Прошу помочь объяснить странное поведение диода Опции

[vldmr86]

Во вложении схема. Параллельно ключу стоит диод. Основное время ключ заперт - ток течет через диод. Это режим заряда батареи кислотных аккумуляторов - 4 штуки по 12 вольт. Протекает там от 2 ампер когда АКБ разряжены и снижается до 20 миллиампер когда они заряжены. Далее ток протекает сквозь R311 (0.01 Ома) и идет на АЦП где измеряется.

Когда вся система питается от аккумуляторов ток соответственно течет в обратном направлении - через ключ. В этом режиме теоретически ток может достигать 4.5 ампер. В жизни текут те же 2 ампера. Пока аккумуляторы разряжаются их напряжение снижается. Соответственно опять же в теории ток возрастает и может достигнуть 5 ампер. По крайней мере такие значения были зафиксированы системой на тестах. При этом никаких проблем не было.

Заказчик решил проверить живучесть аккумуляторов. По своей методике он решил разряжать аккумуляторы током 5.5 ампер - в таком режиме они должны прокормить систему в течении часа. Кроме того им удалось побыстрее достигнуть критичной отметки в 43 вольта когда система отключит ключ чтобы спасти аккумуляторы от глубокого разряда и смерти. И вот оказалось что в таком режиме сгорает диод D300.

Я развернул у себя на столе аналогичную систему и вот что обнаружил. Пока через ключ нечет не более 5 ампер - диод холодный. Ну или чуть теплый видимо за счет окружающего воздуха или 35-ой фольги от выводов транзистора. Но при токе 5.5 ампер диод начинает бодро нагреваться - точно не от воздуха. Я понимаю что на переходе мосфета может выпадать 0.077*5.5=0.42 вольта . Это напряжение сравнимо с падением на диоде, но в обратном включении! То есть вроде как диод заперт и ток через него не течет.

При токе 5.7 ампера через ключ диод нагрелся так что помер - замкнулся и обоих направления стол 1.3 Ома. Что я упускаю???

Сообщение отредактировал vldmr86 - Jan 19 2018, 16:51

Прикрепленные файлы

 switch.pdf ( 23.81 килобайт ) Кол-во скачиваний: 149

 

[Alex11]

Нарисовали-бы Вы схему поаккуратнее. Непонятно, почему токоизмерительный резистор в земле. Где нагрузка, где аккумуляторы, относительно какой земли? И что с управлением транзистором? Может быть он при повышенном токе умудряется закрыться и ток начинает идти через диод?

[Plain]

Что я упускаю?

Прозвоните до экспериментов плату на соответствие схеме. Не глазами, а прибором.

[HardEgor]

Я развернул у себя на столе аналогичную систему и вот что обнаружил. Пока через ключ нечет не более 5 ампер - диод холодный. Ну или чуть теплый видимо за счет окружающего воздуха или 35-ой фольги от выводов транзистора. Но при токе 5.5 ампер диод начинает бодро нагреваться - точно не от воздуха.

Какие конкретно аккумуляторы и какие временные рамки испытаний?
Диод у вас работает на предельном напряжении почти 60В, а шоттки имеют большой обратный ток и он быстро растет с нагревом - попробуйте просто подключить нагрузку на 5.5А, подключить полностью заряженные батареи и подождать(не открывая ключ ), сколько там времени вы отводите на эксперимент - час-другой.

[vldmr86]

Постарался нарисовать схему подробнее. Фактически она на 5 листах формата А4 поэтому все выложить проблематично.
Пока работает источник U1 (напряжение 55 вольт) через половину диода D1 и резистор R1 заряжается аккумулятор. Ток протекает через АКБ, диод D300 и R311. Далее на измерение. Аккумуляторов 4 штуки по 12V. Максимум их удавалось накачать до 13.4...13.6 пока свежие.

Когда источник обесточен, аккумулятор начинает кормить всю систему. Чтобы меньше выпадало на резисторе R1 ток течет через вторую половину D1 далее через нагрузку, R311 на котором уже отрицательное напряжение и АЦП ничего не видит и ключ. На схеме не показано но есть еще канал измерения тока в нагрузку и напряжения на нагрузку. Когда напряжение на нагрузке падает до 43 вольт, оптрон, который тут тоже не показан - закрывает ключ. Рубится сук на котором сидит вся система. Все остывает до включения источника U1. Надеюсь стало понятнее.

