реклама на сайте
подробности

 
 
2 страниц V   1 2 >  
Reply to this topicStart new topic
> Не срабатывает защита, в выходном каскаде УМЗЧ
Ydaloj
сообщение May 27 2014, 12:22
Сообщение #1


Профессионал
*****

Группа: Свой
Сообщений: 1 879
Регистрация: 20-06-11
Из: Карелия, Петрозаводск
Пользователь №: 65 799



Усилитель мощности для испытаний. Усиливает синус 50Гц. Нагрузка - трансформатор, но пока работает на резистивном эквиваленте 100 Ом.

Питание прямое от сети, с емкостной средней точкой из конденсаторов 680мкФ.
Источник сигнала - квадратурный генератор на ОУ, далее - высоковольтный ОУ от Арех, потом - этот вых.каскад.

Требование к усилителю - он должен держать к/з в нагрузке, это одна из основных функций. Так вот, данный выходной каскад терпит короткое при питании до ±100В. Стоит только вывести его на ±150В - сразу схема идёт на взлёт.

Почему?
Эскизы прикрепленных изображений
Прикрепленное изображение
 


--------------------
путь наименьшего сопротивления проходит по пути наитолстого провода (с)
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Меджикивис
сообщение May 27 2014, 14:24
Сообщение #2


Профессионал
*****

Группа: Участник
Сообщений: 1 541
Регистрация: 21-03-12
Из: РФ
Пользователь №: 70 919



Видимо, 50Вт выделяющейся мощности выходные транзисторы еще держат, а 75Вт - уже нет...
Я думаю, что делать токоограничение на таких мощностях - заведомо рискованный и ненадежный путь. Я предложил бы сделать какую-нибудь защелку, быстродействующий триггер, отрубающий выход начисто, пока не будет сброшено питание.


Сообщение отредактировал Меджикивис - May 27 2014, 14:29


--------------------
Построив автомобили, человечество освободило лошадей от необходимости работать.
Почему оно не освободило от такой необходимости себя ))
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Ydaloj
сообщение May 27 2014, 14:25
Сообщение #3


Профессионал
*****

Группа: Свой
Сообщений: 1 879
Регистрация: 20-06-11
Из: Карелия, Петрозаводск
Пользователь №: 65 799



защёлка там дальше есть. Токовый трансформатор, по сигналу с которого вход ОУ шунтируется на землю и отключается вых.реле. Но усилитель успевает выйти из строя ещё до этого.


--------------------
путь наименьшего сопротивления проходит по пути наитолстого провода (с)
Go to the top of the page
 
+Quote Post
shf_05
сообщение May 27 2014, 14:41
Сообщение #4


Профессионал
*****

Группа: Свой
Сообщений: 1 143
Регистрация: 22-04-08
Из: г. Екатеринбург
Пользователь №: 36 992



а вы попробуйте токовый шунт увеличить в 2 раза, т.е. снизить уставку по току и посмотрите отработает нет ваша цепь защиты.
и как вариант банально какойто из транзисторов на 100в.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Меджикивис
сообщение May 27 2014, 14:45
Сообщение #5


Профессионал
*****

Группа: Участник
Сообщений: 1 541
Регистрация: 21-03-12
Из: РФ
Пользователь №: 70 919



Конденсаторы поставить впараллель R27 R39? - для ускорения срабатывания защиты.

Еще: по 2 ома должно быть в эмиттере каждого выходного транзистора, а не на два вместе. Для выравнивания токов.

Я бы ограничение тока (кратковременное) реализовал бы резисторами в коллекторах Q3, Q15, а не установкой защитных транзисторов. (Не забыть тогда закрыть базы защитными диодами от появления отрицательных напряжений).

Защита - тиристором, управляемым от R31 (R35). Тогда повторители должны отключаться совсем - до противоположного питания и оба плеча одновременно, это придется продумать.

Отключать ОУ - это слишком медленно. Пойдет как защита самого ОУ, но не выходных каскадов.


Всё строго имхо, могу жестоко ошибаться(((((

Сообщение отредактировал Меджикивис - May 27 2014, 14:49


--------------------
Построив автомобили, человечество освободило лошадей от необходимости работать.
Почему оно не освободило от такой необходимости себя ))
Go to the top of the page
 
+Quote Post
iosifk
сообщение May 27 2014, 14:46
Сообщение #6


Гуру
******

Группа: Модераторы
Сообщений: 4 011
Регистрация: 8-09-05
Из: спб
Пользователь №: 8 369



Цитата(Ydaloj @ May 27 2014, 20:32) *
Требование к усилителю - он должен держать к/з в нагрузке, это одна из основных функций. Так вот, данный выходной каскад терпит короткое при питании до ±100В. Стоит только вывести его на ±150В - сразу схема идёт на взлёт.

