Nešto oko in-out kod PIC

[Macola]

Što se saturacije na mom pretvaračiću tiče, ona se najpre odnosi na prenaponski energetski udar u napajanju ispred SMPS. Tada će saturacija ograničiti moguću prenešenu energiju koju crowbar dioda lako savlada...

[Želja]

Pobogu Macola

Obojica znamo koliko si meni pomagao ...
I ja sam za to da se drugi uključuju i afirmišu !

[mikikg]

Samo jedno kratko pitanje, sta se desava sa ovim pretvaracem ukoliko se izlaz kratko spoji? Koliko moze u tom stanju da ostane bez posledica?

Ništa strašno ...
Mcu zaštićen, protok energije kroz trafo prekinut narednog polutalasa
trafo odlazi u saturaciju, IRF640 su dovoljno snažni da izdrže dok ne pregori
otpornik od 1R u pozitivnoj grani napajanja  i to je to

Pitam jer ce neko mozda koristiti recimo i za RPi i drugu "sitnu" elektroniku po kuci (posto je ovde u temi u razradi samostalni modul), prikljuci tamo-vamo, desice se bar jednom kratak spoj a verovatno i vise puta, glupo da se svaki put menja otpornik
Ili Polifuse, da izbaci ali da se resetuje posle nekog vremena, bas pre neki dan mi se desilo na LiIon bateriji, izbacio i resetovao se posle 10-ak sekundi ...

[mikikg]

I jos jedno pitanje, sto je dioda D1 iza kondenzatora C1, zar nebi trebalo da bude ispred?
Ako je postavljena vec redna dioda za zastitu od inverznog prikljucivanja onda ona treba i kondenzator da obuhvati, ovako ce da pretekne pretvarac a kondenzator ce da eksplodira ... a po Marfiju ce sigurno da eksplodira

[Želja]

Neće taj otpornik izgoreti odmah.
Treba mu vremena da ga sopstvena disipacija "rasturi".
Odmah bi izgoreli i tromi i brzi stakleni osigurači.
Upravo je taj otpornik SUPER TROMI osigurač.

Ako nekome treba da napajanje može ostati dugo u kratkom spoju,
praviti svaki čas krtake spojeve u radu i slično ...
- neka napravi flajbek sa hikap zaštitom koji može da "štuca" tako satima
ili neko drugo napajanje sa kontrolom struje.

Skoro sam sa Vojinom dotakao isto pitanje oko te zaštitne diode na ovom napajanju.
Ja mislim da je Macola tako postavio iz nekih drugih razloga, a on će nam reći kojih ...

[Želja]

Pre nego što nam Macola odgovori, daću svoje mišljenje:
Verovatno je u pitanju nešto u vezi sa low pass filter koji se obrazuje preko R3 (1R) i C2 1000uF.

[Macola]

Momci,

To maleno napajanje je izvorno bilo namenjeno isključivo kao integrisani deo "mini" PLC. Tako i radi u velikom broju aplikacija. Mirno i pouzdano, godinama ( nedaj se godinama moja Ines :-).

Unutar te aplikacije je kratak spoj poslednja stvar koju bi trebalo očekivati. To bi značilo kraj svemu i remont mašine.

Pošto se ovde radilo na izmeni namene tog pretvarača, odnosno da bude neka eksperimentalna sprava za cimanje kablova tamo-ovamo, onda bi trebalo prihvatiti Mikijev predlog i napraviti CL.

Nisam se previše uključivao u priču vaših prepravki i nisam se bavio takvom izmenom, mada sam na par mesta postavio način kako se može jednostavno dodati  DLOCP.

Evo, sada ću se na kratko uključiti.

Strujni limit, za eksperimente na stolu i nije neka prednost. Nehotično nešto može satima ostati u kratkom spoju, na primer kada neko ode na ručak i popodnevni odmor... CL je tipična aplikacija za lab. napajanja, gde treba podesiv prag za to. CL zadrži napajanje na struji kratkog spoja sve vreme.

Za svrhe napajanja sa fiksnim naponom je bolja "delay latch overcurrent protection", odnosno lečujuća zaštita odloženog dejstva.
 

Može se uraditi na mnogim SMPS kontrolerima na primer ovako (ovo sam već odavno bio postavio):


  DLOCP_1.pdf (Size: 11,54 KB / Downloads: 28)

Ili ovako za nešto poput UC384x i slično:


  DLOCP_2.pdf (Size: 5,77 KB / Downloads: 25)

Kondenzatorom C1 se namesta vreme odlaganja blokade napajanja, ujedno postoji i CL za prelazni period do tog momenta. Sprava će podržati punjenje nekih velikih elko iza a u slučaju da CL potraje duže onda latch.


