DIY Electronic projects

Pozdrav,

potrebno mi je da zamenim tranzistore TIPL763A u jednom linearnom HV regulatoru napona (ELV HNT7000) koji je specificiran za 500V 300mA izlaza, ulazni napon je nesto manje od 650V, sve ukupno manje od 100W.

Za tranzistor TIPL763A nisam nasao kompletan DS, samo osnovne karakteristike, 1000/450 V , 8A , 120W, TOP-3.
Postoji DS za TIPL762A, model za nesto manje struje:
http://pdf.datasheetcatalog.com/datashee...Xuywru.pdf

Regulator ima 8 komada takvih tranzistora paralelno spojeno sto je verovatno uradjeno zbog boljeg tranzientnog hladjenja.
Uz ove tranzistore idu keramicki izolatori nekih 2mm debljine + silikonska pasta.

Moje pitanje je, koje "moderne" tranzistore mogu da postavim umesto ovih "matorih"?
Ideja mi je da stavim neke robusnije tranzistore i ako je moguce da budu sa izolovanim kucistem sto mislim (da li sam u pravu?) da ce poboljsati jos malo hladjenje nego preko ovih keramickih izolatora.

Izbor mi se bazira na ponudi iz MG Electronic posto tamo ida dobar izbor sa korektnim cenama. Imaju cak i original TIPL ali kao sto rekoh ako je moguce uzeo bih neke bolje tranzistore.

Sta bi bio vas predlog, koje tranzistore da uzmem?

Hmm, ipak je bolja termalna provodljivost TO-3P + keramicki izolator (1.25 °C/W + 0.5°C/W) nego kod izolovanog TO-247 (2.8°C/W).

BU426, MJE13009A nisu nesto moderni ali su mozda jeftiniji.
Mislim da tu mozes svasta da stavis sto je preko 400V cak i stari dobri BU508.
Vise tranzistora je stavljeno zbog raspodele disipacije a ne zbog struje jer i jedan od njih moze da podnese 
daleko vece struje od 500mA

Evo i datasheet za TIPL763A

[attachment=16368]

E Mikac,

Ne stigoh da ti dam odgovore na pitanja pošto sam bio u nekoj gužvi.

Sudeći po šemi koju si mi dao tu ima 8 paralelovanih tranzistora TIPL763A.
Najveći napon koji im može doći na kolektore je 650VDC, a najveća struja je 300mA. (mislim, ako otkaže taj strujni limit neće im pomoći ni ako je darlington blok od 0.5KW umesto njih :-).

Dakle, ono što ih može grupno snaći je u najgorem slučaju discipacija od 195W sa kratkospojenim izlazom pri 300mA.
Sprava ima i relej na ispravljaču, i pretpostavljam da se ispravljač prema naponslkim potrebama izlaza postavlja kao običan ili kao doubler, a radi smanjenja discipacije.

Pretpostavimo da sve to nešto ne funkcioniše i da je veći mrežni napon i zamislimo da je potencijalna discipacija recimo 240W iz nekih razloga preterivanja.
Sa 8 tranzistora koji imaju pojedinačne čak 22R u emiterima možemo očekivati skoro perfektnu uparenost struja po pojedinačnom tranzistoru. To naravno znači da će i discipacije biti veoma ujednačene.

Dakle, imamo max. 30W po tranzistoru, što i nije ništa specijalno za dobro namazano TO-247 (pre će biti problem veličina hladnjaka).

Dalje, rekao si da postoji proiblem sa pojačanjem tih bipolaraca. Prirodno loše za uobičajeno "pravolinijsko" nemačko rešenje :-)

Ja bih tu na primer stavio dva ili tri IGBT paralelno umesto tih 8 komada. Emitorske otpornike bih proračunao za istu vrednost limita i podelio na tri IGBT takođe radi simetrije. E sad, osim emeiterskih otpornika IGBT će se i termički samosimetrisati preko hladnjaka jer većina ima pozitivan koeficijent za razliku od bipolaraca.

Uzmeš neke za 1200V i >8A pri 100*C i u kućištu TO-247 i lepo to namažeš i stegneš preko izolatora za taj isti hladnjak.

