Всем доброго времени суток!

Собственно, нужно собрать следующее устройство - широтно-импульсный регулятор нагрузки.
Требования к блоку следующие:
Рабочее напряжение - 10...15В;
Ток нагрузки - 100А макс.;
Регулировка ширины импульсов в пределах 0..100% (в идеале);
Рабочая частота 100Гц...25кГц.

Нагрузкой будет служить электролизер воды. Общая длина соединительных проводов порядка 10м (толстых, очень толстых). ШИМ-регулятор должен стабильно работать во всём диапазоне частот и нагрузок.

Недолго думав, смастерил блок на обычной тл494. В качестве ключей - 4*irf3205. Всё бы ничего, блок работает, усредненное значение тока нагрузки регулируется, но столкнулся со следующей неприятностью. Во время тестов сгорел вентилятор охлаждения. Поставил второй - и тот сгорел.
Много раз пересматривая схему устройства обнаружил, что напрочь забыт диод D2 (его совсем не было! ), что должен стоять между истоками полевиков и "плюсом" источника питания.
Естественно, вину свалил именно на него. А правильно ли я сделал? Ведь поидее именно выбросы, создаваемые во время переключений, и могли послужить результатом выхода из строя вентилятора?

Чтож, выкладываю доработанную схему на всеобщее обозрение. Прошу знающих людей откликнуться, и написать, какие еще недочеты возможно есть в схеме, и чего следовало бы еще избежать?

Заранее спасибо за помощь!

Сообщение отредактировал Andrey. - Dec 27 2008, 18:24

Конденсаторы на мой взгляд надо поставить на питание, несколько и хороших - алюминевых и керамику. Хуже не станет
Есть необходимость в R7 и R8?

Керамику поставить вполне реально, а вот действительно хорошие кондеры.. Их немало понадобится для таких токов нагрузки. Собственно, источник питания и будет играть некую роль большого конденсатора - это либо 12В АКБ от машины + мощное ЗУ, либо мощный импульсный блок питания.
А керамику на какой номинал искать? ставить только по входу? Или на выход тоже не помешало бы?

Резисторы R7 и R8 играют двоякую роль - это и ограничение по току в управлении полевиками (совместно с затворными резисторами) на уровне около 1А, и некая защита усилительного каскада в случае чего (тьфу-тьфу). В принципе, R7 и R8 можно и убрать, только придется увеличить затворные резисторы до 33-47Ом.

И все-таки, прав ли я был по поводу диода по выходу блока? Там действительно возникают импульсы отрицательной полярности? Судя по всему, они не такие уж большие, ибо полевики с родными диодами внутри пока держутся.

Сообщение отредактировал Andrey. - Dec 27 2008, 22:53

Диод конечно нужен. После закрытия полевиков за счет индуктивности длинных проводов идет всплеск ЭДС самоиндукции на стоках полевиков до +ххх Вольт. Полевики возможно выдерживают пробой при опасном повышении напруги на стоках из-за ограниченной энергии всплеска. . Но потом начинается обратный процесс LC контура паразитного, образованного проводами и емкостями полевиков и стоки полевиков опускаются ниже "0" и тянут за собой потенциал земли , т.е увеличивается напряжение в том числе входное , если от первичного источника тоже либо провода длинные либо диод стоит , который запирается при этом . Вопщем вентилятор имхо дохнет от приложенного напряжения , а микросхема имеет локально отформованное питание и не дохнет. А вентиляторная схемка - слабенькая для токов такого порядка.
Электролиты по входу с импульсныи токами 120 А могут не справиться если их будет меньше 60 штук например 2200х25В номиналом или эквивалент (см Irms допустимый на предполагаемые электролиты)

тау, спасибо за советы.

Микросхема, возможно, не дохла благодаря фильтру, стоящему в ее питании. У вентилятора ее нет.
По поводу охлаждения - средняя рассеиваемая четырьмя транзисторами мощность была порядка 30Вт. Кулер от компьютера, на котором они установлены, может легко рассеивать до 200Вт мощности с незначительным нагревом (с включенным вентилятором, естественно), так что при токах до 100А радиатор остается холодным, просто не успевает прогреться.

Подобных схем (в т.ч. и готовых блоков) видел в продаже огромное количество, и все без сглаживающих конденсаторов по входу. Не вижу практической нужны в них в данном устройстве. Да и блок может банально взорваться из-за превышения максимально допустимого значения пульсаций тока.

