выходной каскад на 150V с гальванической развязкой Опции

[_3m]

Требуется формирователь импульсов 0-150V с Z состоянием и гальванической развязкой входов. Формирователь будет усиливать импульсы шим. Рабочая частота не выше 5кГц, но нужно уметь выдавать импульсы длительностью от 10мкс - для работы на малых уровнях шим.
Средний ток нагрузки до 100мА, нагрузку считаем активной.
По бюджетным ограничениям в качестве выходных ключей приняты биполярники (High)NPN+(Low)NPN или (High)PNP+(Low)NPN. PNP на 250-350V 0,5A вполне покупаемы и стоят недорого.
Входными сигналами являются логические уровни для управления раздельно верхним и нижним ключами. Формирователь должен уметь держать заданный уровень в статике.
Таких формирователей нужно 10 или более штук, габариты ограничены, потребление тоже (не исключается батарейное питание изделия).
Изделие единичное, так что о заказе чего-либо труднопокупаемого речи быть не может.

Кажется просто, но я уже голову сломал.
Проблема в том что нормальная схема получается слишком сложной

Во-первых без одного или даже двух вспомогательных питаний вообще никак а вспомогательное питание это дополнительная проблема.

Во-вторых если использовать оптроны то они очень медленно переключаются, особенно при выключении из-за чего через силовые ключи течет сквозной ток.

Для управления верхним ключом удобно было бы использовать драйвер мосфетов но мешает undervoltage lockout. Биполярнику не нужно 10V на базу, ему и 3-5V достаточно.

Если использовать цифровые изоляторы + сдвиговые регистры отдельно для верхних и нижних ключей то мешает то что они 8- битные. Мне 8 ключей мало это значит нужно ставить по 2 регистра для верха и низа. К тому же цифровые изоляторы плохо вписываются в бюджет.

[Herz]

А Вы на трансформаторы посмотрите.

[ukpyr]

импульсные трансформаторы + полевики (ну не верю что полевики на 350В/1А стоят намного дороже биполярников, а управлять ими легче).

http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-950.pdf
http://focus.ti.com/lit/ml/slup169/slup169.pdf
http://ww2.pulseeng.com/products/datasheets/SPM2007_61.pdf

Сообщение отредактировал ukpyr - Mar 5 2010, 12:00

[stells]

А Вы на трансформаторы посмотрите.

так ведь:

Формирователь должен уметь держать заданный уровень в статике.

[Designer56]

Кроме того, ШИМ предполагает постоянную составляющую

[MaslovVG]

Так на трансформатор можно подавать высокочастотные пакеты а на вторичке выпрямлять.

[stells]

Так на трансформатор можно подавать высокочастотные пакеты а на вторичке выпрямлять.

выпрямлять и фильтровать? так опять же фронты "размажутся"

[MaslovVG]

выпрямлять и фильтровать? так опять же фронты "размажутся"

при минимальной длительности импульса 10мксек это не проблема.
Конденсатор поменьше.

[stells]

при минимальной длительности импульса 10мксек это не проблема.

во всяком случае это соизмеримо с медленным оптроном, только последнему не нужна такая модуляция. непонятно, чем автора не устраивают быстрые оптроны?

[Herz]

так ведь:

Цитата(_3m @ Mar 5 2010, 13:20) *
Формирователь должен уметь держать заданный уровень в статике.

Для указанных времён абслолютно не проблема. Я уже приводил полезную на этот случай статейку:
[attachment=41513:AN_950B.pdf]
Хорошо себя зарекомендовавшее решение. Достаточно, скажем, чтобы транс насытился через микросекунду и лишь передал фронт.

[_3m]

импульсные трансформаторы + полевики (ну не верю что полевики на 350В/1А стоят намного дороже биполярников, а управлять ими легче).

при токе нагрузки 100ма управлять легче биполярником.
цель применения такой схемы состоит в том чтобы отказаться от трансформаторов. Существующее решение сделано с трансформаторами. 10 каналов так сделать нереально + есть кое - какие функциональные ограничения.
mpsa44 (NPN 400V 0.75A) в терраэлектронике в розницу 2,64. Полевики начинаются от 20р.

[Herz]

при токе нагрузки 100ма управлять легче биполярником.

Из чего этот постулат?

цель применения такой схемы состоит в том чтобы отказаться от трансформаторов.

Тогда другое дело. Я просто подумал, что цель описана в перврм посте и заключается в поиске оптимальго решения задачи. Про предубеждения к трансформаторам надо было сразу сказать.

[jam]

Делал такую штуку на optomos relay - правда, требования по времени переключения были попроще. Поищите быстрые high voltage mos relay - возможно такие есть.
Можно и самому такую штуку сделать - смотрите pvi1050

[sensor_ua]

Оптодиоды при небольшом обратном смещении спокойно обеспечат указанные временнЫе параметры. Вот только усиливать по току при таких напряжениях не очень просто. Возможно проще будет Z-состояние передавать отдельным сигналом, а всё остальное импульсными трансформаторами

[_3m]

Оптодиоды при небольшом обратном смещении спокойно обеспечат указанные временнЫе параметры. Вот только усиливать по току при таких напряжениях не очень просто. Возможно проще будет Z-состояние передавать отдельным сигналом, а всё остальное импульсными трансформаторами

Z состояние является рабочим.
цикл работы устройства состоит из переходов Z-HI-Z или Z-LO-Z.
Переходы HI-LO или LO-HI теоретически возможны (т.е. схема должна уметь их выдвать) но почти наверняка они использоваться не будут.
Всем предлагающим трансформаторы - у меня бывают статические состояния. Как вы собираетесь непрерывно выдавать +150V или сливать в GND втекающий ток ?