IGBT su mrcine koje normalno rade na 100*C, takođe imaju i gejt umesto baza pa CA3140 više ne mora obezbeđivati struju baza.
Otporniji su na šokove raznih vrsta.
Veća je šansa da spržiš emitewrske otpornike nego li neki od IGBT.
Za CA3140 će biti dovoljno da dohvati swing od 10V na izlazu i moći će da fura te IGBT u linearnom režimu.
Ne sećam se koji je napon napajanja ali trebaće 15V na CA3140 radi gejtova, pa ako treba povećaj tu stranu napajanja.

Ako baš hoćeš bipolarce, onda možeš uzeti možda 2SC5388 darlingtone, koji imaju veliki hfe pri tako malim strujama. Npr. 2SC5388 ima hfe1 =100 pri 1A Ic.
Predviđeni su za 700/1500V i za max. 5A. Inače su za HIS kod TV ili CRT monitora i mogu se naći tamo gde se snabdevaju TV majstori.

Nije uopšte frka da to budu ti TIPL763A. Bitno je da mogu podneti napon, discipaciju po komadu, a struja nije problem jer je ionako pojedinačno mala.
U principu hladno možeš tu staviti bilo koji darlington koji je predviđen za CRT HIS, samo da nije falšerica.

Pozz

Hvala na odgovorima.
Bas ti neki od HIS tranzistora su mi bili u opticaju, npr BU2525A ali posto si sad spomenuo i IGBT pogledacu i oko njih.
Inace si u pravu, darlington takodje moze da bude zgodna opcija.
Sto se tice napona za gejt (za IGBT) moram detaljno proveriti jer je inace tu sve nategnuto i nisam siguran da mogu jos da dizem napon napajanja, zbog CMOS kapija koje se tu koriste!

Shemu nazalost ne mogu da postavim ovde u temi jer je deo clanka/magazina koji se naplacuje (zbog autorskih prava) ali koga interesuje mogu mu dostaviti nakanadno, samo mi javite na PP.

Macola, samo mi kazi oko razdelnika napona tj potenciometra za zadavanje izlaznog napona, da li sam ja nesto prevideo ili je tu jos jedan padez konstruktora.
Oni su direktno na red vezali 100k + 1M potenciometar koji ide na HV. Sta kada je jedan on tih potenciometra pri minimumu a izlazni napon visok, potecice velika struja koja ce ih osteti (i upravo se to i desilo, stradali su).
Ja sam mislio da to sve prepravim na "manji napon", da ima jedan fixni razdelnih sa snaznijim otpornicima 1:10 a potenciometri (sad manjih otpora) da se tu vezu.
Da li bi to moglo tako da se odradi?

Oko pot-a, znaci definitivno su tu zaglup napravili, recimo nema blider na izlazu, ima 10uF na izlazu, i ti okrenes jednom pot na max i recimo brzo na min i cao pot! Izlazni napon ne moze tako brzo da padne (drzi 10uF) i u tom trenutku kada je pot pri pocetku opsega potekne velika struja koja ga spali.

Koliko vidim oa potenciometra (R23  1M i R22 100K imaju serijski vezane R17 od 100K i R19 od 22K, jedan ka klamp diodama a drugi kroz trimer od 5K ka +10Vreff.

Ukoliko dođe do naglog proboja jednog od izlaznih tranzistora i pri tom je ispravljač recimo podešen na minimalni napon (oba pota zavrnuta na minimalnu vrednost), kroz njihove klizače će poteći 650V/ 18K, što bi bila paralelna vrednost ta dva.

To mu dođe oko 36mA što je previše za obične potove tih vrednosti, ukoliko nisu žičani i nemaju preko 5W.

Najverovatniuje da će odmah biti oštećena oba tamo gde se tog momenta nalazio klizač.
Takvo oštećenje je trajno i nema mu pomoći.

Generalno mi se ne sviđa taj tipično švapski koncept. (nije ih moj pradeda solunac mlatio bez razloga :-)

Pošto CA3140 ima ultravisoku impendansu ulaza jer je MOS op-amp, vrednosti potova bi mogle biti 10 x veće.
Ali problem je naći pot od 10M koji je kvalitetan a da ne košta kao bubreg.