У MOSFET имеется "паразитный" диод исток-сток. При отрицательном выбросе на выходе устройства он просто открывается и амплитуда выброса гасится на его p-n-переходе. Если энергия выброса не вызывает критического тока через этот body diode (макс. величину тока см. в даташите), то это вызывает всего лишь дополнительный нагрев полевика.
Update. Ах, да! Забыл упомянуть, что поскольку полевик униполярный прибор, то ток через body diode, возникает только в том случае, если к началу выброса полевик уже закрыт. Если же полевик открыт, то на отрицательный выброс сопротивление открытого канала работает.

Компьютерный вентилятор содержит внури схемы, коммутирующие обмотки.
Надо его зашунтировать от переменки.

Именно. Она-то (схемка управления) судя по всему и выгорает. Фильтр в питании вентилятора уже предусмотрен. Однако хотелось бы заранее предусмотреть все возможные недочеты в схеме, чтобы они далее не проявились в виде кучки выгоревших деталей.

rezident, ну тут скорее речь идет о максимально допустимом обратном напряжении диода, которое и возникает впоследствии переключений. Ток тоже играет немаловажную роль, но внутренние диоды транзисторов уже заведомо рассчитаны на довольно высокие токи. Еще, пожалуй, надо бы обратить и на скорость "срабатывания" диода.. Остановился пока на таком варианте: BYW29/200-MBR - 200В, 25нС, 8А. Что скажете?

Сообщение отредактировал Andrey. - Dec 28 2008, 11:38

А разве на vegalab Вы не "добили" свой приборчик с помощью
тамошних спецов? Или опять эта тусовка скукожилась?

Пока не занимался рассчётами, но мысль простая - попробуйте посчитать сами. Индуктивность 10 метровых проводов имеется , в ней течет ток перед выключением полевиков. При обрыве цепи(отключении полевиков) энергия паразитной индуктивности проводов должна
0) частично уйти в нагрузку
1) рассеяться на защтном диоде или
2) вернуться в источник если есть куда или
3) рассеяться на демпферной RC цепочке или
4) рассеяться на полевиках , что возможно и было отчасти причиной рассеивания на них тех 30 Вт о которых Вы писали.

диод BYW29/200-MBR - 200 выдержит ли ваши 100А в импульсе повторяющемся с частотой ШИМ? Имхо только однократные импульсы , одиночные , нечастые могут в 10-30 раз превышать максимально допустимый ток. У Вас же 100А

Поинтересуйтесь индуктивностью проводов, посчитайте энергию, помножьте на частоту.

Прошу извинить за - а для чего электролизер?
Не для очитски воды?

gyrator, а "тамошние спецы" какраз и не указали на отсуствие защитного диода. В итоге - блок работает, но неизвестно, сколько он еще так продержится.

А насчет диода - пока даже не знаю. С токами под 100А раньше особо не приходилось работать, особенно коммутировать такую нагрузку. Тут уж хотелось бы услышать мнения "здешних" спецов по этому поводу. То, что диод должен быть скоростным это понятно, так же как и то, что он должен быть рассчитан на высокое напряжение. Только вот как высчитать то самое напряжение? И на какой номинальный ток всё-таки следовало бы брать диод? Конечно, можно найти диод на ток 100А, а стоит ли он того? Мы же тут имеем дело с кратковременным значением тока, хотя и периодичным.
Думаю надо брать ультрафасты, шоттки всеже помедленнее будут.. Или есть другие мнения на этот счет?

Ну и пара вопросов относительно расчетов.
Допустим, имеем провод сечением 10мм2. Общая длина 10м. В итоге при расчетах у меня вышла индуктивность порядка 14мкГ, верно? Это если брать одножильный провод. А если многожильный? Разница вообще будет между одной жилой и кучей неизолированных жил (толстый аудиокабель, к примеру), дающих в сумме то же сечение?
И что с этими 14мкГ дальше делать? Можно вычислить продолжительность импульса и его энергию?

П.с. 733259 Это скорее для расщепления воды, никак не для фильтрации.

Сообщение отредактировал Andrey. - Dec 28 2008, 13:13

Откуда высокое?
В одну сторону - падение на диоде, в другую - источник питания, вот и всё.
Ток тоже не превысит тока нагрузки.
ИМХО - ставьте шоттки как в БП от компов - 40cpq035 или подобные, легко достать, импульсный ток с большим запасом.

От индуктивности проводов.

Диод рядом с транзисторами, правильно?
Значит в одну сторону ток замыкается через диод, в другую - тоже через диод в структуре MOSFET-а и источник питания.
Если источник далеко, нужно поставить конденсатор, как уже советовали или резистор + конденсатор на вентилятор, а на диод и индуктивные выбросы забить.