[Herz]

Всем предлагающим трансформаторы - у меня бывают статические состояния. Как вы собираетесь непрерывно выдавать +150V или сливать в GND втекающий ток ?

Вам следовало бы почитать статейку, что я прикеплял выше. Трансформаторы предлагаются для гальванической развязки и управления ключами на MOSFET. Если и после этого останутся вопросы, задавайте. У Вас же сейчас используются трансформаторы. Как же они обеспечивают статику?

[Guest_orthodox_*]

Я не очень понял, для чего вообще тут трансформаторы.
Исходя из наличия Z состояния, это схема с выходами с коллектора( или стока) с обоих плеч.
такие схемы управляются прекрасно и от одного источника, надеюсь этот боян рисовать не нужно?

То есть можно сгородить и на одной проводимости транзисторов/мосфетов, с гальванической развязкой верхнего плеча, и тогда можно брать с истока. Но для чего? p-канал или pnp не настолько дороже

[jam]

Я не очень понял, для чего вообще тут трансформаторы.
Исходя из наличия Z состояния, это схема с выходами с коллектора( или стока) с обоих плеч.
такие схемы управляются прекрасно и от одного источника, надеюсь этот боян рисовать не нужно?

То есть можно сгородить и на одной проводимости транзисторов/мосфетов, с гальванической развязкой верхнего плеча, и тогда можно брать с истока. Но для чего? p-канал или pnp не настолько дороже

Дык микросхемы есть - всё в одном корпусе , например К249КП4Т - у Протона и побыстрее есть , но это всё 60 вольт. Надо буржуйские смотреть....

[_3m]

Вам следовало бы почитать статейку, что я прикеплял выше. Трансформаторы предлагаются для гальванической развязки и управления ключами на MOSFET. Если и после этого останутся вопросы, задавайте. У Вас же сейчас используются трансформаторы. Как же они обеспечивают статику?

Никак не обеспечивают. Такого режима в старом девайсе нет.
В новом желательно чтобы был.

[тау]

а что нибудь из этой оперы не подойдет?
Z состояние не автономное, требуется Hi=0 уровень входа впридачу.
Управление целесообразно делать негальваноразвязанным, в связи с множеством ключей . Поставьте не регистры, а какой-нить процик дешевый, типа ATtiny2313 или около того. Управление им - через опторазвязку\транс\ADUM от основной схемы.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[stells]

Входными сигналами являются логические уровни для управления раздельно верхним и нижним ключами. Формирователь должен уметь держать заданный уровень в статике

мож я чего не понимаю? Т1 и Т4 - транзисторы оптопар:
[attachment=41623:________...__0_150_.JPG]

[_3m]

а что нибудь из этой оперы не подойдет?
Z состояние не автономное, требуется Hi=0 уровень входа впридачу.
Управление целесообразно делать негальваноразвязанным, в связи с множеством ключей . Поставьте не регистры, а какой-нить процик дешевый, типа ATtiny2313 или около того. Управление им - через опторазвязку\транс\ADUM от основной схемы.

Может и подойдет. Надо подумать чем мне грозит затянутость нарастания сигнала и несимметричность нарастания/спада.
По бюджетности схема разрывает в клочья все альтернативы. Плюс нужно только одно вспомогательное питание.
на управление проще поставить adum + hc595. А может и дешевыми оптронами типа 4n25 с резистором Б-Э удастся обойтись.

[Herz]

Управление целесообразно делать негальваноразвязанным, в связи с множеством ключей .

Так у автора первое условие было:

Требуется формирователь импульсов 0-150V с Z состоянием и гальванической развязкой входов.

Жаль, что трансформаторы не понравились...

[_3m]

мож я чего не понимаю? Т1 и Т4 - транзисторы оптопар:
[attachment=41623:________...__0_150_.JPG]

Резисторы R3 и R6 номиналом 1K улыбнули. Базы T3 и T6 в такой схеме приходится кормить от двух вспомогательных питаний.
Такая схема с оптронами жить не будет, это пройденный этап. Сквозные токи через силовые ключи из-за несимметричной задержки в оптронах (оптроны быстро открываются но медленно закрываются). При питании от мощного источника она вообще сгорит нафиг.

[stells]

Резисторы R3 и R6 номиналом 1K улыбнули. Базы T3 и T6 в такой схеме приходится кормить от двух вспомогательных питаний.
Такая схема с оптронами жить не будет, это пройденный этап. Сквозные токи через силовые ключи из-за несимметричной задержки в оптронах (оптроны быстро открываются но медленно закрываются).

- номиналы указаны в общем-то от балды, Вы нигде не указывали, какие у Вас токи текут
- насчет 2-х вспомогательных питаний не понял
- управление плечами раздельное, так что выдержать нужный дедтайм для закрывания оптронов не проблема. Вы писали, что минимальная длительность импульсов у Вас 10мкс, так почему те же 4n25 (2мкс) не пойдут?
я не спорю, я спрашиваю

[тау]

Надо подумать чем мне грозит затянутость нарастания сигнала и несимметричность нарастания/спада.

затянутость фронта Z-Hi можно полечить на порядок , если нужно.

[_3m]

затянутость фронта Z-Hi можно полечить на порядок , если нужно.

хочется взглянуть
интересно в какое усложнение схемы это выльется.
Собственно меня беспокоит не столько затянутость фронта (это устраивает) сколько несимметричность. В ноль уровень падает в разы быстрее чем нарастает в плюс.

[тау]

На рисунке синее - без ускоряющей цепочки (L1 и диоды + резисто 330 )
красная - с уcкоряющей L1
зелёная - ток в L1

Эскизы прикрепленных изображений