Thread Rating:
  • 0 Vote(s) - 0 Average
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Solid state relej "delay"
#1
Od kada je Dragan100 spomenuo da u svijetu elektronike postoje optocoupler "drajveri" za mosfete, te se sa njima napravi veoma jednostavno jeftin i dobar SS relej bacio sam se u razmišljanje...
Naručio sam jedan takav LH1262 složio na protoboardu jedan takav relej sa dva BS170 i vidio stvar šljaka kao švicarski sat, idemo malo razmišljati di bi to mogli upotrijebiti. Kako volim lampe tamo je obično potrebno da se anodni napon upali tek nakon nekog vremena. Naravno takav sklopić smo radili i prije, NE555 kao tajmer koji okine mehanički relej. Problem kod mehaničkog releja je taj što ga se ne može staviti bilo gdje(osim ako se ne misli potrošiti hrpa para na tko zna kakve releje),znači dolazi u obzir samo ubacivanje da prekida AC napon i reda do nekih 250VAC. 

Znači neki SS relej bi sjeo samo tako umjesto klasičnog mehaničkog. Gotovi SS releji također nisu baš jeftini, osim onih kineskih za desetke ampera kojih ima na ebayu na tone. Već sam prije koristio nekakve SS releje za male DC napone i male struje koji također nisu bili jeftini(8$ komad), tako da mi se upalila lampica iznad glave čim sam doznao za drajvere za mosfete.

Da se vratimo na glavnu temu, SS relej za visoki napon.Za ovu svrhu sam našao jedan drugi drajver za mosfete VOM1271(jednostruki za razliku od LH1262) Šema je veoma  jednostavna i "prilagodljiva". NE555 se napaja sa 5VDC, što znači može se recimo uzeti napon od grijanja,ispraviti ga i sa njime okidati visoki napon. Može se dovesti i neki DC napon ako ima kakvih pomoćnih sklopova u uređaju pa ovisno o njegovoj vrijednosti onda ne treba niti 7805 i oni dijelovi prije njega. Bitno je samo da se otpornik R2 prilagodi izlaznom naponu iz NE555 radi regulacije struje kroz fotodiodu koja je u VOM1271. Sa R1 i C2 se određuje vremenska konstanta nakon koje tajmer okine. Formula kaže da je t=1.1*C(uF)*R(kohmi) i vrijeme ispadne u sekundama.

Reply
#2
Gledam semu, gledam semu i ne mogu nikako da skontam kako moze da ukljuci mosfet. Otvorim PDF za VOM1271 i vidim da on interno generise napon da aktiviranje mosfeta. Izlgeda da radi u fotogeratorskom rezimu. Iskreno nisam ni znao da ovakva komponenta postoji. Odlicna ideja i hvala za novu informaciju.
Svaka cast.

Pozdrav,
Vojin
Reply
#3
Postoji.
Za slučajeve kad ti treba mala brzina uklapanja to je carska stvar.
Problem je malena struja koju generiše, te iz tog razloga ne može za kratko vreme preći plato gejta.
Takođe ima visoku impendansu držanja i mosfet u isključenom stanju je osetljiv na tranzijente kroz Cd-g.
To se može prevazići stavljanjem par desetaka nF između G-S, ali po ceni još sporije tranzicije uklapanja i isklapanja.
Reply
#4
Stari štos ... mosfet back to back
https://www.cnblogs.com/shangdawei/p/3279563.html
Reply
#5
(01-18-2019, 08:29 AM)Želja Wrote: Stari štos ...  mosfet back to back
https://www.cnblogs.com/shangdawei/p/3279563.html