Система производится уже второй год и конкретно в таком исполнении отгружено уже более 2000 комплектов оборудования. Сейчас назрела модернизация - освежили собственно сам источник U1. Схема ключей и измерения не менялась. Бралось со склада серийное изделие. Проблем на объектах не было.

Заказчик узнав о модернизации (фактически об изменении изделия) решил провести дополнительные тесты. В том числе аккумуляторов. Решил проверить положенное по ТЗ время автономной работы. Далее лично мне многое непонятно, поэтому рассказываю как услышал от коллег. Заказчик решил что для 9 Ач аккумуляторов "часовой" ток равен 5.5 ампера. Мне этот термин непонятен - я его как данность принимаю. Нагрузили они систему чтобы тек ток 5.5 ампера и стали ждать сколько времени батарея будет разряжаться до тех самых 43 вольт пока не произойдет защитного отключения. А его не произошло потому как диод сдох и ключ порвать цепь не смог.

Диод действительно работает на пределе напряжения - 55 вольт наверняка на него уже попадало. Но вот ток более 2 ампер через него я не наблюдал. В режиме разряда аккумулятора напряжение на нем строго в обратной полярности - то есть нормальное падение на мосфете.

Вот я чувствую что есть какая то у Шоттки особенность с обратным током, но не понимаю с чем ее связать.

Реально греться диод начинает когда падение на мосфете (для диода это обратное напряжение) доходит до 0.4 вольт. При этом ток через мосфет около 5.1 ампера. До этого значения диод практически холодный. А при 5.7 через мосфет диод сдыхает.

Прикрепленные файлы

 switch.pdf ( 9.35 килобайт ) Кол-во скачиваний: 101

 

[Егоров]

Просто обратить внимание, может это и не основная причина.
1. Диод нужен 100-вольтовый, тут он в запредельном режиме.
2. Ключ можно было и получше поискать, с меньшим сопротивлением канала
3. Напряжение 0.4 вольта вполне достаточно для отпирания диода Шоттки
4. Зачем нужен С302? Как можно хуже сделать режим переключения транзистора?
5. Вы так уверенно пишете что " при 5.7 через мосфет диод сдыхает". А не через диод ли этот ток? Где вы его измеряете? Параллельно же они включены.

[Plain]

Просто дохнущие диоды сговорились и своими отброшенными копытами посылают сигналы — ну выкинь же ты меня, я совершенно бесполезен, ещё и денежку за рацпредложение дадут.

[1113]

какое напряжение подаётся для открытия транзистора, в какой момент? приведите схему драйвера

Просто дохнущие диоды сговорились и своими отброшенными копытами посылают сигналы — ну выкинь же ты меня, я совершенно бесполезен, ещё и денежку за рацпредложение дадут.

что-то мне подсказывает, что выкидывать нужно транзистор, как никогда не включаемый

[Plain]

С момента подачи электросети транзистор всегда включён, выключается только когда аккумулятор разрядился, поэтому этот диод пустая трата денег.

Хотя, исходя из промелькнувшего оптрона, невидимых шунтов и прочего, схему делали 100%-ные программисты, поэтому транзистор и в самом деле может быть включён не всегда, а сугубо интеллектуально.

[1113]

как в этой схеме включается N-канальный транзистор?

[Plain]

Наверное от плюса батареи, наверное призрачным оптроном — автор же сказал, схем 5 страниц.

[1113]

диод D302 не даст ему открыться

[Vasily_]

диод D302 не даст ему открыться

Так это и не совсем диод.

[Plain]

Это не диод, а стабилитрон, подключённый анодом к минусу батареи и к истоку NMOS, а катодом к его затвору, так что всё в порядке, на затворе относительно истока может быть +10 В, следовательно транзистор благополучно откроется и подключит минус батареи к минусу нагрузки.

[vldmr86]

Добавил оптрон. Я уже писал и не только я что единственная задача этого ключа - оторвать аккумуляторы не допустив глубокого разряда. Действительно 100 % времени жизни системы транзистор открыт. Открывается он на первых тактах запуска процессора - то есть сразу. Приблизительно раз в месяц от закрывается "гася свет" всей системе и ждет когда появится пропавшая сеть. Видимо по этой причине качество его переключение никого не заботило. Это требование ТЗ и только ради этого транзистор туда и воткнули. Так что его наличие не обсуждается.