To su samo neki od načina. Može se jednostavno monitorisati samo NFB i ako za neko vreme ode van regularnih granica onda latch. Naravno to se radi kod napajanja koja mogu podneti kratak spoj neko vreme.
---------------------------------------------------------

Što se tiče one diode na ulazu mog napajanja za "mini" nije ona za zaštitu od kontra polariteta već za smanjenje ripple kod loših glavnih napajanja na industrijskim mašinama. Ona sprečava pražnjenje filterskog elko samog napajanja, nazad u neko master napajanje koje "nosi" i neke ventile, motore i slične stvari koje znaju na kratko "cimnuti" galvnih 24V. To sprečava obaranje kontrolera kod takvih događaja (svojevrsni "hold up")...

Pozz.

[me[R]a]

Polemio sam elemente na PCB i testirao uredjaj. Sem sto je proradio iz prve ujedno radi bas onako kako je Macola to i opisao u svojim prethodnim postovima.
Isprobao sam ga sa Vcc u opsegu od DC 12.5V - 30.5V i uvek je bilo stabilnih 4.9V kako neopterecen tako i opterecen sa modulom koji na sebi ima displey 2x16 sa pozadinskim osvetljenjem, jedan DS temperaturni senzor i jedan PIC 16F628 sto sve ukupno ima potrosnju oko 110mA. Max opterecenje sam terao do 300mA i sve je radilo bez ikakvih  promena u padu napona na izlazu. Opterecenje preko 300mA je dovodilo do zagrejavanja R3 1R i na kraju pregorevanja. Taj R3 je 1/4W nisam hteo da mu povecavam snagu da sklop testiram na vecim opterecenjima. Meni licno je i ovo dovoljno jer sklop ce biti koristen u svrhu za koju je i namenjen (napajanje MCU u jednom sklopu koji se nalazi u industrijskom okruzenju). Probao sam i kratak spoj na izlazu pri cemu je  R3  pregoreo bez da su se zagrijali IRF-ovi.
Modul je uradjen po orginalnoj shemi jedino sto u onom RC filteru (R10,C12) nisam imao 1k8 (R10) pa sam stavio 2k2 i zavojnicu sam, koja treba da bude 470uH, zamenio priblizno onom koju sam imao a to je 330uH.

[Macola]

Čestitam na lepo izrađenom uređaju.

Taj od 1K8 je veoma važan za ispravnu kompenzaciju uređaja, ali 1K8 podrazumeva i primenu 470uH zavojnice.

Ne sumnjam da ćeš vremenom staviti odgovarajuće vrednosti na svoja mesta i još bolje će ti raditi.

Ako ti treba nijansu iznad 5V na izlazu (od 5,05 - 5,1V) stavi 470K paralelno sa R8. Preciznost će zavisiti najpre od tačnosti tog otporničkog razdelnika (a u principu nije nešto specijalno bitna za +-0,1V kod MCU).

Pozdrav drugar

[me[R]a]

@Macola
Hvala vam.

Da svakako cu kad mi stignu delovi staviti sve kako je navedeno.
Taj +-0,1V pripisat cu (ne)tacnosti mog instrumenta tako da dobro je i ovako...

Uz vase dopustenje postavio bih ovde PCB koji sam nacrtao na osnovu vase sheme pa ako ima jos neko zainteresovan neka si pravi ovaj vrlo koristan DC-DC konverter.

[Macola]

Nema nikakvih problema YuMera,

Insistiram da naša konverzacija bude bez persiranja. Na ovom forumu smo ovde svi kao neka, na neki način, braća po interesovanjima. Naš forum je jedno prijatno i mirno mesto, prepuno finih i prijaznih ljudi poput tebe.
Želim da verujem, a i verujem, da se najveća većina naših članova na ovom forumu osećaju kao kod svoje kuće.

Svakako da možeš postaviti sve što želiš oko te moje spravice. Stavio sam ga na forum i učinio "open source" da bih pomogao drugima.
Hvala na poštovanju autorstva. To je lepo od tebe, a još lepše što si uložio trud da napraviš tu finu pcb i da je podeliš sa drugima.

Pozdrav drugar,
Macola

[mikikg]

Malo toga ću i da dodam na temu.