Pa nije bas tako. Na linku koji si postavio tranzistor ukljucuje mosfet. Takodje, na toj semi su MOSFETOVI tako okrenuti da preko parazitne diode moze da se izvrsi ukljucivanje ispoj CB tranzistora je inverzno polarizovan, a BE direktno i moze da se ukljuci tranzitor.
Kod ovog releja je se mofsetovi ukljucuju preko struje fotona koju emituje infracrvena dioda. Fora kod njega je sto izlazni stepen od VOM1272 radi u fotogeneratorskom rezimu (ne zahteva se spoljasnje napajanje) i on moze da isporuci malu kolicinu naelektrisanja na gejtove tranzistora koji se ukljucuju. Sam spoj dva mosfeta je odavno poznata stvar. Meni je nacin pobude u fotogeneratorskom rezimu nova stva, tj. znam da postoji fotogenrsatorski rezim rada, ali nisam znao da postoje solid-state-ovi koji rade na taj nacin.
Reply
#6
Dobro Macola kaže,struja je veoma  malena,sa okačenim otpornikom od 1M gate na source(kao u datasheetu) sklop nije uopće mogao da radi,na izlazu je davao oko 2V što je držalo mosfete zatvorene. Inače u datasheetu od LH1262 i nekim aplikacionim notama ima caka kako da se ubrza turn-off vrijeme, a to je da se doda P kanalni jfet i jedan otpornik između gate i sourcea ali s obzirom na jednostavnost šeme i upitnu potrebu brzine gašenja to sam izostavio.

@Macola

Quote:Takođe ima visoku impendansu držanja i mosfet u isključenom stanju je osetljiv na tranzijente kroz Cd-g.
Da li si sa ovom izjavom mislio da bi se mogli mosfeti otvoriti iako nemaju pobudni napon?


.pdf   LH1262.pdf (Size: 139,79 KB / Downloads: 6)
Reply
#7
O da...definitivno se mogu mosfeti držati barem malo otvoreni. Probao sam na testnome primjerku sa LH1262, BS170 i LEDica kao trošilo. Bez onog otpornika G-S LEDica svijetli barem pola minute nakon nestanka kontrolnog napona,a čim dotaknem vodove sa drajvera prema gateu LEDica prosvijetli samo tako. Sa 10M otpornikom G-S, on/off vrijeme je brzo,LEDica se ugasi odmah nakon nestanka kontrolnog napona, a doticanjem vodova svijetli jako malo.
edit:
dodao 22nF na G-S i sada to radi kako treba.


Uglavnom zaključak je taj da je ovo veoma zgodna naprava ako se mosfeti dobro kompenziraju sa otpornikom i nekim kondenzatorom. Sigurno treba prilagoditi tu kompenzaciju pojedinom tipu mosfeta tj. njegovim parazitnim kapacitetima i ovo bi moglo jako dobro raditi.
Reply
#8
VOM1271 (ima i drugih sličnih) ima na izlazu poseban interni TurnOFF sklop, koji drži izlaz Photovoltaic optocouplera vrlo niskim, koliko, treba vidjeti po DS.
vMacola je spominjao tu capacitivnost C_dg, i kod visokih napona (tamo gdje ti hočeš to plasirati, na anodni napon lampa, zna taj C_dg praviti probleme).
No, ništa strašno,
VOM1271 taj C_dg interno clampuje, to jest clampuje svoj izlaz,
posledično brzo obara gate na source,
takodjer je sada mosfet imun na C_dg kojeg drži taj interni sklop sada prema sourceu,
pa se nemože tek tako "dignuti" napon na gatu i posledično početi aktivirati mosfet.

Predlažem da uzmeš dva VOM1271 (ili adekvatni sa dva kanala, sa tim Turn OFF internim sklopom,
onda jih vežeš paralelno, i dobivaš veču izlaznu struju, time i brže ON i OFF vremena.
Dodatnih elementa netrebaš na gate.
Taj interni sklop več radi slično R i C dodatnim na gate.

Ako baš hočemo pretjerivati, stavi se dodatni JFET izmedju Opto OUT i Gate Mosfeta
koji još dodatno ubrzava OFF, i dodatno drži gate prema sourcu kod neaktivnog stanja.

