---------- Предыдущее сообщение было 01:53 ----------

Misha88, Вы так и не ответили))) �� Правильно хоть резюки рассчитал

[misha88]

Правильно хоть резюки рассчитал

Имеете ввиду схему с управляющими мосфетами в другой теме? По мне, выбор правильный.

[VadimKHL]

Имеете ввиду схему с управляющими мосфетами в другой теме? По мне, выбор правильный.

Да. Я часто туплю. �� Надеюсь что транзистор в насыщение не войдёт при 3.3к +2к. в коллекторе. Расчётное на затворах 12,4в.

---------- Сообщение добавлено 02:18 ---------- Предыдущее сообщение было 02:14 ----------

Скорость сработки получилась 400нсек по плюсу, 200 нсек по минус. Позже отпишусь в теме.

---------- Сообщение добавлено 02:20 ---------- Предыдущее сообщение было 02:18 ----------

Если использовать биполяры bc807/817 то +100 нсек

---------- Сообщение добавлено 22:07 ---------- Предыдущее сообщение было 02:20 ----------

Если ток был тот же, менее 3 мА, но ничего удивительного. Попробуйте всё же проверить при резисторе 100 Ом, интересно сравнить влияние тока.

Оке.... Тоже интересно.

---------- Сообщение добавлено 22:10 ---------- Предыдущее сообщение было 22:07 ----------

При 100 ом лучше, но все равно медленно очень:
AUIRF4905:


AUIRF3805:



Лучше отказаться от оптопар.

---------- Сообщение добавлено 22:12 ---------- Предыдущее сообщение было 22:10 ----------

6uS на закрытие ключей.

---------- Сообщение добавлено 22:29 ---------- Предыдущее сообщение было 22:12 ----------

Если надо что ещё проверить, пишите. До завтра стенд пока не буду разбирать.

[misha88]

Если надо что ещё проверить, пишите. До завтра стенд пока не буду разбирать.

Спасибо за проделанную работу. Что касается Вашей схемы, то хочу обратить внимание на выбор мощных мосфетов, они должны выдерживать 90 В, а у Вас использованы мосфеты на 55 В. И советую выбрать с меньшими ёмкостями переходов, чем сейчас, для чего взять мосфет с сопротивлением выше, скажем до 50 мОм.

[VadimKHL]

Что касается Вашей схемы, то хочу обратить внимание на выбор мощных мосфетов, они должны выдерживать 90 В, а у Вас использованы мосфеты на 55 В.

В моей схеме для защиты LME я использую IRF5210/IRF3710. Они 100V.


В стенде я поставил AUIRF4905/3805 (были под рукой) и закупил именно PC817C для наиболее близкого соответствия со схемой marta, как он и попросил.

[mart]

6uS на закрытие ключей.

Спасибо, за проделанный эксперимент! 6 uS, это более чем 10 кратный запас по выгоранию для схемы ВК на 2SK1058(10N20) и подобных им. По мне, схемы с оптронами, более чем достаточно. Схема при этом более простая, и имеет гальваническую развязку. Еще можно управлять мосфтеами через специальные драйверы на фотодиодах, типа Si8752, TLP3906, FDA215.

[mart]

Вариант схемы управления. Здесь ток контролируется в цепях питания. При перегрузке одного из плеч питания, выключаются оба плеча (<10uS) и подается сигнал mute. Через время (задается параметрами одновибратора), схема снова включает питание и дает сигнал выключить mute. Детектор тока подсмотрел в схеме NAD C272.
Плюсы:
быстрое выключение питания (можно улучшить, применив другую схему управления мосфетами и более быстрый компаратор);
детектор тока не вмешивается в сигнальную цепь.
Минусы:
совсем не принимает байпасные конденсаторы выше 1uF (минус не очень значительный, так как такая схема подразумевает только питание выходных транзисторов, с установкой управляющих транзисторов непосредственно рядом);
при показанной на схеме реализации питания управляющей схемы, при включении усилителя, подача питания задерживается на период одновибратора. Надо это учитывать, при проектировании времени срабатывания выходного реле. Иначе возможен небольшой щелчок;
относительная сложность схемы.



Более быстрый и надежный вариант без оптронов. Время срабатывания меньше 2uS



Температура ядра транзистора, по термальной модели irfp240, прыгнет всего лишь на ~10 градусов Цельсия.

[Alex]

Тестирование провел на такой схеме:

Вообще, я бы делал схему так, чтобы при сигнале на светодиоде отпрона, полевики открывались а не закрывались.

, обычные транзисторные оптроны всегда требуют ток светодиода не менее тока транзистора.

Есть же с дарлингтонами, им поменьше надо.

Еще можно управлять мосфтеами через специальные драйверы на фотодиодах, типа Si8752, TLP3906, FDA215.

Они, ээээ, немного "неторопливые".