Koje god napajanje koristili, vrlo je korisno staviti na 5V crowbar zenericu BZW06 5V8B (za 5V Vdd).
http://www.google.rs/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0CCgQFjAA&url=http%3A%2F%2Felectronic-engineering.ch%2Fradiocontrol%2Fcircuits%2FALM-7010_Reparatur%2FBZW06.pdf&ei=Dq9XVfi1DIfXUYnSgGg&usg=AFQjCNHF1OjsS6WiczA8SdKhE4me3xituA&bvm=bv.93564037,d.d24

U najmanju ruku, njena korist dođe do izražaja kad vam iz nekog razloga otkaže povratna veza na napajanju ili dođe do razornog udara u mreži.
Ta diodica će sačuvati MCU i njegovo okruženje a šteta će se svesti samo na napajanje (inače bi sve otišlo u PM).

Van te osnovne osobine, ta zenerica je sposobna da upije gličeve na napajanju koji mogu doći alaternativnim putanjama u MCU.
Pošto je na Vdd od MCU, na tom Vdd je osnova "preživljavanja" in/out pinova njihov interni klamp, sa internim diodama u MCU.
Kod na primer PIC MCU, te interne diodice su sposobne za čitavih +-20mA prema Vdd ili Vss respektivno.

Pa čemu nam onda služi ta crowbar? - pitaćete se.
Evo čemu:
U najvećem broju slučajeva se za MCU koriste ili serijski stabilizatori ili neka čoperska napajanja. Ni jedno od tih napajanja nije imuno na  "pumpanje" napona.
Odnosno, sva ta napajanja su predviđena da vrše stabilizaciju napona kada se struja troši iz njih, a ne kada nešto donira struju u njih.
Ukoliko se pojavi neki nehotični faktor koji će na primer kroz interne klampove pokušati da ograniči napone na više pinova odjednom (a te situacije su i više nego moguće posebno prilikom razvoja i montaže MCU okruženja) onda će se kroz te interne klamperice napon Vdd "prepumpati" iznad "smrtonosnih" 7V, gde je najmanja šteta "flešovanje" MCU, a najveća naravno pregorevanje.
Jedno od pouzdanih rešenja je shunt stabilizator za MCU, ali kada se očekuje pogon koji pokreće pozadinsku rasvetu LCD, dosta optokaplera ili nekih drugih izvršnih organa, onda shunt napajanje i ne bude baš ekonomično jer bi moralo imati parazitnu struju od bar jedno 300mA.
Kada stavite crowbar zener sa korišćenjem uobičajenih napajanja, onda se ona "brine" o mogućem "prepumpavanju" napajanja i već sa manje od 7V na Vdd će kroz nju teći možda i 10A.

Crowbar zener su specijalnokonstruisane diode, koje mogu kratkotrajno podneti strahovite udare bez oštećenja a pri tom ograniče napon na svojim krajevima, a ukoliko pojava potraje izvesno vreme, za razliku od običnih zener koje bi otišle u prekid, crowbar diode su konstruisane tako da "zavare" svoje krajeve i naprave kratak spoj čiji je kapacitet onoliki koliko su debele nožice od crowbar diode, a to su već stotine ampera.

Dakle, ukoliko dođe do situacije da napajanje poraste iz nekog razloga, i da taj porast nosi neku veću količinu energije (primer proboja serijskog regulatora, ili otkazivanja povratne veze na nekom čoperu),  crowbar dioda će napraviti vrlo čvrst kratak spoj i postaće jumper debeo koliko su i njene nožice.
E sad, na dizajneru je da od napajanja ka njoj napravi nezavine pcb, a od nje ka ostatku sklopa druge linije.
Crowbar dioda će namerno "ubiti" neispravno napajanje a pri tom sačuvati sve iza.

Cena joj nije naivna za jednu diodu u tom kućištu ali je beznačajna u odnosu na ono što može sačuvati u najgorim situacijama.
http://www.mouser.com/ProductDetail/STMi...VUTQ%3D%3D


Nekada davno sam koristio L296 za napajanje MCU okruženja i imao sam situaciju da iz nepoznatih razloga probije njegov izlazni tranzistor.
Na žalost nisam upotrebio nikakav crowbar (i ako to taj čip ima) i pošto je na toj mašini napajanje bilo 24V 70A, to mi je pokidalo sve živo u kontroleru, pa čak i štampane veze.
To je bilo pre mnogo godina i koštalo me je par hiljada nemačkih maraka, i od tada pa na dalje sam pod obavezno stavljao crowbar.
U Kraljevu je došlo do slučaja da isti taj L296 probije, ali tamo sam imao crowbar i sve se završilo na crknutom L296.
Stavio sam niskoenergetsko napajanje i naravno opet crowbar.
Od tada više NIKAD nisam upotebio taj čip!