Почему?

А возможно, что при ограничении тока транзисторы Q7 и Q3 начинает подвозбуждаться и в какой-то момент каскад выгорает... Вы сделайте следующее.
1. Уберите со входа синус и подайте сингал постоянного напряжения. Ну, допустим 10% от номинала. Питание пока возьмите тоже меньшего номинала, при котором ничего не горит... При этом же ничего гореть не должно. Так, чтобы например ток шел через верхнее плечо усилителя.
2. А вот теперь самое интересное. Возьмите отдельный гальванически развязанный источник питания и от него через резистор, хотя бы такой же как R31 подайте напряжение на R31. Это напряжение будет имитировать ток при перегрузке на R31. И смотрите, что произойдет с Q7. Он должен начать закрываться. При каком напряжении на R31 это произойдет? Дальше считаете мощность на выходном каскаде при ограничении тока....
3. Чтобы усилитель не "захлебывался" при пиках нагрузки или при возбуждении защиты, можно К-Э Q7 зашунтировать емкостью.. Но осторожно, т.к. при большом номинале защита "может не успеть"...
Удачи!


--------------------
www.iosifk.narod.ru
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Ydaloj
сообщение May 27 2014, 14:50
Сообщение #7


Профессионал
*****

Группа: Свой
Сообщений: 1 879
Регистрация: 20-06-11
Из: Карелия, Петрозаводск
Пользователь №: 65 799



есть вариант, может быть взять макс.ток транзисторов (16А при 5мс), то есть 32А, и посчитать шунт, исходя из этого тока? будет 4,7Ом

может, по цепям питания поставить дроссели на 500мкГн, чтобы затянуть бросок тока на 500нс, чтобы успела сработать защита?

я в аналоговой схемотехнике не силён и в теории в частности. Может, скажу ересь, но если усилитель находится в пике усиливаемого сигнала и в этот момент в безындуктивной цепи случается такое замыкание, то ток увеличивается резко? То есть, грубо говоря, 150В на 1Ом.
Таким образом, всё падение напряжения придётся на те самые резисторы в цепи эмиттеров? Транзисторы в этот момент находятся в открытом состоянии, их токи баз-эмиттеров-коллекторов устаканились, и ничего не мешает через открытый переход пропустить такой ток. Как вариант?


--------------------
путь наименьшего сопротивления проходит по пути наитолстого провода (с)
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Меджикивис
сообщение May 27 2014, 14:58
Сообщение #8


Профессионал
*****

Группа: Участник
Сообщений: 1 541
Регистрация: 21-03-12
Из: РФ
Пользователь №: 70 919



У меня похожая ситуация была: мощный стабилизатор тока, КЗ для него - штатный режим. А вот если обрыв нагрузки - выходной каскад открыт на полную катушку. Так вот если в этом состоянии включить короткое - выходной каскад не успевал закрываться и вылетал мгновенно. Индуктивности не помогали.
Ту работу вспоминаю как кошмар...


--------------------
Построив автомобили, человечество освободило лошадей от необходимости работать.
Почему оно не освободило от такой необходимости себя ))
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Plain
сообщение May 27 2014, 15:42
Сообщение #9


Гуру
******

Группа: Участник
Сообщений: 6 776
Регистрация: 5-03-09
Из: Москва
Пользователь №: 45 710



373 В · 0,7 А = 261 Вт, по 131 Вт на каждый MJE13007, у которых паспортный предел 80 Вт, ну и 400 В, кстати.

Зачем такие сложности, чем класс D не устраивает?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Ydaloj
сообщение May 27 2014, 15:54
Сообщение #10


Профессионал
*****

Группа: Свой
Сообщений: 1 879
Регистрация: 20-06-11
Из: Карелия, Петрозаводск
Пользователь №: 65 799



Цитата
373 В · 0,7 А = 261 Вт, по 131 Вт на каждый MJE13007
Это вы что на что перемножили?

Класс Д не имеет никаких преимуществ в плане сложностей. Там тоже будут задающая часть, схема управления, драйвер, и, увы, схема защиты.


--------------------
путь наименьшего сопротивления проходит по пути наитолстого провода (с)
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Леонид Иванович
сообщение May 27 2014, 16:22
Сообщение #11


Местный
***

Группа: Участник
Сообщений: 318
Регистрация: 21-07-06
Из: Минск
Пользователь №: 18 986



Есть такой параметр транзисторов, как область безопасной работы (SOA). График приведен в ds. Для MJE13007 при напряжении К-Э 150 В постоянный ток коллектора не должен превышать примерно 100 мА. Для всех биполярных транзисторов с SOA дела плохи. Намного лучше с этим у MOSFET.