--------------------------------

Sprava vrši stabilizaciju napona tako što poredi donji kraj od R15 (koji je na float GND, koja visi na + izlazu stabilizatora) sa čvorom koji formiraju R17, R19 i R22, tj. sa desnim krajem R17.

Kada je između te dve tačke razlika nula, onda CA3140 nema šta da pojača i ravnoteža je uspostavljena.
Pomeranjem potenciometra se remeti ta ravnoteža i na CA3140 se javlja pojačana razlika koju on "vidi" između navedenih tačaka. Ta pojačana razlika se koristi kao upravljačka veličina za izlazni stepen...

U slučaju proboja izlaznih tranzistora ili možda naglog zavrtanja pota na nulu pri punom nekom elko na nekoj napravi koja je prikačena na stabilizator, stradaju potovi garant. 

Naravno da je takav scenario sasvim moguć jer možemo prikačiti cevni amp sa možda 100-200uF u njemu, i kad pokušamo da naglo smanjimo napon, potovi će morati da rade kao bleeder jer nema šta drugo da isprazni te elko ako na primer amp ima nezagrejane cevi :-).


Pošto oba ulaza od CA imaju protekcione otpornike od 100K i ujedno je ulazna impendansa strahovito visoka kod tog op-amp, može se napraviti i malo "pismenija", tj. srpska metoda regulacije napona tako da ni jedan pot ne strada.

Na primer ovako:

[attachment=16369]

Prednost te intervencije je da ni u jednom trenutku u normalnom radu kroz pot ne može poteći više od 0.5mA, pri proboju ne više od 0.65mA, a cena bi bila što se napon ne može regulisati od nule već od 10V do 500V, što je kod HV ispravljača stvarno i bespotrebno.

Mislim, za manje od 30V se koristi nešto drugo a ne HV stabilizator normalno, kao što se pogrešan alat ne gura u pogrešnu rupu.

Pozz

Da bi bilo jasnije oko regulacije drugima koji ovo gledaju, možeš postaviti isečak fotke koji sadrži ove detalje.

Malo dodatnog razjašnjenja:

Kada su struja iz Vreff od 10V kroz trimer 4K7, R4 i Pot jednaka struji koja se odsisava kroz R2 od 1meg, onda je na čvoru napon nula i ravnoteža je zadovoljena.
Princip je potpuno isti kao i u prethodnom slučaju osim toga što kroz pot ne može ni u ludilu preko 0.65mA.

Pozz

A može i ovako, sa regulacijm skoro od nulle i potpuno nekritičnim potom.
Čak će za razliku i od "fabričkog" slučaja i od moje prethodne modifikacije linearnost napona prema potu biti onolika koliko je pot linearan...

Mislim da je ovo još bolja varijanta.


[attachment=16370]

Deo sheme u prilogu.


[attachment=16371]

Hvala Macola na ovoj drugoj shemi, tako cu uraditi, tako sam i ja nesto mislio da se odradi.

Inace porucio sam IRG4PH50S, IGBT tranzistor 200W 1200V i mnogo ampera, to je pravo resenje, moderan tranzistor umesto TIPL krseva.
Uzeo sam 4 + 1 komad, 4 idu u ispravljac jer mi je tako zgodno da ih fizicki montiram zbog simetrije na hladnjaku a peti komad nadam se da mi nece biti potreban za rezervu (a moze da posluzi naravno) nego za tranzientno testiranje
Pokusacu da snimim ponasanje pre i posle modifikacije i po potrebi da to malo utrimujem.

Emiterske otpornike cu da prepolovim, bili su 22R stavicu 10R a za tu malu razliku moze da se utrimuje.

Sto se tice CA3140, njegov swing ide max -2.5V od pozitivnor rejla tako da imam nekih 9 - 9.5V izlaza (+12V je grana) sto mislim da ce biti dovoljno za upravljanje IGBT.
Ako bude pravio problem i ako se zainatim ima da stavim mog novog favorita za univerzalne OP-ove, OPA192 koji sigurno moze da swinguje bar do 11V a o ostalim karakteristikama da ne pricam
Ovo "zainatim" mi se odnosi na budzenje nekakvog SOT-23-5 >> DIP-8 adaptera ...