Već tada u ranim fazama rada sa MCU na mašinama, prešao sam na galvanski razdvojena i nisko energetska napajanja, bez obzira da li je MCU okruženje galvanski razdvojeno ili ne.
Osnovna pravila su bila da napajanje mora ići kroz niskokapacitativni transformator, sa vrlo ograničenim kapacitetom prenosa reda max. 10-tak W, i crowbar obavezno posle njega.
Od tog momenta više nisam imao ni jedan jedini problem tog tipa.

-----------------------------------
Napajanje je polazna tačka nekog sklopa i mora biti maksimalno pouzdano jer posledice skupo koštaju.

Mnogi TV majstori su imali prilike da vide kako razornu štetu može napraviti napajanje kada poveća napon na izlazu.
Maltene uništi veći deo celog uređaja.
Napajanje se može napraviti ekstremno pouzdano ali Marfi uvek vreba iza ćoška.
Imao sam prilike videti i najpouzdanija napajanja velikih svetskih imena proizvođača, da otkažu i podignu napon, i pri tome sprže sve iza.
Nikad ne recite "nikad" :-)
---------------------------------------------------
Mnogi odavde veruju topljivim osiguračima. Naravno i treba im verovati jer nas čuvaju od požara neke instalacije.
No mnogi takođe ne znaju vremensko strujnu karakteristiku topljivih osigurača i zamišljaju je kao mali Perica onu žensku stvar.

Istina je mnogo "bolnija" nego što pretpostavljate :-)

Struja pri kojoj će neki topljivi osigurač (pa i oni najbrži) pregoreti, veoma zavisi od vremena.
U prevodu, za periode koji su veoma kratki može biti potrebna nekoliko desetina ili stotina puta veća struja, od one koja piše na njemu, da bi osigurač pregoreo i zaštitio stvari iza.


Evo jednog vrlo vrlo poučnog dokumenta od renomirane firme "Schrak" koja proizvodi između ostalog i prvoklasne osigurače:
http://www.google.rs/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CDMQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.schrack.rs%2Ffileadmin%2Ff%2Frs%2Fpictures%2Fcompany-contact%2Fevents%2FSchrack_Info_dani%2FPrezentacije%2FDILEMA_KOJA_TRAJE_-_Zastitni_prekidaci_ili_topljivi_osiguraci.pdf&ei=1q61UpHbFNCGswbKhoDYBQ&usg=AFQjCNF_kAsN4O4FJn9CLAxfxlR2G8mxtw&bvm=bv.58187178,d.Yms

Iz dijagrama sa strane 14. se vidi da osiguraču deklarisanom za 25A treba slovima 1.1 Kiloamper da bi pregoreo za 1mS !!!

Za poluprovodničke komponente 1mS je čitava večnost i zato su poluprovodnici najbrži osigurači na žalost :-)

Dijagram se odnosi na snažne osigurače koji se ne primenjuju u elektronskim sklopovima manje snage, ali dijagram je potpuno prenosiv na male staklene osigurače koji se primenjuju u elektronici. Potpuno prenosiv u skladu sa redom veličine deklarisane  struje.

Na žalost to je ono što je istina po tom pitanju. Verujem da će mnogi sad bolje sagledati mogućnosti topljivih osigurača.

Pozz

Ovo je stari post od pre nekoliko godina ali i tada me je bunio malo prag provodjenja ovih Transil dioda.

Naime upravo sam probao BZW04-5V8B, na 7V ona pocicnje da provodi sa nesto oko 200mA, na 7.5V oko 1A ...
Jedino da jaci model BZW06 ima bolji/strmiji prag provodjenja ali ne verujem da mnogo odskace, nije 10A@7V, dosta su manje te vrednosti pri tim naponima ...
Naravno da ove diode pomazu ali na zalost nemaju te diode bas tako strmu krivu saturacije, da imaju bilo bi to jos mnogo bolja prica ...

Stvar se verovatno pogorsava kada se radi na 3.3V, muceni MCU ce vec na 4V da lipse, TVS ce tek nesto poceti da provodi ....