--------------------
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Plain
сообщение May 27 2014, 17:05
Сообщение #12


Гуру
******

Группа: Участник
Сообщений: 6 776
Регистрация: 5-03-09
Из: Москва
Пользователь №: 45 710



Цитата(Ydaloj @ May 27 2014, 23:04) *
что на что перемножили?

Амплитудное 220+20% на ток, заданный Uбэ и 1 Ом, поскольку в ТЗ не было указано, что Вы работаете от прецизионной синтезированной электросети и в инкубаторе.

Цитата
Класс Д не имеет никаких преимуществ в плане сложностей. Там тоже будут задающая часть, схема управления, драйвер, и, увы, схема защиты.

Защита — это от пожара и взрыва, а максимальный ток — это рассчитанная и реализованная, увы, норма.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
shf_05
сообщение May 28 2014, 02:46
Сообщение #13


Профессионал
*****

Группа: Свой
Сообщений: 1 143
Регистрация: 22-04-08
Из: г. Екатеринбург
Пользователь №: 36 992



Цитата(iosifk @ May 28 2014, 00:56) *
А возможно, что при ограничении тока транзисторы Q7 и Q3 начинает подвозбуждаться и в какой-то момент каскад выгорает... Вы сделайте следующее.

очень может быть, возможно, и сам эмиттерный повторитель звенит при определенных условиях, у меня такое было, потом одел колечки на провода, идущие к транзисторам и возбуд пропал.

Цитата(Леонид Иванович @ May 28 2014, 02:32) *
Для MJE13007 при напряжении К-Э 150 В постоянный ток коллектора не должен превышать примерно 100 мА.

ваше замечание в точку, но если я не ошибаюсь переменный может быть при этом в несколько раз больше даже по действующему значению, но все равно может и от soa гореть.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Tanya
сообщение May 28 2014, 03:37
Сообщение #14


Гуру
******

Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883



Цитата(Ydaloj @ May 27 2014, 20:32) *
Стоит только вывести его на ±150В - сразу схема идёт на взлёт.

Даже женщины знают, что нужно сделать.
http://www.chipdip.ru/video/id000273109/
Такой способ был известен очень давно. Применялся, например, в блоках стабилизации магнитного поля в больших железных магнитах и на железных же транзисторах. Называлось как-то... Что-то там было про бананы...
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Леонид Иванович
сообщение May 28 2014, 04:14
Сообщение #15


Местный
***

Группа: Участник
Сообщений: 318
Регистрация: 21-07-06
Из: Минск
Пользователь №: 18 986



Цитата(shf_05 @ May 28 2014, 09:56) *
но если я не ошибаюсь переменный может быть при этом в несколько раз больше даже по действующему значению, но все равно может и от soa гореть.


Когда происходит КЗ в нагрузке, к транзистору прикладывается полное напряжение питания, а ток коллектора определяется порогом схемы защиты. В таких условиях ток коллектора ограничен не величиной максимального тока коллектора, а областью безопасной работы (ОБР или SOA - Safe Operation Area). Это ограничение связано с образованием на кристалле зон локального перегрева. Поскольку для биполярного транзистора ток коллектора растет с увеличением температуры, при выходе за границы ОБР происходит лавинообразный процесс перегрева локальных зон, приводящий к выходу транзистора из строя. При уменьшении длительности импульсов тока ОБР расширяется. Но в данном случае при частоте 50 Гц и КЗ на выходе будем иметь импульсы тока длительностью 10 мс, что много, ОБР расширяется совсем незначительно: при напряжении 150 В максимальный ток коллектора составит около 200 мА (см. datasheet на MJE13007G, Figure 6. Maximum Forward Bias Safe Operating Area). Выход из ситуации - применение полевых выходных транзисторов, у которых ОБР ограничена только максимальным током коллектора, максимальным напряжением сток-исток и максимальной рассеиваемой мощностью. У полевых транзисторов ток стока падает при повышении температуры, поэтому точек локального перегрева кристалла не образуются. Или пойти экстенсивным путем - применить параллельное включение нескольких биполярных транзисторов, расширив таким образом ОБР до нужного значения. В данном случае пороговый ток защиты примерно 0.6 А, это потребует 3 - 4 параллельных транзистора. При этом нужно принять меры по выравниванию их коллекторных токов (чего в приведенной схеме нет, и это очень плохо).


--------------------
Go to the top of the page
 
+Quote Post

2 страниц V   1 2 >
Reply to this topicStart new topic
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 


RSS Текстовая версия Сейчас: 19th July 2025 - 22:26
Рейтинг@Mail.ru


Страница сгенерированна за 0.01494 секунд с 7
ELECTRONIX ©2004-2016