BTW: Informativno za ostale, CA3140 je vrlo unikatan OP, on je izradjen u CMOS tehnici i glavna osobina im je sto imaju veoma veliku ulaznu impedansu od 1TΩ, ulaznu bias struju svega 10-ak pA i na sve to napajanje mu ide do 36V. Retki su i sad OP-ovi koji imaju te karakteristike iako je taj OP vise decenija star.
Kao sto spomenuh, OPA192 je kandidat za njegovu zamenu a inace je iz najnovije TI-ove generacije gde je primenjena e-Trim tehnika, tj svaki primerak se "digitalno" trimuje, imaju neku foru preko izlaza "proslede" digitalne signale koji interno "prze" osigurace kod otpornika za trimovanje ulaznog stepena (zadnja komanda jer da se taj interface za trimovanje permanento odkaci) i nakon trimovanja se dobiju fenomenalne karakteristike gde se sad ulazni offset moze smanjiti na red desetine mikro volti i recimo u poredjenu sa CA3140 koji je u rangu mili volti, to je skoro 1000x bolji rezultat.
Ta e-Trim tehnika je u prednosti u odnosu na klasicnu tehniku trimovanja pomocu lasera na nivou silikonskog chipa jer se radi nakon sto se chip zatopi u plastiku cime se anuliraju problemi (promena nekih karakteristika) koji nastanu tokom zalivanja.
https://e2e.ti.com/blogs_/b/precisionhub...on-methods
http://www.edn.com/design/analog/4391719...amplifiers

BTW2: Nije iskljuceno da me je TI "poslusao" oko ovih ideja sa petljanjem digitalije direktno u OP-ove
Pre par godina je bila anketa u okviru Texas Instruments Expert Advisory Panel ciji sam clan i tamo je jednom prilikom bilo par pitanja na temu "sta bi ste voleli da se dalje razvija" i ja sam im rekao bas tako nesto, da unutra imaju digitaliju koja moze da se programira a koja je vezana za razne parametre OP-ova a da sve to ostane u klasicnim kucistima koji bi kasnije mogli da zamene ostale standardne OP-ove.

Macola, odradio sam ove izmene, stavio za probu sad jedan IGBT, svi CA su mi predhodno stradali i zamenio sam ih sa OPA192 i to je u sustini proradilo, trenutno samo naponska regulacija sa jednim OP, ostala dva sam izvadio iz podnozja.

Nego ima mali problemcic, one dve klamperice na +IN mi limitiraju ulazni opseg i posledica je da mi potovi rade u vrlo uskom opsegu.
Trebao bi onda i da se kod -IN i ti potovi svedu na 0-0.7V, da li sam u pravu?
Ili da se skinu klamperice, D17 i D18?

(08-27-2015, 07:17 PM)mikikg Wrote: [ -> ]Macola, odradio sam ove izmene, stavio za probu sad jedan IGBT, svi CA su mi predhodno stradali i zamenio sam ih sa OPA192 i to je u sustini proradilo, trenutno samo naponska regulacija sa jednim OP, ostala dva sam izvadio iz podnozja.

Nego ima mali problemcic, one dve klamperice na +IN mi limitiraju ulazni opseg i posledica je da mi potovi rade u vrlo uskom opsegu.
Trebao bi onda i da se kod -IN i ti potovi svedu na 0-0.7V, da li sam u pravu?
Ili da se skinu klamperice, D17 i D18?

@mikikg, te dve diode sluze za zastituulaza op-a od prevelikog napona koji se moze javiti u nekim neregularnim situacijama.
One se nalaze izmedju invertujuceg i neinvertujuceg ulaza OP-a (kroz R15 ne tece struja) a taj napon je najvise nekoliko mV zavisno od offseta i od open loop gain-a OP-a. Proveri da neka od tih dioda nije probila (curi).
Nemam komletnu semu pa ne mogu dalje diskutovati o uzroku te pojave.

p.s. Za probu radi sa nekim jeftinijim OP-ima, steta je da ubijes neki od tih skupih. Tu su ipak visoki naponi i caskom moze nesto poci po zlu.