Разработчики сегодня недоступны да и оборудование осталось на работе, поэтому рискну предположить от себя что отдельный диод понадобился для больших токов заряда. Предполагаю что паразитный диод мосфета не так хорош на токах около 2-ух ампер. Но мне уже самому интересно как себя поведет паразитный диод. В понедельник выдерну его и посмотрю на последствия.

Относительно конденсатора C308 есть предположение исключительно мое и возможно ошибочное. Насколько я понимаю при разрывании цепи сток-исток при достаточном сквозь нее токе (обычно около 2-3 ампер) может возникнуть переходной процесс. Возможно что плавное закрывание/открывание мосфета как то на этот переходной процесс положительно влияет. Других мыслей зачем надо завалить фронт импульса у меня нет.

Транзистор выбирался года 2.5-3 назад когда велась разработка. Видимо тогда это был самый удобный вариант. Ориентировались на Компел где этого добра всегда валом.

to Егоров Можете объяснить вот это "3. Напряжение 0.4 вольта вполне достаточно для отпирания диода Шоттки" это напряжение приложено к диоду в обратной полярности. Это я проверял тестером лично. Диод при этом реально грелся это я мизинцем поверял там шкура самая тонкая. Вот это чудо понравилось VS-8TQ100PBF - в понедельник попробую купить его побыстрому.

Сообщение отредактировал vldmr86 - Jan 20 2018, 12:28

Прикрепленные файлы

 switch_v3.pdf ( 9.66 килобайт ) Кол-во скачиваний: 65

 

[bravissimo]

Прошу прощения, действитнльно непонятно назначение д300
Также, зачем в затвор +16в ежели сток на копусе
Также, мабудь действительно обратный ток диода
Также, а случаем у Вас ключ не подвывает? К примеру на цепочке из стабилитрона, емкости, резистора в затворе?
Нарывался однако когда стабилитрон раскачивал.:-)

Сообщение отредактировал bravissimo - Jan 20 2018, 12:59

[-Mike-]

Мне кажется, что диод D300 в реальной схеме подключён обратной полярностью.

Сообщение отредактировал -Mike- - Jan 20 2018, 15:31

[vldmr86]

Мне кажется, что диод D300 в реальной схеме подключён обратной полярностью.

Осталось только проголосовать и большинством голосов тему закрыть по причине очевидного решения проблемы. Будет фото в понедельник - там диод стоит согласно шелкографии и проводники идут на ключ в верхнем слое. Можно проследить без проблем.

to bravissimo В затвор не 16 а максимум 11. Да стабилитрон еще до 10 задавит. А вот сток у него не совсем на корпусе (в обычном понимании общего провода). Если хотите разобраться то представьте на месте нагрузки резистор и самое главное - этот кусок схемы гальванически изолирован от процессора - для этого собственно оптрон. Нуи подумайте как течет ток из аккумулятора от + к -.

[wim]

Нуи подумайте как течет ток из аккумулятора от + к -.

Такую схему можно нарисовать и промоделировать в симуляторе за полчаса. И не надо будет ничего додумывать.

[-Mike-]

Прошу прощения, действитнльно непонятно назначение д300
Также, зачем в затвор +16в ежели сток на копусе

D300 только для зарядки АКБ (для разгрузки внутреннего диода транзистора).

А вот +16В действительно можно было заменить на исходные +48В:
при включенном оптроне это напряжение гасится R310 47k (на затворе ограничивается стабилитроном D302),
при выключенном же оптроне транзистор Q302 закрыт (при этом пропадает связь "- АКБ" и общим проводом), но +16В физически превращается в +48В (независимо, как оно получается в схеме - через стабилизатор или резисторный делитель, т. к. нет физической "земли АКБ").

Сообщение отредактировал -Mike- - Jan 21 2018, 02:09

[vldmr86]

Просто дохнущие диоды сговорились и своими отброшенными копытами посылают сигналы — ну выкинь же ты меня, я совершенно бесполезен, ещё и денежку за рацпредложение дадут.