ZA visoke napone nije dovoljno odabrati Vdss max mosfeta, nego i mali Qgate (brži ON/OFF sa tom limitiranom strujom OptoOUT - ranga 20-50uA)
a posebnu pažnju treba obratiti kod odabira te pomenute (@Macola) C_dg

recimo za aplikaciju "Delay ON SSrelay Anode rail" uzeti nešto slično:
https://www.digikey.com/product-detail/e...ND/7313423
mali Qgate, male kapacitivnosti, 10V več za min RdsON, a tih njegovih 3-5R u anodnom naponu ne smeta,
imamo TO220FP pa ako se bi nam slučajno grijao, več je fino izoliran (FullPackage) pa na hladnjačič.

Za DC aplikacije zapravo netrebamo Back-to-back (dva) mosfeta! Pa tako i manje te pomenute kapaciticnosti i Qgate...
LP
Dragan
Reply
#9
Back-to-back sam odabrao zato da se sklop može staviti bilo gdje u lanac visokog napona nevezano da li je izmjenički ili istosmjerni napon.
JFET ne bi dodavao jer i ovako to radi sasvim ok,ako treba nekako mi je "jednostavnije" kompenzirati sa kondenzatorom. Brzina on/off čisto sumnjam da igra neku ulogu pa je paraleliziranje nekoliko tih drajvera nepotrebno.

Ako se koristi jedan mosfet onda treba "paziti" gdje se spaja + i - ako se kojim slučajem koristi u negativnoj grani napajanja. Naučio sam to na teži način kada sam koristio gotov SS relej za DC napon u grani negativnog napajanja i gledao zašto mi ne radi, a ja ga spojio na isti način kao i u pozitivnoj.
Reply
#10
Prijatelju, akoti predlozeni sistem radi posle silnih testiranja, ne menjaj nista. U svakom dizajnu moze da se vrai izmena na ovaj ili onaj nacin. Gde je onda granica? Ako si izvrsio testove sa svim opterecenjema koje si predvideo, to je kraj. Treba podvuci crtu.
Meni licno je novina taj fotogeneratorski rezum u samom IC. Ostalo si ti testirao i najkompetentniji si da kazes kako radi pri razlicitim uslovima tvoj dizajn. Svako od nas bi mozda nesto dodao/oduzeo, ali to je na nama. Ti imas svoj provereni dizajn i ako si zadovoljan funkcionalnoscu, kraj price.

Sve najbolje.

Pozdrav,
Vojin
Reply
#11
Mora se voditi računa i o instant discipaciji.
Tranzicije uključenja i isključenja ne smeju preći SOA za dati tranzistor.
O tome treba posebno voditi računa kada je sa obe strane prekidača neki kondenzator.

Pozz
Reply
#12
@Vojinilic
Testiranja su za sada izvršena samo onako u smisli da li sklop radi, daleko je to od isprobavanja u nekim radnim uvjetima. Trebam napraviti jedan PCB ili zalemiti to na protoboard i onda to isprobati sa realnim opterećenjem. Osim toga trebam naručiti i VOM1271 pa da se u praksi vidi kako se ponaša onaj turn off sklop koji je u njega ugrađen. Ovo je sada samo prikupljanje savjeta na što sve treba paziti pri projektiranju ovakvog sklopa.

@Macola
Koja to tranzicija ima pri isključenju? Pri uključenju postoji inrush struja punjenja kondenzatora,ali nije mi jasno što to ima pri isključenju?

Što se tiče proračuna in rush struje baš sada razbijam glavu di naći formule, pa onda treba uračunati još otpornike,zavojnicu ako je RLC napajanje, i nakon 15tak minuta padne mi na pamet pa sve to mogu "izračunati" u PSUD2 programčiću. Pokrenem simulaciju i kaže mi sve živo i neživo o ispravljaču pa onda idem gledati po SOA tablicama.
Reply
#13
isključenje induktivnog opterećenja,EMS?
Chop your own wood and it will warm you twice
Reply
#14
@Khadgar2007,

Discipacija pri tranziciji isključenja postoji kod čisto termogenog potrošača i najveća je u trenutku kada je mosfet na polovini napona između D-S i pri pola sruje potrošača.