Da klamperice su za zastitu ulaza i u sustini nereguralna situacija je proboj tranzistora gde mogu dobiti skoro 650V ali to je limitirano razdelnicima.
U sustini ima "skriveni spaljivac" a to je C16 kada je prazan! Zbog njega nece moci da se skinu klamperice ...

Poslacu ti shemu na mail ...

Za OP-ove nemam nista slicno sa tom ulaznom impedasom i IIB bias strujom.
OP27, LM4562 i drugari su svi sa bipolarnim ulazom i IIB im je mnooooogo veci ...

Treba nam mala IIB da bi koristili manje struje kroz potove, veca struja je pravila probleme i przila potove u nekim situacijama.
Macolina modifikacija to resava samo su sad malo ispremestani DC naponi u stady-state stanju.
Manja mi je struja kroz primarni HV razdelnik a sa druge strane pot koji je razvucen od 10Vref do mase sto je +HV regulatora, 1M otornik ide na -HV pa je sve u minusu a logika u plusu : )

Inace ovaj IGBT + OPA192 direktno drajvovan (kroz 100R od analogne kapije) na prvi pogled radi O-P-A-S-N-O dobro, sam IGBT zakucava, MOS gate i on sa 10V moze 33A, meni treba 300mA
Ova OPA imam utisak da tako dobro radi kao kada iz neke buke na ulici udjete u kola i smanji se buka drastinco, e tako ovaj pegla napon i shum ...
Ovo mu je pravi test sad, da vidimo sta pisu po tim DS i sta je u prakticnom primerku.

Inace nije steta za OP veca je steta sto su ovi konstruktori stavili te klamperice i njihov radni napon ne sme preci 0.4V, 0.45 je vec u zasicenju pri tim strujama, i tako suzili input range i bacili preostalih 9.5V koji bi nam znacili ihihiii ....

Kroz potove tece konstantna struja oko 450uA koja se dobija iz strujnog izvora koji cine Vref/(R18+R19).
Kroz R17 ne tece struja. Jedna od modifikacija koja bi verovatno unela neko poboljsanje je da se bas ovaj strujni izvor zameni sa nekim CCS-om npr sa TL431 i jednim PNP tranzistorom.

Slican koncept koriscen je i kod jednog lab psu-a takodje iz ELV-a koji sam odavno napravio i dan-danas ga koristim u radionici.

Najgore je sto kroz te klamperice pa i R17 tece neka struja, kroz jednu 2-3nA zbog struje curenja a kroz drugu red 100uA jer je direktno polarisana, to pravi malo zaglup ...
Nije neresivo ali mora da izbalansiram pot za napon sa Macoline sheme izmedju dva otpornika sa obe strane pota kako bi razvuko opseg gde on radi.

Regulacija proradi kada je napon negde oko "kolena" prenosne krive diode tj tamo gde je naj-nelinearnija ...
Ne svidja mi se to ni malo, mozda mora tako ali ...
Pratio sam te napone a poklapa mi se i sa simulacijom ...

Ja imam samo ovakve ali su TIPL725B...

    

Izdrzava mikrotalasnu od 850W... valjda bi mogao....

Ahaha!

Evo u prilogu mala simulacija za ovaj razdelnik da vidite sta nam prave ove klamp diode.
Grafikoni prikazuju napon koji stize na +IN i maju 4 slucaja za R18, zeleni trag je 5k, plavi 10k, crveni 12k i tirkizni 15k.
Radi analize simulirao sam promenu izlaznog napona od 0 do 600V preko trouglastog signala.

Kao sto se vidi, linearnost nam je debelo zabrljana zbog dioda, jedino zeleni trag je potpuno linearan ali zato se on seta svega 20mV i to je ceo radni opseg za OP, generalno vrlo nezahvalno za pojacati cak i za spomenutu OPA!
Plavi i crveni trag bi bili neki kompromis.

Naravno ovo je samo razdelnik i nije bas toliko kriticno sto taj deo nije potpuno linearan, ali malo nelinearno ovde, malo nelinearno onde i vise nemam linearni regulator
Jos kad pocne temperatura da uzima svoje pa ove diodice pocnu da shetaju …

Macola je kriv za sve, da nije pisao one silne tekstove oko pojacavaca i problematike oko toga ja bih ostao ubedjen da je tu sve u redu