Вы оказались правы. Вчера весь день мерили токи и падения. Через этот диод (при установленном ключе) текло меньше миллиампера - видимо та самая утечка. Без ключа - вся струя. К удивлению выяснили что "паразитный" диод не такой уж паразитный. Конкретно у IRF540N (тот что раньше производил IRF а сейчас INFINEON) он настолько хорош что STPS5L60 по сравнению с ним просто мусор. Есть еще вариант от Vishay. Он хуже в части прямого падения. Но то прямое падение дано на максимальном токе в 28 ампер. У нас больше 5.8 не было и падение там намерили смешное.
Причину смерти однозначно установить не удалось но есть подозрение что мосфет нагревался до 240 минимум. По крайней мере оловянное покрытие на нем как в фильме про "терминатора" собралось в капельки. То есть температура была не менее 240. Диод с ним стоит в непосредственно близости - 2-3 миллиметра. Выводы соединены полигонами из 35-ой фольги. Все параметры диода документированы до 125. А тут почти в 2 раза превышение. Возможно добить его мог переходной процесс при разрывании ключа. Ток там приличный а напряжение близко к максимальному.
Целесообразность установки диода коллеги вспомнить не смогли - видимо исторически так получилось что все считают встроенный диод паразитным и что веры ему никакой....
В любом случае спасибо за консультацию. Диод из схемы удалим после дополнительных проверок.

[Konrad]

Наткнулся на тему, когда обсуждение уже закончилось...
Прочел потому, что завязка показалась весьма интересной - силовой диод необъяснимым образом умирал при воздействии обратного напряжения - 0.4В. Чтобы окончательно запутать читателя сообщалось, что в параллельном силовом ключе при этом протекал ток порядка 5 А и смерть диода происходила при превышении некого порогового значения. Развитие событий напоминало сериал - по чуть-чуть там-сям всплывали новые подробности и картина событий начинала казаться более ясной... но в конце оказалось, что все время читателя банально парили. Безусловно, это не злой умысел рассказчика, а всего лишь его глупость...
Приведу лишь цитаты из финального и заглавного постов топикстартера:

#start: Я развернул у себя на столе аналогичную систему и вот что обнаружил. Пока через ключ течет не более 5 ампер - диод холодный. Ну или чуть теплый видимо за счет окружающего воздуха или 35-ой фольги от выводов транзистора. Но при токе 5.5 ампер диод начинает бодро нагреваться - точно не от воздуха.

#end: Причину смерти однозначно установить не удалось но есть подозрение что мосфет нагревался до 240 минимум. По крайней мере оловянное покрытие на нем как в фильме про "терминатора" собралось в капельки. То есть температура была не менее 240. Диод с ним стоит в непосредственно близости - 2-3 миллиметра. Выводы соединены полигонами из 35-ой фольги. Все параметры диода документированы до 125. А тут почти в 2 раза превышение. Возможно добить его мог переходной процесс при разрывании ключа. Ток там приличный а напряжение близко к максимальному.

Я вот чего не понял... Когда автор "развернул схему на столе", и у него при токе 5А диод не грелся, а при 5.5А происходил апокалипсис, но топикстартер при этом не сообщал о невообразимом разогреве мосфета до 240 градусов, то почему же в конце он все объяснил разогретым мофетом?..

Современные инженеры научатся когда-нибудь нормально ставить эксперимент и правильно интерпретировать его результат?.. Это же основа основ.

Сообщение отредактировал Konrad - Feb 17 2018, 12:27

[jcxz]

Развитие событий напоминало сериал - по чуть-чуть там-сям всплывали новые подробности и картина событий начинала казаться более ясной... но в конце оказалось, что все время читателя банально парили. Безусловно, это не злой умысел рассказчика, а всего лишь его глупость...

Вы почитайте другие треды на форуме - тут каждый второй (если не первый) из них такой сериал, или шарада-угадайка. Такое ощущение, что авторам совершенно не важен результат, а важен сам процесс - завлечь в процесс как можно больше народу, напустить побольше туману. С целью потрепаться, а не решить проблему.

Современные инженеры научатся когда-нибудь нормально ставить эксперимент и правильно интерпретировать его результат?.. Это же основа основ.

Что может быть проще: полностью описать свою схему/архитектуру и проделываемые манипуляции. И получить внятные и полезные советы. Так нет же - разворачивается целая многостраничная игра в угадайку, с постепенным, по буковке, открыванием загаданного слова. Якубович отдыхает...