Причина выгорания транзисторов, помогите найти причину выгорания транзисторов Опции

[A R T]

Доброго времени суток ВСЕМЪ!!!

Представлена схема питания привода, обеспечивающая плавную регулировку скорости вращения и реверс двигателя постоянного тока.

Двигатель типа Д-550 мощностью 550 Вт высокомоментный с якорной обмоткой и постоянными магнитами в статоре. Под нагрузкой при частоте вращения 6000 об/мин потребляет ток до 3 А и подсаживает максимальное напряжение источника до 125 В.

Требуется обеспечить резкое динамическое торможение двигателя. Для этого последовательно выключаем ШИМ-регулятор, запираем силовые ключи VT2 и VT4, а затем открываем ключи VT3 и VT5. При этом якорная обмотка вращающегося по инерции двигателя замыкается через ограничивающие ток резисторы R10, R11, R14 и R15.

Схема работает, но в момент торможения на максимальных оборотах пробивает транзисторы VT2 и драйверы DD2 (если было включено Назад), либо VT4 и DD3 (если было включено Вперед).

У транзистора после выхода из строя звонятся сток-исток-затвор; у драйвера появляется сопротивление между ногами 7 и 8, нижнее плечо остается живмым...

В чем может быть причина выхода из строя транзисторов и драйверов???

Заранее благодарен ВСЕМЪ ответившим!!!

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Пушкарев Михаил]

Вероятная причина - большая противоэдс при торможении и медленные встроенные диоды.

[rv3dll(lex)]

не буду точно разбираться что и когда горит

предположу как гипотезу что наводимое напряжение заставляет что-либо сделать с параметрами открывания транзисторов в частности мотор прикладывается к земле с 2х сторон то есть на стоке одного из нижних ключей появляется потенциал ниже земли.

это в свою очередь может привести к тому что приоткрывается один из верхних ключей
вот почему диоды не спасают - не знаю.

[yuri_d]

Скорее всего проблемы в невыполнении условия:
1) VB High side floating supply voltage min -0.3 V
2) VS High side floating supply offset voltage min VB - 25
3) Note 1: Logic operational for VS of -5 to +600V.

Тоесть при торможении появляется ЭДС самоиндукции, которая падает на R9,11,14,15. При этом Vs одного драйвера приподнимается над земляным поненциалом на ЭДС/2, а другого опускается на ЭДС/2. Вот у этого второго драйвера перестаёт выпоняться условие, которое я упомянул выше.

Попробуйте поставить два диода: анодом на землю, а катодом на выводы мотора. Это не даст Vs опускаться ниже земляного потенциала больше, чем падение на диоде.

Возможно потребуются ещё диоды прямо на драйверах (между COM и Vs).

P.S.
А ещё лучше переставить резисторы R9,11,14,15 из стоков нижних транзисторов в цепь якоря.

[Amper25]

Полностью согласен с rv3dll(lex) и yuri_d.
От себя добавлю что двух диодов на концы двигателя будет вполне достаточно.

[VladimirYU]

Доброго времени суток ВСЕМЪ!!!

Представлена схема питания привода, обеспечивающая плавную регулировку скорости вращения и реверс двигателя постоянного тока.

Заранее благодарен ВСЕМЪ ответившим!!!

Достаточно любопытная схема.
В типовой схеме для IR2101 выхода драйверо HO и LO управляют одним вертикальным плечом транзисторов, а не диагональными. Это позволяет обеспечить надежный заряд бутстрепных конденсаторов, и все режимы управления ДПТ. А так у Вас возможен случай, когда при переходе в торможение конденсатор C2 или С3 может иметь заряд которого достаточно для открывания верхнего транзистора, а дальше все что угодно.

[A R T]

Скорее всего проблемы в невыполнении условия:
1) VB High side floating supply voltage min -0.3 V
2) VS High side floating supply offset voltage min VB - 25
3) Note 1: Logic operational for VS of -5 to +600V.

Тоесть при торможении появляется ЭДС самоиндукции, которая падает на R9,11,14,15. При этом Vs одного драйвера приподнимается над земляным поненциалом на ЭДС/2, а другого опускается на ЭДС/2. Вот у этого второго драйвера перестаёт выпоняться условие, которое я упомянул выше.

Так оно и есть! В момент торможения выброс на VS -60 В!!! Т.е. не выполняются условия 1 и 3...

P.S.
А ещё лучше переставить резисторы R9,11,14,15 из стоков нижних транзисторов в цепь якоря.

Так и поступлю!

вот почему диоды не спасают - не знаю.

очевидно дело в резисторах R9,R11,R14,R15...

Достаточно любопытная схема.
В типовой схеме для IR2101 выхода драйверо HO и LO управляют одним вертикальным плечом транзисторов, а не диагональными. Это позволяет обеспечить надежный заряд бутстрепных конденсаторов, и все режимы управления ДПТ. А так у Вас возможен случай, когда при переходе в торможение конденсатор C2 или С3 может иметь заряд которого достаточно для открывания верхнего транзистора, а дальше все что угодно.

не совсем понял при чем тут заряд конденсатора, ведь затвор соединяется с истоком внутренней логикой драйвера, или я что-то не понимаю...