[Macola]

To nam je - što nam je. Ipak je daleko bolje sa njom nego bez nje. Ona završi izuzetan posao kod kratkih gličeva.
Spreči da taj pik bude preteran a ostalo obave induktivnosti Vdd do MCU i lokalni decoupling C.

[mikikg]

Iz ovoga ispada da su TVS ipak najbolje za Ulaza ili Izlaze gde se tolerise neka relativno velika granica napona ili kao zastitni elementi pre ulaza u stabilizatore, iza stabilizatora i dalje postoji problem i jos je veci za 3.3V, iskreno za ozbiljne uslove tu treba da se radi neki aktivni klamp, nije iskljuceno da vec postoje neka IC resenja bas za to, sta da radimo na 1.8V ili ispod 1V, tu su tolerancije varijacije napona uzasno uske, takvo kole moze samo aktivno resenje da stiti, pasivno tesko.

[Macola]

Koje god, ipak je i dalje problem u brzini odziva tih naprava.

Za aerokosmičke i vojne svrhe se prave posebne "nanosekundne" TVS, kao zaštita od EMP.

Možeš zamisliti kolika im je cena... :-)

Aktivni klamp sa tiristorom je bio prilično pristojan i relativno brz, samo što se za pun uspeh podrazumeva i neki filter ipred samog Vdd od MCU, LC, RC i sl.
Na žalost, to neće raditi ispod 1,8V napajanja...

Mosfeti su nedovoljno brzi, zbog problema potrebne snage za ekstremnu brzinu punjenja gejta. Obećavajući su sada SiC i SiC GaN sa ekstra malenim Qg...

Inače, nisu MCU baš toliko nežni kao što se misli. PIC se tu pokazao kao dosta čvrsta naprava. Imao sam situacija gde je preživeo masivan udar (sa prisutnim crowbar sa TVS).

[mikikg]

Na zalost vecina problema dolazi upravo zbog stabilizatora, da je stabilizator sa Class AB izlazom bilo bi sve drugacije, sto ih ne prave takve ?

[mikikg]

Posto smo na temi i sve je povezano, In/Out i napajanje, po meni da bi se napravio dobar i robustan uredjaj izmedju ostalog mora da se racuna i na sedece elemente:

- 4-slojna PCB gde su dva srednja sloja odvojena iskljucivo za napajanje, 3.3 ili 5V koliko treba, i to iz razloga sto mozemo da imamo savrseno nisku impedansu na svakoj nozici elementa ili IC koji je prikljucen na te vodove, dobijamo veoma nisku impedansu distribucije napajanja sto je PREDUSLOV da bilo kakva klampujuca zastita ima potpun efekat i da nam stiti podjednako sve elemente koji su na toj grani napajanja.

- masivni decoupling, sa tim samo jos vise spustamo impedansu grane napajanja koja nam je distribuirano prakticno isto na sve elemente zbog upotrebe 4-slojne stampe (ostale dva sloja su slobodna za ostalo signalno rutiranje) i tako vec "tvrdom" napajanju nekom potencialnom tranzientu je mnoooogoo teze da prodre i napravi ozbiljniju stetu.

- TVS preko ovakvog napajanja ce imati potpun efekat, ne postoji optimalniji nacin da se zastiti istovremeno "sve"

[me[R]a]

Evo kako sam i obecao.
U .zip arhivi imate sve oko izrade plocice i samog DC-DC konvertera.
Postavljene su slike da se vide SMD kompononente sa Bottom strane kao i slike gde se postavljaju dva kratkospojnika ispod IC-a SG3525.

PCB je mogao da bude malo manji po sirini  premestanjem i postavljanjem manjih dimenzija komponenti ali nisam dalje detaljisao. Kad bude vremena pokusat cu da napravim sve to u SMD varijanti ali za sad ostaje na ovom TH....

Thx Macoli koji je podelio ovaj svoj projekat sa nama a ujedno se zahvaljujem i @Želja i @vojinilic koji su sugerisali prilikom izrade PCB-a


  Macola DC-DC.zip (Size: 1,52 MB / Downloads: 28)

[Makso]

Čim stignem pravim novu verziju napajanja.
Svaka čast @YuMERA i ostalim članovima koji su pomogli da se ovo realizuje, a posebno @Macoli.

@YuMERA da li si planirao da pcb odradiš u SMD verziji?

[Želja]

Odlično @YuMera !

U svemu vidim i pedantnost što posebno cenim.
Čak si se potrudio da i šemu nacrtaš preglednije !

Pozz