Ako je potrošač kapacitativnog tipa sa RC konstantom znatno dužom od tranzicije isključenja onda se ta stavka može zanemariti.

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

Inrush struja kod upravljanja mosfeta pomoću VOM1271 ili sličnim optonaponskim kaplerom će ti kritično zavisiti od Qg mosfeta, eventualno od eksternog kondenzatora G-S kojim možeš regulisati tu stavku.

Što manji Qg - to strašnija inrush struja i discipacija i tako glatka šansa da pređeš SOA i ubiješ gromadu od mosfeta.

U ovakvom slučaju koji ti želiš je poželjan mosfet sa vrlo "teškim" gejtom, tj. sa što većim Qg.
To će te koštati izvesnog kašnjenja uključenja Vout, ali će tranzijentna discipacija biti manja

Druga opcija je dodavanje masivnije kapacitivnosti između G-S, a rezultat inrush struje se svodi na sličan sa malo drugačijim oblikom uspona i to važi za visoko-impendansne gejt drajvere poput pomenutog VOM.

To je sasvim suprotno od uobičajenih očekivanja oko performansi mosfeta, kako je većina elektroničara  naviklo i ima vrlo pogrešnu premisu o tome, čak i oni najiskusniji na žalost.

Za SMPS aplikacije su najpoželjniji (jer je tamo struja ograničena spoljnom impendasom):
- mali Rds_on
- što manji total Qg

U slučajevima upravljanja inrush kontrolera ili sličnih prekidača za težak kapacitativni teret:
- mali Rds_on
- vrlo veliki total Qg, tj. spora tranzicija uključenja (na bilo koji način izvedena)

Ovo će biti vrlo korisna info za mnoge kolege.


Nemam nešto vremena da vam sada naširoko objašnjavam već sam vam napravio brzu simulaciju kontrole mosfeta pomoću približnog ekvivalenta optokapleru VOM1271 ili sličnim.

Simulacija je u LT Spice IV, zato što IV ima dosta dodatnog korisnog pribora za razliku od onog novog VII, koji me nervira.

Evo:



.rar   Khadgar_sw.rar (Size: 82,87 KB / Downloads: 6)


Pozdrav,
Macola

P.S.

@HMAP, pretpostavićemo da uključuje neki uređaj koji ima svoj decoupling, tj. da nije induktivni potoršač, a to što si rekao je tačno.
Ukoliko bi potrošač bio induktivni, čak i sa klampom od KEMS i dalje bi bila značajna discipacija isključenja.
Reply
#15
Da se unapred izvinim iskusnim kolegama.
Samo je progovorilo vrlo bogato iskustvo sa tim stvarima.
Nisam mislio ništa loše, čak naprotiv.
Želja da podelim vrlo korisnu informaciju za česte potrebe na našem forumu.

Pozdrav,
Macola
Reply
#16
Hvala na ovim podacima Macola,ja mislim da ne treba dalje nešto puno objašnjavati jer je najbitnije zapravo rečeno. Zapravo je i logično da ako se uključuje neki uređaj koji ima veliku inrush struju treba neka vrsta soft starta. Obično je to nešto što se stavlja na primar trafoa u audio DIY svijetu i služi samo kao soft start. Ako sam dobro shvatio sa ovime se može napraviti delay+soft start(produljenje tranzicije uključenja mosfeta). Danas sam stavio reda radi 22uF u GS i LEDica se polagano(koliko već LED to može) upalila, naravno trebalo je i dosta vremena da se i ugasi,točnije 2 minute...ali kao što već prije rekoh ovo su samo testovi onako reda radi da se malo upoznam kako to funkcionira.