Огромное спасибо ВСЕМЪ ответившим!!!

[Amper25]

не совсем понял при чем тут заряд конденсатора, ведь затвор соединяется с истоком внутренней логикой драйвера, или я что-то не понимаю...

С2 и С3 используются для питания верхнего драйвера полевика. Для поддержания напряжения на C2 и C3 необходимо чтобы напряжение на Vs иногда периодически было около 0В, тогда открывается VD2 или VD3 и заряжает кондер.
Если этого не делать, то С2 или С3 постепенно разрядятся и не будут питать верхний драйвер. Соответственно управляемый полувик закроется.

Тоесть, проще говоря, эти драйверы предназначены для работы в режиме постоянного переключения. И вкл. надолго верхний полевик ими нельзя.
Кстати, при неправильном управлении, может происходить медленное выключение полевика, от которого он сгорает.

[sergey sva]

Для торможения может, целесообразнее применять тиристор или симистор.
да и двигателем на 120в можно примерно так упр., когда в сети действует один полупериод,
работает один тразистор и защитный диод другого , потом наоборот, когда нужно затормазить движок
импульс на симистор он откроется и будет открытый до полной остановки движка. желательно еще включить контроль состояния тиристора.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Amper25]

sergey sva, а полевиками через что управлять?
Через оптроны?
+ питание для оптронов?

[sergey sva]

sergey sva, а полевиками через что управлять?
Через оптроны?
+ питание для оптронов?

2 драйвера поставить, Hcpl316, питание можно однополярном +15в так же как и для ir2110.

[A R T]

Тоесть, проще говоря, эти драйверы предназначены для работы в режиме постоянного переключения. И вкл. надолго верхний полевик ими нельзя.
Кстати, при неправильном управлении, может происходить медленное выключение полевика, от которого он сгорает.

Не нашел в даташите ограничений по этому поводу, если не сложно, ткните носом, плиз...

да и двигателем на 120в можно примерно так упр., когда в сети действует один полупериод,
работает один тразистор и защитный диод другого , потом наоборот

боюсь, что в этом случае обмотка двигателя будет издавать сильный шум - для меня это критично... мы в первоначальной реализации работали без импусльсного регулятроа (DD1,VT1,L1...), шимили транзистором верхнего плеча, при этом движок "орал" так, что со стула сдувало. Пришлось делать отдельный регулятор - дроссель меньше шумит...

2 драйвера поставить, Hcpl316, питание можно однополярном +15в так же как и для ir2110.

почеу Hcpl316, почему не ir2110??? Посмотрел бегло инфу на Hcpl316... как я понял, основные отличия - наличие опторазвязки и пиковый ток вкл/выкл затвора ±3 А... Вроде ir справляется...

[rv3dll(lex)]

причём тут верхние ключи они у него не сгорают

как раз всё и основано на том, что чтобы открыть верхний надо перед этим открыть нижний - зарядив ёмкость - он верхний не открывает - открыты и сгорают только нижние.
время про которое говорят действительно есть только оно достаточно большое - от конденсаторов питается ещё и внутренняя схема перехода на вольтодобавку.

для торможения можно и реле поставить - вот тебе и развязка

[yuri_d]

С2 и С3 используются для питания верхнего драйвера полевика. Для поддержания напряжения на C2 и C3 необходимо чтобы напряжение на Vs иногда периодически было около 0В, тогда открывается VD2 или VD3 и заряжает кондер.
Если этого не делать, то С2 или С3 постепенно разрядятся и не будут питать верхний драйвер. Соответственно управляемый полувик закроется.

Тоесть, проще говоря, эти драйверы предназначены для работы в режиме постоянного переключения. И вкл. надолго верхний полевик ими нельзя.

Включение драйверов нестандартное. Полагаю, что у автора конденсаторы C2 и C3 заряжаются от отдельных обмоток обычного трансформатора. С2 от "1.1AC 8V", "1.2AC 8V", а С3 от "2.1AC 8V", "2.2AC 8V" (нижний левый угол схемы). Поэтому проблема, описанная выше, отсутствует.

[A R T]

причём тут верхние ключи они у него не сгорают

как раз всё и основано на том, что чтобы открыть верхний надо перед этим открыть нижний - зарядив ёмкость - он верхний не открывает - открыты и сгорают только нижние.
время про которое говорят действительно есть только оно достаточно большое - от конденсаторов питается ещё и внутренняя схема перехода на вольтодобавку.

горели как раз верхние плечи... Прошу прощения за не полную схему С2, С3 - запитаны от отдельных обмоток трансформатора...

Включение драйверов нестандартное. Полагаю, что у автора конденсаторы C2 и C3 заряжаются от отдельных обмоток обычного трансформатора. С2 от "1.1AC 8V", "1.2AC 8V", а С3 от "2.1AC 8V", "2.2AC 8V" (нижний левый угол схемы). Поэтому проблема, описанная выше, отсутствует.

Так все и есть...
Последовал Вашему совету - R9,11,14,15 включил последовательно с обмоткой двигателя. Погонял на торможение при макс. скорости - все в порядке... Выбросы напряжения на VS не более -0,8В. Похоже, проблема решена.
Еще раз спасибо!