Ako bi mogao povući nekakvu paralelu sa mehaničkim relejom i klasičnom soft start izvedbom, uvijek paralelno releju postoji neki element(paralela sa velikim Qg kod mosfeta) koji ograniči inrush struju, kada se struja stabilizira onda relej(mosfet se do kraja otvori) okine i kroz njega proteče "radna" struja koja je puno manja.
Reply
#17
Skini fino onu simulaciju pa možeš lako naći kompromisno rešenje za najmanju discipaciju uključenja.
Ne valja ni prekratka ni predugačka tranzicija, nego optimalna.
Reply
#18
Ups...
Izvinjavam se na prljanju teme,
prebačen post TU
Reply
#19
Ovo je malo van teme pa ako nije problem neki admin bi mogao postove o korištenju back-to-back mosfeta umjesto releja kod zaštite za zvučnike njegovu temu o zaštiti za zvučnike koju je on konstruirao.
Reply
#20
Možda če ti ovo biti od pomoči:

-Odabrani Mosfeti: Infineon IBAW60R360 (može R180 --- 600, 18---60mR)
-opterečenje je neki lampaški stepen sa svojim filtarskim/decoupling RLC anodnog napona @100mA radne struje
-VOM1271 zamjen je Sig.gen koji formira napon na gatu slično Optovoltaičnoj čeliji, struja gata limitirana na max 50uA
I_led OPTO je 40-50mA, i po DS daje takvu max struju izlaza OPTO
-dodan Inrush Current Limiter NTC 220R, recimo ovaj:
https://eu.mouser.com/ProductDetail/Amet...i6eX6zo%3d
Simulacija sa NTCjem radi vrlo sporo, pošto je pozadi kalkulacija:
struje, disipacije na NTC, promena temp, promena R_NTC uslijed temp,
onda ide rekalkulacija sledečeg koraka sa promenama i dodatak sad i vremenske konstante NTCja sa tim promenama...itd
Ubacio sam takav NTC:220R, Thermal time const = 2sec, Dissipacijska konstanta 10mW/°C, 4K konstanta materiala....itd
i Uplovdovao na Infineon TinaTI stranicu, evo, muči se sada više od 20min, nije još TimeOUT zbog preduge simulacije, a došao je tek na 12%

Taj NTC imače 220R kod sobne temp, opadat če zvezno sa tom Inrush strujom, NTC če imati u Stady statu cca 50°C (100mA potrošnje)
i imače tada oko 10-20R (po DS sličnih NTCjeva Inrush limitera)
------------------------------------

U grafovima transicije pronači čemo i tu Instant disipaciju mosfeta, na koju je opozorio @Macola
Ima i taj detalj u nekom vremenu cca 2-3msec
Vidimo peak struje i opadanje U_ds prvog mosfeta
Drugi mosfet zapravo nam kod DC upotrebe ni netreba,
ali neka je tu da neko ne zameša priključenje "prekidača", pa imamo sa dva mosfeta AC i bez brige smo!
Taj drugi mosfet polako pridobiva na svojem naponu U_ds i tako uslijed strujnog peaka I_d nema ni puno disipacije, ranga nekoliko 100 miliwata.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
EDIT: Zaboravio sam napisati da tom drugom/desnom mosfetu napon U_ds nemože poskočiti više od pada napona ili U_forward njegove Body diode,
pošto je ta Body dioda (desnog mosfeta) u režimu DC polarisana več malom strujom ,
njezin U_ds je max 0,5-0,8V, a kad se aktivira mosfet sa svojim RdsON ranga 50mV@100mA I_d
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ako pogledamo taj detalj grafa P_diss_M1, prvog mosfeta (levi)
zapazimo da je peak disipacije kod 1/2 priključenog napona 150V, i kod 1/2 max peak Inrush struje 250mApeak
Pogledajmo još u DS SOA, kod tih vrednosti smo lepo u polju izmedju DC i 10msec

Produžetkom tranzicije sa dodatkom kondenzatora na gate-to source (izlaz Optovoltaic-a) možete i sami po-experimentirati :-)

[Image: attachment.php?aid=28452]


Attached Files Thumbnail(s)

LP
Dragan
Reply


Forum Jump:


Users browsing this thread: 1 Guest(s)